ĐỒ ÁN CẦU THÉP 03

Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
MỤC LỤC
I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 5
1.1 Số liệu chung 5
1.2 Tính chất vật liệu chế tạo dầm 5
1.3 Các hệ số tính toán 6
II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 7
2.1 Chiều dài tính toán kết cấu nhịp 7
2.2 Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang 7
2.3 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu 7
2.4 Chiều cao dầm chủ 8
2.5 Cấu tạo bản bê tông mặt cầu 8
2.6 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ 9
III. XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 11
3.1 Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp 11
3.1.1 Trường hợp 1 11
3.1.2 Trường hợp 2 12
3.2 Xác định đặc trưng hình học của mặt cắt giai đoạn I 13
3.3 Xác định đặc trưng hình học của mặt cắt giai đoạn II 15
3.3.1 Mặt cắt tính toán giai đoan II 15
3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông 16
3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép 17
3.3.4 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm biên 17
3.3.5 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm trong 24
3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn chảy dẻo 31
3.4.1 Mặt cắt tính toán 31
3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà của mặt cắt 31
3.4.3 Xác định chiều cao phần sườn chịu nén 33
3.4.4 Xác định mômen chảy My 34
3.4.5 Xác định mômen dẻo Mp 36
IV. XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ 39

4.1 Cấu tạo hệ liên kết trong kết cấu nhịp 39
4.1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối 39
4.1.2 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian 40
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
1
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
4.1.3 Hệ sườn tăng cường dầm thép 42
4.1.4 Hệ liên kết dọc cầu 44
4.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn I 45
4.3 Xác định tĩnh tải giai đoạn II 47
V. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 49
5.1 Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy 49
5.1.1 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 49
5.1.2 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 50
5.2 Tính hệ số phân bố ngang đối với hoạt tải HL - 93 50
5.2.1 Điều kiện tính toán 50
5.2.2 Tính tham số độ cứng dọc 50
5.2.3 Tính hệ số phân bố ngang mômen 51
5.2.4 Tính hệ số phân bố ngang lực cắt 52
5.3 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang 52
5.3.1 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 52
5.3.2 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 53
5.3.3 Xác định hệ số phân bố ngang tính toán 53
VI. TÍNH TOÁN NỘI LỰC 54
6.1 Các mặt cắt tính toán nội lực 54
6.2 Đường ảnh hưởng nội lực 55
6.2.1 Vẽ ĐAH mômen tại mặt cắt tính toán 55
6.2.2 Đường ảnh hưởng lực cắt 55
6.2.3 Tính diện tích đường ảnh hưởng 55

6.3 Xác định nội lực tại các mặt cắt tính toán 56
6.3.1 Tính nội lực do tĩnh tải 56
6.3.2 Tính nội lực do tải trọng làn và tải trọng Người 57
6.3.3 Tính nội lực do xe tải thiết kế (Truck) và xe 2 trục thiết kế( Tandem) 58
6.3.4 Tổng hợp nội lực 65
VII. KIỂM TRA TÍNH CÂN XỨNG CỦA MẶT CẮT DẦM CHỦ 67
7.1 Kiểm tra tính cân xứng chung của mặt cắt 67
7.2 Kiểm tra độ mảnh sườn dầm của mặt cắt đặc chắc 67
7.3 Kiểm tra độ mảnh cánh chịu nén của mặt cắt đặc chắc 68
7.4 Kiểm tra tương tác giữa sườn dầm với bản cánh chịu nén của mặt cắt đặc chắc.68
VIII. KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I 70
8.1 Kiểm toán sức kháng uốn của dầm chủ 70
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
2
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
8.1.1 Sức kháng uốn của mặt cắt liên hợp đặc chắc 70
8.1.2 Kiểm toán khả năng chịu lực của dầm 71
8.2 Kiểm toán sức kháng cắt của dầm chủ 71
8.2.1 Xác định hệ số c 71
8.2.2 Sức kháng cắt của dầm chủ 72
8.2.3 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm 74
IX. KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH MỎI 75
9.1 Nguyên tắc tính toán 75
9.2 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất do uốn 75
9.2.1 Công thức kiểm toán 75
9.2.2 Xác định ứng suất trong dầm do tải trọng mỏi 75
9.2.3 Kiểm toán ứng suất mỏi do uốn 77
9.3 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất do cắt 77
9.3.1 Công thức kiểm toán 77

9.3.2 Xác định ứng suất cắt trong dầm do tải trọng mỏi 77
9.3.3 Kiểm toán ứng suất mỏi do cắt 78
X. KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH SỬ DỤNG 79
10.1 Kiểm toán độ võng kết cấu nhịp 79
10 1 Nguyên tắc chung 79
10 2 Kiểm tra độ võng do tĩnh tải theo phân tích đàn hồi 79
10 3 Kiểm tra độ võng do hoạt tải thép phân tích đàn hồi 80
10 3 Tính độ vồng 83
10.2 Kiểm toán dao đọng của kết cấu 84
XI. TÍNH TOÁN BỐ TRÍ SƯỜN TĂNG CƯỜNG 86
11.1 Kiểm toán sườn tăng cường tại mặt cắt gối 86
11.1.1 Bố trí sườn tăng cường tại mặt cắt gối 86
11.1.2 Kiểm tra điều kiện cấu tạo 87
11.1.3 Kiểm tra sức kháng ép mặt 87
11.1.4 Kiểm tra sức kháng nén dọc trục 88
11.1.5 Kiểm tra độ mảnh giới hạn 89
11.2 Kiểm toán sườn tăng cường tại mặt cắt trung gian 89
11.2.1 Bố trí sườn tăng cường trung gian 89
11.2.2 Kiểm tra điều kiện cấu tạo 90
11.2.3 Kiểm tra mômen quán tính của sườn Tăng cường 91
11.2.4 Kiểm toán diện tích của sườn tăng cường 91
XII. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ NEO LIÊN KẾT 93
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
3
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
12.1 Nguyên tắc chung 93
12.2 Xác định các tải trọng tác dụng lên neo 93
12.2.1 Sự phát sinh lực trượt và lực bóc 93
12.2.2 Lực trượt danh định tác dụng lên neo 93

12.3 Xác định khả năng chịu lực của neo 94
12.3.1 Loại neo sử dụng 94
12.3.2 Sức kháng cắt của neo 94
12.3.3 Sức kháng mỏi của neo 95
12.4 Bố trí neo 96
12.5 Kiểm toán neo theo đinh mũ theo TTGH Mỏi 97
XIII. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BẢN CÁNH VỚI BẢN BỤNG 98
13.1 Lực tác dụng lên liên kết 98
13.1.1 Lực gây trượt giữa bản cánh và bản bụng 98
13.1.2 Áp lực phân bố do tải trọng bánh xe 99
13.2 Xác định chiều cao đường hàn 99
13.2.1 Cường độ của đường hàn góc 99
13.2.2 Xác định chiều cao đường hàn 100
XIV. TÍNH TOÁN MỐI NỐI DẦM 101
14.1 Khả năng chịu lực của bu lông 101
14.2 Tính toán mối nối bản bụng 103
14.2.1 Cấu tạo mối nối dầm 103
14.2.2 Cấu tạo mối nối bản bụng 104
14.2.3 Kiểm toán khả năng chịu lực của bulông 105
14.3 Tính toán mối nối bản cánh 107
14.3.1 Mối nối bản cánh trên 107
14.3.2 Mối nối bản cánh dưới 108
XV. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 111
15.1 Cấu tạo bản mặt cầu 111
15.2 Xác định nội lực bản mặt cầu 111
15.2.1 Diện tích tiếp xúc của bánh xe 111
15.2.2 Chiều dài tính toán của bản 111
15.2.3 Bề rộng tính toán của bản 112
15.2.4 Xác định nội lực của bản trong(bản liên tục) 112
15.2.5 Xác định nội lực của bản hẫng 116

15.3 Tính toán và bố trí cốt thép bản 118
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
4
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
15.3.1 Nội dung tính toán bố trí cốt thép bản 118
15.3.2 Bố trí cốt thép chịu lực bản mặt cầu 122
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
5
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN
LIÊN HỢP THÉP - BTCT
I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU
1.1 SỐ LIỆU CHUNG
- Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN272-05
- Chiều dài nhịp : L = 33 m
- Khổ cầu :
8.0 2 2.0 2 0.5m+ × + ×
+ Bề rộng xe chạy :
( )
B 8 m=
+ Lề người đi bộ :
( )
2 2.0 m×
+ Bề rộng toàn cầu :
( )
câu
B 13 m=
- Tải trọng thiết kế : HL93 + 3.10

-3
Mpa
- Vật liệu chế tạo kết cấu :
+Thép hợp kim cacbon M270
+ Bê tông bản có cường độ chịu nén :
'
c
f 30Mpa=
- Liên kết dầm :
+ Liên kết dầm chủ bằng đường hàn
+ Liên kết mối nối bằng bulông cường độ cao
1.2 TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CHẾ TẠO DẦM
- Thép chế tạo neo liên hợp: Cường độ chảy quy định nhỏ nhất.
y
f 345Mpa=
- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: Cường độ chảy quy định nhỏ nhất
y
f 420Mpa=
- Vật liệu chế tạo bản mặt cầu:
+ Cường độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày:
'
c
f 30Mpa=
.
+ Trọng lượng riêng của bêtông:
3
c
24kN / m
γ =

+ Mô đun đàn hồi của bêtông đựơc xác định theo công thức:
1,5 ' 1,5
c c c
E 0,043 f 0,043.2500 . 30 29440(MPa)
= γ = =
- Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép hợp kim M270M cấp 345W
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
6
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
CÁC ĐẠI LƯỢNG KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
Mác thép
M272M
Cấp thép
345W
Giới hạn chảy của thép
y
f
345
Mpa
Giới hạn kéo đứt của thép
u
f
485
Mpa
Môđun đàn hồi của thép
s
E
5
2 10×

Mpa
Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép
+ Không xét hiện tượng từ biến
n
8
+ Có xét đến hiện tượng từ biến
n '
24
1.3 CÁC HỆ SỐ TÍNH TOÁN
-Hệ số tải trọng :
+Tĩnh tải giai đoạn I :
1
1.25γ =
và
0.9
+Tĩnh tải giai đoạn II :
2
1.5γ =
và 0.65
+Đoàn xe ôtô và đoàn người :
n
1.75γ =
và 1.0
- Hệ số xung kích :
1 IM 1.25
+ =
- Hệ số làn : Trong mỗi trường hợp tải trọng nếu chiều dài nhịp L
tt
≥ 25 m thì
phải xét thêm hệ số làn xe m

+ Theo tiêu chuản 22TCN 272-05 thì hệ số làn m được lấy như sau :
BẢNG : HỆ SỐ LÀN XE m
SỐ LÀN XE n HỆ SỐ LÀN m
1 1.2
2 1.2
2 .85
≥ 3
0.65
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
7
Thit K Cu Thộp B Mụn Cu Hm
II. KCH THC C BN CA DM CH
2.1 CHIU DI TNH TON CA KT CU NHP
- Chiu di nhip: L
nh
= 33 m.
- Khong cỏch t u dm n tim gi: a = 0.3 m.

Chiu di tớnh toỏn KCN:
tt
L L 2.a 33 2 0.3 32.4m= = ì =
2.2 LA CHN S DM CH TRấN MT CT NGANG
- S dm ch trờn mt ct ngang : 6 dm ch.
2.3 QUY Mễ THIT K MT CT NGANG CU
- Mt ct ngang cu.
Lớp bê tông bảo vệ dày 4cm
Lớp phòng n ớc dày 1cm
Bản mặt cầu dày 20cm
Lớp mui luyện dày 2-13cm

2%
Lớp bê tông nhựa dày 5cm
2%
Vạch sơn Vạch sơn
1/2 MặT CắT TạI GốI 1/2 MặT CắT GIữA NHịP
- Cỏc kớch thc c bn ca mt ct ngang cu.
CC KCH THC K HIU GI TR N V
B rng phn xe chy
xe
B
800 cm
S ln xe thit k
n
2 ln
L ngi i b
le
b
2@200
cm
Chiu rng g chn bỏnh
gc
b
0
cm
Chiu cao g chn bỏnh
h
0
cm
Chiu rng chõn lan can
clc

b
2@50
cm
Chiu cao chõn lan can
clc
h
50
cm
Chiu rng ton cu
cau
B
1300
cm
S dm ch thit k
d
n
6 dm
Nguyn Hoi Cng Lp Cu ng B B-
k46
8
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
Khoảng cách giữa các dầm chủ
S
220 cm
Chiều dài cánh hẫng
o
e
d
100 cm
2.4 CHIỀU CAO DẦM CHỦ

- Chiều cao dầm chủ được lựa chọn phụ thuộc vào:
+ Chiều dài nhịp tính toán.
+ Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang.
+ Quy mô của tải trọng khai thác.
- Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện cường độ.
M
u
≤ M
r
Trong đó:
+M
u
: Mômen lớn nhất do tải trọng sinh ra.
+M
r
: Khả năng chịu lực của mặt cắt dầm chủ.
- Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện độ cứng và (độ võng).
[ ]
LL
∆ ≤ ∆
Trong đó:
+ Δ
LL
: Là độ võng của kết cấu nhịp do hoạt tải.
+ [Δ]: Độ võng cho phép.
1.Tải trọng xe nói chung:
[ ]
800
1
=∆

2. Tải trọng xe, tải trọng người đi bộ hoặc kết hợp cả hai tải trọng này:
[ ]
1000
1
=∆
- Xác định chiều cao dầm chủ theo kinh nghiệm.
+ Chiều cao dầm thép:
sb
sb
H
1 1
H 32.4 1.08
L 30 30
≥ ⇒ ≥ × =
⇒
Chiều cao dầm thép:
+ Chiều cao bản bụng :
w
D 150cm=
+ Chiều dày bản cánh trên:
w
t 3cm=

+ Chiều dày bản cánh dưới:
b
t 3cm=
+ Chiều cao toàn bộ dầm thép:
sb
H 150 3 3 156cm= + + =
2.5 CẤU TẠO BẢN BÊ TÔNG MẶT CẦU

- Kích thước của bản bêtông được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác
dụng của tải trọng cục bộ.
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
9
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
- Chiều dày bản:
( )
s
t 16 25 cm= ÷
- Theo quy định của 22TCN272 – 05 thì chiều dày bản bê tông mặt cầu phải lớn
hơn 175 cm.Đồng thời còn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực
⇒
Ở đây ta chọn chiều dày bản bêtông mặt cầu là
s
t 20cm=
- Bản bêtông có thể có cấu tạo dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong tròn
hoặc có thể không cần tạo vút. Mục đích của việc cấu tạo vút bản bêtông là nhằm tăng
chiều cao dầm
⇒
Tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí hệ neo liên
kết.
- Kích thước cấu tạo bản bêtông mặt cầu:
CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
Chiều dày bản bê tông
s
t
20 cm
Chiều cao vút
h

t
12 cm
Bề rộng vút
h
b
12 cm
Chiều dài phần cánh hẫng
0
e
d
100 cm
Chiều dài phần cánh trong
S / 2
110 cm
2.6 TỔNG HỢP KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ DẦM CHỦ
- Mặt cắt ngang dầm chủ.
CẤU TẠO MẶT CẮT NGANG DẦM CHỦ
- Kích thước cấu tạo.
CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
10
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
Chiều cao bản bụng
w
D
150 cm
Chiều dày bản bụng t
w
20 cm

Bề rộng bản cánh trên b
c
40 cm
Số tập bản cánh trên n 1
cm
Chiều dày một bản t 3
cm
Tổng chiều dầy bản cánh trên t
c
3 cm
Bề rộng bản cánh dưới b
t
70 cm
Số tập bản cánh dưới n 1 cm
Chiều dầy một bản t 3 cm
Chiều dầy bản cánh dưới t
t
3 cm
Chiều cao dầm thép H
sb
156 cm
Chiều cao toàn bộ dầm chủ H
cb
188 cm
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
11
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
III. XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ
3.1 CÁC GIAI ĐOẠN LÀM VIỆC CỦA DẦM LIÊN HỢP

- Tuỳ theo biện pháp thi công kết cấu nhịp mà cầu dầm liên hợp có các giai đoạn
làm việc khác nhau. Do đó khi tính toán thiết kế cầu dầm liên hợp phải phân tích rõ
quá trình hình thành kết cấu trong các giai đoạn làm việc từ khi chế tạo, thi công đến
khi đưa vào khai thác sử dụng.
3.1.1 Trường hợp 1
- Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay lao kéo dọc không có
đà giáo hay trụ đỡ ở dưới. Trong trường hợp này dầm làm việc theo 2 giai đoạn.

Giai đoạn 1 : Khi thi công xong dầm thép.
- Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép.
- Tải trọng tính toán: Tĩnh tải giai đoạn 1.
1.Trọng lượng bản thân dầm.
2.Trọng lượng hệ liên kết dọc và ngang.
3.Trọng lượng bản bêtông và những phần bê tông được đổ cùng bản
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
12
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm


Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng
liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT.
- Mặt cắt tính toán là mặt cắt Thép – BTCT.
- Tải trọng tính toán.
1.Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ
chắn bánh.
2.Hoạt tải
3.1.2 Trường hợp 2
- Cầu dầm liên hợp thi công bằng phương pháp lắp ghép trên đà giáo cố định hoặc
có trụ tạm đỡ dưới.

Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lượng của kết cấu nhịp và
tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, như vậy giai đoạn này mặt cắt chưa làm việc.
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
13
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyền lên các
dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp. Như vậy tải trọng
tác dụng lên dầm gồm:
+ Tĩnh tải giai đoạn I.
+ Tĩnh tải giai đoạn II
+ Hoạt tải.
Kết luận:
- Giả thiết cầu được thi công bằng phương pháp lắp ghép bằng cần cẩu nên dầm làm
việc theo hai giai đoạn ở trong trường hợp 1.
3.2 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT GIAI ĐOẠN I
- Giai đoạn 1: Khi thi công dầm thép và đã đổ bản bêtông mặt cầu, tuy nhiên giữa
dầm thép và bản mặt cầu chưa tạo ra hiệu ứng liên hợp.
- Mặt cắt tính toán: Mặt cắt dầm thép.


- Diện tích mặt cắt.
2
NC c c w w t t
A b t D t b t 40 3 150 2 70 3 630cm= + + = × + × + × =
- Xác định mômen tĩnh của tiết diện với trục đi qua đáy dầm thép.
c w t
o c c sb w w t t t
t D t
S b t H D t t b t

2 2 2
   
= − + + +
 ÷  ÷
   
⇒
3
o
3 150 3
S 40 3 156 150 2 3 70 3 42255cm
2 2 2
   
= × − + × × + + × × =
 ÷  ÷
   

- Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I.
o
1
NC
S 42255
Y 67.071cm
A 630
= = =
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
14
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
- Chiều cao sườn dầm chịu nén.
c1 sb c 1

D H t Y 156 3 67.071 85.929cm
= − − = − − =
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục I-I:
1
1
156 67.071 88.929
t sb
Y H Y cm
= − = − =

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục I-I:

1
b 1
Y Y 67.071cm
= =

- Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với TTH I-I
+ Mômen quán tính bản bụng:

3
2
w w w
w w w t 1
2
3
4
t D D
I t D ( t Y )
12 2

2 150 150
2 150 3 67.071 598330.1cm
12 2
= + + −
×
 
= + × × + − =
 ÷
 

+ Mômen quán tính bản cánh trên.
3
2
c c c
cf c c sb 1
2
3
4
b t t
I b t (H Y )
12 2
40 3 3
40 3 156 67.071 917340.6cm
12 2
= + − −
×
 
= + × × − − =
 ÷
 

+ Mômen quán tính bản cánh dưới.

3
3
2 2
t t t
tf t t 1
4
b t t
70 3 3
I b t (Y ) 70 3 (67.071 )
12 2 12 2
903076.1cm
×
= + − = + × × −
=

+ Mômen quán tính của tiết diện dầm thép.
NC W cf tf
I I I I 598330.1 917340.6 903076.1= + + = + +
4
2418746.8cm=
- Xác định mômen tĩnh của phần trên mặt cắt dầm thép đối với TTH I-I.

2
c C1
NC c c sb 1 w
2
3

t D
S b t H Y t
2 2
3 85.929
40 3 156 67.071 2 17875.15cm
2 2
 
= − − +
 ÷
 
 
= × × − − + × =
 ÷
 
- Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép đối với trục Oy.
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
15
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm

3 3 3 3 3 3
4
c c w w t t
Y
t b D t t b 3 40 150 2 3 70
I 101850.0cm
12 12 12 12 12 12
× × ×
= + + = + + =
- Bảng kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I.

CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
Diện tích mặt cắt dầm thép A
NC
630 cm
2
Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm S
o
42255 cm
3
Khoảng cách tứ đáy dầm đến TTH I-I Y
1
67.07 cm
KC từ mép trên dầm thép đến TTH I-I Y
1t
88.93 cm
KC từ mép dưới dầm thép đến TTH I-I Y
1b
67.07 cm
Mômen quán tính phần bản bụng I
w
598330.10 cm
4
Mômen quán tính phần cánh trên I
cf
917340.61 cm
4
Mômen quán tính phần cánh dưới I
tf
903076.07 cm
4

Mômen quàn tính dầm thép I
NC
2418747 cm
4
Mômen tĩnh mặt cắt đối với TTH I-I S
NC
17875.15 cm
3
MMQT của măt cắt đối với trục Oy I
y
101850 cm
3
3.3 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT GIAI ĐOẠN II
3.3.1 Mặt cắt tính toán giai đoạn II
- Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu
ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT.
- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp

⇒
Đặc trưng hình học giai đoạn này là ĐTHH của mặt cắt liên hợp.
3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông.
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
16
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
- Trong tính toán không phải toàn bộ bản bêtông mặt cầu tham gia làm việc chung
cùng với dầm thép theo phương dọc cầu. Bề rộng bản bêtông làm việc chung cùng với
dầm thép hay còn gọi là bề rộng có hiệu, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều dài tính
toán của nhịp, khoảng cách giữa các dầm chủ và bề dày bản bêtông mặt cầu.
- Theo 22TCN272 – 05 bề rộng bản cánh lấy như sau:

Xác định b
1
: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
+
tt
1 1
L 3240 405cm
8 8
= × =
+
w
s
c
1 1
t 20
2 2
6t max 6 20 max 120 10 130cm
1 1
b 40
4 4
 
×
 
 
+ = × + = + =
 
 
×
 
 

+
o
e
d 100cm=
Vậy:
1
b 100cm=
Xác định b
2
: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
+
tt
1 1
L 3240 405cm
8 8
= × =
+
w
s
c
1 1
t 20
2 2
6t max 6 20 max 120 10 130cm
1 1
b 40
4 4
 
×
 

 
+ = × + = + =
 
 
×
 
 
+
S 220
110cm
2 2
= =
Vậy:
2
b 110cm=
⇒
Bề rộng tính toán của bản cánh dầm biên:
1 2
100 110 210
s
b b b cm= + = + =
⇒
Bề rộng tính toán của bản cánh dầm trong:
2
2 2 110 220
s
b b cm= = × =
Trong đó :
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46

17
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
+ L
tt
: Chiều dài nhịp tính toán
+ t
s
: Chiều dày bản bê tông mặt cầu
+ b
s
: Bề rộng tính toán của bản bê tông
+ S : Khoảng cách giữa các dầm chủ
+ b
c
: Bề rộng bản cánh chịu nén của dầm thép
+ t
w
: Chiều dày bản bụng của dầm thép
+
o
e
d
: Chiều dài phần cánh hẫng
3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép.
- Vì tiết diện liên hợp có hai loại vật liệu là thép và bêtông nên khi tính toán đặc
trưng hình học ta tính đổi về một loại vật liệu. Ta tính đổi phần bê tông sang thép dựa
vào hệ số n là tỷ số giữa môdun đàn hồi của thép và bêtông.
Bảng: Hệ số quy đổi từ thép sang bêtông
STT
'

c
f (MPa)
n
'
n 3n=
1
16 ≤ f'
c
< 20
10 30
2
20 ≤ f'
c
< 25
9 27
3
25 ≤ f'
c
< 32
8 24
4
32 ≤ f'
c
< 41
7 21
5
41 ≤ f'
c

6 18

- Với
'
c
f 30Mpa=
Ta lấy hệ số quy đổi từ bêtông sang thép là: n=3 (không xét hiện
tượng từ biến trong bêtông) và n’=24 (có xét tới hiện tượng từ biến trong bêtông)
3.3.4 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm biên
a . Mặt cắt tính toán
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
18
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm

b . ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông
-Lưới cốt thép phía trên:
+ Đường kính cốt thép:
12mmΦ =
+ Diện tich mặt cắt ngang một thanh:
2
2
1.2
a 1.131cm
4
π×
= =
+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 10 thanh
+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 22 cm
+ Tổng diện tích cốt thép phía trên:
2
rt

A 10 1.131 11.31cm= × =
+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông:
rt
a 5cm=
- Lưới cốt thép phía dưới:
+ Đường kính cốt thép:
12mmΦ =
+ Diện tich mặt cắt ngang một thanh:
2
2
1.2
a 1.131cm
4
π×
= =
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
19
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 10 thanh
+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 22 cm
+ Tổng diện tích cốt thép phía trên:
2
rb
A 10 1.131 11.31cm= × =
+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông:
rb
a 5cm=
- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:

2
r rt rb
A A A 11.31 11.31 22.62cm= + = + =
- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đền mép trên của dầm thép:
( )
rt s h rt rb. rb h
r
rt rb
11.31 20 12 5 11.31 (5 12)
A .(t t a ) A (a t )
Y 22cm
A A 11.31 11.31
× + − + × +
+ − + +
= = =
+ +
Trong đó:
+ n
rt
; d
rt
; A
rt
: Số thanh,đường kính và diện tích cốt thép ở lưới trên.
+ n
rb
; d
rb
; A
rb

: Số thanh,đường kính và diện tích cốt thép ở lưới dươí.
+ a
rt
; a
rb
: Khoảng cách từ tim lưới cốt thép trên và dưới đến mép trên bản bêtông.
+ t
s
: Chiều dày bản bêtông.
+ t
h
Chiều dày của vút dầm.
+ Y
r
: Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến mép trên dầm thép.
c . ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng ngắn
hạn như hoạt tải, trong giai đoạn này không xét tới hiện tượng từ biến.
- Tính diện tích bản bêtông.
+Diện tích toàn bộ bản bêtông:
2
S s s c h h h
1 1
A b t b t 2 b t 210 20 40 12 2 12 12 4824cm
2 2
= + + × = × + × + × × × =
+ Diện tích tính đổi của mặt cắt.
2
s
ST NC r

A 4824
A A A 630 22.62 1255.62cm
n 8
= + + = + + =
Trong đó:
+ A
rt
: Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông.
+ A
NC
: Diện tích dầm thép.
+ A
ST
: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi không xét từ biến.
- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép.
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
20
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
( )
2 h
s s sb 1 h c h sb 1
1
x r sb 1 r
h
h h sb 1
t t
b t H Y t b t H Y
2 2
1

S A H Y Y
n
1 2t
2 t b H Y
2 3
 
   
− + + + − + +
 ÷  ÷
 
     
= + − +
 
 
 
× − +
 ÷
 
 
 

⇒
( )
1
x
3
20 12
210 20 156 67.071 12 40 12 156 67.071
2 2
1

S
8
1 2 12
2 12 12 156 67.071
2 3
22.62 156 67.071 22 68187.1cm
 
   
× × − + + + × × − + +
 ÷  ÷
 
     
=
 
×
 
 
+ × × × × − +
 ÷
 
 
 
+ × − + =
- Khoảng cách từ TTH I-I đến TTH II-II.

1
x
1
ST
S 68187.1

Z 54.31cm
A 1255.62
= = =
- Chiều cao sườn dầm chịu nén.

c2 sb c 1 1
D H t Y Z 156 3 67.071 54.31 31.62cm= − − − = − − − =

- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II:

II
t sb 1 1
Y H Y Z 156 67.071 54.31 34.62cm= − − = − − =

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II:
II
b 1 1
Y Y Z 67.071 54.31 121.38cm= + = + =

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp.
+ Mômen quán tính của dầm thép.
II I 2 2 4
NC NC NC 1
I I A Z 2418747 630 54.31 4276673.6cm= + = + × =
+ Mômen quán tính của phần bản bêtông.
2
3
s s s
s s s sb 1 1 h
2

3
4
b t t
1
I b t H Y Z t
n 12 2
1 210 20 20
210 20 156 67.071 54.31 12 1700738.8cm
8 12 2
 
 
 
= + − − + + =
 
 ÷
 
 
 
 
×
 
 
= + × × − − + + =
 
 ÷
 
 
 
+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh.
2 2

3
3
c h h h h h
h c h sb 1 1 h h sb 1 1
b t1 t b t 1 2t
I b t H Y Z 2 2 b t H Y Z
n 12 2 36 2 3
 
 
   
= + − − + + + × − − +
 
 ÷  ÷
   
 
 
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
21
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
2
3 3
4
h
2
40 12 12 12 12
40 12 156 67.071 54.31 2
12 2 36
1
I 132578.9cm

8
1 2 12
2 12 12 156 67.071 54.31
2 3
 
× ×
 
+ × × − − + + ×
 
 ÷
   
= =
 
×
 
 
+ × × × × − − +
 ÷
 
 
 
+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản.
( ) ( )
2 2
4
r r sb 1 1 r
I A H Y Z Y 22.62 156 67.071 54.31 22 72522cm= − − + = × − − + =
+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
II 4
ST NC s h r

I I I I I 4276673.6 1700738.8 132578.9 72522 6182513.4cm= + + + = + + + =
- Xác định mômen tĩnh của bản bêtông với TTH II-II của tiết diện liên hợp.
( )
s
h
s s sb 1 1 h c h sb 1 1
s r sb 1 1 r
h
h h sb 1 1
t t
b t H Y Z t b t H Y Z
2 2
1
S A H Y Z Y
n
1 2t
2 b t H Y Z
2 3
 
   
− − + + + − − + +
 ÷ ÷
 
    
= + − − +
 
 
 
+ × × − − +
 ÷

 
 
 
( )
s
3
20 12
210 20 156 67.071 54.31 12 40 12 156 67.071 54.31
2 1
1
S
8
1 2 12
2 12 12 156 67.071 54.31
2 3
22.62 156 67.071 54.31 22 34212.5cm
 
   
× × − − + + + × × − − +
 ÷  ÷
 
    
=
 
×
 
 
+ × × × × − − +
 ÷
 

 
 
+ × − − + =
- Xác định mômen tĩnh của phần MC LH ngắn hạn từ trục II- II đến thớ ngoài
cùng của bê tông bản
2
II
c c2
ST S c c t w
2
3
t D
S S b t Y t
2 2
3 31.62
34212.5 40 3 34.62 2 39187.3cm
2 2
 
= + + + =
 ÷
 
 
= + × × + + × =
 ÷
 
d . Xác định ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn.
- Mặt cắt liên hợp dài hạn đựơc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng lâu dài
như tĩnh tải khi đó ta phải xét tới từ biến.
- Trong trường hợp có xét tới hiện tượng từ biến thì các đặc trưng hình học của mặt
cắt đựơc tính tương tự khi không xét tới từ biến, chỉ thay hệ số n bằng n’.

- Tính diện tích bản bêtông.
+Diện tích bản bêtông.
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
22
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
' 2
S s s c h h h
1 1
A b t b t 2 b t 210 20 40 12 2 12 12 4824cm
2 2
= + + × = × + × + × × × =
+Diện tích tính đổi của mặt cắt.
'
2
s
LT NC r
'
A 4824
A A A 630 22.62 853.62cm
n 24
= + + = + + =
Trong đó:
+ A
rt
: Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông.
+ A
NC
: Diện tích dầm thép.
+ A

LT
: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi xét từ biến.
- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép.
( )
2 h
s s sb 1 h c h sb 1
1
x r sb 1 r
'
h
h h sb 1
t t
b t H Y t b t H Y
2 2
1
S A H Y Y
n
1 2t
2 t b H Y
2 3
 
   
− + + + − + +
 ÷  ÷
 
     
= + − +
 
 
 

× − +
 ÷
 
 
 
( )
1
x
3
20 12
210 20 156 67.071 12 40 12 156 67.071
2 2
1
S
24
1 2 12
2 12 12 156 67.071
2 3
22.62 156 67.071 22 24401.79cm
 
   
× × − + + + × × − + +
 ÷  ÷
 
     
=
 
×
 
 

+ × × × × − +
 ÷
 
 
 
+ × − + =
- Khoảng cách từ TTH I-I đến TTH II’-II’.
1
'
x
1
LT
S 24401.79
Z 28.59cm
A 853.62
= = =
- Chiều cao sườn dầm chịu nén.
' '
c2 sb c 1 1
D H t Y Z 156 3 67.071 28.59 57.34cm= − − − = − − − =

- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II
’
-II
’
:
II' '
t sb 1 1
Y H Y Z 156 67.071 28.59 60.34cm= − − = − − =

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II’-II’:
II' '
b 1 1
Y Y Z 67.071 28.59 95.66cm= + = + =

- Xác định mômen quan tính của tiết diện liên hợp.
+ Mômen quán tính của dầm thép.
II' I '2 2 4
NC NC NC 1
I I A Z 2418747 630 28.54 2933566.8cm= + = + × =
+ Mômen quán tính của phần bản bêtông.
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
23
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
2
3
'
s s s
s s s sb 1 1 h
'
2
3
4
b t t
1
I b t H Y Z t
n 12 2
1 210 20 20
210 20 156 67.071 54.31 12 1192378cm

24 12 2
 
 
 
= + − − + + =
 
 ÷
 
 
 
 
×
 
 
= + × × − − + + =
 
 ÷
 
 
 
+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh.
2 2
3
3
'
c h h h h h
h c h sb 1 1 h h sb 1 1
'
b t1 t b t 1 2t
I b t H Y Z 2 2 b t H Y Z

n 12 2 36 2 3
 
 
   
= + − − + + + × − − +
 
 ÷  ÷
   
 
 
2
3 3
' 4
h
2
40 12 12 12 12
40 12 156 67.071 54.31 2
12 2 36
1
I 116338.1cm
24
1 2 12
2 12 12 156 67.071 54.31
2 3
 
× ×
 
+ × × − − + + ×
 
 ÷

   
= =
 
×
 
 
+ × × × × − − +
 ÷
 
 
 
+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản.
( )
( )
2
2
' ' 4
r r sb 1 1 r
I A H Y Z Y 22.62 156 67.071 28.59 22 153366.1cm
= − − + = × − − + =
+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp dài hạn:
4
2933566 8 1192378 116338 1 153366 1 4395649
II' ' ' '
LT NC s h r
I I I I I . . . cm= + + + = + + + =
- Xác định mômen tĩnh của bản bêtông với TTH II’- II’của tiết diện liên hợp.
( )
s
h

s s sb 1 1 h c h sb 1 1
'
s r sb 1 1 r
'
h
h h sb 1 1
t t
b t H Y Z t b t H Y Z
2 2
1
S A H Y Z Y
n
1 2t
2 b t H Y Z
2 3
 
   
− − + + + − − + +
 ÷ ÷
 
    
= + − − +
 
 
 
+ × × − − +
 ÷
 
 
 

( )
'
s
3
20 12
210 20 156 67.071 54.31 12 40 12 156 67.071 54.31
2 1
1
S
24
1 2 12
2 12 12 156 67.071 54.31
2 3
22.62 156 67.071 54.31 22 18009.3cm
 
   
× × − − + + + × × − − +
 ÷  ÷
 
    
=
 
×
 
 
+ × × × × − − +
 ÷
 
 
 

+ × − − + =
- Xác định mômen tĩnh của phần MC LH dài hạn từ trục II
’
- II
’
đến thớ ngoài cùng
của bê tông bản
'2
' II'
c c2
LT s c c t w
2
3
t D
S S b t Y t
2 2
3 57.34
18009.3 40 3 60.34 2 28358.26cm
2 2
 
= + + + =
 ÷
 
 
= + × × + + × =
 ÷
 
Bảng tổng hợp kết quả ĐTHH của mặt cắt dầm biên:
ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MC NGẮN HẠN MC DÀI HẠN
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-

k46
24
Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm
CỦA DẦM BIÊN ĐƠN VỊKÍ
HIỆU
GIÁ TRỊ KÍ
HIỆU
GIÁ TRỊ
Bề rộng cánh hẫng
1
b
100
1
b
100
cm
Bề rộng cánh trong
2
b
110
2
b
110
cm
Bề rộng tính toán bản bê tông
s
b
210
s
b

210
cm
Diện tích bản bê tông
so
A
4200
'
so
A
4200
cm
2
Diện tích phần bản vút
h
A
624
'
h
A
624
cm
2
Diện tích toàn bộ bản bê tông
s
A
4824
'
s
A
4824

cm
2
Diện tích cốt thép trong bản bêtông
r
A
22 62.
'
r
A
22 62.
cm
2
Diện tích mặt cắt tính đổi
ST
A
1255 62.
'
ST
A
853 62.
cm
2
Mômen tĩnh của Mc với trục I-I
I
x
S
68187
I'
x
S

24401 79.
cm
3
Khoảng cách từ TTH I-I tới trục II-II
1
Z
54 31.
1
'
Z
28 59.
cm
MMQT của dầm thép với trục II-II
II
NC
I
4276673 6.
II'
NC
I
2933566 8.
cm
4
MMQT của bản BTCT với trục II-II
s
I
1700738 8.
'
s
I

1182378
cm
4
MMQT của phần vút bản với trục II-II
h
I
132578 9.
'
h
I
116338 1.
cm
4
MMQT của cốt thép trong bản
r
I
72522
'
r
I
153366 1.
cm
4
MMQT mặc cắt liên hợp với trục II-II
ST
I
6182513 4.
LT
I
4395649

cm
4
MM tĩnh của bản với trục II-II
s
S
34212 5.
'
s
S
18009 3.
cm
3
3.3.5 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm trong
a . Mặt cắt tính toán
b . ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông
-Lưới cốt thép phía trên:
Nguyễn Hoài Cương Lớp Cầu Đường Bộ B-
k46
25