Bài giảng Thiết kế cầu, cống

lớp đất bị xói hay bồi trong các thời đoạn tính 
toán ∑∆h.
16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới 
cầu
14
Sơ đồ xói phát triển theo thời gian
16 April 2011 Xác định xói cục bộ và biện pháp 
chống xói cục bộ
1
1. Nguyên nhân và quá trình xói cục bộ cầu
2. Công thức tính xói cục bộ của M.M Zuravlev
3. Cơ sở tính chiều sâu móng trụ cầu
CHƯƠNG 6 : XÁC ĐỊNH XÓI CỤC BỘ
VÀ BIỆN PHÁP CHỐNG XÓI CỤC BỘ
16 April 2011 Xác định xói cục bộ và biện pháp 
chống xói cục bộ
2
BÀI 6.1 : NGUYÊN NHÂN VÀ QUÁ
TRÌNH XÓI CỤC BỘ CẦU
1.Khái niệm
Xói cục bộ là xói lở có dạng hố xói sâu, sinh ra ở
sát chân trụ cầu do cơ cấu dòng chảy quanh trụ
cầu bị thay đổi đột ngột.
16 April 2011 Xác định xói cục bộ và biện pháp 
chống xói cục bộ
3
2. Nguyên nhân
Ở hai bên trụ cầu: 
• Do dòng nước chảy từ thượng lưu về gặp trụ
cầu bị dâng lên và uốn quanh theo hình dáng 
trụ làm tốc độ và lưu lượng nguyên tố hai bên 
tường trụ tăng đáng kể so với lúc tự nhiên. 
16 April 2011 Xác định xói cục bộ và biện pháp 
chống xói cục bộ
4
Ở trước trụ cầu
• Dòng chảy khi gặp trụ cầu, một phần động năng 
biến thành năng lượng áp suất do dòng chảy va 
vào thành trụ
• Tạo ra những dòng có hướng dọc theo tường 
trụ về đáy, khi gặp lòng sông tạo thành các dòng 
xoáy có trục nằm ngang di chuyển ngược 
hướng với dòng chảy cơ bản. 
• Các dòng xoáy ngược chiều này làm cho các 
hạt đất xung quanh trụ cầu bị khuấy động mạnh 
và cuốn các hạt đất từ hố xói lên cao, tạo điều 
kiện cho dòng chảy lớp bên trên và hai phía trụ
cầu chuyển đất bị xói về phía hạ lưu.
16 April 2011 Xác định xói cục bộ và biện pháp 
chống xói cục bộ
5
Ở sau trụ cầu
• Do dòng chảy quẩn gồm nhiều xoáy có trục 
thẳng đứng di chuyển từ hai bên vào giữa tim 
trụ và ngược hướng với dòng chảy cơ bản. 
• Tùy theo lượng phù sa vận chuyển từ hố xói 
phía thượng lưu và hai bên trụ so với khả 
năng tải phù sa phía hạ lưu sẽ có hiện tượng 
bồi hay xói sau trụ cầu.
16 April 2011 Xác định xói cục bộ và biện pháp 
chống xói cục bộ
6
3. Quá trình phát triển xói cục bộ
• Giai đoạn bắt đầu hình thành hố xói
• Giai đoạn chủ yếu phát triển hố xói
• Giai đoạn phát triển hố xói ở hạ lưu cầu
16 April 2011 Xác định xói cục bộ và biện pháp 
chống xói cục bộ
7
BÀI 6.2: CÔNG THỨC TÍNH XÓI 
CỤC BỘ CỦA M.M ZURAVLEV
Tiến sĩ M.M Zuravlev là người đầu tiên xây 
dựng công thức tính xói cục bộ theo các số
liệu đo xói ở cầu cũ
d
n
B
cb
K
V
V
hbh 





= 5/33/2
16 April 2011 Xác định xói cục bộ và biện pháp 
chống xói cục bộ
8
• V: vận tốc nước chảy của dòng chính.
• b: bề rộng của trụ cầu.
• Kd: Hệ số xét đến ảnh hưởng của trụ cầu
• n: Hệ số lấy bằng 3/4 khi V/VB > 1 và bằng 2/3 
khi V/VB≤ 1.
• VB (m/s): vận tốc dòng chảy gây đục bùn cát
• h (m): Chiều sâu nước chảy.
• ω (mm): Đường kính thủy lực của các hạt đất 
cấu tạo lòng sông
16 April 2011 Xác định xói cục bộ và biện pháp 
chống xói cục bộ
9
BÀI 6.3: CƠ SỞ TÍNH CHIỀU SÂU 
MÓNG TRỤ CẦU
Chiều sâu đặt móng trụ cầu được xác định như sau:
∇m = ∇đx – (∆k + ∆H)
• ∇m (m): Cao độ tối thiểu đặt móng trụ cầu.
• ∇đx (m): cao độ đáy sông sau khi bị xói.
• ∆H (m): Chiều sâu dự trữ do sai số trong khi tính 
toán xói. 
• ∆k (m): Chiều sâu móng trụ cắm trong đất
16 April 2011 Xác định xói cục bộ và biện pháp 
chống xói cục bộ
10
Cao độ đặt móng trụ cầu tối thiểu
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
1
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG 
ĐẦU CẦU VÀ KÈ ĐIỀU CHỈNH
1. Thiết kế nền đường đắp đầu cầu
2. Thiết kế kè điều chỉnh
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
2
Bài 7.1: THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP 
ĐẦU CẦU
1. Điều kiện làm việc của nền đường đầu cầu.
• Địa chất khu vực bãi sông thường rất yếu trong 
khi chiều cao đắp nền lớn, nhất là các sông khu 
vực đồng bằng.
• Nền đường thường xuyên làm việc trong điều 
kiện nước ngập hai bên. 
• Hiện tượng thủy triều, nước lũ dâng cao hoặc 
rút xuống và song (do gió, bão gây ra) thường 
xuyên đe dọa mái taluy nền
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
3
Với điều kiện bất lợi trên, khi thiết kế nền đường 
đầu cầu cần chú ý:
• Chọn chiều cao nền đường nhằm đảm bảo khả 
năng khai thác thông suốt công trình trong điều 
kiện bất lợi nhất.
• Phân tích kỹ sự ổn định móng nền đường, mái 
taluy và độ lún của nền để đề xuất biện pháp xử
lý phù hợp.
• Chọn loại vật liệu đắp nền phù hợp với điều kiện 
thủy nhiệt bất lợi và phải có biện pháp gia cố
chống xói lở mái taluy.
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
4
2. Nội dung thiết kế đường đầu cầu.
a. Thiết kế trắc dọc.
• Đoạn 1: Từ bờ sông xuống bãi sông. Trong đoạn 
này các yếu tố về tuyến thiết kế như trong điều 
kiện bình thường.
• Đoạn 2: Nền đường đắp qua bãi sông, đoạn này 
được thiết kế với cao độ yêu cầu tối thiểu đảm 
bảo nền đường không bị ngập. 
Hmin = Hp% + ∆ZN + hsb + ∆ (m)
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
5
b. Thiết kế trắc ngang.
• Chiều rộng nền đường được thiết kế dựa trên 
quy trình thiết kế tương ứng với cấp kỹ thuật của 
tuyến đường.
• Đất đắp nền đường phải dung loại cát, á cát, sỏi 
hay á sét. 
• Độ dốc mái taluy nền đường thường m = 1,5 ÷ 2
• Taluy phần nền đường đắp qua bãi sông phải 
được gia cố. Tùy theo điều kiện làm việc mà
chọn biện pháp gia cố phù hợp. 
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
6
Bài 7.2: THIẾT KẾ KÈ ĐIỀU CHỈNH
1. Các tác dụng của kè.
• Phân bố dòng nước chảy từ bãi sông về cầu 
được điều hòa, êm thuận do kè hướng dòng 
chảy song song, không có dòng nước xoáy.
• Khi có kè xói sẽ phân bố trên phạm vi lớn, phân 
bố đều và không sâu.
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
7
Hướng nước chảy và hiện tượng xói khi không 
có kè điều chỉnh
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
8
Hướng nước chảy và hiện 
tượng xói khi có kè điều chỉnh
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
9
2. Hình dạng và kích thước của kè.
• Kè theo hình dạng hình sin nhị thức có dòng 
chảy liên tục ôm sát kè với vận tốc dọc kè điều 
hòa và thay đổi rất ít nên không có dòng xoáy 
ngược gây xói cục bộ. 
• Trong thực tế loại kè với hình dáng này thường 
được sử dụng hơn cả.
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
10
3. Cấu tạo kè và gia cố taluy nền đường chống xói
• Vùng 1: thường dùng các loại gia cố nhẹ như 
trồng cỏ, lát cỏ.
• Vùng 2: thường dùng các loại gia cố như rọ đá, 
lát đá, lát bằng tấm bêtông
• Vùng 3: thường dùng các loại gia cố mềm như 
rọ đá, tấm bêtông xi măng liên kết bằng móc 
xích, bỏ đá thành đống
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
11
Phân vùng để gia cố kè và taluy bờ sông
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
12
4. Các loại gia cố thường được sử dụng phổ biến:
16 April 2011 Thiết kế nền đường đắp đầu cầu 
và kè điều chỉnh
13
Các hình thức gia cố kè và taluy bờ sông
16 April 2011 Khảo sát đo đạc thủy văn 1
CHƯƠNG 8: KHẢO SÁT ĐO ĐẠC 
THỦY VĂN
1. Nhiệm vụ và nội dung công tác khảo sát đo 
đạc thủy văn cầu, cống
2. Chọn vị trí công trình vượt sông
3. Công tác điều tra, khảo sát thủy văn khi 
không có tổ chức đo đạc thực địa 
4. Công tác điều tra, khảo sát thủy văn khi có tổ
chức đo đạc thực địa 
16 April 2011 Khảo sát đo đạc thủy văn 2
BÀI 8.1: NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 
CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐO ĐẠC 
THỦY VĂN CẦU, CỐNG 
1. Nhiệm vụ công tác khảo sát vị trí cầu qua sông.
• Chọn vị trí cầu tốt nhất.
• Tổ chức đo đạc, quan trắc thu nhập tài liệu thủy 
văn
• Điều tra khảo sát địa chất lòng sông.
• Các công tác khác dùng để phân tích sự liên 
quan của cầu đối với công trình khác trên sông.
16 April 2011 Khảo sát đo đạc thủy văn 3
2. Nội dung và trình tự công tác khảo sát vị trí cầu 
qua sông.
Trong giai đoạn thiết kế cơ sở
• Thu nhập các văn bản, tài liệu liên quan về địa 
hình, thủy văn, địa chất lòng sông nơi sẽ làm cầu 
• Phân tích các tài liệu trên
• Tiến hành công tác khảo sát, đo đạc thực địa.
• Đối với công tác đo địa hình chỉ đo vẽ bình đồ tổng 
quát khu vực làm cầu, không đo vẽ bình đồ chi tiết. 
Đối với khoan địa chất chỉ tiến hành để so sánh các 
phương án cầu vược sông.
16 April 2011 Khảo sát đo đạc thủy văn 4
Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản 
vẽ thi công
ần tiến hành đo đạc bình đồ chi tiết, trắc dọc 
lòng sông, quan trắc lũ, khoan địa chất ở các vị
trí mố, trụ.
16 April 2011 Khảo sát đo đạc thủy văn 5
Bài 8.2: CHỌN VỊ TRÍ CẦU 
VƯỢT SÔNG
Công trình vượt sông phải thỏa mãn các yêu 
cầu về kinh tế và kỹ thuật. Khi lựa chọn phương 
án cần chú ý
• Yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật
• Yêu cầu về thủy văn, địa hình, địa mạo
• Yêu cầu về địa chất
16 April 2011 Khảo sát đo đạc thủy văn 6
Bài 8.3: CÔNG TÁC ĐIỀU TRA, KHẢO SÁT 
THỦY VĂN KHI KHÔNG CÓ TỔ CHỨC ĐO 
ĐẠC THỰC ĐỊA (Bước lập dự án)
1. Thu thập các tài liệu:
2. Điều tra các mức nước.
• Xác định mực nước lịch sử theo các số liệu quan 
trắc của trạm thủy văn
• Phương pháp điều tra nhân dân
• Dựa theo dấu vết thực địa
• Dựa vào địa thế
• Theo lưu lượng đã biết
16 April 2011 Khảo sát đo đạc thủy văn 7
3. Tìm hiểu về quy luật diễn biến lòng sông
4. Đo vẽ trắc dọc sông và độ dốc mặt nước
5. Định hình mặt cắt hình thái (hệ số ms, mj, bãi 
sông, dòng chủ)
6. Chỉnh lý trong phòng công tác điều tra hình 
thái.
16 April 2011 Khảo sát đo đạc thủy văn 8
BÀI 8.4: CÔNG TÁC ĐIỀU TRA, KHẢO 
SÁT THỦY VĂN KHI CÓ TỔ CHỨC 
ĐO ĐẠC THỰC ĐỊA. (Giai đoạn TKKT)
1. Đo trắc ngang và đo chiều sâu.
16 April 2011 Khảo sát đo đạc thủy văn 9
2. Đo độ dốc của sông và nước (xác định i).
16 April 2011 Khảo sát đo đạc thủy văn 10
3. Xác định vận tốc nước chảy và lưu lượng.
Vận tốc nước chảy có thể đo bằng lưu tốc kế
hoặc có thể sử dụng phao đo.
4. Công tác hoàn chỉnh và chỉnh biên tài liệu.
Tài liệu khảo sát phải được chỉnh biên lại thành 
tập hồ sơ đầy đủ theo mẫu quy định.