đồ án cầu thép cầu đường



ĐAMH TK CẦU THÉP
ĐỆ

GVHD: ThS PHẠM

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ
Mã đề: 24
Thiết kế một kết cấu nhịp giản đơn, dầm thép liên hợp bản BTCT với các số liệu đầu vào
sau :
+ Chiều dài toàn dầm

: L=28m

+ Bề rộng phần xe chạy

: B= 9m

+ Bề rộng lề bộ hành

: K=2 x 1.4m

+ Tải trọng thiết kế

: 0.65HL93

+ Chọn bề rộng chân lan can: 0.25m

1.2. VẬT LIỆU

- Thép làm dầm chủ: Thép tấm M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy= 250 MPa, Fu=400
MPa.
- Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang và khung ngang), sườn tăng cường : M270 M250
có cường độ chảy Fy=250 MPa, Fu= 450 MPa.
- Thép bản mặt cầu, lề bộ hành :
+ Thép đai :

CI có Fy = 240 MPa.

+ Thép chịu lực, cấu tạo :

CII có Fy = 280 MPa.

- Thép làm thanh lan can, cột lan can :

M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy = 250MPa.

- Bê tơng bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành : C30 có f C  30 MPa

 S  7.85  10 5 N / mm3

- Trọng lượng riêng của thép :

5
3
- Trọng lượng riêng của bê tơng có cốt thép :  C  2.5  10 N / mm

1.3. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU
1.3.1. Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng LC
- Bề rộng toàn cầu: Btc=9000 + 2 x 1400+ 2 x 250 = 12300 mm

- Ta có:

Btc  ( n  1) S  2 Lc 

  Btc  nS
1
Lc  S

2

- Khoảng cách giữa các dầm chính: S = 1.6-2.5m

SVTH: PHẠM LÊ QUANG LỘC

MSSV: 1651090077

Trang 1




ĐAMH TK CẦU THÉP
ĐỆ

n

GVHD: ThS PHẠM

Btc

B
12300 12300
 tc 

 4.92  7.68
2,500 1, 600 2,500 1, 600

Vì n là số nguyên nên n = 5,6,7.
Khi n=5

S

BTC 12300

 2460 mm
n
5
. Chọn S=2400 mm.

BTC  (n  1) S 12300  (5  1)  2400

 1350mm
2
2
B
12300
 S  TC 
 2050 mm
n
6

Khi n=6
. Chọn S=2100 mm
B  (n  1) S 12300  (6  1)  2100
 LC  TC

 900mm
2
2
 LC 

Khi n=7

S

 LC 

BTC 12300

 1757 mm
n
7
. Chọn S=1800 mm
BTC  (n  1) S 12300  (7  1)  1800

 750mm
2
2

Số dầm(n)
5

6
7

Khoảng cách dầm(S)
2400
2100
1800

Lc(mm)
1350
900
750

- Chọn số dầm chính là 6, khoảng cách giữa các dầm là S = 2100 mm, chiều dài bản hẫng
LC = 900 mm.

1.3.2. Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo các lớp mặt cầu
- Độ dốc ngang thiết kế : 2%
- Tạo dốc bằng thay đổi chiều cao đá kê gối : Là dùng đá kê gối có chiều cao tăng dần để tạo
độ dốc ngang của mặt đường sau khi hoàn thiện. Chiều cao tối thiểu của gối là 150 mm.
- Chiều cao gối thiết kế:
+ Gối 1 : 150 mm.
+ Gối 2 : 150 + S x 2%=192 mm
+ Gối 3 : 192 + S x 2%=234 mm
- Các gối cịn lại bố trí đối xứng

1.3.3. Thiết kế thốt nước mặt cầu
- Đường kính ống: D≥100mm. Diện tích ống thốt nước được tính trên cơ sở 1m 2 mặt cầu
tương ứng với ít nhất 1 cm2 ống thốt nước. Khoảng cách ống tối đa 15m, chiều dài ống
vượt qua đáy dầm 100mm.

SVTH: PHẠM LÊ QUANG LỘC

MSSV: 1651090077

Trang 2




ĐAMH TK CẦU THÉP
ĐỆ

GVHD: ThS PHẠM

- Diện tích mặt cầu S = L x Btc=28 x 12.3 = 344.4 m2 vậy cần bố trí ít nhất 344.4 cm2 =
34440mm2 ống thoát nước.
A1ong 

  1002
 7854mm 2
4

- Số ống cần thiết :
n

34440
 4.38
7584

- Vậy ta chọn 6 ống, bố trí đối xứng 2 bên mỗi bên 3 ống , khoảng cách ống là 9m.

Hình 1.1 Mặt cắt ngang cầu

1.4. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM
1.4.1. Chiều dài dầm tính tốn :
- Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối là : a=0.3 m.
- Chiều dài dầm tính tốn : Ltt = Ltd-2xa =28-2x0.3=27.4 m

1.4.2. Chiều cao dầm :
- Chiều cao dầm được chọn từ chiều cao tối thiểu trong quy trình và theo kinh nghiệm thiết
kế:
+ Chiều cao dầm thép tối thiểu theo quy trình:
d min  0.033L  0.033  28000  924 mm
+ Chiều cao dầm liên hợp tối thiểu theo quy trình:
H min  0.04L  0.04  28000  1120 mm
+ Chiều cao dầm liên hợp theo kinh nghiệm:

SVTH: PHẠM LÊ QUANG LỘC

MSSV: 1651090077

Trang 3




ĐAMH TK CẦU THÉP
ĐỆ
H

GVHD: ThS PHẠM

1
1
1
1
Ltt  Ltt   28000   28000  1120  1400 mm
25
20
25
20

- Tăng chiều cao dầm thêm 10- 15% để đảm bảo về độ võng.
=> Vậy chọn chiều cao dầm thép: d = 1100 mm.
=> Chiều cao dầm liên hợp:

H = 1400 mm

1.4.3. Kích thước tiết diện ngang

Hình 1.2 Tiết diện dầm liên hợp
- Ta có các kích thước tiết diện ngang như sau:
+ Chiều cao phần vút :

hV=100mm

+ Chiều dày bản bê tông : tS=200 mm
+ Chiều dày sườn dầm :

tW=15 mm

+ Chiều rộng cánh trên :

bC=350 mm

+ Chiều dày cánh trên :

tC=20 mm

+ Chiều rộng cánh dưới :

bf=350 mm

+ Chiều dày cánh dưới :

tf=20 mm

+ Chiều rộng bản phủ:

b’f=450 mm

+ Chiều dày bản phủ:

t’f=20 mm

SVTH: PHẠM LÊ QUANG LỘC

MSSV: 1651090077

Trang 4




ĐAMH TK CẦU THÉP
ĐỆ

GVHD: ThS PHẠM

1.5. THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH:
1.5.1. Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang:

Hình 1.3 Bố trí STC và hệ liên kết ngang
- Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, khơng bố trí sườn tăng cường dọc( d< 2m).
- Bố trí 2 sườn tăng cường gối tại đầu mỗi dầm, khoảng cách 200 mm.
- Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1500 mm, riêng tại đoạn đầu dầm thì
bố trí cách khoảng 600-1000 mm (Hình vẽ).
- Tại sườn tăng cường đứng gối đầu tiên, bố trí hệ dầm ngang bằng thép cán chữ I, loại dầm
cánh rộng W 760 x 196.
- Tại các sườn tăng cường đứng cách khoảng 3000mm thì bố trí hệ khung ngang bằng thép
L100 x100x10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang).
Bề dày của tất cả các sườn tăng cường là 14mm, kích thước cịn lại xem hình vẽ.

1.5.2. Neo chống cắt (Neo mềm)

Hình 1.4 Bố trí neo chống cắt

SVTH: PHẠM LÊ QUANG LỘC

MSSV: 1651090077

Trang 5


ĐAMH TK CẦU THÉP
ĐỆ



- Thiết kế loại neo hình nấm với các số liệu sau :
- Đường kính đinh: dS = 20 mm
- Chiều cao:
h = 230 mm
- Thiết kế 2 hàng neo với khoảng cách giữa tim
mép bản cánh trên là 75 mm, khoảng cách 2 hàng neo là 200 mm

GVHD: ThS PHẠM

của

neo

đến

1.5.3. Mối nối dầm chính:
- Mối nối sử dụng bulông cường độ cao.
Số lượng mối nối là 2 , đặt đối xứng nhau qua tim cầu, cách đầu dầm 9000mm

SVTH: PHẠM LÊ QUANG LỘC

MSSV: 1651090077

Trang 6




ĐAMH TK CẦU THÉP
ĐỆ

GVHD: ThS PHẠM

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU
- Ở phần này chỉ thiết kế cấu tạo và bố trí thép, tính tĩnh tải, khơng tính tốn nội lực và tính
tốn cốt thép.

2.1. LAN CAN

Hình 2.1 Cấu tạo thanh và cột lan can
- Chiều dài nhịp 28 m, bố trí khoảng cách 2 cột lan can là 1850mm vậy mỗi bên cầu gồm 16
cột lan can, 15 cặp thanh liên kết, 15 cặp tay vịn.
Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép:
T1 100 x 1,740 x 5
T2 140 x 740 x 5
T3 100 x 150 x 5
Thể tích các tấm thép là:
Thể tích tấm thép T1: VT1 = 100 x 1,740 x 5 =870000 mm3
Thể tích tấm thép T2: VT2 = 140 x 740 x 5 =518000 mm3
Thể tích tấm thép T3: VT3 = 100 x 150 x 5 = 75000 mm3

Vcot lancan  870000  518000  75000  1463000 mm3
Thanh liên kết:

SVTH: PHẠM LÊ QUANG LỘC

Vlienket  2 


 (902  822 )  100  216142 mm3
4

MSSV: 1651090077

Trang 7




ĐAMH TK CẦU THÉP
ĐỆ

Vtayvin  2 

GVHD: ThS PHẠM


 (802  702 )  1850  4358959.81 mm3
4

Tay vịn:
Tổng trọng lượng lan can trên toàn cầu:

DC   s  (Vcot lancan  Vlienket  Vtayvin )
 7.85  105  (1463000  16  216142 15  4358959.81 15)  7224.71 N

Tính trên 1mm theo phương dọc cầu:
Plancan 

7224.71
 0.258 N / mm
28000

2.2. LỀ BỘ HÀNH

Hình 2.2 Lề bộ hành
- Ta chia phần lề bộ hành ra thành 5 phần như hình vẽ (phần mặt lề bộ hành có độ dốc 1%
nhỏ nên xem như khơng có độ dốc và xem như khơng có phần vát).
- Ta tính trọng lượng của từng phần theo phương dọc cầu( Tính cho chiều dài Ldam=
28000mm).
- Ta có:

P1  250  313  28000  2.5 105  54775( N )
P2  P4  100  172  28000  2.5  10 5  12040( N )
P3  1150  141  28000  2.5 10 5  113505( N )
P5  250  657  28000  2.5  10 5  114975( N )
- Vậy tổng trọng lượng lan can phần bê tông trên chiều dài cầu L=28000mm:

SVTH: PHẠM LÊ QUANG LỘC

MSSV: 1651090077

Trang 8




ĐAMH TK CẦU THÉP
ĐỆ

GVHD: ThS PHẠM

PDC 3  P1  P2  P3  P4  P5
 54775  12040  113505  12040  114975
 307335( N )
- Ta có trọng lượng lan can (Phần thép+ phần bê tơng) phân bố trên chiều dài nhịp tính tốn:

DC3  qlancan 

PDC 3
307335
 0.258 
 11.23( N / mm)
L
28000

- Vị trí đặt DC3: Xác định bằng cách cân bằng momen quay quanh trục đi qua mép dưới của
bó vỉa:
P lancan  xlancan  P1  x1  P2  x2  P3  x3  P4  x4  P5  x5
x'

DC3


7224.71 1525  54775  125  12040  300  113505  825  12040  1350  114975  1525
7224.71  307335

 975(mm)

Vậy vị trí đặt DC3 cách mép ngồi bó vỉa một đoạn là 975 (mm).

2.3. BẢN MẶT CẦU
Bản mặt cầu sẽ được tính tốn theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm. Trong đó phần
bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính tốn dầm đơn
giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu.
Cốt thép dùng trong bản mặt cầu là thép CII có cường độ Fy=250 MPa, bê tông dùng cho
bản mặt cầu là loại bê tơng có cường độ chịu nén f’c=30 MPa
Do trong phạm vi hẹp của đồ án môn học nên ta bố trí cốt thép trong bản mặt cầu theo yêu
cầu cấu tạo như hình dưới.

Hình 2.3 Bố trí thép bản mặt cầu.

SVTH: PHẠM LÊ QUANG LỘC

MSSV: 1651090077

Trang 9




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ DẦM CHÍNH
3.1. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
3.1.1. Giai đoạn chưa liên hợp

Hình 3.1 Đặc trưng hình học của dầm
- Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:
As  bc .tc  D.tw  b f .t f  b ' f .t ' f
 350  20  1040 15  350  20  450  20  38600 mm 2
- Moment tĩnh của dầm thép đối với trục X-X:

tf 

 t 'f 
t
 D
K X  X   Ai ycX,i X  bc  tc  c  D  tw   tc   b f  t f   tc  D   b 'f  t ' f  d  
2
2
2
2 



20
20 
20 

 1040



 350  20   1040  15  
 20  350  20  1040  20   450  20  1100  
2
2
2
 2



 25794000 mm3
- Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
s ,t
YNC
c

K X  X 25794000

 668.24mm
As
38600

s ,b
s ,t
YNC
 d  YNC
 1100  668.24  431.76mm

- Xác định moment quán tính:
SVTH:

MSSV:
Trang 10




ĐAMH TK CẦU THÉP

I NC

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

2
s ,b
3
s,t
3
bc  tc3
 s ,t tc  tw  ( yNC  tc ) t w  (YNC  t f  t ' f )

 bc  tc   YNC   

12
2
3
3





b f  t 3f
12

2

2

t f  b ' f  t '3f
 s ,b
 s ,b t ' f 
 b f  t f   YNC  t f   
 b ' f  t ' f  YNC


2
12
2 



350  203
20  15   668.24  20 


 350  20   668.24   
12

2 
3

2



15   431.76  20  20 

3

3

3

2

350  203
20 


 350  20   431.76  20  
12
2 

2

450  203
20 



 450  20   431.76  
12
2 

 7, 427,166,874.03 mm 4

- Momen kháng uốn đối với thớ trên tiết diện dầm thép:
s ,t
S NC


I NC 7, 427,166,874.03

 11,114,520.04 mm3
s ,t
668.24
YNC

- Momen kháng uốn đối với thớ dưới tiết diện dầm thép:
s ,b
S NC


I NC 7, 427,166,874.03

 17, 202, 072.62 mm3
s ,b
431.76
YNC

-Momen tĩnh của tiết diện dầm thép đối với trục trung hòa:
c
S NC
 tw

 D Y

s ,t
NC

2

 tc 

2

tf

s ,t
 b f t f  d  YNC
  t 'f
2


 1040  668.24  20 

t 'f 



s,t
 b ' f t ' f d  YNC 

2 



2

20


 350  20  1100  668.24 
 20 
2
2


20 

450  20  1100  668.24    7, 759, 229 mm3
2 

 15 

3.1.2. Đặc trưng hình học giai đoạn 2 (Giai đoạn liên hợp)
3.1.2.1. Bề rộng có hiệu dầm trong Bi và dầm ngoài Be
Dầm trong:
12  ts  max(tw ; bc / 2)
12  200  max(15;350 / 2)

L


 27400
Bi  min  tt
 min 
 2100 mm
4
4


 S
 2100
SVTH:

MSSV:
Trang 11




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

Dầm biên:
 6  ts  max(tw / 2; bc / 4)
6  200  max(15 / 2;350 / 4)

 27400

Bi
Ltt
2100

Be   min

 min 
 1950 mm
 8
2
2
 8
S
900

 hang

3.1.2.2. Đặc trưng hình học dầm trong
3.1.2.2.1 Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (ST)
- Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là 14a200 và bê tơng bản mặt cầu có cường độ
f’c=30MPa
- Diện tích cốt thép dọc bản:

Actb  nbanmatcau  A1thanh  22 

  142
 3386.64 mm 2
4

- Trong đó: nbanmatcau là số thanh thép trong đoạn Bi nằm trong phần bản mặt cầu

- Diện tích phần bê tơng quy đổi về thép:

Ac td 

Ac 2100  200  350  100  100 2

 58125mm 2
n
8

- Trong đó: n là tỷ số giữa mô đun đàn hồi vật liệu dầm và vật liệu bản mặt cầu
( f’c = 30Mpa => n = 8 )
- Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tơng (tính phần vát) đến mép trên dầm thép:
t 
t
2

1

Bi ×t s ×  t h + s +bc ×t h × h +2×  ×t h2 × ×t h 
2
2
3

2

c''=
Bi ×t s +t h ×(b c +t h )
200 
100

2

1

2100×200× 100+
+2×  ×100 2 × ×100 
+350×100×
2 
2
3

2
 =185.84 mm
=
2100×200+100×(350+100)

- Diện tích mặt cắt ngang dầm:

Ad  As  Actb  Ac td  38600  3386.64  58125  100111.64mm 2
- Momen tĩnh của diện tích tiết diện liên hợp lấy đối với trục TH1( Trục trung hòa của
tiết diện chưa liên hợp):
t 
 s ,t
s ,t
KTH 1  Actb   YNC
 th  s  Ac td  (YNC
 c '')
2

200 


 3386.64   668.24  100 
 58125  (668.24  185.84)
2 

 52,583,816.31 mm3
SVTH:

MSSV:
Trang 12




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

- Khoảng cách từ trục TH1 đến trục TH2
c 

KTH 1 52, 583,816.31

 525.3mm
Ad
100,111.64

- Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
+ Mép trên dầm thép :
s,t

YSTs ,t  YNC
 c  668.24  525.3  142.94mm

+ Mép dưới dầm thép :
s ,b
YSTs ,b  YNC
 c  431.76  525.3  957.06 mm

+ Mép dưới bản bê tông:

YSTc ,b  YSTs ,t  142.94mm
+ Mép trên bản bê tông:

YSTc ,t  YSTs ,t  th  ts  142.94  100  200  442.94 mm
- Momen quán tính của tiết diện liên hợp : IST
1
I ST  I NC  c 2  As     I ci  aci 2  Aci   Act  act2
n
2

1  2100  2003 
200 
2
 7, 427,166,874.03  525.3  38, 600   
 142.94  100 

2100

200




8 
12
2 


2
2
 1
1  350  1003 
100 
100  1003 
2

 
 142.94 

350

100


2

(
 142.94   100 


 8

8 
12
2 
36
3




2

1
200 

  100  100)  3386.64  142.94  100 

2
2 

 25, 020,824, 254.70 (mm 4 )

- Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp đốivới mép trên và mép dưới dầm thép :
s ,t
S ST


I ST 25, 020,824, 254.70

 175, 044, 244.12 mm 3
s ,t

142.94
YST

s ,b
S ST


I ST 25, 020,824, 254.70

 26,143, 422.83 mm3
s ,b
957.06
YST

- Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :
c ,t
S ST
 n.

SVTH:

I ST
25, 020,824, 254.70
 8
 451, 904,533.43 mm3
c ,t
442.94
YST
MSSV:
Trang 13



ĐAMH TK CẦU THÉP

c ,b
S ST
 n.

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

I ST
25, 020,824, 254.70
 8
 1, 400,353,952.97 mm3
c ,b
142.94
YST

- Momen tĩnh của tiết diện liên hợp ngắn hạn đối với trục trung hòa:
S  tw
c

 D Y

s ,t
NC

 tc  c ' 

2

2

tf
t 'f




s ,t
s,t
 b f t f  d  YNC
  t ' f  c '   b ' f t ' f d  YNC

c' 
2
2





 1040  668.24  20  525.30 

2

20



 350  20  1100  668.24 
 20  525.3 
2
2


20


450  20   1100  668.24 
 525.3   21,320, 452.83 mm3
2


 15 

3.1.2.2.2 Giai đoạn liên hợp dài hạn (LT)
- Diện tích phần bản bê tơng quy đổi về thép:
Ac td 

Ac Bi  ts  th   bc  th  2100  200  100   350  100 


 19375(mm 2 )
3n
3n
3 8

- Trong đó: 3n là hệ số quy đổi bê tơng bản mặt cầu về thép xét đến tính chất từ biến
dài hạn của bản mặt cầu, phụ thuộc vào cường độ của bê tông làm bản mặt cầu.

- Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp( Ad ):
Ad  As  Actb  Ac td  38600  3386.64  19375  61,361.64 (mm 2 )

- Momen tĩnh của diện tích tiết diện liên hợp lấy đối với trục TH1:

t 
 s ,t
s ,t
KTH 1  Actb   YNC
 th  s  Ac td   YNC
 c  
2

200 

 3386.64   668.24  100 
 19,375   668.24  185.84 
2 

 19, 488, 216.31(mm3 )
- Khoảng cách từ trục TH1 đến TH2:
c' 

KTH 1 19, 488, 216.31

 317.6mm
Ad
61,361.64

- Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :

+ Mép trên dầm thép:
s,t
YLTs ,t  YNC
 c   668.24  317.60  350.64mm

+ Mép dưới dầm thép:
s ,b
YLTs ,b  YNC
 c   431.76  317.6  749.36mm

+ Mép dưới bản bê tông:
SVTH:

MSSV:
Trang 14




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

YLTc,b  YLTs,t  350.64mm

+ Mép trên bản bê tông:

YLTc ,t  YLTs ,t  ts  th  100  200  350.64  650.64 mm
- Momen quán tính của tiết diện liên hợp : ILT
1

  ( I ci  aci2  Aci )  Act  act2
3 n
2

1  2100  2003 
200 
2
 7, 427,166,874.03  317.60  38600 

  350.64  100 

2100

200


3  8 
12
2 


2
2
 1
 100 1003 

1  350  1003 
100 
2
 1



  350.64 

350

100


2

  350.64   100    100  100 



 38
 36

3  8  12
2 
3


 2




I LT  I NC  c '2  As 

2

200 

4
3386.64   350.64  100 
  18,056,825,146.42 mm
2 


- Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới tiết diện dầm thép:
Ss,t
LT =

I LT 18, 056,825,146.42
=
= 51, 496, 763.48 mm3
s,t
350.64
YLT

Ss,b
LT =

I LT 18, 056,825,146.42
=
= 24, 096, 329.06 mm 3
s,b
749.36
YLT

- Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :
Sc,t
LT =3n

I LT
18, 056,825,146.42
=3×8×
= 666, 057, 733.18 mm3
c,t
650.64
YLT

c ,b
S LT
 3n

I LT
18, 056,825,146.42
 3 8
 1, 235,922,323.51 mm3
c,b
350.64
YLT

- Momen tĩnh của tiết diện liên hợp dài hạn đối với trục trung hoà:
c
S LT
 tw

 D Y

s ,t
NC

 tc  c "
2

2

tf
t 'f




s ,t
s ,t
 b f t f  d  YNC
  t ' f  c "  b ' f t ' f d  YNC

 c" 
2
2





 1040  668.24  20+317.6 

2

20


 350  20  1100  668.24 
 20  317.6 
2
2


20


450  20  1100  668.24 
 317.6   15, 463, 697.10 mm3
2


 15 

SVTH:

MSSV:
Trang 15




ĐAMH TK CẦU THÉP

Đặc trưng
Diện tích tiết diện
Moment kháng uốn thớ
dưới dầm thép
Moment kháng uốn thớ
trên dầm thép
Moment kháng uốn tại
mép dưới bản BT
Moment kháng uốn tại
mép trên bản BT
Moment quán tính của
tiết diện

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

DẦM GIỮA ( DẦM TRONG)
Tiết diện dầm
Tiết diện dầm liên hợp
Kí
Đơn
thép
Chưa liên hợp
Ngắn hạn
hiệu
vị
Dài hạn (LT)
(NC)
(ST)

A

mm2

38,600

100,111.64

61,361.64

Ss,b

mm3

17,202,072.62

26,143,422.83

24,096,329.06

Ss,t

mm3

11,114,520.04

175,044,244.12

51,496,763.48

Sc,b

mm3

-

1,400,353,952.97

1,235,922,323.51

Sc,t

mm3

-

451,904,533.43

666,057,733.18

Sc

mm4

7,427,166,874.03

25,020,824,254.7

18,056,825,146.42

Bảng 3.1 Đặc trưng hình học của dầm trong

Đặc trưng
Diện tích tiết diện
Moment kháng uốn thớ
dưới dầm thép
Moment kháng uốn thớ
trên dầm thép
Moment kháng uốn tại
mép dưới bản BT
Moment kháng uốn tại
mép trên bản BT
Moment quán tính của
tiết diện

DẦM BIÊN ( DẦM NGỒI)
Tiết diện dầm
Tiết diện dầm liên hợp
Kí
Đơn
thép
Chưa liên hợp
hiệu
vị
Ngắn hạn (ST)
Dài hạn (LT)
(NC)
A

mm2

38,600

96,053.76

59,803.76

Ss,b

mm3

17,202,072.62

26,000,315.83

23,905,157.75

Ss,t

mm3

11,114,520.04

155,658,394.89

48,139,757.26

Sc,b

mm3

-

1,245,267,159.15

1,155,354,174.18

Sc,t

mm3

-

428,591,425.19

634,133,926.87

Sc

mm4

7,427,166,874.03

24,506,857,692.11

17,570,530,001.35

Bảng 3.2 Đặc trưng hình học của dầm biên

3.2. TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG

3.2.1. Tải trọng tác dụng lên cầu
3.2.1.1. Tĩnh Tải
- Gồm các tĩnh tải: DC1, DC2, DC3, DW.
SVTH:

MSSV:
Trang 16




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

+ Trọng lượng bản thân dầm thép:
A   s  Ltoandam 38, 600  7.85  105  28000
P1  s

 3.10 N / mm
Ltt
27400
P2  0.5 N / mm
+ Neo :
+ Mối nối: (tạm thời): P3  0.5 N / mm

Hình 3.2 STC gối

Hình 3.3 STC trung gian

Hình 3.4 STC trung gian tại liên kết ngang
Sườn tăng cường:
- Sườn tăng cường trung gian: Hình 3.3
+ Một dầm có: 10x2 = 20 sườn tăng cường trung gian.
+ Khoảng cách các sườn: d= 3000 mm
SVTH:

MSSV:
Trang 17




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

+ Trọng lượng một sườn tăng cường:
Ps1  Vs   s  970  100  14  7.85  105  106.6 N
- Sườn tăng cường gối: Hình 3.2
+ Một dầm có: 4x2=8 sườn tăng cường gối.
5
+ Khối lượng một sườn: Ps 2  Vs   s  168  1040  14  7.85  10  192.02 N
- Sườn tăng cường trung gian tại vị trí có liên kết ngang: Hình 3.4
+ Một dầm có: 9 x 2 = 18 sườn.
+ Trọng lượng một sườn tăng cường:
Ps 3  Vs   s  168  1026  14  7.85  105  189.43 N
- Liên kết khung ngang: Có 18 liên kết khung ngang trên mỗi dầm
+ Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3000mm.
+ Dùng thép L100x100x10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang) (TCVN 75711:2006).

+ Trọng lượng trên một đơn vị chiều dài : g LK  0.168 N / mm
+ Thanh ngang dài: 2045 mm
+ Thanh xiên dài: 983 mm
+ Mỗi liên kết ngang có: 2 thanh liên kết ngang, 2 thanh liên kết xiên.
- Liên kết ngang ở đầu dầm:
Dầm ngang W760x196 dài 2045 m có khối lượng:
g=A x 2045 x7,85.10-5 =25100 x 2045 x 7,85.10-5=4029.37 N
- Sườn tăng cường tại giữa dầm ngang để đặt kích trong q trình thay gối sau này: Có
4 sườn tăng cường g = 4 x 192.02= 768.08 N
- Trọng lượng dầm ngang, liên kết ngang, sườn tăng cường dầm ngang:
1   g LK  (2045  2  983  2)  18  4 g damngang  4 g STC tren dam ngang 
P4   

2 
L


1   0.168  (2045  2  983  2)   18  4  4029.37  4  768.08 
 
  0.67 N / mm
2 
28000

-

Sườn tăng cường:
P5 

Ps1  20  Ps 2  8  Ps 3  18 106.6  20  192.02  8  189.43 18


 0.253 N / mm
L
28000

 DC1  P1  P2  P3  P4  P5  3.1  0.5  0.5  0.67  0.253  5.02 N / mm

- Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:
2
+ Diện tích bản mặt cầu: ABMC  BTC  t S  200 12300  2460000(mm )
+ Diện tích bản vút:

SVTH:

MSSV:
Trang 18




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ



2.h 2 
2  1002 
2
Avut  n   bc .th  v   6   350  100 
  270000mm

2 
2



 DC2   ABMC  Avut    c   2460000  270000   2.5 10 5  68.25 N / mm

- Trọng lượng lan can – lề bộ hành (đã tính ở trên):
DC3 = 11.47 N/mm
- Tĩnh tải lớp phủ DW:
Ta có cấu tạo các lớp phủ:
6
3
+ Lớp bê tông bản mặt cầu dày 70mm, trọng lượng riêng:   22.5  10 N / mm

+ Lớp phòng nước: Sử dụng loại chống thấm dạng dung dịch gốc Sodium Silicát biến
tính sinh hóa. Thi công theo phương pháp phun thẩm thấu, không tạo màng phủ bên
trên bề mặt bêtông bản mặt cầu (tiêu chuẩn 5m2/lít).Trước khi thi cơng lớp chống
thấm cần phải làm sạch bề mặt bản mặt cầu. Sau khi thi công lớp chống thấm cần phải
phun nhẹ nước bảo dưỡng lên toàn bộ bề mặt được chống thấm (toàn bộ bề rộng phần
xe chạy).
-6
=> DW  hDW  B  g DW  70  9000  22.5  10  14.175 N / mm

3.2.1.2. Hoạt Tải
- Hoạt tải tác dụng lên dầm gồm có: 0.65HL93 + Tải trọng người đi
- Tải trọng xe 0.65HL93 gồm có:
+ Tải trọng xe 3 trục và tải trọng làn
+ Tải trọng xe 2 trục và tải trọng làn
- Xe 3 trục:

+ Trục trước: P3 = 22750N
+ Trục sau: P1 = P2 = 94250N
- Xe 2 trục:
P1 = P2 = 71500N
WLan  9.3( N / mm)
- Tải trọng làn:
3
3
- Tải trọng người đi: WPL  3  10  BLBH  3  10  1400  4.2( N / mm)

3.2.2. Xác định hệ số phân bố ngang
Khi bê tông bản mặt cầu chưa đủ cường độ thì tĩnh tải DC2 chia đều cho các dầm
chính do đó hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang của tĩnh tải DC2 được xác định
như sau:
g

1 1
  0.167
n 6

3.2.2.1. Phương pháp đòn bẩy
3.2.2.1.1 Dầm Biên

SVTH:

MSSV:
Trang 19




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

Hình 3.5 Đường ảnh hưởng dầm biên theo phương pháp đòn bẫy

Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :

mg SE  1.2 

0.357
 0.214
2

Hoạt tải làn:
m
   LANE
3000
1.2  0.643  1350

 0.174
3000  2

mg SE 
mg SE

Hoạt tải người đi bộ:
1
1

1400  (1.31  0.643)
mg SE 
   PL 

 0.977
BPL
1400
2

DW:
DC3:
DC2:

SVTH:

g SE 

0.643  1350  0.5
 0.048
9000

g  1.107

g SE 

1.429  0.5  3000
 0.174
12300

MSSV:

Trang 20




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

3.2.2.1.2 Dầm Trong
Xét cho dầm 2

Hình 3.6 Đường ảnh hưởng dầm 2 thep phương pháp đòn bẫy
Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :
1 làn:

mg xe  1.2 

0.643  0.5
 0.66
2

Hoạt tải làn:
1 làn xe:
mglan 

m
1.2 (1  0.357) 1350  (1  0.214) 1650
   LANE 


 0.767
3000
3000
2

Hoạt tải người đi bộ: g  0 ( Không đặt hoạt tải người đi bộ vì g<0)
(1  0.357)  1350  (1  0)  2100
g DW 
 0.218
2  9000
DW:
DC3:
DC2:
SVTH:

g DC 3  0.107
g DC 2 

0.429  900  (1  1)  2100
 0.155
2  12300
MSSV:
Trang 21




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

Xét cho dầm 3

Hình 3.7 Đường ảnh hưởng dầm 3 theo phương pháp đòn bẫy
Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :
1  0.143
mg xe  1.2 
 0.686
2
1 làn:
2 làn:

mg xe  1.0 

1  0.143  0.429  0
 0.786
2

Hoạt tải làn:
1 làn :

mg lan 

m
1.2  (0.286  1)  1500  (0.286  1) 1500 
   LANE 

  0.772
3000
3000 

2


2 làn:
SVTH:

MSSV:
Trang 22




ĐAMH TK CẦU THÉP

mg lan 

DW:
DC3:
DC2:

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

m
1.0 2100 1  2100  1
   LANE 

 0.7
3000
3000
2

g DW 

2  1 2100
 0.233
2  9000

g DC 3  0
g DC 2 

2  1  2100
 0.171
2  12300

TẢI TRỌNG
BIÊN
TRONG
T.KẾ

DC2

DC3

DW

TRUCK

LANE

PL

1

0.174

1.107

0.048

0.214

0.174

0.977

2

0.155

-0.107

0.218

0.686

0.767

0

3

0.171

0

0.233

0.786

0.772

0

3

0.171

0

0.233

0.786

0.772

0

Từ kết quả tính cho dầm 2 và dầm 3, chọn dầm số 3 là dầm đại diện cho các dầm trong
vì có hệ số phân bố ngang lớn hơn, kết quả nội lực sẽ lớn hơn.

3.2.2.2. Phương pháp dầm đơn
3.2.2.2.1. Dầm Trong
 Điều kiện áp dụng phương pháp dầm đơn:
1100  S=2100 4900
110  ts=200  300

=> Thỏa mãn

6000  L=27400  73000
Nb=6 4
 Hệ số phân bố cho moment:
Một làn chất tải:
0.1

m.g

SI
momen

0.4
0.3
 S   S   Kg 
 0.06  
    3
 4300   L   Lt s 

Trong đó:
Kg

K g  n  (I NC  A  eg2 )

: Tham số độ cứng dọc.
Mô đun đàn hồi BMC xác định như sau:

ED  0.0017  K1  w c2  f c'0.33  0.0017  1 23202  300.33  28,110.91 MPa
SVTH:

MSSV:
Trang 23




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

Dầm chủ làm bằng thép có EB  200000 MPa

n
Vậy:

EB
200000

 7.11
ED 28,110.91

s ,t
eg  YNC

 th 

ts
200
 668.24  100 
 868.24 mm
2
2

K g  7.11  (7,427,166,874.03  38600  868.242 )  259,695,720,567.86 mm4

Vậy:
0.4

mg

SI
moment

0.1

0.3

 259, 695, 720,567.86 
 2100 
 2100 
 0.06  
 
 
  0.413

27400  2003
 4300 
 27400 



Hai hay nhiều làn chất tải:
0.6

mg

MI
moment

0.1

0.2

 259, 695, 720,567.86 
 2100 
 2100 
 0.075  
 
 
  0.560
27400  2003
 2900 
 27400 



 Hệ số phân bố cho lực cắt:
Một làn chất tải:
SI
mgluccat
 0.36 

S
2100
 0.36 
 0.636
7600
7, 600

Hai hay nhiều làn chất tải:
2

mg

MI
luccat

2

S  S 
2100  2100 
 0.2 
-
-
  0.2 

  0.745
3600  10700 
3600  10700 

gMI
luccat

: Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp xếp >1 làn xe trên cầu.
3.2.2.2.2 Dầm Biên Do de=-750 nên không thỏa phương pháp dầm đơn.
3.2.2.3. Phương pháp nén lệch tâm
3.2.2.3.1. Hệ Số mềm
S3

6  I '  p
Khi tính mặt cắt ở giữa nhịp giản đơn ta có:
p 

5P.L4tt
12.8S 3 I
 a 
284 EI
L4tt I '

S=2100mm , I= 7,427,16687.03mm4
I' 

SVTH:

In
Lb

MSSV:
Trang 24




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: ThS PHẠM ĐỆ

Khoảng cách liên kết ngang là: Lb=3000 mm
Tính In:

Mặt cắt bố trí thép hệ liên kết ngang

Hình 3.8 Mặt cắt thép liên kết ngang L100x100x10
Thép L100x100x10 có: F=1920 mm2 ; I=1770000 mm4
Momen tĩnh đối với trục X-X:
1
200
K X - X  1, 000  200 
 1,920  (450  28.2)  1,920  (1, 280 - (100  28.2))  5,599, 648 mm3
8
2
Khoảng cách từ trục trung hòa (0-0) đến trục X-X:

K X -X
5,599, 648

 194.16 mm

1
A
 1000  200  2  1920
8
Xác định moment quán tính:
a

SVTH:

MSSV:
Trang 25