TKMH CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP - DẦM T CĂNG SAU L=33M

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
8.3 Tính tính các đặc trng hình học
9. Tính toán các mất mát ứng suất
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
1
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
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
Phần 2: Bản vẽ kỹ thuật
(Bản vẽ khổ A1)
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
2
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Thiết Kế Môn Học Cầu BTCT học Phần 1
A.Đề Bài
I.Số Liệu Thiết Kế
*Thiết kế kết cấu nhịp dầm giãn đơnBTCT dự ứng lực theo TC thiết kế 22TCN272.05
*TảI trọng thiết kế HL93,Ngời 30KN/m
2

*Chiều dài nhip:33m
*Khổ cầu : 12+2
x
2 (m)
*Mặt cắt ngang dạng chữ T
*Phơng pháp tạo DƯL kéo sau
*Cáp DƯL:Bó 12K15
*Bê tông dầm cầp f
'
c
=40Mpa,Bê tông bản mặt cầu f
'
c
=30Mpa
II.Yêu Cầu
1.Tính bản mặt cầu

2.Tính dầm chủ
*Tải trọng và các hệ số
*Tính Ml/2,Ml/4,Qgối,Ql/4
*Bố trí cốt thép DƯL
*Tính toán theo trạng thái giới hạn sử dụng
* Tính toán theo trạng thái giới cờng độ về uốn và cắt
* Tính toán theo trạng thái giới mỏi
3.Bản vẽ :A1
B.Nội Dung Tính Toán
I.Các loại vật liệu
1.Cốt thép DƯL
Theo bàI ra sử dụng bó 12K15 có độ chùng dão thấp theo tiêu chuẩn ASTM A416
Grade270
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
3
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
- Cờng độ chịu kéo của thép DƯL : f
pu
=1860 Mpa
- Giới hạn chảy của thép DƯL : f
pu
=0,9 f
pu
=0.9
ì
1860=1674 Mpa
- Môđun đàn hồi của thép DƯL : E
p
=197000 Mpa
- Ưng suất trong thép ứng suất khi kích: : f

pj
=0,8 f
pu
=1488 Mpa
2.Vật liệu bê tông
Bê tông dầm chủ
Có f
'
c
=40Mpa
Cờng độ chịu nén của bê tông khi tạo ƯS trớc
f
'
ci
=0,9f
'
c
=0,9
ì
40=36 Mpa
Môđun đàn hồi của BT dầm:
E
c
=0,043
40)2500(043,0
5,1'5,1
ìì=ìì
c
f

=33994,48 MPa
Cờng độ chịu kéo khi uốn
f
MPaf
cr
98,34063,063,0
'
=ì=ì=
II.Bố Trí Chung Mặt Cắt Ngang Cầu
Tổng chièu dài toàn cầu là 33 m,để hai đàu dầm mỗi bên là 0,4 m để kê gối
Chiều dài nhịp tính toán là: L=40-2
m2.324,0 =ì
Cầu gồm 6 dầm chữ T tạo bằng bê tông có
Mpaf
c
40
'
=
Lớp phủ bản măt cầu gồm hai lớp:
Lớp chống thoát nớc 0,4cm;
Lớp bê tông atphan có chiều dầy 7cm.
Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằng cách kê cao gối cầu
Khoảng cách giữa các dầm chử : S =2400 mm
Mặt cắt ngang cầu:

PHÂN CáCH MềM
2
%
2
%

14400
6x2400
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
4
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
1.Chọn mặt cắt ngang dầm chủ
a.Chọn sơ bộ dầm chủ có tiết diện hình chữ T với các kích thớc sau:
Chiều dầy bản : t
200=
s
mm
Chiều cao dầm : H=1900 mm
Chiều rộng bầu: b
b
=600 mm
Chiều cao bầu :h
b
=350 mm
Chiều dầy bụng: b

=200 mm
Chiều rộng bản cánh: b
t
=1800 mm
Các kích thớc khác nh hình vẽ:
Mặt cắt dầm chủ Mặt cắt tại gối(Mơ rộng sờn dầm)
b.Kiểm tra điều kiện về chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu
(Theo 22TCN 272-05. 2.5.2.6.3-1)
Yêu cầu:
h

min
=0,045L
Trong đó:
h
min
: Chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu;
H=1900mm
L :Chiều dàI nhịp tính toán (L=40-2
4,0ì
=39,2 m)

=<=ì mmHmm 190014584.32045,0
Thoã mãn
2.Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu
(Theo 22TCN 272-05. 2.5.2.6.3-1)
a.Đối với dầm giữa
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
5
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của:

4
L
chiều dài nhịp =
mm8150
4
32200
=
12 lần độ dầy trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dầy bản bụng hoặc
2

1
bề
rộng bản cánh trên dầm:
=
mm3300
2
1800
200
max20012 =





+ì
Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau(=2400 mm)
Do đó bề rộng bản cánh hữu hiệu của dầm giữa là: b
i
=2400 (mm)
b.Đối với dầm biên
Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy bằng
2
1
bề rộng hữu hiệu của dầm kề trong(=
)1200
2
2400
mm=
cộng trị số nhỏ nhất của:

8
L
chiều dài nhịp =
mm4025
8
32200
=
6 lần độ dầy trung bình của bản cộng với số lớn nhất của
2
1
bề dầy bản bụng hoặc
4
1
bề rộng bản cánh trên dầm chính:
=
mm1650
4
1800
2
200
max2006 =







+ì

Bề rộng phần hững(=1350 mm)
Do đó bề rộng bản cánh hữu hiệu của dầm biên là: b
e
=1200+1350=2550mm
Kết luận : Bề rộng bản cánh hữu hiệu của các dầm
Dầm giữa(b
i
)
2400 mm
Dầm biên(b
e
)
2550 mm
III.Tính Toán Bản Mặt Cầu
Sơ đồ tính bản mặt cầu
1.Cấu tạo bản mặt cầu,lan can và gờ chắn
a.Bản mặt Cầu và lớp phủ mặt cầu
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
6
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
*Bản mặt Cầu
Có chiều dầy bằng bản cánh của của dầm chủ h
f
=200mm
Trọng lợng bản thân bản mặt cầu(Xét cho 1m chiều dài bản mặt cầu)
DC
1
=1
cf
h

ìì
=1
ì
0,2
ì
25=5 (KN/m)
*Lớp phủ bản măt cầu gồm hai lớp:
Lớp chống thoát nớc 0,4cm;
Lớp bê tông atphan có chiều dầy 7cm.
Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằng cách kê cao gối cầu
Tĩnh tải rãi đều do lớp phủ mặt cầu( Xét cho 1m chiều dài bản mặt cầu)
DW=1
5,22074,01 ìì=ìì
atfanW
h

= 1,665 (KN/m)
b.Lan can và Gờ chắn
*Lan Can
Ta sử dụng loại lan can theo tiêu chuẩn AASHTO
Trọng lợng bản thân: DC
2
=4,654 (KN)
*Gờ chắn
Trọng lợng bản thân: DC
3
=1,25(KN)

Lan can Gờ chắn

2.Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
áp dụng phơng pháp tính toán gần đúng (theo 22TCN 272-05. 4.6.2)
Mặt cầu có thể phân tích nh một dầm liên tục trên các dầm
2.1.Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực
Theo 22TCN 272-05. 4.6.21:Khi áp dụng theo phơng pháp giai phải lấy mômen dơng cực
trị để đặt tải cho tất cả các vùngcó mômen dơng,tơng tự đối với mômen âm do đo ta ch cn
xác định nội lực lớn nhất của sơ đồ.Trong dầm liên tục nội lực lớn nhất là tại gối và giữa nhịp.
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
7
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Do đó sơ đồ tính toán là dầm liên tục 3 nhịp đối xứng,vị trí tính nội lực là tại :a,b,c,d nh hình
vẽ
Theo 22TCN 272-05. 4.6.2.1.6:Các dải phải đợc coi nh dầm liên tục hoặc nh dầm giãn
đơn,chiều dài nhịp phải đợc lấy bằng khoảng cách tâm đến tâm giữa các cấu kiện đỡ.Nhằn
xác định hiệu ứng lực trong các dải,các cấu kiện đỡ phải có độ cứng vô hạn
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 sẽ là chiều dài của diện tích tiếp xúc đợc chỉ trong 22TCN 272-
05.3.6.1.2.5 cộng với chiều cao của bản mặt cầu. Trong bản tính này coi các tải trọng bánh xe
nh tải trọng tập trung
2.2.Xác định nội lực do tĩnh tải
a.Tải trọng
Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rãi 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 dãi bản rộng1m theo phơng ngang cầu
Để tính nội lực cho các mặt cắt b,c,d ta vẽ đờng ảnh hởng của các mặt cắt rồi xép tảI trọng lên
đờng ảnh hởng.Dùng chơng trình Midas để vẽ và tính toán
b.Công thức tính nội lực
M
) (
21 DWPDCPDCPU

MMM

++=

: Hệ số liên quan đến tính dẻo,tính d,và sự quan trọng trong khai thác xác định theo
22TCN 272-05.1.3.2

95,0=
RDi

Hệ số liên quan đến tính dẻo :
95,0=
D

(Theo22TCN 272-05.1.3.3)

Hệ số liên quan đến tính d :
95,0=
R

( Theo22TCN 272-05.1.3.4)
Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác:

05,1=
i

( Theo22TCN 272-05.1.3.5)

95,005,195,095,0 =ìì=

P

:Hệ số tỉnh tãi(Theo22TCN 272-05,bảng
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
Tên Tải Trọng Giá Trị
TTBT bản mặt cầu (DC
1
)
5 (KN/m)
Lan Can (DC
2
)
4,654 (KN)
Gờ Chắn (DC
3
)
1,25(KN)
TTBT lớp phủ mặt cầu (DW) 1,665 (KN/m)
Loại tải trọng
TTGH c-
ơngđộI
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
8
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
2.2.1.Nội lực mặt cắt tại a
Mô men tai mặt cắt a là mômen phần hững.Sơ đồ tính dạng công xong chịu uốn
DC3=1,25KN
DC2=4,654
Lan can
Bản mặt cầu 5 KN/m
Lớp phủ mặt cầu (DW=1,665KN/m)
Sơ đồ tính bản hững
Ta có:
M
a
=






++
3
2
6
2
6
2
1
10.1350

10.2
800.
10.2
1350.
DC
DW
DC
PPP

*Với trạng TTGH cờng độ I
Thay số
M
a
=- 0,9






++ 35,1.654,4.25,1
2
8,0.665,1
5,1
2
35,1.5
25,1
22
=-12.9(kNm)
*Với TTGH sử dụng

M
a
=-0,95






++ 35.1.654,4.1
2
8,0.665,1
1
2
35,1.5
1
22
=-10.9 (kNm)
2.2.2.Nội lực mặt cắt b
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: Lê Đình Hớng 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
Phn ah
TTG
H
Cng 1
TTGH
S dng
Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph
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
Tng ni lc
3.762 3.05
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
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43

10
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
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
Phn ah
TTGH
Cng 1
TTGH
S dng
Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph
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
Tng ni lc
-3.074 -2.874
4.2.4 Nội lực mặt cắt Md
Bảng 4.2.4

Phn ah
TTGH
Cng 1
TTGH
S dng
Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph
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
-2.34 -1.76

4.2.5 Nội lực mặt cắt e
Phn ah
TTGH
Cng 1
TTGH
S dng
Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph
Dng
4,056 -1,5902 3,2451 -1,0625
m 0,7823 0,2007 0,8722 0,3235

-2,2703 -1,4025 -1,0725 -0,7812
Tng ni lc
2.74 3.25
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
11

Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
4.2.6 Nội lực mặt cắt Mf

Bảng 4.2.6
Phn ah
TTGH
Cng 1
TTGH
S dng
Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph
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
3.37 2.84
4.2.3 Nội lực mặt cắt Mg
Làm tơng tự nh trên , ta có bảng kết quả sau:

Bảng 4.2.3
Phn ah
TTGH
Cng 1
TTGH
S dng
Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph
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
Tng ni lc
-5.28 -4.27
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=2400<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
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
12
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
+ 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
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: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
13
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Sơ đồ tính mômen phần hẫng của bản mặt cầu
+ 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
6,15
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
32,6 KNm
M
c
=

7,28
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
=
5,27
820,1
)0175,0175,00.(25,1.5,72.75,1

95,0 =
+++

KNm
M
f
=

34.25
980,1
)027,00,036,0.(25,1.5,72.75,1
95,0 =

KNm
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
14
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
M
g
=
46.30
820,1
)0184,0184,00.(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 f g
Giá
trị(KNm) -15,6 32,5 -28,7 26,6

-27,5
25.34 -30.46
+ 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
9,8
3899,1.2
3,0.25,1.5,72.1
95,0 ==
KNm
M
b
=

6,18
980,1
)04781,0494,0.(25,1.5,72.1
95,0 =

KNm
M
c
=

4,16
820,1
)0164,0198,00.(25,1.5,72.1
95,0 =

+++

KNm
M
d
=

2,15
980,1
)0353,04,0.(25,1.5,72.1
95,0 =

KNm
M
c
=
7,15
820,1
)0175,0175,00.(25,1.5,72.1
95,0 =
+++

KNm
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
15
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
M
d
=

8.14
980,1
)027,036,0.(25,1.5,72.1
95,0 =

KNm
M
c
=
4.17
820,1
)0184,0184,00.(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 f g
Giá
trị(KNm) -8,9 18,6 -16,4 15,2 -15,7
14.8 -17.4
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

THGH Mặt cắt

a b C d e f g

Cờng
độ1 -0,97 1,15 -0,73 0,191

-0,332
0.74 -0.84
Sử
dụng -0,55 0,632 -0,412 0,107 -0,183
0.58 -0.068
Bảng 4.3.2
T ni lc do cỏc ti trng cho bn mt cu di bng sau:
Bng 4.a
Vậy nội lực để thiết kế bản mặt cầu là: Bng 4.b
Mômen (KNm) Âm Dơng Hẫng
TTGH Cờng độ1
-35.84 45.64 -30.78
TTGH Sử dụng
-19.79 24.75 -20.64
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
+ Bê tông bản mặt cầu
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
16
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
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
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)
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
17
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
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)
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 bmc) 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
= 34,84 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
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
18
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
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
=35.84KNm => (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))
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
Phi tho món
fy

fc'
03.0min


Trong ú
=min

t l gia thộp chu kộo v din tớch nguyờn
200*1800
374,1206
min =

=0,00335
0,03
420
40
03,0
'
=
fy
fc
=0,03*0,095=0,00285
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 bmc) và kiểm toán theo
THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho mômen âm của bản mặt cầu)
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
19
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
+ Mômen tính toán cho mômen dơng của bản mặt cầu
M
u
=45.64 KNm (Xem bảng 4.b)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 5 thanh cốt thép 14
=> Diện tích cốt thép A
s
=5.
4
14.1416,3
2
=796,69mm
2
d
p
=t
s
- 25-
2
0

d
= 200 - 25-
2
14
=168 mm

1
=0,85-(12/7)0,05=0,764 > 0.65
2250.764,0.40.85,0
420.69,769
85.0
1
'
==
fc
ys
bf
fA
c

= 12,44 mm
a=
1
.c=0,764. 12,44 =9,50416 mm
M
n
=A
s
.f
s

.(d
p
-
2
a
)=769,69.420.(168-
2
50416,9
).10
-6
= 52,773 KNm
M
r
=.M
n
=0,9. 52,773 = 47,495 KNm > M
u
=45.64 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
=168 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
=
1168
952,9
=0,059<0,42 Thoả mãn
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Phi tho món
fy
fc'
03.0min


Trong ú
=min

t l gia thộp chu kộo v din tớch nguyờn
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
20
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
200*1800
69,769
min =

=0,0029

0,03
420
40
03,0
'
=
fy
fc
=0,03*0,095=0,00285
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 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
=30.78 (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
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
21
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
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)
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 đợc bao
bởi các mặt cắt cuả mặt cắt ngang và đờng thẳng song song với trục trung hoà, chia cho số l-
ợng 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
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
22
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
=++=
'
ss
AnAnhbA
7324,444mm
2
+ 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.
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
23
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
4.5.6 Kiểm tra bố tri thép theo thiết kế kinh nghiệm
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 DC1và 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 (khụng xột).
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 th-
ớc 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 rng ta có đợc trọng
lợng bản thân của dâm chủ g
DC1(dc)
= 20,23 KN/m
+ Tải trọng do dầm ngang: DC1
dn

Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
24
Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL
Theo chiều dọc cầu bố trí 5 dầm ngang(xem bản vẽ), theo chiều ngang cầu bố trí 4 dầm

ngang, suy ra tổng số dầm ngang = 4.5=20
Trọng lợng một dầm ngang: DC1
dn
= 2200.850.200.10
-9
.24=8,976 KN
Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ do dầm ngang:
g
DC1(dn)
=
5.2,25
976,8.20
=1,47 KN/m
+ Tải trọng do các tấm đỡ BTCT(khi đổ BT bản mặt cầu)
Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ do các tấm đỡ:
g
DC!(đỡ)=
26000.5
24.10.26000).80.8004.80.1900(
9
+
= 2,92 KN/m
+ Tải trọng do bản mặt cầu
Bản mặt cầu dày 200mm, rộng 12000mm
g
DC(bmc)=
5
10.2,25.12000.200
6
=10,736 KN/m

+ Tải trọng do lan can
DC2 : Trọng lợng lan can xuất hiện ở giai đoạn khai thác sau các mất mát
Sinh viên: Lê Đình Hớng Lớp:Cầu-Hầm -K43
25