Đề tài thiết kế cầu bê tông cốt thép dự ứng lực supper-t căng trước

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD: THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV:CD03041 SVTH: DƯƠNG CHÍ HIẾU
MỤC LỤC

SỐ LIỆU THIẾT KẾ 5
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1 8
CHƯƠNG I 8
THIẾT KẾ SƠ BỘ LAN CAN LỀ BỘ HÀNH 8
Lan can lề bộ hành chọn sơ bộ như hình vẽ: 8
Bản mặt cầu: 8
CHƯƠNG II 10
THIẾT KẾ DẦM CHỦ 10
Số liệu thiết kế: 10
Thiết kế cấu tạo 10
Tính toán đặc trưng hình học dầm Super-T 13
Hệ số phân bố tải trọng: 16
Xác đònh nội lực tại các mặt cắt đặc trưng: 19
Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên: 25
PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 2 33
THIẾT KẾ DẦM THÉP LIÊN HP BÊ TÔNG CỐT THÉP 33
CHƯƠNG I: 33
SỐ LIỆU BAN ĐẦU 33
Các số liệu thiết kế: 33
Mặt cắt ngang cầu: 33
CHƯƠNG II 34
LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH 34
Lan can: 34
Lề bộ hành: 34
CHƯƠNG III 35
BẢN MẶT CẦU 35
Mô hình tính toán bản mặt cầu: 35

Sơ đồ tính bản mặt cầu: 35
Xác đònh nội lực bản mặt cầu do tónh tải ( tính cho 1 mét dài bản): 35
CHƯƠNG IV 39
TÍNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN DẦM 39
Chọn tiết diện dầm như hình vẽ: 39
Tính hệ số phân bố ngang cầu: 47
CHƯƠNG V: 48
TÍNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG 48
Nội lực do hoạt tải tại các mặt cắt 48
Xác đònh nội lực do tónh tải tại các mặt cắt 64
CHƯƠNG VI: 79
KIỂM TOÁN DẦM 79
Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn 1: 79
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
2
PHẦN III: SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 80
PHẦN IV: THIẾT KẾ KỸ THUẬT DẦM SUPPER-T 81
CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO: 81
CHƯƠNG I 82
THIẾT KẾ LAN CAN ĐƯỜNG NGƯỜI ĐI 82
Một số yêu cầu chung: 82
Cấu tạo thanh lan can 82
Thiết kế: 83
Xác đònh nội lực trong thanh lan can: 84
Mômen kháng uốn của thanh lan can: 85
Thiết kế trụ lan can: 85
CHƯƠNG II 90
THIẾT KẾ BÓ VỈA 90
Vật liệu: 90

Kiểm toán khả năng chòu lực va xe của bó vỉa: 90
CHƯƠNG III 95
THIẾT KẾ BẢN MẶT LỀ BỘ HÀNH 95
Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng: 95
Lực tác dụng: 95
Thiết kế và bố trí cốt thép: 95
CHƯƠNG IV 97
THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 97
Khái niệm: 97
Cấu tạo bản mặt cầu: 97
Sơ đồ tính: 97
Tính nội lực bản chòu lực theo sơ đồ bản hai cạnh: 99
Xét tính liên tục của bản 101
Tính bản chòu lực như dầm congxon đối với bản hẫng: 101
Tính toán thép cho bản mặt cầu: 102
Kiểm tra điều kiện chòu nứt của bản: 105
CHƯƠNG V 109
THIẾT KẾ DẦM CHỦ 109
Số liệu thiết kế: 109
Thiết kế cấu tạo 109
Tính toán đặc trưng hình học dầm Super-T 112
Hệ số phân bố tải trọng: 115
Xác đònh nội lực tại các mặt cắt đặc trưng: 118
Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên: 124
Tổ hợp tải trọng tại các mặt cắt đặc trưng: 131
Tính toán và bố trí cốt thép: 136
Đặc trưng hình học của các mặt cắt dầm 140
Tính toán các mất mác dự ứng suất: 144
Kiểm toán dầm: 149
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO

MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
3
Kiểm tra độ vồng, độ võng của dầm: 155
Tính duyệt theo lực cắt và xoắn: 158
TÍNH TOÁN DẦM NGANG: 162
CHƯƠNG VI 168
TÍNH TOÁN MỐ M1 168
Các điều kiện cơ bản 169
Vật liệu sử dụng 169
Số liệu kết cấu phần trên 170
Tải trọng tónh của kết cấu phần trên 170
Các mặt cắt cần kiểm tra 179
Tính toán nội lực do tải trọng của KCPT tác dụng xuống các mặt cắt 179
Nội lực do TLBT Mố gây ra (DC) 181
Tính toán bản quá độ 184
Tổng hợp nội lực tại các mặt cắt 187
Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt 191
Thiết kế cốt thép cho các mặt cắt 193
Thiết kế cốt đai cho thân Mố 196
Tính toán cốt thép cho các mặt cắt còn lại 197
CHƯƠNG VII 201
TÍNH TOÁN CỌC NHỒI CHO MỐ 201
Điều kiện đòa chất khu vực xây dựng mố: 201
Tính sức chòu tải của cọc theo vật liệu: 203
Tính sữc chòu tải của cọc theo vật liệu: 203
Thiết kế cốt thép cho cọc nhồi 218
Tính toán chọc thủng cho đài cọc: 220
Thiết kế cốt thép cho đài cọc: 220
CHƯƠNG VIII 222
TÍNH TOÁN TRỤ CẦU 222

Các kích thước cơ bản 222
Vật liệu sử dụng 223
Tải trọng tónh tác dụng lên kết cấu 223
Hoạt tải HL-93 225
Thiết kế xà mũ 236
Thiết kế trụ 242
Tónh tải 242
Hoạt tải 243
Tải trọng gió 246
Lực đẩy nổi, áp lực dòng chảy 246
Lực va tàu 246
Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh móng 246
Thiết kế cốt thép theo TTGH CĐI 247
Thiết kế cốt thép theo TTGH ĐB 250
Thiết kế cốt đai và kiểm tra lực cắt theo TTGH ĐB 251
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
4
CHƯƠNG VIII 254
TÍNH TOÁN CỌC NHỒI CHO TRỤ 254
Tính sức chòu tải của cọc theo vật liệu: 256
Tính toán sức chòu tải của cọc theo dất nền: 256
Thiết kế cốt thếp cho cọc nhồi : 273
Tính toán chọc thủng cho đài cọc: 275
Thiết kế cốt thép cho đài cọc: 275
CHƯƠNG IX 277
BẢN LIÊN TỤC NHIỆT 277
Tổng quan: 277
Cơ sở tính toán 278
Tính toán nội lực bản liên tục nhiệt: 290

Các thông số cơ bản ban đầu: 290
Tính toán nội lực do nhiệt độ, co ngót, từ biến: 291
Tính toán nội lực do tải trọng tác dụng: 293
Tổng hợp nội lực tại bản liên tục nhiệt: 298
Tính toán cốt thép cho bản liên tục nhiệt: 301
PHẦN V: TỔ CHỨC THI CÔNG 304
Chọn phương án thi công các bộ phận cầu 304
Thitết kế thi công trụ T1 311
Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc và thân trụ 312
TÀI LIỆU THAM KHẢO 317

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
5
SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1. ĐỀ TÀI:
Thiết kế cầu bê tông cốt thép dự ứng lực supper-t căng trước.
2. QUI MÔ THIẾT KẾ: Cầu vónh cửu
- Khổ cầu : 2x1.2 + 3.5x4 = 17 m
- Phần xe chạy: 14m
- Chiều cao thông thuyền: 3m
- Chiều rộng thông thuyền: 25m
- Mực nước cao nhất: 3.7m
- Mực nước thấp nhất: 1.6m
- Mực nước thông thuyền: 2.5m
3. SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT:
Lớp 1 : Đất sét hữu cơ màu xám đen, trạng thái rất mềm.
Chiều dày lớp : h
1
= 5.5m.

Các chỉ tiêu cơ lý :
- Trọng lượng thể tích : γ
w
= 1.39g/m
3
.
- Lực dính c = 0.083 (KG/cm
2
)

.
- Giá trò SPT = 0
Lớp 2 : Đất sét hữu cơ màu xám đen, trạng thái rất mềm.
Chiều dày lớp : h
2
= 8 m
Các chỉ tiêu cơ lý :
- Trọng lượng thể tích : γ
w
= 1.49 T/m
3
.
- Lực dính c = 0.095 (KG/cm
2
).
- Giá trò SPT = 0
Lớp 3 : Đất sét màu nâu đốm xám xanh, trạng thái rắn.
Chiều dày lớp : h
3
= 3.9 m .

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
6
Các chỉ tiêu cơ lý :
- Trọng lượng thể tích : γ
w
= 1.93 T/m
3
.
- Lực dính c = 0.29 (KG/cm
2
).
- Giá trò SPT N =15
Lớp 4 : Đất sét pha cát, màu xám vàng nâu, trạng thái rắn.
Chiều dày lớp : h
4
= 4.1m .
Các chỉ tiêu cơ lý :
- Trọng lượng thễ tích : γ
w
= 1.94 T/m
3
.
- Lực dính c = 0.273 (KG/cm
2
).
- Giá trò SPT N =14
Lớp 5 : Đất sét lẫn ít cát mòn, màu xám đen trạng thái rất rắn.
Chiều dày lớp h
5

= 6 m
Các chỉ tiêu cơ lý :
- Trọng lượng thễ tích : γ
w
= 1.97 T/m
3
.
- Lực dính c = 0 (KG/cm
2
).
- Giá trò SPT N = 16
Lớp 6 : Đất sét lẫn ít cát mòn, màu xám đen trạng thái rất rắn.
Chiều dày lớp : h
6
=2m
Các chỉ tiêu cơ lý :
- Trọng lượng thễ tích : γ
w
= 1.97 T/m
3
.
- Lực dính c = 0 (KG/cm
2
).
- Giá trò SPT N = 16
Lớp 7: Đất sét lẫn ít cát mòn, màu xám đen trạng thái rất rắn.
Chiều dày lớp h
7
= 2m
Các chỉ tiêu cơ lý :

- Trọng lượng thễ tích : γ
w
= 1.98 T/m
3
.
- Lực dính c = 0.308 (KG/cm
2
).
- Giá trò SPT N = 0
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
7
Lớp 8 : Cát mòn lẫn bột ít sét, màu xám trạng thái chặt vừa.
Chiều dày lớp h
8
= 2 m
Các chỉ tiêu cơ lý :
- Trọng lượng thễ tích : γ
w
= 1.96 T/m
3
.
- Lực dính c = 0.046 (KG/cm
2
).
- Giá trò SPT N = 30
Lớp 9 : Cát mòn màu xám trạng thái rất chặt.
Chiều dày lớp h
9
= 4 m

Các chỉ tiêu cơ lý :
- Trọng lượng thễ tích : γ
w
= 1.99 T/m
3
.
- Lực dính c = 0.051 (KG/cm
2
).
- Giá trò SPT N = 63 >50
Lớp 10 : Đất sét màu xám đen trạng thái rắn.
Chiều dày lớp h
10
= 2 m
Các chỉ tiêu cơ lý :
- Trọng lượng thễ tích : γ
w
= 1.94 T/m
3
.
- Lực dính c = 0.24 (KG/cm
2
).
- Giá trò SPT N = 13
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
8

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1
CHƯƠNG I

THIẾT KẾ SƠ BỘ LAN CAN LỀ BỘ HÀNH
I. Lan can lề bộ hành chọn sơ bộ như hình vẽ:



Tính toán chi tiết lan can lề bộ hành được tính toán ở phương án thiết kế kỹ thuật.
II. Bản mặt cầu:
1. Khái niệm:
Mặt cầu là bộ phận trực tiếp chòu tải trọng giao thông và chủ yếu quyết đònh chất
lượng khai thác của cầu vì vậy mặt cầu cần bằng phẳng, đủ độ nhám, đảm bảo
thoát nước, khai thác thuận tiện, ít hư hỏng nhất và an toàn tối đa cho các phương
tiện tham gia giao thông.
Bản mặt cầu là kết cấu có dạng bản kê trên hệ dầm mặt cầu gồm các dầm chủ,
dầm ngang và dầm dọc phụ, vì vậy bản mặt cầu chủ yếu làm việc chòu uốn cục bộ
như một bản kê trên hệ dầm mặt cầu. Ngoài ra bản còn là cánh trên của dầm T,
dầm hộp nên còn tham gia chòu nén hoặc kéo khi chòu uốn tổng thể của cầu.
Trong cầu bêtông cốt thép bản mặt cầu thường làm bằng bê tông, bê tông dự ứng
lực, đúc tại chỗ hoặc lắp ghép.
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
9

2. cấu tạo:
¯ Bản Bêtông cốt thép dày: 20 cm
¯ Lớp phủ Bêtông Atphan dày: 7 cm
¯ Tầng phòng nước dày: 0.4 cm
Tính toán chi tiết bản mặt cầu cũng được trình bày trong phần thiết kế kỹ thuật.
Bª t«ng atphan: 7 cm
Líp BTCT liªn kÕt: 20cm
TÇng phßng n− íc: 0.4 cm

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
10
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ DẦM CHỦ

I. Số liệu thiết kế:
Chiều dài toàn dầm: L= 30,7 m
Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: a= 0.35 m
Khẩu độ tính toán: Ltt= L-2a=30 m
Tải trọng thiết kế: - Hoạt tải HL93
- Tải trọng người 3 Kpa
Mặt xe chạy: B1= 14 m
Lề người đi: B2= 1.2 m
Lan can: B3= 0.3 m
Tổng bề rộng cầu: B=17 m
Dạng kết cấu nhòp: cầu dầm
Dạng mặt cắt: Super T
Vật liệu kết cấu: BTCT dự ứng lực
Công nghệ chế tạo: Căng trước
Cấp bêtông: dầm chủ:
'
1c
f
= 50 MPa
Bản mặt cầu:
'
2c
f

= 30 MPa
Tỷ trọng bêtông:
c
γ
=2450 KG/
3
m
Loại cốt thép DUL: tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính
ps
D = 15.2 mm
Cường độ chòu kéo tiêu chuẩn:
pu
f
= 1860 MPa
Thép thường G60
u
f
= 620 MPa
y
f
= 420 MPa
Quy trình thiết kế: 22TCVN 272-05

II. Thiết kế cấu tạo
A. Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu

¯ Số lượng dầm chủ:
b
N = 8
¯ Khoảng cách giữa 2 dầm chủ: S= 2125 mm

¯ Lề người đi khác mức với mặt cầu phần xe chạy
¯ Bố trí dầm ngang tại các vò trí gối cầu: 2 mặt cắt
¯ Số lượng dầm ngang:
(1)2(81)214
nb
NN
=
−×= −×=
¯ Chiều dày trung bình của bản:
f
h = 20 cm
¯ Lớp BT atphan:
1
t = 70 mm
¯ Tầng phòng nước:
2
t = 4 mm

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
11

B. Cấu tạo dầm chủ:

Đoạn cắt khấc:
800
ck
Lmm=
Đoạn dầm đặc:
1200

dac
Lmm=
1) Mặt cắt ngang dầm trên gối:





2) Mặt cắt ngang dầm tại đoạn cắt khấc:





ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
12
3) Mặt căt ngang dầm tại giữa nhịp:




C. Cấu tạo dầm ngang:





Diện tích dầm ngang:
()( )

22
1010 100 .75 1010 2.100 1327 .575 / 2 812637.5 0,813
dn
Ammm=+ +++ = =
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
13

III. Tính toán đặc trưng hình học dầm Super-T
Xét các mặt cắt đặc trưng gồm:
+ Mặt cắt gối:
1
0
x
m
=

+ Mặt cắt tại chỗ thay đổi tiết diện:
2
1, 65
x
m
=

+ Mặt cắt không dính bám 1:
3
3
x
m
=

+ Mặt cắt không dính bám 2:
4
6
x
m
=

+ Mặt cắt giữa nhòp L/2:
5
30
15
22
tt
L
x
m===

a. Mặt cắt trên gối
1
x
:
Ta sẽ quy đổi tiết diện Super-T về tiết diện đơn giản hơn để thuận tiện cho việc
tính toán.
9 Tiết diện nguyên khối:


Ta quy đổi theo nguyên tắc sau:
+
1

1200
ft
bb mm==

+
1
800hh mm==
+
()
()
11
2/2/
1200 100 1200 1200 2 100 75 / 2 /1200 169
fcttt xy f
hhbbb VV b
mm
⎡⎤
=×++−×
⎣⎦
=×++−×× =⎡⎤
⎣⎦

+
()
()
()
()
1
1
2

880 1200 2 100 .(800 100 75)
931
2 (800 169)
2
bt x c y
w
f
bb VhhV
bmm
hh
+− −−
+−× −−
== =
×−
−


Diện tích của tiết diện nguyên khối:
()
11111 1
22
1200 169 (800 169) 931 790261 0.79
gff f w
Abh hh b
mm m
=×+− ×
=×+−×= =

9 Tiết diện liên hợp:
Ta quy đổi theo nguyên tắc tương tự:

bt
hch-hc
h
bb
Vx
Vy
bf1
hf1
h1
bw1
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
14
Diện tích của tiết diện liên hợp:
()
2222222
22
.
0,837.200 2125 790261 1111986 1,1
cban
gfffw
cdam
E
Ahbbhhhb
E
mm m
=×+×+−
=×+= =

b. Mặt cắt tại chỗ thay đổi tiết diện

2
x
:
¾ Tiết diện nguyên khối:

bb
Vx
Vy
h
h - hc hc
bt
bt1
hf1
h1
bw1


Diện tích tiết diện nguyên khối:
22
1
2100.171 (1600 171).1296 2211084 2,2
g
A
mm m=+− = =

¾ Tiết diện liên hợp:
Diện tích tiết diện liên hợp:
22
21 22
. . 2211084 0.837.200.2125 2532809 2,5

cban
gg
cdam
E
AA hb mm m
E
=+ = + = =

c. Mặt cắt giữa nhòp:
¾ Tiết diện nguyên khối:


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
15

1071191302
1290
200
700


Diện tích tiết diện nguyên khối:
22
1
1290.107 200.1291 700.325 623730 0.62
g
Ammm=++= =
¾ Tiết diện liên hợp:

1071191302
1290
200
700
2125
200


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
16
Diện tích tiết diện liên hợp:
22
21
0,837.2125.200 623730 0,837.2125.200 945455 0.94
gg
A
Ammm=+ = + = =

IV. Hệ số phân bố tải trọng:
a) Hệ số làn:
Số làn thiết kế:
4
lan
n
=

Hệ số làn:
0, 65
lan

m
=

b) Phân bố hoạt tải theo làn đối với mômen và lực cắt
Tỷ lệ mun đàn hồi giữa dầm chủ và bản mặt cầu
Cường độ chòu nén của bêtông làm dầm chủ:
cd
f' 50MPa
=

Mun đàn hồi của dầm chủ:

1,5 1,5
cd c cd
E 0,043.γ . f' 0,043.2500 . 50 36870MPa== =
Cường độ chòu nén của bêtông làm bản mặt cầủ :
'30
cb
f
MPa=
Mun đàn hồi của bản mặt cầu:

1,5 1,5
cb c cb
E 0,043.γ . f' 0,043.2500 . 30 27897MPa== =
Tỷ số :

cban
cdam
E

27897
n 0,757
E 36870
== =

c) Hệ số phân bố hoạt tải đối với mômen
trong các dầm giữa:
Với dầm Super-T, hệ số phân bố tải ngang được tính theo công thức:
Ta xét phạm vi áp dụng của các công thức tra bảng:
+
1800 2125 3500S≤= ≤ (thỏa)
+
450 1600 1700H≤= ≤ (thỏa)
+
6000 30000 73000L≤= ≤ (thỏa)
+
83
b
N =≥(thỏa)
 Với 1 làn thiết kế chòu tải:
()
0,25
0,35
2
0,35 0,25
2
.

910
2125 2125.1600

. 0,334
910 30000
SI
M
tt
SSH
mg
L
⎛⎞
⎛⎞
=
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
⎝⎠
⎛⎞⎛ ⎞
==
⎜⎟⎜ ⎟
⎝⎠⎝ ⎠

 Với 2 hoặc nhiều làn thiết kế chòu tải:
()
0,125
0,6
2
0,6 0,125
2
.

1900

2125 2125.1600
. 0,532
1900 30000
MI
M
tt
SSH
mg
L
⎛⎞
⎛⎞
=
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
⎝⎠
⎛⎞⎛ ⎞
==
⎜⎟⎜ ⎟
⎝⎠⎝ ⎠

Hệ số phân bố ngang cho mômen dầm trong là giá trò lớn nhất trong hai giá
trò:
() ()()
()
. . , . 0,532
ISIMI
MMM
mg Max mg mg==
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO

MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
17
d) Hệ số phân bố hoạt tải đối với mômen trong dầm biên:
 Với 1 làn thiết kế: dùng phương pháp đòn bẩy
Xét cho xe tải thiết kế và xe hai trục: vì khoảng cách của hai bánh xe theo chiều
ngang của hai loại xe là như nhau nên có chung một hệ số phân bố ngang

2125
1062
1200 1800600
1
y3
y1
y2


Một làn thiết kế hệ số làn = 1,2
y1 = 0,512
y2 = 1,359
y3 = 0,794
+ Với xe tải thiết kế:
0,51
0,256
22
i
SE
MLL
y
g
−

===
∑

Trên cầu chỉ có một làn xe chất tải ta có hệ số làn xe tương ứng là : m = 1,2
( 3.6.1.1.2) .Vậy

()
.1,2.0,2560,31
SE
MLL
mg
−
==
+ Với tải trọng người đi:
()
1, 2
( . ) 1,36 0,79 .1200 / 2 1,29
1200 1200
SE
lan
MPL i
m
mg
ω
−
==+ =
∑

+ Với tải trọng làn:
() ()

1, 2
. . . 0,79.(2125 (1500 1062)) / 2 0, 268
3000 3000
SE
lan
i
Mlan
m
mg
ω
−
== −−=
∑

Tải trọng làn ta chia trước cho 3m, sau này khi tính toán ta chỉ nhân hệ số phân bố
tải trọng làn với 9,3N. Tải trọng người ta nhân với
3
3.10 .1200 /Nmm
−
.

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
18

 Với 2 hoặc nhiều làn thiết kế:
Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép đá vỉa:
e
d = -438mm 0 1400
e

dmm⇒≤ ≤ (không thỏa)
Không sử dụng công thức trong bảng
Vậy ta sẽ dùng hệ số phân bố ngang trong trường hợp 1 làn theo phương pháp
đòn bẩy để thiết kế
e) Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt
trong các dầm giữa:
Ta xét phạm vi áp dụng của các công thức tra bảng này bao gồm tất cả các điều
kiện sau: (đơn vò khoảng cách là mm)
+
1800 2125 3500S≤= ≤
(thỏa)
+
6000 30000 43000
tt
L≤= ≤ (thỏa)
+
450 1600 1700H≤= ≤ (thỏa)
+
83
b
N =≥(thỏa)
Vậy ta có thể dùng công thức trong bảng để tính
 Với 1 làn thiết kế chòu tải:
()
0,1
0,6 0,6 0,1
2125 1600
. . . 0,601
3050 3050 30000
SI

V
tt
SH
mg
L
⎛⎞
⎛⎞ ⎛⎞⎛ ⎞
== =
⎜⎟
⎜⎟ ⎜⎟⎜ ⎟
⎝⎠ ⎝⎠⎝ ⎠
⎝⎠

 Với 2 hoặc nhiều làn thiết kế:
()
0,1
0,8 0,8 0,1
2125 1600
. . . 0,713
2250 2250 30000
MI
V
tt
SH
mg
L
⎛⎞
⎛⎞ ⎛⎞⎛ ⎞
== =
⎜⎟

⎜⎟ ⎜⎟⎜ ⎟
⎝⎠ ⎝⎠⎝ ⎠
⎝⎠

Giá trò cực đại được chọn cho sự phân bố hệ số lực cắt thiết kế của các dầm
giữa
() ()()
()
. . , . 0,713
ISIMI
VVV
mg Max mg mg==
f) Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt
trong dầm biên:
 Với 1 làn thiết kế chòu tải: dùng phương pháp đòn bẩy
Đã tính trong phần trên:
()
. 1,2.0,256 0,31
SE
VLL
mg
−
==
()
1, 2
( . ) 1,36 0,79 .1200 / 2 1,292
1200 1200
SE
lan
VPL i

m
mg
ω
−
==+ =
∑

() ()
1, 2
. . . 0,79.(2125 (1500 1062)) / 2 0, 268
3000 3000
SE
lan
i
Vlan
m
mg
ω
−
== −−=
∑

 Với 2 hoặc nhiều làn thiết kế chòu tải:
Ta xét phạm vi áp dụng của các công thức tra bảng này bao gồm tất cả các điều
kiện sau: (đơn vò khoảng cách là mm)
Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép đá vỉa:
e
d = -438 mm 0 1400
e
dmm⇒≤ ≤ (không thỏa)

Không sử dụng công thức trong bảng
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
19
Vậy ta sẽ dùng hệ số phân bố ngang trong trường hợp 1 làn theo phương pháp
đòn bẩy để thiết kế

Các thông số
Tải trọng
xe
Tải trọng
là
Tải trọng
người
Mômen 0.532 0.532 0.532
Dầm giữa
Lực cắt 0.713 0.713 0.713
Mômen 0.3072 0.268 1.292
Dầm biên
Lực cắt 0.3072 0.268 1.292

g) Hệ số điều chỉnh tải trọng:
:
D
η
hệ số dẻo
1
D
η
= đối với các bộ phận và liên kết thông thường

:
R
η
hệ số dư thừa
1
R
η
= đối với mức dư thừa thông thường
:
I
η
hệ số quan trọng
1, 05
I
η
= cầu thiết kế là quan trọng
Hệ số điều chỉnh của tải trọng
. . 1,05 0,95
DRI
η
ηηη
==>
V. Xác đònh nội lực tại các mặt cắt đặc trưng:
A. Xác đònh tónh tải
tác dụng lên 1 dầm chủ:
a. Dầm chủ:
+ Đoạn dầm cắt khấc:
Diện tích tiết diện
2
1

0,796
g
Am=
Tỷ trọng bêtông dầm chủ
33
2,45.10 /
c
KG m
γ
=
Trọng lượng đoạn dầm:
3
11
. . .2 2, 45.10 .0,796.0,8.2 3097,82
dcgck
DC A L KG
γ
== =
+ Đoạn dầm đặc:
Diện tích tiết diện
2
2
2, 2
g
A
m=

Trọng lượng đoạn dầm:
3
22

. . .2 2, 45.10 .2, 2.1,2.2 13001,17
d c g dac
DC A L KG
γ
== =
+ Đoạn dầm còn lại:
Diện tích tiết diện
2
3
0, 62
g
Am=
Trọng lượng đoạn dầm:
(
)()
3
33
. . 2. 2, 45.10 .0,63. 30 2. 0,8 1,2 38039,73
d c g ck dac
DC A L L L KG
γ
= −+= −+=⎡⎤⎡⎤
⎣⎦⎣⎦

+ Tónh tải dầm chủ coi là tải trọng rải đều suốt chiều dài dầm:
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
20
123
3097,82 13001,17 38039,73

1763,48 /
30
dd d
dc
DC DC DC
DC KG m
L
++
+
+
== =

b. Bản mặt cầu:
+ Dầm giữa:
2
. . . 2450.2,125.0, 2 1041, 25 /
g
bmc c bmc c
DC A S h KG m
γγ
=== =
+ Dầm biên:
2
. . . 2450.2,125.0, 2 1041, 25 /
b
bmc c bmc c
DC A S h KG m
γγ
=== =
c. Dầm ngang:

()
(
)
. . 0,813.0,8 .14
. 2450. 118,89 /
. 14.30
dn dn n
dn c
b
At N
DC KG m
NL
γ
== =
d. Ván khuôn lắp ghép:
. . 2450.0,86.0,025 52,675 /
vk c vk vk
DC b h KG m
γ
== =
e. Vách ngăn:
Với dầm có chiều dài 33m, ta dùng 2 vách đứng mỏng dày 15cm chia dầm
làm 3 khoang, mỗi khoang dài 11m. Vách ngăn này có tác dụng tăng độ ổn
đònh khi cẩu lắp dầm.
. . . / 2450.(1,6 0,56).0,15.2 / 30 25, 476 /
vn c vn vn vn
DC A t N L KG m
γ
==− =
f. Lan can:

Từ thực tế ta có thép phần lan can tay vòn có khối lượng: 63
m/KN
Ta giả thiết tải trọng lan can , lề bộ hành được qui về bó vỉa và truyền xuống
dầm biên và dầm giữa là khác nhau , phần nằm ngoài bản hẩng sẽ do dầm
biên chòu ,còn phần nằm trong sẽ chia cho dầm biên và dầm trong chòu theo tỉ
lệ khoảng cách từ điểm đặt lực đến mỗi dầm.
- Phần nằm ngoài bản hẩng:

1
0,58.0,3. 0,08.0, 475. 63
0,58.0,3.2450 0,08.0,6.2450 63 606,9 /
cc
P
KG m
γ
γ
=+ +
=++=

- Phần nằm trong:

2
0,28.0, 25. 0,08.0,6.
0,28.0, 25.2450 0,08.0,6.2450 282,98 /
cc
P
KG m
γ
γ
=+

=+=

Suy ra:
Dầm giữa:

22
0,125
0,438 0,125
. .282,98 41,68
2,125
e
g
n
d
PP KG
S
−
−
== =

Dầm biên:
22
0,125
2,125 0,438 0,125
. .282,98 241,3 /
2,125
ne
b
n
Sd

PP KGm
S
−+
−
+
== =

Vậy
Dầm biên:

312
606,9 241,3 848, 2 /
b
b
DC P P KG m=+ = + =
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
21
Dầm giữa:

32
41,68 /
g
g
DC P KG m==

g. Lớp phủ mặt cầu và tiện ích công cộng:
Lớp phủ bêtông Atfan:
111
DW h . . 0,07.2400.2,125 357 /

n
SKGm
γ
== =
Lớp phòng nước:
''
2
DW h . . 0,004.1800.2,125 15,3 /
n
SKGm
γ
== =
Tiện ích và trang thiết bò trên cầu:

m/KG5DW
3
=
Vậy
123
357 15,3 5 377,3 /
DW DW DW DW
KG m
=++
=+ +=

h. Tổng cộng:
 Dầm giữa
+ Giai đoạn chưa liên hợp bản mặt cầu:
1
1763,48 25,476 1788,96 /

dc dc vn
DC DC DC KG m
=
+= + =
+ Giai đoạn khai thác: đã đỗ bản mặt cầu:
1788,96 1041, 25 50,68 41,68 2950,04 /
gg
gdcbmcdnlcvkvn
DC DC DC DC DC DC DC
KG m
=+ ++++
=+++=

377,3 /
g
DW KG m
=

 Dầm biên
+ Giai đoạn chưa liên hợp bản mặt cầu:
1
1763,48 25,476 1788,96 /
dc dc vn
DC DC DC KG m
=
+= + =
+ Giai đoạn khai thác: đã đỗ bản mặt cầu:
1788,96 1041, 25 118,89 52,68 848,2 3849,98 /
bb
bdcbmcdnlcvkvn

DC DC DC DC DC DC DC
KG m
=+ ++++
=++++=

373,3 /
b
DW KG m
=

B. Hoạt tải HL93:
1) Xe tải thiết kế:
Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN , hai trục sau mỗi trục nặng
145KN, khoảng cách giữa 2 trục trước là 4300mm, khoảng cách hai trục sau
thay đổi từ 4300 – 9000 mm sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương
ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm
2) Xe hai trục thiết kế:
Xe hai trục: gồm có hai trục, mỗi trục nặng 110KN, khoảng cách giữa hai trục
không đổi là 1200mm, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là
1800mm
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
22

3) Tải trọng làn:
Tải trọng làn: bao gồm tải trọng rải đều 9,3N/mm. xếp tho phương dọc cầu,
theo phương ngang cầu tải trọng này phân bố theo chiều rộng 3000mm, tải
trọng làn có thể xe dòch theo phương ngang để gây ra nội lực lớn nhất.
4) Tải trọng người đi bộ:
Là tại trọng phân bố được qui đònh độ lớn là 3.10

-3
Mpa.
5) Tải trọng xung kích:
Là tải trọng đưa vào tải trọng xe 3 trục hay xe hai trục lấy bằng 25% tại trọng
của mỗi xe.
C. Đường ảnh hưởng mômen và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng:
1) Các mặt cắt đặc trưng:
+ Mặt cắt gối:
1
0
x
m
=

+ Mặt cắt tại chỗ thay đổi tiết diện:
2
1, 65
x
m
=

+ Mặt cắt không dính bám 1:
3
3
x
m
=

+ Mặt cắt không dính bám 2:
4

6
x
m
=

+ Mặt cắt giữa nhòp:
5
30
15
22
tt
L
x
m===
2) Tính tại mặt cắt giữa nhòp
5
x
:
 Đường ảnh hưởng của mômen và lực cắt:


y1
Ltt
x1


x1
Ltt
+
-

y3
y2
y2''
y2'


Diện tích của các đường ảnh hưởng
y1 = 7,5m, y2 = 0,5, y3 = 0,5
Momen:

2
11
. . .7,5.30 112,5
22
k
Mxtt
y
Lm
ω
== =
Lực cắt:
Phần âm :
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
23

11
. . .0,5.15 3, 75
22
k

Va x k
y
ax m
ω
===
Phần dương:
()
1
3,75
2
k
Vd x tt k
y
dLx m
ω
=−=
Tổng:
0
VVaVd
ω
ωω
=+=

k
x
y tung độ đường ảnh hưởng momen tại
k
x

k

x
yd ,
k
x
ya tung độ dương và âm của đah lực cắt tại
k
x
 Bảng tổng hợp diện tích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt đặc trưng:

MC Xi Y1(m) Y2 Y3
x1 0 0 1 0 0 0 15
x2 1650 1.6 0.94 -0.06 24 -0.05 13.32
x3 3000 2.7 0.9 -0.1 40.5 -0.15 12.15
x4 6000 4.8 0.8 -0.2 72 -0.6 9.6
x5 15000 7.5 0.5 -0.5 112.5 -3.75 3.75

D. Tính nội lực do tónh tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên tại mặt cắt
5
x
:
1) Dầm biên:
a) Mômen:


 Giai đoạn 1(chưa đổ bản bêtông)
. .9,81/1000 1778,96.112,5.9,81/1000 1974,34 .
dc
DC dc M
M
DC KN m

ω
== =
 Giai đoạn 2(đã đổ bản bêtông)
. .9,81/1000 2950,04.112,5.9,81/1000 3255,74 .
b
DC b M
M
DC KN m
ω
== =
. .9,81/1000 377,3.112,5.9,81/1000 416,4 .
b
DW b M
M
DW KN m
ω
== =
y1
Ltt
x1
DC
M
ω
V
ω
−
V
ω
+
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO

MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
24

b) Lực cắt

y2
y3
-
+
x1
Ltt
DC

 Giai đoạn 1(chưa đổ bản bêtông)
. .9,81/1000 1788,96.0.9,81/1000 0
dc
DC dc V
VDC KN
ω
== =
 Giai đoạn 2(đã đổ bản bêtông)
. .9,81/1000 2950,04.0.9,81/1000 0
b
DC b V
VDC KN
ω
== =
. .9,81/1000 377,3.0.9,81/1000 0
b
DW b V

VDW KN
ω
===

c) Bảng tổng hợp cho dầm biên

Mômen Lực Cắt
Giaiđọan 1 Giai đọan 2 Giai đọan 1 Giai đọan 2
MC
MDC1 MDC2 MDW VDC1 VDC2 VDW
X1 0 0 0 263.24 566.52 55.52
X2 421.19 906.44 88.83 232.88 501.18 49.12
X3 710.76 1529.61 149.9 210.6 453.22 44.42
X4 1263.58 2719.32 266.49 157.95 339.91 33.31
X5 1974.34 4248.93 416.4 0 0 0

2) Dầm giữa:
+ Bảng tổng hợp cho dầm giữa

Mômen Lực Cắt
Giaiđọan 1 Giai đọan 2 Giaiđọan 1 Giai đọan 2
MC
MDC1 MDC2 MDC1 MDC2 MDC1 MDC2
X1 0 0 0 263.24 434.1 55.52
X2 421.19 694.56 88.83 232.88 384.03 49.12
X3 710.76 1172.07 149.9 210.6 347.28 44.42
X4 1263.58 2083.67 266.49 157.95 260.46 33.31
X5 1974.34 3255.74 416.4 0 0 0

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
MSSV : CD03041 SVTH : DƯƠNG CHÍ HIẾU
25
VI. Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên:
1. Mômen do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt dầm
Đối với các mặt cắt đặc trưng trong phạm vi từ gối đến
/2
tt
L ta xét 2 trường hợp
xếp xe bất lợi nhất lên đường ảnh hưởng mômen. Nội lực do xe thiết kế sẽ lấy giá
trò Max của 2 trường hợp trên.
a. Do xe tải 3 trục thiết kế gây ra
Trường hợp 1:
y1y1
y1'
y1''
P3
P2
P1

Trường hợp 2:

y1
y1''
y1'
P3
P2
P1

Ta có bảng tổng kết các tung độ tại các mặt cắt:

MC y1 y1' y1''
x1 0 0 0
x2 1.6 1.36 1.11
x3 2.7 2.27 1.84
x4 4.8 3.94 3.08
x5 7.5 5.35 5.35

Mômen
1
3
145 7,5 145 5,3 35 5,3 1986, 25 .
T
M
KN m=×+×+×=
2
3
35 3, 2 145 7,5 145 5,35 1874, 45 .
T
M
KN m=× + × + × =

12
333
( , ) 1986, 25 .
TTT
M
Max M M KN m==
Bảng tổng hợp mômen do xe 3 trục gây ra:

MC Mômen
x1 0
x2 453.25
x3 760.2
x4 1331.4
x5 1986.25