TKMH CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP - DẦM T CĂNG SAU L=24M 02

Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Mục lục
Phần 1: Nội dung thuyết minh
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa
3.2 Đối với dầm biên
4. Tính toán bản mặt cầu
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
5. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải
5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ
5.2 Các hệ số cho tĩnh tải
p
(Bảng A.3.4.1-2)
5.3 Xác định nội lực
6. Nội lực dầm chủ do hoạt tải
6.1. Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn
6.2 Tính toán hệ số phân phối của tải trọng ngời đi bộ
6.3 Xác định nội lực.
7. Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ
7.1 Thép
7.2 Bêtông
8. Chọn và bố trí cáp dự ứng lực
8.1 Chọn cáp dự ứng lực

8.2 Bố trí cáp dự ứng lực
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
1
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
8.3 Tính tính các đặc trng hình học
9. Tính toán các mất mát ứng suất
9.1 Xác định một số thông số cho các bó cáp
9.2 Mất mát do ma sát f
pF
9.3 Mất mát do tụt neo
9.4 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi
9.5 Mất mát ứng suất do co ngót (A.5.9.5.4.2)
9.6 Mất mát ứng suất do từ biến
9.7 Mất mát do dão thép ứng suất trớc
10. Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I
10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn
10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc
10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1
10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng
11. Tính độ võng cầu
11.1 Tính độ võng lực DƯL
11.2 Tính độ võng do tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải)
11.3 Tính độ võng tức thới do hoạt tải có xét lực xung kích
12. Tính toán dầm ngang
12.1 Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây ra
12.2 Nội lực do tải trọng phân bố (tĩnh tải)
12.3 Bố trí cốt thép
12.4 Duyệt cờng độ kháng uốn
12.5 Duyệt cờng độ kháng cắt
13. Duyệt dầm ngang.

14. Vật liệu cho dầm
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
2
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Phần 2: Bản vẽ kỹ thuật
(Bản vẽ khổ A1)
Thiết kế 1 cầu Bê tông cốt thép DƯL , dầm giản đơn
1* Các số liệu cho trớc:
- Dầm T, chiều dài toàn dầm L=24m, kết cấu kéo sau
- Khổ cầu K8+2 x2m > W=8+2x2+0,5(gờ chắn)+0,5=13m là bề rộng
tổng cộng
- Tải trọng thiết kế: HL93.
- Tao cáp DƯL:7K13
2*Tiêu chuẩn thiết kế:
- Quy trình thiết kế : 22TCN 272 - 01 Bộ Giao thông vận tải.
- Tải trọng thiết kế: HL93 , đoàn Ngời đi bộ.
3* Vật liệu sử dụng:
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
3
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
-Thép DƯL:
.Cờng độ quy định của thép ứng suất trớc f
pu
=1860 Mpa
.Giới hạn chảy của thép ứng suất trớc f
py
=0,9. f
pu
=1674Mpa
.Hệ số ma sát à =0,23

.ứng suất cho phép khi kích f
pj
=0,7. f
pu
=1302Mpa
.Cờng độ tính toán khi chế tạo R
d1
=13280 Kg/cm
2
.Cờng độ tính toán khi sử dụng R
d2
=12800 Kg/cm
2
.Môđun đàn hồi E
t
=197000Mpa
-Vật liệu bêtông: bê tông là loại có cấp 450
.Cờng độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày fc=45Mpa.
.Cờng độ chịu nén của bêtông khi tạo ứng suất trớc fci=0,9.fc=40,5Ma.
.Môđun đàn hồi của bêtông Ec=4800
' 32199, 4fc Mpa=
.Cờng độ chịu kéo khi uốn f
r
=0.63
' 4,23fc Mpa=
4* Yêu cầu:
- Nội dung bản thuyết minh đầy đủ rõ ràng
- Bản vẽ thể hiện mặt chính dầm, mặt cắt ngang, bố trí cốt thép
( bản vẽ trên giấy A1)
Phần 1: Nội dung thuyết minh

1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
Tổng chiều dài toàn dầm là 24m , để hai đầu dầm mỗi bên 0,3m để kê gối. Nh
vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 23,4 m.
Cầu gồm 5 dầm có mặt cắt chữ T chế tạo bằng bêtông có f
c
=45 MPa. Lớp phủ
mặt cầu gồm có 2 lớp: lớp phòng nớc có chiều dày 0,4cm , lớp bêtông Asphalt trên
cùng có chiều dày 7cm. Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằng cách kê cao các gối cầu.
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
4
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL

4x2650
13000
12001200
Khoảng cách giữa các dầm chủ S=2650mm
Giữa phần xe chạy và lề ngi đi phân cách bằng một gờ chắn bánh
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
Dầm chủ có tiết diện hình chữ T với các kích thớc sau:
- Chiều dày bản: ts=20cm
- Chiều cao toàn dầm: H=120cm
- Chiều rộng bầu dầm: bb=60cm
- Chiều cao bầu dầm: hb=32cm
- Chiều dày bụng: bw=20cm
- Chiều rộng bản cánh: b1=180cm
- Rộng vát cánh: 20cm
- Cao vát cánh: 10cm
- Bán kính cong: Rc=20cm
- Rộng vát bầu: 20cm

- Cao vát bầu: 20cm
- Phần hẫng: 120cm
Các kích thớc khác nh hình vẽ:
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
5
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL

Mặt cát dầm chủ Mặt cắt tại gối (Mở rộng sờn dầm)
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)
Yêu cầu: h
min
=0,045. L Trong đó ta có:
L: Chiều dài nhịp tính toán L=23400mm
h
min
: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu,
h
min
=1200mm
suy ra: h
min
=0,045.L=0,045.23400=1053mm< h
min
=1200mm=> Thỏa mãn
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa
Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của
+ 1/4 chiều dài nhịp (=
23400
5850

4
=
mm)
+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày bản bụng
dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm
=12.200+max



2/1800
200
= 3300mm
+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau (S= 2500)->bi=2650mm
3.2 Đối với dầm biên
Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm
kề trong(=2650/2=1325) cộng trị số nhỏ nhất của
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
6
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu(=
25200
2925
8
=
mm)
+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2 độ dày bản
bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm chính
=6.200+max

4/1800
2/200
=1650 mm
+ Bề rộng phần hẫng( =1200 mm) ->be=1325+1200=2525 mm
Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu
Bảng 3
Dầm giữa (bi) 2650 mm
Dầm biên (be) 2525 mm
4. Tính toán bản mặt cầu
1200 2650 2650 120026502650
850
A
C
EB D
1 2 3 4 5
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
áp dụng phơng pháp tính toán gần đúng theo Điều 4.6.2(AASHTO98).
Mặt cầu có thể phân tích nh một dầm liên tục trên các gối đàn hồi là các dầm chủ.
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực
Theo Điều (A.4.6.2.1) : Khi áp dụng theo phơng pháp giải phải lấy mô men dơng
cực trị để đặt tải cho tất cả các vùng có mô men dơng, tơng tự đối với mô men âm do
đó ta chỉ cần xác định nội lực lớn nhất của sơ đồ. Trong dầm liên tục nội lực lớn nhất
tại gối và giữa nhịp. Do sơ đồ tính là dầm liên tục 3 nhịp đối xứng, vị trí tính toán nội
lực là: a, b, c, d, e nh hính vẽ.
Theo Điều (A.4.6.2.1.6): Các dải phải đợc coi nh các dầm liên tục hoặc dầm giản
đơn. chiều dài nhịp phải đợc lấy bằng khoảng cách tâm đến tâm giữa các cấu kiện đỡ.
Nhằm xác định hiệu ứng lực trong các dải , các cấu kiện đỡ phải đợc giả thiết là cứng
vô hạn .

Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
7
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Các tải trọng bánh xe có thể đợc mô hình hoá nh tải trọng tập trung hoặc nh tải
trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếp xúc đợc chỉ trong
điều (A.3.6.1.2.5) cộng với chiều cao của bản mặt cầu, ở đồ án này coi các tải trọng
bánh xe nh tải trọng tập trung.
Xác định nội lực do tĩnh tải
Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng (A.3.5.1.1) AASSHTO
Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do TTBT của bản mặt
cầu, TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can tác dụng lên phần hẫng.
Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu
Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT bản mặt cầu:
g
DC(bmc)
=200.1800.24.10
-6
= 8,64 KN/m
Thiết kế lớp phủ dày 74mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ:
g
DW
=74.2250.10
-4
=1,665 KN/m
Tải trọng do lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi của lan can
không đặt ở mép bản mặt cầu nhng để đơn giản tính toán và thiên về an toàn ta coi đặt
ở mép.g
DC(Lan can)
= 4,564 KN/m
+ Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e ta vẽ đờng ảnh hởng của các mặt cắt

rồi xếp tải lên đơng ảnh hởng. Do sơ đồ tính toán bản mặt cầu là hệ siêu tĩnh bậc cao
nên ta sẽ dùng chơng trình Sap2000 để vẽ DAH và từ đó tính toán nội lực tác dụng lên
bản mặt cầu.
+ Công thức xác định nội lực tính toán:
M
U
= (
P
.M
DC1
+
P
M
DC2
+
P
M
DW
)
: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong khai thác xác định
theo Điều 1.3.2
=
i
.
D
.
R
0,95
Hệ số liên quan đến tính dẻo
D

= 0,95 (theo Điều 1.3.3)
Hệ số liên quan đến tính d
R
= 0,95 (theo Điều 1.3.4)
Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác
i
= 1,05 (theo Điều 1.3.5)
=> = 0,95
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
8
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL

p
: Hệ số tĩnh tải (Bảng A.3.4.1-2)
Loại tải trọng TTGH Cờng độ1 TTGH Sử dụng
DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ 1,25/0,9 1
DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,5/0,65 1
4.2.1 Nôi lực mặt cắt a
Mômen tại mặt cắt a là mômen phần hẫng.
Sơ đồ tính dạng công xon chịu uốn
M
a
=
]10.25,1.1200
10.2
5,1.900.900.

10.2
1200.1200.
.[.

3
)(
6
Ư
6
)(

++
lcncanDCp
WD
p
bmcDC
p
g
g
g

Trong THGH CĐ1
M
a
=-
]10.25,1.1200.564,4
10.2
5,1.900.900.665,1
10.2
25,1.1200.1200.8,4
.[95,0
3
66

++
=-11,71kNm
Trong THGH SD
M
a
=-
]10.1.1200.564,4
10.2
1.900.900.665,1
10.2
1.1200.1200.8,4
.[95,0
3
66

++
=-9,24 kNm
4.2.2 Nội lực mặt cắt b
Đ ờng ảnh h ởng Mb
+

-

Để tạo ra ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần Đah dơng ta xếp tĩnh tải với hệ số lớn
hơn 1, trên phần Đah âm ta xếp tĩnh tải với hệ số nhỏ hơn 1.Cụ thể xếp nh sau:
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
9
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
-

+

Bmc

Phủ

Xếp tải lên phần Đah d ơng

Phủ
-

Bmc
+

Xếp tải lên phần Đah âm
Tính nội lực theo công thức:
M
U
= (
P
.M
DC1
+
P
M
DC2
+
P
M
DW

)
Trên phần Đah dơng:
Với bản mặt cầu lấy hệ số
p
= 1,25 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Với lớp phủ lấy hệ số
p
= 1,5 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Trên phần Đah âm:
Với bản mặt cầu lấy hệ số
p
= 0,9 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Với lớp phủ lấy hệ sô
p
= 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Sau khi giải sơ đồ bằng Sap2000 kết quả mô men M
b
trong bảng dới đây
bảng 4.2.2
Phn ah
TTGH
Cng 1
TTGH Sử dụng
Bản mặt cầu
Lp phủ
Bản mặt cầu Lớp phủ
Dng
3,621 1,484 2,880 0,992
m -0,441 -0,222 -1,526 -0,334

1,992 1,2243 1,2334 0,3658
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
10
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Tổng nội lực 3,1075 1,92435
4.2.3 Nội lực mặt cắt Mc

-

-

+

+

Đ ờng ảnh h ởng Mc
Làm tơng tự nh trên , ta có bảng kết quả sau:

Bảng 4.2.3
Phần ĐAH TTGH Cờng độ 1 TTGH Sử dụng
Bản mặt cầu Lớp phủ Bản mặt cầu Lớp phủ
Dng
-4,123 -1,1813 -3,329 -1,16
m 0,613 0,2035 0,913 0,1742

-3,35 -1,5276 -2,4223 -0,990
Tổng nội lực -4,8772 -3,4212
4.2.4 Nội lực mặt cắt Md

Đ ờng ảnh h ởng Md

+
-
-
+
Bảng 4.2.4
Phần ĐAH TTGH Cờng độ TTGH Sử dụng
Bản mặt cầu Lớp phủ Bản mặt cầu Lớp phủ
Dng
3,137 1,5014 2,5101 0,853
m -1,20 -0,2901 -1,3253 -0,443

1,95 0,923 1,1823 0,4012
Tng ni lc
2,8723 1,5864
4.2.5 Nội lực mặt cắt e
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
11
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL

Đ ờng ảnh h ởng Me

-

-

+

+

-

-

Bảng 4.2.5
Phần ĐAH TTGH Cờng độ 1 TTGH Sủ dụng
Bản mặt cầu Lớp phủ Bản mặt cầu Lớp phủ
Dng
-4,056 -1,5902 -3,2451 -1,0625
m 0,7823 0,2007 0,8722 0,3235

-3,2703 -1,4025 -2,3725 -0,7812
Tổng nội lực -4,3724 -3,1452
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ .
Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải
áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (AASHTO98) :
Do nhịp của bản S=2650<4600mm phải đợc thiết kế theo các bánh xe của trục
145KN.
Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang sao cho tim của
bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn (3.6.1.3.1) :
+ 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết kế bản mút thừa
+ 600mm tính từ mép làn xe thiết kế: Khi thiết kế các bộ phận khác.
Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần bộ hành.
Khi xếp xe lên đờng ảnh hởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực hạn cả âm và dơng
Bề rộng dải tơng đơng :áp dụng Điều 4.6.2.1.3
Mô men dơng M
+
: SW = 660 + 0,55S = 660+0,55.2400=1980 mm
Mô men âm M

: SW = 1220 + 0,25S =1220+0,25.2400=1820 mm

Phần hẫng: SW = 1140 + 0,833X
X=1000-500-200=300mm
SW=1140+0,083.300=1389,9 mm
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
12
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Trong đó
X = Khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm), X=300 mm
S = Khoảng cách của trục cấu kiện đỡ
SW = Bề rộng dải tơng đơng
P = Tải trọng trục xe (N)
Tải trọng bộ hành
Theo Điều 3.6.1.5 lấy tải trọng ngời đi bộ 3x10
-3
Mpa và phải tính đồng thời cùng
hoạt tải xe thiết kế.
4.3.1 Nội lực do Truck Load
Do TruckLoad và TendomLoad có khoảng cách 2 trục theo chiều ngang cầu nh
nhau(1800mm) nhng TruckLoad có trục sau(145 KN) nặng hơn TendomLoad(110 KN)
nên ta chỉ tính nội lực trong bản mặt cầu do TruckLoad.
Vẽ Đờng ảnh hởng và xếp tải
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
ĐờngảnhhởngMb
13
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Sơ đồ tính mômen phần hẫng của bản mặt cầu
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
14
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
+ Công thức xác định mômen trong THGH CĐ1 cho 1 mét dài bản mặt cầu:

M
TruckLoad
+
=

980,1
.25,1.5,72.75,1
95,0
) (
iii
y
SW
yIMP
=
+
+


M
TruckLoad
-
=

820,1
.25,1.5,72.75,1
95,0
) (
iii
y
SW

yIMP
=
+



M
TruckLoad
hẫng
=

3899,1.2
.5,72.25,1.75,1
95,0
.2
) (
x
SW
xIMP
i
=
+
+


Trong đó =1,75 (Xem phần 7), =0,95
y
i
: Tung độ đờng ảnh hởng
M

a
609,15
3066,1.2
3.0.25,1.5,72.75,1
95,0 ==
KNm
M
b
=

=

980,1
)04781,0494,0.(25,1.5,72.75,1
95,0
32,59384 KNm
M
c
=

7686,28
820,1
)0164,0198,00.(25,1.5,72.75,1
95,0 =
+++

KNm
M
d
=

641,26
980,1
)0353,00,04,0.(25,1.5,72.75,1
95,0 =

KNm
M
c
=
5765,27
820,1
)0175,0175,00.(25,1.5,72.75,1
95,0 =
+++

KNm
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad Bảng 4.3.1-a
Mặt cắt Trạng thái gới hạn cờng độ 1
a b c d e
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
15
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Giá trị(KNm) -15,609 32,59384 -28,7686 26,641 -27,5765
+ Công thức xác định mômen trong THGH SD cho 1 mét dài bản mặt cầu:
M
TruckLoad
+
=

980,1
.25,1.5,72.1
95,0
) (
iii
y
SW
yIMP
=
+
+


M
TruckLoad
-
=

820,1
.25,1.5,72.1
95,0
) (
iii
y
SW
yIMP
=
+

M
TruckLoad
hẫng
=

3899,1.2
.5,72.25,1.1
95,0
.2
) (
x
SW
xIMP
i
=
+
+


Trong đó =1(Bảng A3.4.1-2), =0,95, y
i
: tung độ đờng ảnh hởng
M
a
91871,8
3899,1.2
3,0.25,1.5,72.1
95,0 ==
KNm

M
b
=

62505,18
980,1
)04781,0494,0.(25,1.5,72.1
95,0 =

KNm
M
c
=

4392,16
820,1
)0164,0198,00.(25,1.5,72.1
95,0 =
+++

KNm
M
d
=

22346,15
980,1
)0353,04,0.(25,1.5,72.1
95,0 =

KNm
M
c
=
758,15
820,1
)0175,0175,00.(25,1.5,72.1
95,0 =
+++

KNm
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad
Bảng 4.3.1-b
Mặt cắt
Trạng thái gới hạn sử dụng
a b C d e
Giá trị(KNm) -8,9197 18,62505 -16,439 15,22346 -15,758
4.3.2 Nội lực do PeopleLoad
Xếp tải trọng ngời lên Đah các mặt cắt a, b, c, d, e ta có bảng kết quả sau
Bảng 4.3.2
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
16
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
THGH
Mặt cắt
a b C d e
Cờng độ1 -0,97 1,15 -0,73 0,191 -0,332
Sử dụng -0,55 0,632 -0,412 0,107 -0,183
T ni lc do cỏc ti trng cho bn mt cu di bng sau:
Bảng 4.a

THGH
Mặt cắt
a b C d e
Cờng độ1 -28,29 36,85134 -34,3758 29,70346 -32,2809
Sử dụng -18,1597 21,1814 -20,274 16,91686 -19,062
Vậy nội lực để thiết kế bản mặt cầu là:
Bng 4.b
Mômen (KNm) Âm Dơng Hẫng
TTGH Cờng độ1
-34,3758 36,85134 -28,29
TTGH Sử dụng
-20,274 21,1814 -18,1597
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
+ Bê tông bản mặt cầu
f

C
= 40 Mpa Cờng độ nén quy định ở tuổi ở tuổi 28 ngày
E
c
=
'5,1
043,0
cc
fy
(A5.4.2.4-1)
=> E
c
= 33994,48 MPa
+ Cốt thép

f
y
= 420 Mpa Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép
E
s
= 200000 MPa
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
+ Lớp bảo vệ
Theo bảng (A.5.12.3-1)
Mép trên bản : a = 60 mm vì bản chịu mài mòn của vấu lốp xe
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
17
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Mép dới bản : a= 25 mm
+ Sức kháng uốn của Bản
M
r
= .M
n
: Hệ số sức kháng quy định theo Điều (A.5.5.4.2.1) ta có = 0,9 Đối với trạng
thái giới hạn cờng độ 1 (Cho BTCT thờng)
M
r
: Sức kháng uốn tính toán
M
n
: sức kháng uốn dang định
Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng theo hình chữ nhật nh
quy định của Điều 5.7.2.2 thì M
n

xác định Điều 5.7.3.2.3






+













+






=
22

)(85.0
2
'
22
1
'''
r
rwcsy
s
syspspsn
ha
hbbf
a
dfA
a
dfA
a
dfaM
p

Vì không có cốt thép ứng suất trớc ,b=b
W
và coi A
s

= 0

=
2
a
dfAM
sysn
Trong đó:
A
S
= Diện tích cốt thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm
2
)
f
y
= Giới hạn chảy qui định của cốt thép (Mpa).
d
S
= Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt
thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm)
A'
S
= Diện tích cốt thép chịu nén (mm
2
)
f'
y
= Giới hạn chảy qui định của cốt thép chịu nén (Mpa).
d'

p
= Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép
chịu nén (mm)
f
'
c
= Cờng độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày (Mpa)
b = Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)
b
w
= Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)

1
= Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất qui định trong điều (A.5.7.2.2)
h
1
= Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
18
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
a = c
1
; chiều dày của khối ứng suất tơng đơng (mm) điều (A.5.7.2.2)
bf
fA
bf
fAfAfA
ca
c
ys

wc
ycyspsps
'
1
1
'
''
1
85.085.0
=
+
==



Theo trạng thái giới hạn cờng độ I Cốt thép phải bố trí sao cho mặt cắt đủ khả năng
chịu lực
4.5.1 Bố trí cốt thép chịu mômen âm của bản mặt cầu(cho 1 mét dài bản mặt cầu)
và kiểm toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (sẽ bố trí cho mômen dơng của bản mặt cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
M
u
= 34,3758 KNm (Bảng 4.b)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 6 thanh cốt thép 16
=> Diện tích cốt thép A
s
=6.
4

16.1416,3
2
=1206,3744mm
2
d
p
=t
s
- 60-
2
0
d
= 200 - 60-
2
16
=132 mm

1
=0,85-(12/7)0,05=0,764 > 0.65 tho món theo A5.7.2.2
2400.764,0.40.85,0
420.374,1206
85.0
1
'
==
fc
ys
bf
fA
c

= 18,2796 mm
a=.c=0,764. 18,2796 =13,966 mm
M
n
=A
s
.f
s
.(d
p
-
2
a
)=1206,374.420.(132-
2
638,11
).10
-6
= 63,343 KNm
M
r
=.M
n
=0,9. 63,343 = 57,009 KNm > M
u
=34,3758KNm => (Thoả mãn)
Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện

42.0
e
d
c
d
e
= d
P
=132 mm (Do coi A
ps
= 0 (A.5.7.3.3.1-2))
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
19
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c=18,2796 mm
e
d
c
=
132
2796,18
= 0,1385 < 0,42 => Thoả mãn
Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Phải thoã mãn
fy
fc'
03.0min

Trong đó
=min

tỉ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích nguyên
200*1800
374,1206
min =

=0,00335
0,03
' 45
0,03
420
fc
fy
=
=0,03*0,095=0,00321
fy
fc'
03,0min

Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều (A.5.10.3.2) Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc vợt quá 1,5
chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
S
max
1,5x200=300 (mm)
4.5.2 Bố trí cốt thép dơng cho bản mặt cầu( cho 1 mét dài bản mặt cầu) và kiểm
toán theo THGH Cờng độ 1.

+ Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho mômen âm của bản mặt cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen dơng của bản mặt cầu
M
u
=36,85134 KNm (Xem bảng 4.b)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 6 thanh cốt thép 16
=> Diện tích cốt thép A
s
=6.
2
3,1416.16
4
=1206,37mm
2
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
20
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
d
p
=t
s
- 25-
2
0
d
= 200 - 25-
16
2
=167 mm

1
=0,85-(17/7)0,05=0,728 > 0.65
'
1
1206,37.420
0.85 0,85.45.0,728.2650
s y
c f
A f
c
f b

= =
= 6,86 mm
a=
1
.c=0,728. 6,86 =5 mm
M
n
=A
s
.f
s
.(d
p
-
2
a
)=1206,37.420.(167-

5
2
).10
-6
= 83,3 KNm
M
r
=.M
n
=0,9. 83,3 = 75 KNm > M
u
=36,85134 KNm => (Thoả mãn)
Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện
42.0
e
d
c
d
e
=d
P
=167 mm (Do coi A
ps
= 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c=9,952
e
d
c

=
6,86
167
=0,041<0,42 Thoả mãn
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Phải thoả mãn
fy
fc'
03.0min


Trong đó
=min

tỉ lệ thép chịu kéo và phần diện tích nguyên
1206,37
min
1800*200

=
=0,00335
0,03
' 45
0,03
420
fc
fy
=
=0,00321

fy
fc'
03,0min

Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
21
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều 5.10.3.2 Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc vợt quá 1.5 chiều
dày cấu kiện hoặc 450mm
S
max
1,5x200=300 (mm)
4.5.3 Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng của bản mặt cầu( cho 1m dài bmc) và
kiểm toán theo THGH CĐ 1.
Để thận tiên cho thi công: Bố trí 2 mặt phẳng lới cốt thép cho bản mặt cầu nên cốt
thép âm cho phần hẫng đợc bố trí giống cốt thép âm(6 thanh 16). Chỉ tiến hành kiểm
toán.
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
M
u
=28,29 (Xem bảng 4.b)
Do mômen tính toán M
u
< Mômen tính toán của mômen âm của bản mặt cầu nên
chắc chắn các kiểm toán trong kiểm toán về cờng dộ thoả mãn.
4.5.4 Bố trí cốt thép co ngót và nhiệt độ
Theo Điều A.5.10.8 cốt thép cho các ứng suất co ngót và nhiệt độ phải đợc đặt gần
bề mặt bê tông lộ ra trớc các thay đổi nhiệt độ hàng ngày. Đối với các cấu kiện mỏng

hơn 1200mm diện tích cốt thép mỗi hớng không đợc nhỏ hơn:
y
g
S
f
A
A 75,0
A
g
= Tổng diện tích mặt cắt
Chiều dày có hiệu 200mm => Chiều dày thực =200+30 =230mm => A
g
=230x1 =
230mm
2
mmmm
f
A
A
y
g
S
/431.0
400
230
75,075,0
2
==
Cốt thép do co ngót và nhiệt độ không đợc đặt rộng hơn hoặc 3.0 lần chiều dày cấu
kiện (3.200=600mm) hoặc 450 mm. Cốt thép co ngót và nhiệt độ theo phơng dọc cầu

0.5A
S
=0.2065
Sử dụng N
O
10 @450 có A
s
=0,22mm
2
/mm
4.5.5 Kiểm tra bản mặt cầu theo trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm toán nứt)
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
22
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Theo Điều A.5.5.2 các vấn đề phải kiểm tra theo trạng thái giới hạn sử dụng là nứt ,
biến dạng và ứng suất trong bê tông
Do nhịp của bản nhỏ và không có thép dự ứng lực nên trong đồ án này chỉ kiểm toán
nứt đỗi với bản mặt cầu theo Điều 5.7.3.4
Các cấu kiện phải đợc cấu tạo sao cho ứng suất kéo trong cốt thép ở trạng thái giới
hạn sử dụng f
sa
không đợc vợt quá

( )
f
Ad
Z
ff
c
sas

6,0
3/1
=
(A.5.7.3.4-1)
Trong đó :
d
c
=chiều cao phần bê tông tính từ thớ ngoài cùng chịu kéo cho đến tâm của thanh
hay sợi đặt gần nhất ; nhằm mục đích tính toán phải lấy chiều dày tĩnh của lớp bê tông
bảo vệ d
c
không lớn hơn 50 mm .
Z = Thông số bề rộng vết nứt (N/mm).
Lấy Z= 23000 N/mm đối với các cấu kiện trong môi trờng khác nghiệt và khi thiết
kế theo phơng ngang
+f
sa
= ứng suất kéo trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sử dụng
+A = Diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và đ-
ợc bao bởi các mặt cắt cuả mặt cắt ngang và đờng thẳng song song với trục trung hoà,
chia cho số lợng của các thanh hay sợi (mm
2
)
4.5.5.1 Kiểm tra nứt đối với mô men dơng
Mô men dơng lớn nhất là M = 21,1814KNm/m (Xem bảng 4-b)
Tính f
s
:
Xác định vị trí trục trung hoà :
+ Lấy mômen tĩnh với trục qua cạnh dới của mặt cắt:

''
2
dAndAn
h
hbS
ss
++=

=531492,18 mm
3
Trong ú n l h s chuyn t ct thộp sang bờ tụng
+ Diện tích mặt cắt
=++=
'
ss
AnAnhbA
7324,444mm
2
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
23
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
+ Khoảng cách từ THH đến mép dới của mặt cắt:
7324,444
531492,2
==
A
S
y
=72,564 mm
Xác định mô men quán tính của mặt cắt

I=281276,76+368575,32+412550,34=1062475mm
4
ng suất trong cốt thép ở mép dới bản :
Mpa
I
My
nf
s
109,85
10624750
10.564,72.1814,21
48,33994
200000
5
=








=

=
d
c
= 25 +14/2 = 32mm < 50 mm
A =
4
1800.32.2
=28800 mm
2
(Diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép
chủ chịu kéo và đợc bao bởi các mặt cắt cuả mặt cắt ngang và đờng thẳng song song
với trục trung hoà, chia cho số lợng của các thanh hay sợi )
=>
( )
MpaxfMpa
Ad
Z
f
y
c
sa
2524206.06,0345,256
)28800.32(
23000
3/13/1
==>===
do vậy lấy f
sa

=0.6f
y
=252 Mpa > f
S
= 85,109 Mpa (Thoả mãn)
4.5.5.2 Kiểm tra nứt đối với mô men âm
Mô men âm lớn nhất là M= -20,2724 KNm/m
Khoảng cách từ TTH đến mép trên của mặt cắt: y=200-72,564=127,436 mm
ứng suất trong cốt thép ở mép trên bản :
Mpa
I
My
nf
cr
s
72,66
10624750
10).68436,127.(2724,22
48,33994
200000
5
=

=








=
d
c
= 60 +16/2 = 68mm < 50 mm =>d
C
= 50 mm(theo điều trên)
A =
5
1800.50.2
=36000 mm
2
=>
( )
MpaxfMpa
x
Ad
Z
f
y
c

sa
2524206.06,0189
)3600050(
23000
3/13/1
==<===
do vậy lấy f
sa
=189 Mpa > f
S
= 66,72 Mpa Thoả mãn
Vậy bản mặt cầu thoả mãn điều kiện kiểm toán nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng.
4.5.6 Kiểm tra bố trí thép theo thiết kế kinh nghiệm
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
24
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Phải đặt lớp cốt thép đng hớng ,f
y
400Mpa
Cốt thép phải càng gần các mặt ngoài càng tốt
Lớp đáy : Số lợng thép tối thiểu cho mỗi lớp bằng 0,57 mm
2
/mm. Theo thiết kế trên
cốt thép theo phơng chính 1,11mm
2
/mm và theo phơng dọc là 0,8 mm
2
/mm >
0,57mm
2

/mm ( thoả mãn)
Lớp đỉnh : Số lợng thép tối thiểu cho mỗi lớp bằng 0,38 mm
2
/mm .Theo thiết kế trên
cốt thép theo phơng chính 1,11mm
2
/mm và theo phơng dọc là 0,22 mm
2
/mm <
0,38mm
2
/mm =>phải bố trí cốt thép theo phơng dọc, chọn No10 @200 A
s
=
0.5mm
2
/mm
Khoảng cách lớn nhất giữa cốt thép là 450mm
5. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải
Tải trọng tác dụng nên dầm chủ
Tĩnh tải : Tĩnh tải giai đoạn 1 DC1 và tĩnh tải giai đoạn 2 (DC2+ DW)
Hoạt tải gồm cả lực xung kích(IL+IM) : Xe HL 93
Nội lực do căng cáp ứng suất trớc
Ngoài ra còn các tải trọng: Co ngót, từ biến, nhiệt độ, lún, gió, động đất.
5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ
Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo bảng (A.3.5.1.1) AASHTO,giả thuyết tĩnh tĩnh tải
phân bố đều cho mỗi dầm, riêng lan can thì một mình dầm biên chịu.
+ Tải trọng bản thân dầm DC
dc
Thành phần tĩnh tải DC bên trên bao gồm toàn bộ tĩnh tải kết cấu trừ tĩnh tải lớp mặt

hao mòn dự phòng và tải trọng dự chuyên dụng . Do mục đích thiết kế 2 phần của tĩnh
tải đợc định nghĩa nh sau:
Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ xuất hiện ở giai đoạn căng ứng suất trớc.
g
DC1(dc)
= .Ag
Trong đó:
- Trọng lợng riêng của dầm, =24 KN/m
3

A
g
Diện tích mặt cắt ngang của dầm khi cha mở rộng. Với
kích thớc đã chọn nh trên, ta tính đợc A
g
=7324,444c m
2
. Do dầm
có mở rộng về 2 phía gối(xem bản vẽ) nên tính thêm phần mở
Sinh viên: Nguyễn Quốc Hiệp Lớp: Cầu Hầm K43
25