I. Tổng quan Đồ án Thiết Kế Cầu BTCT DUL và Tầm quan trọng
Đồ án môn học Kỹ thuật Xây dựng về Thiết Kế Kết Cấu Nhịp Cầu BTCT DUL (Bê tông cốt thép Dự ứng lực) là một nhiệm vụ tổng hợp, đòi hỏi sinh viên vận dụng kiến thức chuyên sâu về cơ học kết cấu, vật liệu xây dựng và các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Mục tiêu chính là hoàn thành một bộ hồ sơ thiết kế hoàn chỉnh cho một kết cấu nhịp cầu thực tế, cụ thể là kết cấu nhịp dầm giản đơn có chiều dài 33m. Công nghệ bê tông cốt thép dự ứng lực cho phép vượt nhịp lớn, tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu, giảm trọng lượng bản thân kết cấu và tăng cường khả năng chịu tải cũng như độ bền công trình. Đồ án không chỉ là bài tập học thuật mà còn mô phỏng quy trình làm việc của một kỹ sư cầu đường thực thụ. Sinh viên phải thực hiện từ khâu lên phương án bố trí chung, lựa chọn tiết diện sơ bộ, tính toán nội lực chi tiết cho từng cấu kiện như bản mặt cầu, dầm ngang, dầm chính, cho đến việc kiểm toán trạng thái giới hạn theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Việc áp dụng các tiêu chuẩn như TCVN 11823:2017 và sử dụng các công cụ hỗ trợ như phần mềm Midas Civil là yêu cầu bắt buộc, giúp đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của thiết kế. Hoàn thành đồ án này giúp sinh viên củng cố nền tảng lý thuyết, rèn luyện kỹ năng thực hành và chuẩn bị sẵn sàng cho các dự án xây dựng cầu giao thông phức tạp trong tương lai.
1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ chính của đồ án thiết kế cầu
Nhiệm vụ trọng tâm của đồ án là thiết kế một kết cấu nhịp dầm giản đơn bằng bê tông cốt thép dự ứng lực. Các số liệu ban đầu được cung cấp rõ ràng, bao gồm chiều dài nhịp 33m, khổ cầu cho 2 làn xe cơ giới, và tải trọng thiết kế tiêu chuẩn là hoạt tải HL-93. Dựa trên các thông số này, sinh viên phải thực hiện một loạt các nội dung thiết kế. Đầu tiên là lập bản vẽ bố trí chung cho toàn bộ kết cấu nhịp, xác định kích thước sơ bộ của các cấu kiện. Tiếp theo là thiết kế chi tiết cho các bộ phận phụ như lan can cầu, bản mặt cầu, hệ thống dầm ngang. Phần quan trọng nhất là thiết kế dầm chủ, nơi công nghệ dự ứng lực được áp dụng. Quá trình này bao gồm việc chọn lựa hình dạng tiết diện (thường là mặt cắt chữ I), bố trí cáp dự ứng lực, tính toán các giai đoạn căng cáp và phân tích mất mát ứng suất. Toàn bộ quá trình thiết kế phải tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823:2017, đảm bảo công trình an toàn, bền vững và kinh tế.
1.2. Các thông số vật liệu và tiêu chuẩn thiết kế áp dụng
Việc lựa chọn vật liệu là bước nền tảng quyết định đến chất lượng của toàn bộ công trình. Đồ án quy định rõ các thông số vật liệu. Đối với bê tông, cường độ chịu nén đặc trưng (fc') được phân chia cho từng cấu kiện, ví dụ dầm chính sử dụng bê tông fc' = 42 MPa, trong khi bản mặt cầu và dầm ngang là fc' = 30 MPa. Các đặc trưng cơ học khác như mô đun đàn hồi (Ec) và trọng lượng riêng (Wc) cũng được xác định tương ứng. Đối với cốt thép, đồ án sử dụng thép thường theo tiêu chuẩn JIS G3112 (SD390) với giới hạn chảy fy = 400 MPa. Cáp dự ứng lực là thành phần cốt lõi, thường là loại tao cáp 7 sợi không bám dính hoặc có bám dính, với các đặc tính cơ học cao. Nền tảng pháp lý và kỹ thuật cho mọi tính toán là tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823:2017, được biên soạn dựa trên tiêu chuẩn AASHTO LRFD của Hoa Kỳ. Tiêu chuẩn này cung cấp các chỉ dẫn chi tiết về tổ hợp tải trọng, phương pháp kiểm toán theo các trạng thái giới hạn, và các yêu cầu cấu tạo chi tiết, đảm bảo tính thống nhất và an toàn cho thiết kế.
II. Các thách thức trong Thiết Kế Cầu BTCT DUL nhịp giản đơn
Việc thiết kế một kết cấu nhịp cầu BTCT DUL, dù là nhịp giản đơn, cũng tiềm ẩn nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối. Một trong những khó khăn lớn nhất là việc dự báo và tính toán chính xác các loại mất mát ứng suất trong cáp dự ứng lực. Các mất mát này xảy ra theo thời gian do nhiều nguyên nhân như: ma sát giữa cáp và ống gen, co ngắn đàn hồi của bê tông khi truyền lực, từ biến, co ngót của bê tông và sự tự chùng của cốt thép cường độ cao. Sai số trong việc tính toán các mất mát này có thể dẫn đến lực nén trước thực tế trong dầm không đạt yêu cầu thiết kế, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực và tuổi thọ của cầu. Thách thức thứ hai là việc lựa chọn và tối ưu hóa mặt cắt ngang của dầm chủ. Một mặt cắt chữ I hoặc mặt cắt chữ T cần được thiết kế sao cho vừa đảm bảo đặc trưng hình học tối ưu (mô men quán tính lớn, mô men kháng uốn hiệu quả), vừa dễ dàng cho việc thi công và bố trí cốt thép. Quá trình này đòi hỏi nhiều lần tính toán lặp để tìm ra phương án cân bằng giữa hiệu quả kết cấu và tính kinh tế. Cuối cùng, việc mô hình hóa và phân tích kết cấu trên các phần mềm chuyên dụng như phần mềm Midas Civil hay phần mềm SAP2000 cũng là một thách thức, đòi hỏi kỹ sư phải hiểu sâu về lý thuyết phần tử hữu hạn và cách khai báo đúng các điều kiện biên, đặc tính vật liệu, và các loại tải trọng, đặc biệt là hoạt tải HL-93 với các hiệu ứng động.
2.1. Phân tích các loại mất mát ứng suất trong cáp DUL
Tính toán mất mát ứng suất là một trong những công đoạn phức tạp và quan trọng nhất trong thiết kế cầu dự ứng lực. Các mất mát được chia thành hai nhóm chính: tức thời và dài hạn. Mất mát tức thời xảy ra ngay trong hoặc ngay sau quá trình kéo cáp, bao gồm: mất mát do ma sát dọc theo chiều dài bó cáp, mất mát do tuột neo tại đầu kéo, và mất mát do co ngắn đàn hồi của bê tông khi lực nén trước được truyền vào dầm. Mất mát dài hạn phát triển theo thời gian, bao gồm: mất mát do co ngót của bê tông (quá trình bê tông giảm thể tích khi khô), mất mát do từ biến của bê tông (biến dạng tăng dần dưới tải trọng không đổi), và mất mát do tự chùng của thép dự ứng lực. Tài liệu đồ án đã trình bày chi tiết cách tính toán cho từng loại mất mát này, ví dụ như Bảng 5-19 tính toán MMUS do ma sát và Bảng 5-24 tính toán MMUS do co ngót dài hạn. Việc xác định chính xác tổng các mất mát ứng suất (Total Loss) là cơ sở để xác định lực căng cáp ban đầu, đảm bảo lực dự ứng lực hữu hiệu (Effective Prestress) sau cùng vẫn đáp ứng yêu cầu chịu lực của kết cấu.
2.2. Khó khăn khi lựa chọn mặt cắt dầm chủ tối ưu
Việc lựa chọn hình dạng và kích thước cho mặt cắt chữ I của dầm chính là một bài toán tối ưu hóa đa biến. Kỹ sư phải cân bằng giữa các yêu cầu về khả năng chịu lực, độ cứng, trọng lượng bản thân và tính khả thi trong thi công. Một mặt cắt quá lớn sẽ làm tăng tĩnh tải của kết cấu, dẫn đến tăng chi phí móng và kết cấu phần dưới (mố cầu, trụ cầu). Ngược lại, một mặt cắt quá nhỏ có thể không đủ khả năng chịu uốn, chịu cắt hoặc không đủ không gian để bố trí cáp dự ứng lực và cốt thép thường. Các thông số như chiều cao dầm, bề rộng cánh trên và cánh dưới, chiều dày bản bụng đều ảnh hưởng trực tiếp đến các đặc trưng hình học như diện tích, mô men quán tính và vị trí trọng tâm. Trong đồ án, quá trình này thường bắt đầu bằng việc chọn sơ bộ kích thước dựa trên kinh nghiệm hoặc các công thức thực nghiệm, sau đó tiến hành kiểm toán lặp. Các phần mềm như Midas Civil cho phép định nghĩa các mặt cắt biến thiên và nhanh chóng đánh giá hiệu quả của chúng thông qua phân tích nội lực và ứng suất, giúp kỹ sư tìm ra phương án tối ưu nhất.
III. Phương pháp Tính toán Nội lực và Tổ hợp Tải trọng tối ưu
Xác định chính xác nội lực là bước tiền đề cho mọi công tác kiểm toán và thiết kế cốt thép. Quá trình này bắt đầu bằng việc phân loại và tính toán các tải trọng tác dụng lên kết cấu nhịp cầu. Các tải trọng này được chia thành hai nhóm chính: tĩnh tải và hoạt tải. Tĩnh tải (DC và DW) bao gồm trọng lượng bản thân của các cấu kiện cố định như dầm chính, dầm ngang, bản mặt cầu (DC), và các lớp hoàn thiện như lớp phủ mặt cầu, lan can cầu (DW). Việc tính toán tĩnh tải tương đối đơn giản, dựa trên kích thước hình học và trọng lượng riêng của vật liệu đã được quy định trong Bảng 1 của đồ án. Phần phức tạp hơn là xác định hoạt tải, mà tiêu chuẩn áp dụng là hoạt tải HL-93. Tải trọng này bao gồm xe tải thiết kế, xe hai trục thiết kế và tải trọng làn, được xếp đặt ở những vị trí bất lợi nhất để gây ra nội lực (mô men, lực cắt) lớn nhất tại mặt cắt đang xét. Sau khi xác định được nội lực do từng loại tải trọng riêng lẻ, bước tiếp theo là thực hiện tổ hợp tải trọng. TCVN 11823:2017 quy định các hệ số tải trọng khác nhau cho từng trạng thái giới hạn, ví dụ như Trạng thái giới hạn Cường độ I và Trạng thái giới hạn Sử dụng. Việc tổ hợp đúng các trường hợp tải trọng với hệ số phù hợp đảm bảo thiết kế an toàn, bao quát được mọi tình huống chịu lực có thể xảy ra trong suốt vòng đời khai thác của công trình.
3.1. Xác định tĩnh tải DC DW và các thành phần liên quan
Tĩnh tải là các tải trọng thẳng đứng, cố định, tác động thường xuyên lên kết cấu. Trong đồ án thiết kế cầu BTCT DUL, tĩnh tải được chia thành hai thành phần. Thành phần DC (Dead Load of Components) là trọng lượng bản thân của các cấu kiện kết cấu, bao gồm dầm chính mặt cắt chữ I, hệ dầm ngang, và bản mặt cầu. Thành phần DW (Dead Load of Wearing Surfaces and Utilities) bao gồm trọng lượng của các bộ phận không thuộc kết cấu chính nhưng được lắp đặt cố định, như lớp phủ bê tông asphalt, lan can, dải phân cách, và các hệ thống kỹ thuật khác (nếu có). Việc tính toán các tải trọng này được thực hiện bằng cách nhân thể tích của từng cấu kiện với trọng lượng riêng tương ứng của vật liệu. Ví dụ, trọng lượng riêng của bê tông có cốt thép được lấy là 2500 kg/m³, còn của lớp phủ mặt cầu là 2250 kg/m³. Kết quả tính toán tĩnh tải cho dầm trong và dầm biên được tổng hợp chi tiết trong các bảng như Bảng 5-5 và Bảng 5-7 của thuyết minh đồ án.
3.2. Mô hình hóa và phân bố hoạt tải HL 93 theo phương ngang
Hoạt tải HL-93 là mô hình tải trọng xe tiêu chuẩn được quy định trong TCVN 11823:2017. Tải trọng này phức tạp vì nó di động và có thể được xếp theo nhiều cách khác nhau. Để tính toán nội lực trong các dầm chủ, một bước quan trọng là xác định hệ số phân bố hoạt tải theo phương ngang. Do các dầm chủ được liên kết với nhau bằng bản mặt cầu và hệ dầm ngang, chúng sẽ cùng nhau chịu tải khi xe di chuyển trên cầu. Hệ số phân bố (g) biểu thị phần trăm hoạt tải mà một dầm chủ phải gánh chịu. Tiêu chuẩn cung cấp các công thức kinh nghiệm để tính toán hệ số này, phụ thuộc vào các yếu tố như khoảng cách giữa các dầm, chiều dày bản mặt cầu, và loại kết cấu nhịp. Trong đồ án này, các hệ số phân bố cho mô men và lực cắt của dầm trong và dầm biên được tính toán và tổng hợp trong Bảng 5-1 và Bảng 5-2. Việc sử dụng đúng các hệ số này giúp đơn giản hóa bài toán phân tích từ mô hình không gian phức tạp thành mô hình dầm phẳng, giúp việc tính toán nội lực do hoạt tải HL-93 trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn.
IV. Hướng dẫn Thiết Kế Dầm chính BTCT DUL mặt cắt chữ I chi tiết
Dầm chính là cấu kiện chịu lực quan trọng nhất của kết cấu nhịp, và việc thiết kế nó đòi hỏi sự tỉ mỉ và chính xác cao. Quy trình thiết kế dầm chính bê tông cốt thép dự ứng lực với mặt cắt chữ I bắt đầu bằng việc lựa chọn kích thước sơ bộ và các đặc trưng hình học. Sau đó, bước quan trọng là bố trí quỹ đạo cáp dự ứng lực. Quỹ đạo cáp thường có dạng parabol, đi từ cao ở hai đầu dầm xuống thấp ở giữa nhịp để tạo ra mô men ngược chiều với mô men do ngoại tải gây ra, giúp triệt tiêu ứng suất kéo trong bê tông. Việc xác định lực căng cáp và số lượng bó cáp cần thiết được ước tính dựa trên yêu cầu về ứng suất tại thớ dưới ở giữa nhịp ở trạng thái giới hạn sử dụng. Sau khi có phương án bố trí cáp sơ bộ, kỹ sư phải tiến hành tính toán chi tiết tổng mất mát ứng suất như đã đề cập. Lực dự ứng lực hữu hiệu sau khi trừ đi các mất mát sẽ được sử dụng để kiểm toán ứng suất trong bê tông ở các giai đoạn khác nhau: giai đoạn truyền ứng suất (ngay sau khi cắt cáp) và giai đoạn khai thác (sau khi tất cả các mất mát dài hạn đã xảy ra). Các kiểm toán này đảm bảo rằng ứng suất nén và ứng suất kéo trong bê tông không vượt quá giới hạn cho phép của vật liệu. Cuối cùng, dầm chính còn phải được kiểm toán về khả năng chịu uốn và chịu cắt ở trạng thái giới hạn cường độ.
4.1. Quy trình bố trí cáp dự ứng lực và xác định lực căng
Bố trí cáp dự ứng lực là một nghệ thuật trong thiết kế cầu. Mục tiêu là tạo ra một hệ lực trong dầm để chống lại hiệu ứng của ngoại tải một cách hiệu quả nhất. Đối với kết cấu nhịp dầm giản đơn, quỹ đạo cáp tối ưu thường có dạng parabol, đặt gần thớ trên tại gối và gần thớ dưới tại giữa nhịp. Độ lệch tâm của bó cáp tại mỗi mặt cắt sẽ tạo ra một mô men uốn ngược (mô men DUL). Trong đồ án, tọa độ của các bó cáp được xác định và trình bày trong Bảng 5-13. Lực căng cáp ban đầu được xác định dựa trên việc kiểm soát ứng suất. Thông thường, người ta sẽ khống chế ứng suất tại thớ dưới của mặt cắt giữa nhịp ở giai đoạn khai thác không được có ứng suất kéo, hoặc ứng suất kéo nằm trong giới hạn cho phép. Từ điều kiện này, ta có thể tính ngược ra lực dự ứng lực hữu hiệu cần thiết, sau đó cộng thêm phần mất mát ứng suất đã ước tính để có được lực căng ban đầu. Số lượng bó cáp được lựa chọn dựa trên lực căng yêu cầu và khả năng chịu lực của một bó cáp.
4.2. Kiểm toán ứng suất trong dầm ở các giai đoạn chịu tải
Dầm bê tông cốt thép dự ứng lực phải được kiểm toán ứng suất ở nhiều giai đoạn quan trọng. Giai đoạn 1 là ngay sau khi truyền lực dự ứng lực (cắt cáp). Ở giai đoạn này, dầm chỉ chịu trọng lượng bản thân và lực nén trước. Cần kiểm tra để đảm bảo ứng suất nén ở thớ trên và thớ dưới không vượt giới hạn (thường là 0.6*fc'i), và ứng suất kéo (nếu có) ở thớ trên không gây nứt. Giai đoạn 2 là giai đoạn khai thác, sau khi tất cả tĩnh tải đã được chất lên và các mất mát dài hạn đã xảy ra. Ở giai đoạn này, dầm chịu toàn bộ tổ hợp tải trọng (tĩnh tải + hoạt tải). Việc kiểm toán tập trung vào việc khống chế ứng suất kéo ở vùng chịu uốn (thớ dưới ở giữa nhịp) để tránh nứt, đảm bảo độ bền và khả năng phục vụ của kết cấu. Các kết quả kiểm toán ứng suất tại các mặt cắt đặc trưng (gối, L/4, giữa nhịp) được trình bày chi tiết trong Bảng 5-28 và Bảng 5-29 của thuyết minh, so sánh ứng suất thực tế với giới hạn cho phép theo TCVN 11823:2017.
V. Quy trình Kiểm toán Trạng thái Giới hạn với Midas Civil
Sau khi hoàn thành các bước thiết kế sơ bộ và tính toán tay, việc sử dụng các công cụ phần mềm chuyên dụng như phần mềm Midas Civil là bước không thể thiếu để kiểm tra và tinh chỉnh lại toàn bộ thiết kế. Midas Civil là một công cụ mạnh mẽ cho phép mô hình hóa kết cấu cầu một cách chi tiết, từ hình dạng hình học, đặc tính vật liệu, điều kiện liên kết (gối cầu, khe co giãn) cho đến các loại tải trọng phức tạp. Phần mềm cho phép khai báo chính xác hoạt tải HL-93 dưới dạng tải trọng di động, tự động tìm ra vị trí xếp tải bất lợi nhất để tạo ra đường bao nội lực và chuyển vị. Đặc biệt, Midas Civil có các module chuyên dụng cho thiết kế cầu BTCT DUL, cho phép định nghĩa cáp dự ứng lực, khai báo các thông số mất mát (ma sát, tuột neo, co ngót, từ biến) và mô phỏng quá trình căng cáp theo từng giai đoạn thi công. Sau khi phân tích, phần mềm sẽ xuất ra kết quả chi tiết về nội lực, ứng suất, biến dạng và độ võng. Dựa trên các kết quả này, kỹ sư sẽ tiến hành kiểm toán trạng thái giới hạn một cách toàn diện. Các trạng thái giới hạn bao gồm trạng thái giới hạn cường độ (đảm bảo kết cấu không bị phá hoại) và trạng thái giới hạn sử dụng (đảm bảo kết cấu hoạt động bình thường, không bị võng hoặc nứt quá mức).
5.1. Mô hình hóa kết cấu cầu và khai báo tải trọng trong Midas
Việc mô hình hóa trong phần mềm Midas Civil bắt đầu bằng việc tạo ra mô hình hình học của kết cấu nhịp. Dầm chính và dầm ngang thường được mô hình hóa bằng các phần tử dầm (beam elements). Bản mặt cầu có thể được mô hình hóa bằng phần tử tấm (plate elements) để phản ánh chính xác sự phân bố tải trọng theo hai phương. Các đặc trưng mặt cắt, bao gồm mặt cắt chữ I cho dầm chính, được định nghĩa chính xác. Vật liệu bê tông và thép được khai báo với đầy đủ các đặc tính cơ học. Điều kiện biên là một phần quan trọng, mô phỏng các liên kết thực tế như gối cầu cố định và di động tại các vị trí mố cầu và trụ cầu. Sau khi mô hình hình học hoàn tất, các trường hợp tải trọng được khai báo, bao gồm tĩnh tải (trọng lượng bản thân, tải trọng lớp phủ) và hoạt tải HL-93. Việc khai báo tải trọng cáp dự ứng lực và các giai đoạn thi công (construction stages) cho phép phần mềm tính toán chính xác sự thay đổi nội lực và mất mát ứng suất theo thời gian.
5.2. Kiểm toán kháng uốn và kháng cắt theo TCVN 11823 2017
Sau khi chạy phân tích và có được biểu đồ bao nội lực, bước cuối cùng là kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ. Kiểm toán kháng uốn (Flexural Resistance) nhằm đảm bảo sức kháng uốn tính toán (Mr) của mặt cắt phải lớn hơn hoặc bằng mô men uốn yêu cầu do tổ hợp tải trọng gây ra (Mu). Sức kháng uốn được tính toán dựa trên sự cân bằng lực và biến dạng của bê tông và cốt thép (cả thép thường và thép dự ứng lực) tại thời điểm phá hoại. Kết quả kiểm toán này được trình bày trong Bảng 5-30. Tương tự, kiểm toán kháng cắt (Shear Resistance) đảm bảo sức kháng cắt tính toán (Vr) lớn hơn lực cắt yêu cầu (Vu). Theo TCVN 11823:2017, sức kháng cắt của một cấu kiện bê tông cốt thép bao gồm sự đóng góp của bê tông (Vc) và của cốt thép đai chịu cắt (Vs). Đối với cấu kiện dự ứng lực, còn có thêm sự đóng góp của thành phần lực DUL theo phương thẳng đứng (Vp). Toàn bộ quá trình kiểm toán kháng cắt được tổng hợp trong Bảng 5-37, khẳng định khả năng chịu lực an toàn của dầm.
VI. Tổng kết Đồ án và Hoàn thiện Bản vẽ kết cấu Thuyết minh
Hoàn thành đồ án Thiết Kế Kết Cấu Nhịp Cầu BTCT DUL không chỉ dừng lại ở việc tính toán. Sản phẩm cuối cùng phải là một bộ hồ sơ thiết kế hoàn chỉnh, bao gồm hai thành phần chính: thuyết minh đồ án và bộ bản vẽ kết cấu. Thuyết minh là tài liệu tổng hợp toàn bộ quá trình tính toán, từ việc xác định số liệu đầu vào, lựa chọn phương án kết cấu, phân tích tải trọng, tính toán nội lực, đến các bước kiểm toán chi tiết cho từng cấu kiện. Một bản thuyết minh tốt cần phải rõ ràng, logic, có đầy đủ các bảng biểu, hình ảnh minh họa và các trích dẫn cơ sở tính toán từ tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823:2017. Nó không chỉ thể hiện kết quả mà còn phản ánh tư duy và phương pháp luận của người thiết kế. Song song với thuyết minh là bộ bản vẽ kỹ thuật thi công. Đây là ngôn ngữ giao tiếp chính giữa kỹ sư thiết kế và đơn vị thi công ngoài công trường. Các bản vẽ phải thể hiện đầy đủ và chính xác thông tin về hình dáng, kích thước, chi tiết cấu tạo của tất cả các bộ phận từ dầm chính, dầm ngang, bản mặt cầu, đến các chi tiết phụ như gối cầu, khe co giãn, và lan can cầu. Việc thể hiện rõ ràng chi tiết bố trí cốt thép thường và quỹ đạo cáp dự ứng lực là yêu cầu tối quan trọng để đảm bảo công trình được xây dựng đúng với ý đồ thiết kế.
6.1. Cấu trúc và nội dung cần có của một thuyết minh đồ án
Một thuyết minh đồ án chuẩn mực cần được trình bày một cách khoa học và đầy đủ các chương mục. Cấu trúc điển hình bao gồm: Chương 1 giới thiệu tổng quan về công trình, các số liệu thiết kế ban đầu, và các tiêu chuẩn áp dụng. Các chương tiếp theo trình bày chi tiết quá trình thiết kế cho từng cấu kiện: thiết kế lan can cầu, thiết kế bản mặt cầu, thiết kế dầm ngang, và cuối cùng là chương quan trọng nhất về thiết kế dầm chính. Trong mỗi chương, cần nêu rõ cơ sở lý thuyết, các giả thiết tính toán, trình bày các bước tính toán một cách tuần tự và logic, kèm theo các bảng tổng hợp kết quả. Phần tính toán dầm chính phải bao gồm đầy đủ các nội dung như xác định hệ số phân bố hoạt tải, tính nội lực do tĩnh tải và hoạt tải HL-93, thiết kế và bố trí cáp dự ứng lực, tính toán mất mát ứng suất, và kiểm toán trạng thái giới hạn về cường độ và sử dụng. Cuối cùng, phần kết luận cần tóm tắt lại các kết quả chính và khẳng định thiết kế đã đáp ứng mọi yêu cầu kỹ thuật.
6.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với bộ bản vẽ kết cấu chi tiết
Bộ bản vẽ kết cấu là kết tinh của toàn bộ quá trình thiết kế. Nó phải được trình bày theo đúng các tiêu chuẩn về bản vẽ kỹ thuật. Các bản vẽ chính cần có bao gồm: bản vẽ bố trí chung thể hiện mặt bằng, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang cầu; bản vẽ chi tiết dầm chủ thể hiện kích thước hình học, chi tiết bố trí cốt thép thường (thép dọc, cốt đai), và đặc biệt là chi tiết quỹ đạo, tọa độ của từng bó cáp dự ứng lực; bản vẽ chi tiết bản mặt cầu và dầm ngang; bản vẽ các chi tiết cấu tạo phụ như mố cầu, trụ cầu (phần liên kết với kết cấu nhịp), gối cầu, khe co giãn, lan can. Mỗi bản vẽ phải có đầy đủ các thông tin về tỷ lệ, kích thước, ghi chú vật liệu, và các yêu cầu kỹ thuật thi công cần thiết. Bảng thống kê cốt thép là một phần không thể thiếu, giúp đơn vị thi công dự trù vật tư và triển khai gia công một cách chính xác. Chất lượng của bộ bản vẽ thể hiện năng lực và sự cẩn trọng của người kỹ sư, quyết định trực tiếp đến chất lượng của công trình khi thi công.
