thiết kế cầu bê tông cốt thép Mai Xuân Quang

Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
Thiết kế cầu Bê tông cốt thép F1
* Yêu cầu:
- Thiết kế kết cấu nhịp mộpt dầm giản đơn BTCT DƯL với các thông số đã cho
- kiểm toán dầm chủ bản mặt cầu và dầm ngang theo các TTGH cờng độ và sử dụng
* Các số liệu cho trớc:
- Chiều dài toàn dầm L=33m
Ta chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối là =40 cm


Chiều dài nhịp tính toán L
tt
=33-2.0,4=32,2 m
- Dạng kết cấu nhịp cầu dầm BTCT dự ứng lực
- Dạng mặt cắt ngang chữ I liên hợp kéo trớc
- Khổ cầu: K9+2x1m
- Tải trọng thiết kế: HL93
- Bố cốt thép DƯL: K15
* Vật liệu sử dụng:
- Bêtông dầm chủ mác 40 có các chỉ tiêu sau:
+ f
c
= 40 Mpa
+
c
= 24 KN/m
3
+ Ec = 31975,35 Mpa


+ Hệ số poisson = 0,2

- Bêtông bản mặt cầu mác 30 có các chỉ tiêu sau:
+ f
c
= 30Mpa
+
c
= 24 KN/m
3
+ Ec = 27691,5 Mpa
+ Hệ số poisson = 0,2

- Cốt thép DƯL loại tao 15,2 mm có:
+ Mô đun đàn hồi Ep = 197000 Mpa
+ Diện tích 1 tao = 140 mm
2
+ Cờng độ chịu kéo khi uốn f
pu
=1860 Mpa.
+ Giới hạn chảy f
py
=0,9f
pu
=1674 Mpa

MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 1
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
* Yêu cầu:
- Thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN272_05

- Thuyết minh
+ Chọn cấu tạo kết cấu các bộ phận kết cấu nhịp
+ Tính toán nội lực các bộ phận kết cấu nhịp( dầm chủ, dầm ngang,
Bản mặt cầu).
+ Duyệt mặt cắt các bộ phận kể trên
- Bản vẽ: thể hiện nội dung chính trên giấy A3 .
+ Mặt đứng , mặt bằng và mặt cắt ngang điển hình .
+ Mặt đứng và các mặt cắt ngang bnố trí cốt thép dự ứng lực và cốt thép th-
ờng dầm chủ ,bản mặt cầu và dầm ngang
+ Cấu tạo neo và bó cáp dự ứng lực.
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 2
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
Phần 1: Nội dung thuyết minh
I. Chọn cấu tạo kết cấu các bộ phận kết cấu nhịp
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ:
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu:
- Tổng chiều dài toàn dầm là 33 mét,
- Chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 32,2 m.
- Bề rộng toàn cầu B= 9+2x1+2x0,25+2x0,25 =12 m
- Bố trí 5 dầm chủ trên mặt cắt ngang cầu: các yếu tố hình học thể hiện trên
hình vẽ
- Khoảng cách giữa các dầm chủ S=2400 mm.
2 %2 %
2501000250
9000/29000/2
2501000250
1200
4 x 2400 = 9600
1200
- Để tạo độ dốc ngang cho cầu bằng cách thay đổi chiều cao đá kê gối do đố lớp

phủ mặt cầu có bề dày không thay đổi và có chiều dày bằng 7 cm trên bề rộng mặt
cầu là 11 m
- Bản mặt cầu dày 20 cm
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ:
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 3
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với các kích thớc sau:
- Chiều cao toàn dầm: 1650mm.
- Chiều dày sờn dầm: 200mm.
- Chiều rộng bầu dầm: 650mm.
- Chiều cao bầu dầm: 250mm.
- Chiều cao vút của bụng bầu dầm: 200mm.
- Chiều rộng cánh dầm: 850mm.
- Phần gờ dỡ bản bêtông đổ trớc: 80mm (mỗi bên).
Các kích thớc khác nh hình vẽ:

200
1650
650
250 200 900 100 120 80
850
100 100650
Mặt cắt dầm chủ Mặt cắt tại gối (Mở rộng sờn dầm)
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 4
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
Bố trí đầu dầm I
200
1650
tim dầm gối
1000

1500
400
2.2 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=32200mm .
h
min
: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu.
h
min
=1650+200=1850mm.

h
min
=0,045.L=0,045.32200=1449 mm< h

= 1850mm. => Thỏa mãn.
II. Tớnh c trng hỡnh hc mt ct dm I, h s phõn b ti trng .
Xột cỏc mt ct c trng gm:
mt ct gi : x
0
= 0 m.
mt ct thay i tit din : x
1
= 1,5 m.
mt ct cỏch gi L
tt
/4 : x

2
= 8,05 m.
mt ct cỏch gi L
tt
/2 : x
3
= 16,1 m.
1. Xột mt ct trờn gi.
Din tớch mt ct:
A
0
= 1099576,9231mm
2
.
Mụ men tnh ca mt ct i vi trc X:
S
0
=650.1650.1650/2+2.100.120.1510 + 2.1/2.100.31.1440=925516500 (mm
3
)
Khong cỏch t trc trung ho X
0
ca tit din n ỏy dm:
Y
0
= S
0
/A
0
= 841,7 (mm)

MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 5
Bé m«n CÇu HÇm Khoa C«ng tr×nh– thiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT-F1
Y
Xo
X
1419
120 80
mÆt c¾t t¹i gèi
31
650
100
100
650
1650
Mômen quán tính đối với trục X:
I = (650.1650
3
/12 + 650.1650.825
2
) + 2.(100.120
3
/12 + 100.120.1510
2
) +
2.(100.31
3
/36 + ½.100.35.1440
2
)
= 1,0353.10

12
(mm
4
) = 0,1035m
4
Mômen quán tính đối với trục X
0
:
I
0
= I – Y
0
2
.A
0
= 2,563.10
11
(mm
4
) = 0,2563m
4
2. Xét mặt cắt x
1
, x
2
, x
3
.
X
Xo

Y
mÆt c¾t gi÷a nhÞp
200
1650
650
250 200 900 100 120 80
850
100 100650
MaiXu©nQuang_CÇuhÇm_k46 6
Bé m«n CÇu HÇm Khoa C«ng tr×nh– thiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT-F1
Diện tích mặt cắt:
A’ = 634000mm
2
.
Mô men tĩnh của mặt cắt đối với trục X:
S
x
= 850.300.1500 – 2.(100.80.1610 + ½.325.100.1383) + 200.900.900 +
+ 450.650.225 – 2.1/2.225.200.383 = 522370000 (mm
3
)
Khoảng cách từ trục trung hoà X’ của tiết diện đến đáy dầm:
Y
1
= S/A’ = 823,927 (mm)
Mômen quán tính đối với trục X
0
I
0
= 2,126.10

11
(mm
4
) = 0,2126m
4
3. Hệ số.
3.1. Hệ số điều chỉnh tải trọng
i
η
Hệ số điều chỉnh tải trọng lấy như sau:
Hệ số
Trạng thái giới hạn
Cường độ Sử dụng Mỏi
Độ dẻo
d
η
0,95 1 1
Độ dư
r
η
0,95 không áp dụng không áp dụng
Tầm quan trọng
i
η
1 1 1
η
=
i
η
.

i
η
.
i
η
0,95 1 1
3.2. Hệ số làn.
Bề rộng mặt cầu của phần xe chạy là 9m nên cầu có 2 làn xe. Theo bảng
3.6.1.1.2.1 (22TCN272-05), ta có hệ số làn xe như bảng dưới đây. Hệ số làn xe này
không áp dụng kết hợp với hệ số phân bố tải trọng gần đúng trừ khi dùng qui tắc đòn
bẩy, đồng thời cũng không áp dụng cho trạng thái mỏi.
Số làn 1 2
m 1,2 1
3.3. Hệ số xung kích (1 + IM/100).
MaiXu©nQuang_CÇuhÇm_k46 7
Bé m«n CÇu HÇm Khoa C«ng tr×nh– thiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT-F1
Chỉ xét hệ số xung kích cho xe tải thiết kế và xe hai trục thiết kế không kể lực ly
tâm và lực hãm.
Không áp dụng hệ số xung kích cho tải trọng làn và tải trọng người đi.
Tên hệ số
Trạng thái giới hạn
Cường độ Sử dụng Mỏi
1 + IM/100 1,25 1,25 1,15
3.4. Hệ số phân bố ngang của HL-93.
3.4.1. Dầm trong.
Khoảng cách tim các dầm chủ :S = 2400 mm.
Nhịp dầm :L
tt
= 32200 mm.
Bề dày bản bê tông mặt cầu :h

f
= 200 mm.
Cường độ chịu nén của bê tông làm dầm : f’
c
= 40Mpa.
Cường độ chịu nén của bê tông làm bản mặt cầu : f’
c
= 30Mpa
tỷ số môđun giữa dầm và bản mặt cầu: n =
15,1
5,27691
35,31975
==
ban
dam
E
E
.
Khoảng cách giữa trọng tâm của dầm và của bản mặt cầu:
e
g
= (1650 − 823,927) + 200/2 = 926,073 (mm)
Tham số độ cứng dọc:
K
g
= n.(I
d
+A.e
g
2

) = 1,15.( 2,126.10
11
+634000.926,073
2
) = 8,7.10
11
a). Đối với mômen.
Điều kiện để áp dụng công thức :
Yêu cầu Kích thước thực tế
1100 ≤ S ≤ 4900
S = 2400mm
110 ≤h
f
≤ 300
h
f
= 200mm
6000 ≤ L ≤ 73000
L
tt
= 32200mm
N
b
≥ 4
N
b
= 5
Một làn chất tải:
MaiXu©nQuang_CÇuhÇm_k46 8
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1

g
mg1
=
1,0
3
3,0
4,0
4300
06,0

+
ftt
g
tt
hL
K
L
SS
=
47,0
200.32200
8,7.10
32200
2400
4300
2400
06,0
1,0
3
11
3,04,0
=

+
Hai hoc nhiu ln xe cht ti:
g
mg2
=
1,0
3
2,0
6.0
2900
075,0

+
ftt
g
tt
hL
K
L
SS
=
67,0
200.32200
10.7,8
32200
2400

2900
2400
075,0
1,0
3
11
2,06,0
=




















+
- Chọn giá trị cực đại làm phân bố hệ số mô men thiết kế của các dầm giữa:

67,0),max(
21
==
mgmgmg
ggg
b). i vi lc ct.
iu kin ỏp dng cụng thc trờn:
Yờu cu Kớch thc thc t
1100 S 4900
S = 2400mm
110 h
f
300
h
f
= 200mm
6000 L 73000
L = 32200mm
N
b
4
N
b
= 5
4x10
9
K
g
3x10

12
K
g
=8,09.10
11

Mt ln xe cht ti:
g
vg1
=0,36 +
7600
2400
36,0
7600
+=
s
=0,676
Hai hay nhiu ln xe cht ti:
g
vg2
=
2
0,2
7600 10700
S S

+
ữ

=

2
2400 2400
0,2
7600 10700

+
ữ

=0,466 .
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 9
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
Chọn giá trị cực đại làm phân bố hệ số lực cắt thiết kế của các dầm giữa:

1 2
max( , ) 0,676
vg vg vg
g g g
= =
3.4.2. Dm biờn.
a). i vi mụmen.
Mt ln thit k chu ti: ỏp dng qui tc ũn by. (4.6.2.2.2c-1)

Truck
2400950
Tải trọng làn
PL
3000
6001800
600
2501000

0,625
0,875
0,9792
1
1,3958
Vỡ s ln cht ti l 1 nờn h s ln xe m = 1,20.
Vi xe ti thit k:
g
HL1
= 1,2.0,5.0,625 = 0,375
Vi ti trng ngi i:
g
PL1
= 1,2.0,5.(1,3958 + 0,9792) = 1,425
Vi ti trng ln:
g
lan1
= 1,2/3.0,5.0,875.2,1 = 0,3675
Khi hai hoc hn hai ln thit k chu ti:
d
e
= 300mm: khong cỏch gia tim bn bng phớa ngoi ca dm biờn v mộp
trong ca bú va hoc lan can chn xe. Tham s d
e
phi c ly giỏ tr dng nu
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 10
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
bn bng dm biờn nm vo phớa trong ca bú va hoc ca lan can chn xe v õm
nu nú nm ra phớa ngoi.
iu kin ỏp dng: -300mm d

e
1700mm.
H s iu chnh:
2800
77,0
e
d
e +=
= 0,663
G
mb2
= e.g
dam

trong
= 0,663.0,67 = 0,444
b). i vi lc ct.
Mt ln xe chu ti: ỏp dng qui tc ũn by.
g
HL
= 0,375
g
PL
= 1,425
g
lan
= 0,3675
Hai hoc hn hai ln thit k chu ti:
Do d
e

= 300mm
g
vb
= e .g
bên trong
.
Trong đó:
3000
6,0
e
d
e +=
=>
3000
300
6,0

+=e
=0,5.
Vậy hệ số phân bố lực cắt đối với dầm biên là:
g
vb
=0,5.0,466=0,233
4. Tính hệ số phân bố ngang theo p
2
nén lệch tâm:
4.1. Các giả thiết :
Dầm ngang coi nh dầm liên tục trên các gối là các dầm dọc .
Độ cứng của dầm ngang rất lớn coi nh dầm ngang không biến dạng .
Khi có lực P đặt lệch tâm trên mặt cắt ngang cầu các dầm chủ bị võng

xuống , và tỷ lệ độ võng của các dầm chủ theo quan hệ đờng thẳng.
4.2. Tính hệ số phân bố ngang :
Tính hệ số độ mềm của liên kết ngang
pn
IE
d

=
6
'
3

MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 11
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
Trong đó :
I

: Mômen quán tính đợc tính dải dọc cầu của kết cấu ngang .
aII /
'
=
-Tỷ số giữa mômen quán tính của một dầm ngang với khoảng
cách giữa các dầm ngang.

3
' 4
200.1320 .4
/ 4761839 /
12.32200
I I a mm mm= = =

p

: Độ võng dầm chủ do tải trọng p = 1T/m = 10N/mm. phân bố đều
theo nhịp dầm chủ , nhng cha kể đến sự phân bố đàn hồi của kết cấu
ngang .
d
p
EI
lp
4
.
384
5
=
E : Môdun đàn hồi của vật liệu làm dầm dọc E = 31975,35Mpa
I
d
: Mômen quán tính của dầm dọc .I
d
= 2,126.10
11
mm
4
.
4
11
5 10.32200
20,6
384
31975,35.2,126.10

p
mm = =

3 3
'
2400
0,0007 0,005
6.31975,35.4761839.20,6
6. . .
n p
d
E I

= = = <

Vậy ta nên sử dụng phơng pháp nén lệch tâm .
Vẽ đờng ảnh hởng
Đờng ảnh hởng áp lực của dầm chủ thứ i là một đờng thẳng , do đó ta chỉ cần
tính 2 tung độ ở bên trái và bên phải rồi nối thành đờng thẳng . Các tung độ ở vị
trí dầm biên trái và vị trí dầm biên phải của nó đợc tính theo công thức có dạng
nh sau :

+=
m
j
i
a
ae
n
y

1
2
.
1
trái
i

2
1
.
1
i
m
j
e a
y
n
a
=

phải
i
Ta có đờng ảnh hởng và sơ đồ xếp tải nh sau :
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 12
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
Tính hệ số phân bố ngang của dầm biên :
Hệ số phân bố ngang tính cho hoạt tải :

( )
1

1 1
0,29 0,21 0,15 0,09 0,02 0,38
2 2
R
HL i
g Y= = + + + + =

Hệ số phân bố ngang của tải trọng ngời:
( )
( )
1 2
1
1 1
. 0,55 0,32 .1 0, 435
2 2
PL ng ng le
g Y Y b= + = + =

Tính hệ số phân bố ngang của dầm trong :
Hệ số phân bố ngang tính cho hoạt tải :

( )
1
1 1
0,27 0,2 0,147 0,075 0,01 0,002 0,352
2 2
R
HL i
g Y= = + + + + + =

Hệ số phân bố ngang của tải trọng ngời:
( )
( )
1 2
1
1 1
. 0,48 0,31 .1 0,395
2 2
PL ng ng le
g Y Y b= + = + =

Vậy ta thấy hệ số phân bố ngang tính theo nén lệch tâm nhỏ hơn so với kết quả trên
nên ta sử dụng kết qủa ở trên
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 13
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
III.Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc tr ng
1. Xác định tĩnh tải
1.1 Tĩnh tải dầm chủ
+Xét đoạn dầm từ đầu dầm đến mặt cắt thay đổi tiết diện
Lấy diên tích tiết diện: A
0
=1,0995m
2
; A=0,634 m
2
Trọng lợng đoạn dầm : với
ma 4,0=
,
3
/2400 mkg

c
=


( )
=ì






+
ì++ìì= 2
2
15,1
0
0
AA
aADC
cdo

14187,84 Kg
+Xét đoạn dầm còn lại :
Có diện tích A=0,634 m
2
Trọng lợng đoạn dầm
( )
kgLADC
ttcd

52,413875,22 =ììì=

+Tĩnh tải dầm chủ coi là tải trọng dải đều trên suốt chiều dài dầm

mkg
L
DCDC
DC
dd
dc
/1684
33
52,4138784,14187
0
=
+
=
+
=
1.2 Tĩnh tải bản mặt cầu
+Dầm giữa:
2
48,02,04,2 mhSA
fbmg
=ì=ì=


mkgADC
bmgcbmg
/115248,0.2400 ==ì=

+Dầm biên:
2
48,0
2
mhS
S
A
fkbmb
=ì






+=

mkgADC
bmbcbmb
/115248,0.2400 ==ì=

1.3 Tĩnh tải dầm ngang
CT tính: DC
dn
=
c
.
( )
ttb

nnnn
LN
NlbH
Trong đó:
H
n
: Chiều cao dầm ngang; H
n
=1.32 m
b
n
: Bề rộng dầm ngang; b
n
=20 cm
l
n
: chiều dài dầm ngang; l
n
=220 cm
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 14
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
N
n
: số lợng dầm ngang; N
n
=20
N
b
: số lợng dầm chủ; N
b

=5
L
tt
: chiều dài tính toán của nhịp; L
tt
=32.2 m


DC
dn
=2400.
( )
2,32.5
20.2,2.2,0.32,1
= 173 Kg/m
1.4 Tĩnh tải ván khuôn lắp ghép

(
)
mkgHbS
c
vk
DC /33608,0).65,04,2.(2400
64
==ìì=

1.5 Lan can có tay vịn
Phần thép có trọng lợng: DC
t
=15kg/m

Phần bê tông có trọng lợng: DC
bt
=B
4
.h
B4
.
c

(tính gần đúng)=240kg/m
Tổng DC
lc
=DC
t
+DC
bt
=255kg/m
- Gờ chắn: DC
gc
=
.
c

B
2
.h
B2
=2400.0,25.0,4=240kg/m
1.6 Trọng lợng lớp phủ mặt cầu và tiện ích công cộng
Lớp bê tông atphan: t

1
=0,07m
3
1
/2250 mkg=

Lớp phòng nớc :t
2
=4.
m
3
10


3
2
/1800 mkg=

+Tổng trọng lợng lớp phủ mặt cầu đối với các dầm giữa:

mkgSttDW
lp
/395) (
2211
=+=


+Các tiện ích (cột đèn ,biển báo ) :
mkgDW
ti

/5=
DW=
400=+
tilp
DWDW
Kg/m
1
DC
lc
y
1b
y
2b
DW
- Dầm biên:
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 15
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
Tínhtung độ đờng ảnh hởng: y
1b
=
S
B
SS
k
)
2
(
4
+
=

2400
)
2
250
1200(2400 +
=1.45
Tĩnh tải do lan can tác dụng lên dầm biên:
DC
lcb
= DC
lc
. y
1b
=255.1.45=370kg/m
Tĩnh tải do lớp phủ mặt cầu tác dụng lên dầm biên:
DW
b
= DW
lp
.
S
S
BBS
k
2
24
+

+ DW
ti

= 395 .
2400
2
2400
2502501200
+
+5
= 317,7 kg/m
-Dầm giữa:
DC
lcg
=0
DW
g
=DW=400 kg/m
1.7.Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc chủ:
- Dầm giữa:
Cha liên hợp: DC
dc
=1684 kg/m
Giai đoạn khai thác:
DC
g
=DC
dc
+DC
bmg
+DC
dn
+DC

lcg
+DC
vk
=1684+1152+173 +0+336
=3345 kg/m
DW
g
=DW=400 kg/m
- Dầm biên:
Giai đoạn cha liên hợp: DC
dc
=1684 kg/m
Giai đoạn khai thác:
DC
b
=DC
dc
+DC
bmb
+DC
dn
+DC
lcb
+0.5DC
vk
+DC
gc
=1684+1152+173+370+0,5.336+240=3787 kg/m
DW
b

=317,7 kg/m
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 16
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
2. Hoạt tải HL 93:
- Xe tải thiết kế
- Xe hai trục thiết kế
- Hoạt tải xe thiết kế:
Xe tải thiết kế+tải trọng làn
Xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn
2.1 Hoạt tải ngời đi bộ(PL): Pl=3x10
-3
MPa
2.2Mặt cắt đặc trng:
Mặt cắt gối: x=0
Mặt cắt cách gối x=0.72h=0.72.(1.65+0.2)= 1,332 m ( Để tính lực cắt)
Mặt cắt thay đổi tiết diện: x=2,5 m
Mặt cắt L/4: x=32,2/4=8,05 m
Mặt cắt L/2: x=32,2/2=16,1 m
2.2.1Tính 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, tải trọng ngời đi bộ
Nội lực do căng cáp ứng suất trớc. Bỏ qua các tải trọng do co ngót, từ biến, nhiệt độ,
lún, gió, động đất.
Để xác định nội lực, ta vẽ đờng ảnh hởng cho các mặt cắt
cần tính rồi xếp tĩnh tải lên đờng ảnh hởng. Nội lực đợc
xác định theo công thức:
+ Mômen: M
u
= .

p
..g
+ Lực cắt: V
u
= .g(
p
.
+

p
.
-
)
Trong đó: : Diện tích đờng ảnh hởng mômen tại mặt cắt đang xét

+
: Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt dơng tại mặt cắt đang xét

-
: Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt âm tại mặt cắt đang xét
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 17
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong khai thác
=0,95
* Tính Mômen do tĩnh tải:
Đờng ảnh hởng mômen tại các mặt cắt đặc
trng:
1
2
3

5
6
Đah1
1,332
Đah2
Đah3
Đah4
2,5
8,05
16,1
1,277
6,038
8,05
2,306
Đah5
-Mô men tác dụng lên dầm biên do tĩnh tải:

+ Giai đoạn cha liên hợp:
M
DCdc
=DC
dc
.g.
M


Trong đó:
DC
dc
: Tĩnh tải tác dụng lên dầm biên; DC

dc
=1,684.9,81=16,52 KN/m
M

: Diện tích đờng ảnh hởng mô men của mặt cắt đang tính
Bảng tính:
x(m)
M

(m
2
)
DC
dc
(KN/m) M
DCdc
(KN.m)
0 0
16,52
0
1.332 20,56
16,52
339,65
2.5 37,13
16,52
613,39
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 18
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
8.05 97.21
16,52

1605,91
16.1 129.61
16,52
2141,16
+ Giai đoạn khai thác: Mặt cắt đã liên hợp
M
DCb
=DC
b
.
M

M
DWb
=DW
b
.
M

Trong đó:
DC
b
: Tĩnh tảI tác dụng lên dầm biên trong giai đoạn khai thác;
DC
b
=3,787.9,81=37,15 kN/m.
DW
b
:Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu; DW
b

=0,3177.9,81=3,12 kN/m
Bảng tính:
x(m)
M

(m
2
)
DC
b
(KN/m) DW
b
(KN/m) M
DCb
(KN.m) M
DWb
(KN.m)
0 0.000
37,15 3,12
0 0
1.332 20,56
37,15 3,12
763,80 64,15
2.5 37,13
37,15 3,12
1379,38 115,85
8.05 97.21
37,15 3,12
3611,35 303,30
16.1 129.61

37,15 3,12
4815,01 404,38
- Mô men tác dụng lên dầm giữa do tĩnh tải:
+Giai đoạn cha liên hợp: Giống dầm biên giai đoạn cha liên hợp
+ Giai đoạn khai thác:
M
DCg
=DC
g
.
M

M
DWg
=DW
b
.
M

Bảng tính:
x(m)
M

(m
2
)
DCg(KN/m) DWg(KN/m)
M
DCg
(KN.m) M

DWg
(KN.m)
0 0.000 32,81 3,924 0 0
1.332 20,56 32,81 3,924 674,57 80,68
2.5 37,13 32,81 3,924 1218,24 145,70
8.05 97.21 32,81 3,924 3189,46 381,45
16.1 129.61 32,81 3,924 4252,50 508,60
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 19
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
*Tính lực cắt do tĩnh tải
Đờng ảnh hởng lực cắt:
+ Lực cắt của dầm biên do tĩnh tải:
Giai đoạn cha liên hợp: V
DCdc
=DC
dc
.g.
v

Trong đó:
V

: Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt
Bảng tính:
x(m)
V

+
(m
2

)
V


(m
2
)
V

(m
2
)
DC
dc
(KN/m) V
DCdc
(KN.m)
0,000 16,100 0,000 16,100 16,52 265,972
1,332 14,795 0,028 14,767 16,52 243,951
2,500 13,698 0,097 13,601 16,52 224,689
8,050 9,056 1,006 8,050 16,52 132,986
16,100 4,025 4,025 0,000 16,52 0,000
Giai đoạn khai thác: V
DCb
=DC
b.
g.
v

Lập bảng tính:

MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 20
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
x(m)
V

+
(m
2
)
V


(m
2
)
V

(m
2
)
DC
b
(KN/m) DW
b
(KN/m) V
DCb
(KN.m) V
DWb
(KN.m)
0 16,100 0,000 16,100

37,15 3,12
598,115 50,232
1.332 14,795 0,028 14,767
37,15 3,12
548,594 46,073
2.5 13,698 0,097 13,601
37,15 3,12
505,277 42,435
8.05 9,056 1,006 8,050
37,15 3,12
299,058 25,116
16.1 4,025 4,025 0,000
37,15 3,12
0.000 0.000
+Lực cắt của dầm giữa do tĩnh tải:
Giai đoạn cha liên hợp: Tơng tự cho kết quả giống dầm biên
Giai đoạn khai thác:
Bảng tính:
x(m)
V

+
(m
2
)
V


(m
2

)
V

(m
2
)
DC
g
(KN/m) DW
g
(KN/m) V
DCg
(KN.m) V
DWg
(KN.m)
0 16,100 0,000 16,100 32,81 3,924 528,241 63,176
1.332 14,795 0,028 14,767 32,81 3,924 484,505 57,946
2.5 13,698 0,097 13,601 32,81 3,924 446,249 53,370
8.05 9,056 1,006 8,050 32,81 3,924 264,121 31,588
16.1 4,025 4,025 0,000 32,81 3,924 0.000 0.000
2.2.2 Tính nội lực dầm chủ do hoạt tải:
Sơ đồ tính của dầm chủ là dầm giản đơn nên khoảng cách giữa hai trục 145 kN của
xe tải thiết kế Trục đều lấy = 4,3 m
- Mô men do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt dầm:
Tính tại các mặt cắt đặc trng:
Mặt cắt gối: x=0
Mặt cắt cách gối x=0,72h=0,72x(1,65+0,20)= 1,332 m ( Để tính lực cắt)
Mặt cắt thay đổi tiết diện: x=2,5 m
Mặt cắt L/4: x=32,2/4=8,05 m
Mặt cắt L/2: x=32,2/2=16,1 m

Khi đó xét 3 trờng hợp xếp tải bất lợi nhất sau:
Trờng hợp 1:
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 21
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
Công thức tính:
M
truck
= y
M1
.145+y
M2
.145+y
M3
.35 (kN)
M
tandem
= y
M4
.110+y
M5
.110 (kN)
M
xetk
=max(M
truck
,M
tandem
)
Trong đó: y
M

là tung độ đờng ảnh hởng mô men tại mặt cắt có toạ độ X tơng
ứng.
Bảng tính mô men do xe thiết kế:
x y
M1
y
M2
y
M3
M
truck1
(kNm) y
M4
y
M5
M
tandem1
(kNm) M
xetk
(kNm)
0,00 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1,33
2
1.277 1,099 0,921 376,755 1,277 1,227 275,44 376,755
2,50 2,306 1,972 1,638 677,64 2,306 2,213 497,09 677,64
8,05 6,038 4,963 3,888 1731,225 6,038 5,738 1295,36 1731,225
16,1 8,050 5,900 3,750 2154,000 8,050 7,450 1705,0 2154,000
Trờng hợp 2:
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 22
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1

Công thức tính:
M
truck
= y
M1
.145+y
M2
.145+y
M3
.35 (kN)
M
tandem
= y
M4
.110+y
M5
.110 (kN)
M
xetk
=max(M
truck
,M
tandem
)
Trong đó: y
M
là tung độ đờng ảnh hởng mô men tại mặt cắt có toạ độ X tơng
ứng.
Bảng tính mô men do xe thiết kế trờng hợp 2:
x y

M1
y
M2
y
M3
M
truck1
(kNm) y
M4
y
M5
M
tandem1
(kNm) M
xetk
(kNm)
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
1,332 1,099
1,27
7
0,00 344,52
1,25
2
0,702 214,94 344,52
2,50 1,972 2,306 0,00 620,31 2,259
1,75
2
441,21 620,31
8,05 4,963 6,038 2,813 1693,6
5,88

8
5,58
8
1262,36 1693,6
16,1 5,900 8,050 5,900 2229,25 7,75 7,75 1705 2229,25
Trờng hợp 3:
Xếp xe sao cho hợp lực của các trục xe và trục xe gần nhất cách đều tung độ lớn nhất
của đờng ảnh hởng.
Với xe tải thiết kế (truck)
35(x+4,3)+145.x=145.(4,3-x)
=> x= 1,455 m
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 23
35 KN
4,3m
4,3m
145 KN 145 KN
x=1,455m
Hợp lực
110 KN110 KN
1,2m
x=0,6m
Hợp lực
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
Với Tendom: x=0.6 m
Nội lực xe thiết kế sẽ đợc lấy bằng giá trị lớn hơn trong các giá trị trên.
Công thức tính:
M
truck
= y
M1

.145+y
M2
.145+y
M3
.35 (kN)
M
tandem
= y
M4
.110+y
M5
.110
(kN)
M
xetk
=max(M
truck
,M
tandem
)
Bảng tính mô men do xe thiết kế trờng hợp 3:
x y
M1
y
M2
y
M3
M
truck1
(kNm) y

M4
y
M5
M
tandem1
(kNm) M
xetk
(kNm)
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
1.33
2
1,12
9
0,579 0,00 247,66 1,24 0,989 245,19 247,66
2,50 2,029
1,63
5
0,00 531,28 2,236 2,029 469,15 531,28
8,05
5,14
4
5,492 2,267 1621,57
5,81
3
5,81
3
1278,86 1621,57
16,1 6,264
7,68
6

5,536 2216,51 7,6 7,9 1705 2216,51
So sánh các giá trị tính đợc trong 3 trờng hợp trên, chọn
mô men do xe thiết kế:
x M
xetk1
(kNm) M
xetk2
(kNm) M
xetk3
(kNm) M
xetk
(kNm)
0,00 0,000 0,00 0,00 0.000
1,332 376,755 344,52 247,66 376,755
2,50 677,64 620,31 531,28 677,64
8,05 1731,225 1693,6 1621,57 1731,225
16,1 2154,000 2229,25 2216,51 2229,25
Mô men gây ra do tải trọng làn: q
làn
=9.3 kN/m rải đều
trên suốt chiều dài cầu:
M
làn
=q
làn
.
M


Bảng tính:

x(m)
M

(m
2
)
q
làn
(kN/m) M
lanx
(KN.m)
0 0,000 9,3 0
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 24
Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình thiết kế môn học Cầu BTCT-F1
1,332 20,56 9,3 191,208
2,5 37,13 9,3 345,309
8,05 97,21 9,3 904,053
16,1 129,61 9,3 1205,373

Mô men gây ra do tải trọng ngời đi: Coi nh chỉ gây ra nội
lực trong dầm biên.
PL=300 Kg/m
2
=3 KN/m
2
.
M
PLx
=PL.B
3

.
M

Trong đó B
3
là chiều rộng vỉa hè.
Bảng tính:
x(m)
M

(m
2
)
B3 PL(kN/m
2
) M
PLx
(KN.m)
0 0,000 1 3 0
1,332 20,56 1 3 61,68
2,5 37,13 1 3 111,39
8,05 97,21 1 3 291,63
16,1 129,61 1 3 388.83
+Tổ hợp mô men do hoạt tải:
Dầm biên: IM=25%
M
LLb
=g
mbHL
(1+IM)M

xetk
+g
mblàn
.M
lanx
+g
mbPL
.M
PLx
Bảng tính:
IM= 0.25
gmbHL= 0,444
gmblàn= 0,3675
gmbPL= 1,425
x(m)
M
xetk
(kNm) M
lanx
(kNm) M
PLx
(kNm) M
LLb
(kNm)
0 0.000 0 0
0
1,332 376,755 191,208 61,68
367
2,5 677,64 345,309 111,39
662

8,05 1731,225 904,053 291,63
1709
16,1 2229,25 1205,373 388,83
2234
MaiXuânQuang_Cầuhầm_k46 25