Đồ Án Cầu Bê Tông Dầm I Căng Trước (Thuyết minh + bản vẽ)

ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
THIẾT KẾ MÔN HỌC
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
PHẦN 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ
• Chiều dài toàn dầm: L= 27000 mm
• Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: a= 250 mm
• Khẩu độ tính toán: L
tt
= 26500 mm
• Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05
• Tải trọng thiết kế: HL 93
• Bề rộng phần xe chạy: B
1
= 11000 mm
• Lan can: B
2
= 400 mm
• Tổng bề rộng cầu: B= 11800 mm
• Dạng kết cấu nhịp: Cầu dầm nhịp giản đơn
• Dạng mặt cắt: Chữ I
• Vật liệu kết cấu: BTCT DƯL
• Công nghệ chế tạo: Căng trước
• Cấp bê tông dầm chủ: f
’
c1
= 50Mpa
• Cấp bê tông dầm ngang: f
’
c2
= 40Mpa
• Cấp bê tông bản mặt cầu: f

’
c3
= 30Mpa
• Tỷ trọng bê tông: γ
c
= 25KN/m
3
• Loại cốt thép DƯL: tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính D
ps
= 12.7mm
• Cường độ chịu nén tiêu chuẩn: f
pu
= 1860 Mpa
• Thép thường: G60 f
u
= 620 Mpa
f
y
= 420 Mpa
• Mô đun đàn hồi của dầm: E
dam
= 0.043.γ
1.5
.= 38007 Mpa
⇒
E
cdam
=38007 Mpa
• Mô đun đàn hồi của bản mặt cầu: E
dam

= 0.043.γ
1.5
.= 29440 Mpa
⇒
E
cban=
29440 Mpa
• Mô đun đàn hồi của thép: E = 200000 Mpa
`Mô đun đàn hồi của tao thép DƯL: E
ps
= 197000 Mpa
PHẦN 2: THIẾT KẾ CẤU TẠO
2.1. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG CẦU:
• Số lượng dầm chủ: N
b
= 6 dầm
• Khoảng cách giữa 2 dầm chủ: S= 2000 mm
• Phần cánh hẫng: S
k
= 900 mm
• Bố trí dầm ngang tại 5 mặt cắt: gối cầu, L/8, L/4, L/2.
• Số lượng dầm ngang: N
n
= 5 dầm
• Chiều dày bản mặt cầu: h
f
= 200 mm
• Lớp bê tông nhựa dầy : t= 50 mm
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
1

ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN

2.2.THIẾT KẾ DẦM CHỦ :
• Chiều cao dầm chủ: H = 1150 mm
• Chiều cao bầu dưới: H
1
= 180 mm
• Chiều cao vút dưới: H
2
= 190 mm
• Chiều cao sườn: H
3
= 485 mm
• Chiều cao vút trên: H
4
= 115 mm
• Chiều cao cánh trên: H
5
= 180 mm
• Chiều rộng bầu dưới: b
1
= 554 mm
• Chiều rộng sườn dầm: b
2
= 180 mm
• Chiều rộng cánh trên: b
3
= 400 mm
• Chiều rộng vút dưới: b
4

= 190 mm
• Chiều rộng vút trên: b
5
= 115 mm
• Chiều cao dầm liên hợp: h= H+h
f
= 1350 mm
2.3. CẤU TẠO DẦM NGANG:
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
2
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
• Chiều cao dầm ngang: H
n
= 1350 mm (gồm cả BMC)
• Bề rộng dầm ngang: Đầu nhịp: B
n
= 250 mm
Giữa nhịp: B
n
= 200 mm
• Chiều dài dầm ngang từ tim dầm chính l
n
= 2000 mm
PHẦN 3: CÁC HỆ SỐ DÙNG TRONG THIẾT KẾ
3.1. HỆ SỐ TẢI TRỌNG:
TTGH
DC
γ
DW
γ

LL
γ
Cường độ 1 1.25 1.5 1.75
Sử dụng 1 1 1
Đặc biệt 1.25 1.5 0.5
Trong đó:
• γ
DC
: là hệ số tải trọng của tải trọng bản thân các bộ phận kết cấu và các thiết bị
phụ phi kết cấu
• γ
DW
: là hệ số tải trọng của tải trọng bản thân của các lớp phủ mặt cầu và các
thiết bị công cộng
• γ
LL
: là hệ số tải trọng của hoạt tải
•
3.2. HỆ SỐ ĐIỀU CHỈNH TẢI TRỌNG:
TTGH
D
η
R
η
I
η
=
η
D
η

R
η
I
η
TẤT CẢ
CÁC TTGH
1.00 1.00 1.00 1.00
Trong đó:
• η
D
: là hệ số liên quan đến tính dẻo
• η
R
: là hệ số liên quan đến tính dư
• η
I
: là hệ số liên quan đến tầm quan trọng khi khai thác
• η: hệ số điều chỉnh tải trọng
3.3. HỆ SỐ LÀN XE:
Số làn xe Hệ số làn (m)
1 làn 1.2
2 làn 1
Số làn thiết kế là 3 làn.
3.4. LỰC XUNG KÍCH :
IM = 25%
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
3
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
oOo
PHẦN 4: THIẾT KẾ LAN CAN

Để bảo đảm an toàn, lan can phải được thiết kế với tải trọng va đập của xe cộ. Trị số tải
trọng phụ thuộc vào cấp lan can.
Thông số thiết kế lan can:
+ Chiều cao tường bêtông: H
w
= 870 mm.
+ Cường độ bê tông f’
c
= 30 Mpa
+ Cường độ chảy của thep f
y
= 420 Mpa
I .ĐIỀU KIỆN KIỂM TOÁN:
Lan can thiết kế phải thoải mãn điều kiện sau:
R > F
t
Trong đó:
R: Tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can.
F
t
: Lực va ngang của xe vào lan can.
II. XÁC ĐỊNH CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
1. Xác định lực va ngang của xe F
t
:
Cầu được thiết kế cho đường cao tốc với tổ hợp các xe tải và các xe nặng:
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
4
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
Theo bảng A13.7.3.3-1 QT 22TCN 272-05: Cấp lan can là cấp L-3 có




=
=
mmH
kNF
e
t
810
240
2. Xác định tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can:
Sức kháng của hệ lan can là tổng hợp sức kháng của tường chắn, cột và thanh
lan can.
Sức kháng của tường chắn có thể được xác định bằng phương pháp đường
chảy như sau:








++
−
=
w
cc
wb

tc
w
H
LM
MM
LL
R
2
.
.8.8
).(2
2
(13.7.3.4-1)
Trong đó:
R
w
: Tổng sức kháng của hệ lan can (N).
L
c
: Chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy (mm).
L
t
: Chiều dài phân bố của lực va theo hướng dọc F
t
(mm), điều 13.7.3.3-1.
M
w
: Sức kháng uốn của tường theo phương đứng (Nmm/mm).
M
c

: Sức kháng uốn của tường theo phương ngang (Nmm/mm).
M
b
: Sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với M
w
tại đỉnh tường
(Nmm). Do lan can không có tường đỉnh nên M
b
= 0.
Chiều dài tường giới hạn trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy:
c
wbtt
c
M
HMMHLL
L
+
+






+=
(.8
22
2
(13.7.3.4-2)
-SỨC KHÁNG UỐN CỦA LAN CAN THEO PHƯƠNG ĐỨNG

Chọn: Lớp bêtông tối thiểu: a = 30 mm.
Đường kính thanh cốt thép dọc: d
dọc
= 14 mm.
Đường kính thanh cốt thép đai: d
đai
= 14 mm.
Bước thanh cốt đai: 150 mm.
Bảng thông số hình học lan can:
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
5
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
A(mm) B(mm) b
1
(mm) b
2
(mm) b
3
(mm)
200 400 470 250 150
Ta chia tường thành 3 phần có chiều cao lần lượt là b
1
, b
2
, b
3
như hính vẽ
Xét phần 1 của tường:

b = b

1
=470 mm.
Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương pháp tính
cốt đơn):
h = A = 200 mm.
Diện tích thép:
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
6
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
mm
d
A
doc
s
78,307
4
14 2
4
2
2
2
===
π
π
mm
bf
fA
a
c
ys

78,10
470.30.85,0
420.78,307
85,0
.
'
===
836,0)2830(
7
05,0
85,0)28(
7
05,0
85,0
'
1
=−−=−−=
c
f
β
Khoảng cách từ mép bêtông chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo:
mm
d
dahd
doc
dungs
149
2
14
1430200

2
=−−−=−−−=
89,12
836,0
78,10
1
===
β
a
C
08,0
149
89,12
==
s
d
C
Suy ra:
42,0≤
ds
C
Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT
Kiểm tra hàm lượng thp tối thiểu:
y
c
f
f
'
min
03.0 ×≥

ρ
ρmin = As/bd
s
%214.0
420
30
03.003.0
'
=×=×
y
c
f
f
%43.0
149*470
78,307
min
==
ρ
Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT
Nên:
35,16707)
2
78,10
149.(
1000
420
.78,307.9,0)
2
( =−=−=

a
dfAM
sysw
φ
kNmm
(Lấy hệ số kháng uốn
9,0=
φ
).
Xét phần 2 của tường:
Xem tường là một hình chữ nhật có bề dày không đổi.
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
7
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
mm
BA
h 300
2
400200
2
=
+
=
+
=
Các giá trị tính toán:
Chiều cao trụ bêtông b = b
2
=250 mm.
Chiều rộng trụ bêtông

h = 300 mm.
Diện tích thép:
2
2
2
93,153
4
14.
4
.
mm
d
A
doc
s
===
π
π
mm
bf
fA
a
c
ys
14,10
250.30.85,0
420.93,153
85,0
.
'

===
Khoảng cách từ mép bêtông chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo:
mm
d
dahd
doc
dungs
249
2
14
1430300
2
=−−−=−−−=
13,12
836,0
14,10
1
===
β
a
C
048,0
249
13,12
==
s
d
C
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
8

ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
Suy ra:
42,0≤
e
d
C
Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT
Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu:
y
c
f
f
'
min
03.0 ×≥
ρ
ρmin = As/bd
s
%214.0
420
30
03.003.0
'
=×=×
y
c
f
f
%24.0
249*250

93,153
min
==
ρ
Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT
Nên:
19,14193)
2
14,10
249.(
1000
420
.93,153.9,0)
2
( =−=−=
a
dfAM
sysw
φ
kNmm
Xét phần 3 của tường:
Các giá trị tính toán:
b = b
1
=150 mm.
h = 400 mm.
Diện tích thép:
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
9
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN

2
2
2
93,153
4
14.
4
.
mm
d
A
doc
s
===
π
π
mm
bf
fA
a
c
ys
14,10
150.30.85,0
420.93,153
85,0
.
'
===
Khoảng cách từ mép bêtông chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo:

mm
d
dahd
doc
dungs
349
2
14
1430400
2
=−−−=−−−=
13,12
836,0
14,10
1
===
β
a
C
034,0
349
13,12
==
s
d
C
Suy ra:
42,0≤
e
d

C
Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT
Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu:
y
c
f
f
'
min
03.0 ×≥
ρ
ρmin = As/bd
s
%214.0
420
30
03.003.0
'
=×=×
y
c
f
f
%26.0
349*150
93,153
min
==
ρ
Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT

Nên:
75,20011)
2
14,10
349.(
1000
420
.93,153.9,0)
2
( =−=−=
a
dfAM
sysw
φ
kNmm
Vậy tổng sức kháng uốn dọc của tường chắn:
29,5091275,2001119,1419335,16707
321
3
1
=++=++==
∑
=
www
i
i
ww
MMMMHM
kNmm
BẢNG TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ M

w
H :
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
10
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
Phân
đoạn
bê
tơng

Chiều
cao
phân
đoạn b
i
(mm)
Diện
tích cốt
thép A
s
(mm
2
)
Chiều
cao có
hiệu d
s
(mm)
bf
fA

a
c
ys
'85.0
=
(mm)
M
wi
H
i
= φA
s
f
y
(d-a/2)
(Nmm)
M
w
H =
iw
n
i
HM )(
1=
Σ
(KNmm)
1 470 307,87 149 10,78 16707,35
50912,292 250 153,93 249 10,14 14193,19
3 150 153,93 349 10,14 20011,75
SỨC KHÁNG UỐN CUẢ TƯỜNG THEO PHƯƠNG NGANG:

Xét phần 1 của tường:
b = 1m
h = A = 200 mm.
Diện tích thép:
2
2
2
25,1026
4
14.
.
150
1000
4
.
.
150
1000
mm
d
A
dung
s
===
π
π

Do bố trí thép cách nhau 150mm nên A
s
= 1,02625mm

2
/mm
Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo:
mm
bf
fA
a
c
ys
9,16
1000.30.85,0
420.25,1026
85,0
.
'
===
mmdahd
dungs
163
2
14
30200 =−−=−−=
22,20
836,0
9,16
1
===
β
a
C

12,0
163
22,20
==
s
d
C
Suy ra:
42,0≤
e
d
C
Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
11
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu:
y
c
f
f
'
min
03.0 ×≥
ρ
ρmin = As/bd
s
%214.0
420
30

03.003.0
'
=×=×
y
c
f
f
%62.0
163*1000
25,1026
min
==
ρ
Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT
Nên
95,59)
2
9,16
163.(
1000
420
.02625,1.9,0)
2
( =−=−=
a
dfAM
sysc
φ
kNmm/mm
(Lấy hệ số kháng uốn

9,0=
φ
).
Xét phần 2 của tường:
Xem tường là một hình chữ nhật có bề dày không đổi.
mm
BA
h 300
2
400200
2
=
+
=
+
=
Diện tích thép:
2
2
2
25,1026
4
14.
.
150
1000
4
.
.
150

1000
mm
d
A
dung
s
===
π
π
Do bố trí thép cách nhau 150mm nên A
s
= 1,02625mm
2
/mm
mm
bf
fA
a
c
ys
9,16
1000.30.85,0
420.25,1026
85,0
.
'
===
Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo:
mmdahd
dungs

263
2
14
30300 =−−=−−=
22,20
836,0
9,16
1
===
β
a
C
077,0
263
22,20
==
s
d
C
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
12
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
Suy ra:
42,0≤
de
C
Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT
Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu:
y
c

f
f
'
min
03.0 ×≥
ρ
ρmin = As/bd
s
%214.0
420
30
03.003.0
'
=×=×
y
c
f
f
%39.0
263*1000
25,1026
min
==
ρ
Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT
Nên:
75,98)
2
9,16
263.(

1000
420
.02625,1.9,0)
2
( =−=−=
a
dfAM
sysc
φ
kNmm/mm
Xét phần 3 của tường:
Các giá trò tính toán:
b = 1 m.
h = A = 400 mm.
Diện tích thép:
2
2
2
25,1026
4
14.
.
150
1000
4
.
.
150
1000
mm

d
A
dung
s
===
π
π
Do bố trí thép cách nhau 150mm nên A
s
= 1,02625mm
2
/mm
mm
bf
fA
a
c
ys
9,16
1000.30.85,0
420.25,1026
85,0
.
'
===
Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo:
mmdahd
dungs
363
2

14
30400 =−−=−−=
22,20
836,0
9,16
1
===
β
a
C
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
13
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
055,0
363
22,20
==
s
d
C
Suy ra:
0,42
s
C
d
≤
Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT
Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu:
y
c

f
f
'
min
03.0 ×≥
ρ
ρmin = As/bd
s
%214.0
420
30
03.003.0
'
=×=×
y
c
f
f
%28.0
363*1000
25,1026
min
==
ρ
Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT
Nên:
54,137)
2
9,16
363.(

1000
420
.02625,1.9,0)
2
( =−=−=
a
dfAM
sysc
φ
kNmm/mm
Vậy tổng sức kháng uốn dọc của tường chắn:
48,84
870
150.54,137250.75,98470.95,59
.
3
1
=
++
==
∑
=i
w
ici
c
H
bM
M
kNmm
• Đối với các va xơ xe trong một phần đoạn tường:

2
2
8. ( . )
1070 1070 8.870.(0 50912,29)
( ) 2651
2 2 2 2 84,48
t t b w
c
c
L L H M M H
L mm
M
+
+
 
 
= + + = + + =
 ÷
 ÷
 
 
n
kN
H
LM
HMM
LL
R
w
cc

wb
tc
w
9,514
870
2651.48,84
29,50912.8
)10702651.2(
2
.
.8.8
)2(
2
2
2
=








+
−
=









++
−
=
• Đối với va chạm tại đầu tường hoặc mối nối :
mm
M
HMMHLL
L
c
wbtt
c
1435
48,84
)29,509120(870
)
2
1070
(
2
1070
)(
22
2
2
=







+
++=
+
+






+=
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
14
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
kN
H
LM
HMM
LL
R
w
cc
wb
tc

w
7,278
870
1435.48,84
29,50912
)10701435.2(
2
.
)2(
2
2
2
=








+
−
=









++
−
=
. KIỂM TOÁN LAN CAN R ≥ 240 KN (1)
. KIỂM TOÁN LAN CAN H≥ 810 KN (2)
KẾT LUẬN: Lan can thỏa mãn ĐK_chịu lực.
oOo
PHẦN 5. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
5.1. XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY BẢN MẶT CẦU
+ Khoảng cách giữa các dầm chính: S=2 m
+ Bề rộng xe chạy : B = 11 m
+ Bề rộng toàn cầu: B
mcn
= 11+0,4.2= 11.8 m
+ Bề rộng bản hẫng: B
hẫng
= 0.9 m
Chiều dày bản mặt cầu: chiều dày tối thiểu của bản mặt cầu theo TCN272-05 là
175mm. Chọn chiều dày bản mặt cầu: 200 mm
+Trọng lượng riêng BMC: γ
BMC
= 25 KN/m
3
;
+Trọng lượng riêng lớp phủ: γ
LP
= 25 KN/m
3

+Chiều rộng cột lan 2can: B
lc
= 0.4 m ;
+ Ta chọn bề rộng tính toán theo phương dọc cầu là 1m.
+ Mô hình tính toán bản mặt cầu:
• Bản mặt cầu kê lên cả dầm chính và ngang. Vì
6625
3.31 1.5
2000
damngang
damchinh
S
S
= = >
nên
bản xem như làm việc một phương.
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
15
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
• Vì nhịp tính toán có chiều dài nhỏ hơn 4600 mm cho phép sử dụng phương
pháp phân tích gần đúng là phương pháp dải bản để thiết kế bản mặt cầu. Để
sử dụng phương pháp này ta chấp nhận các giả thiết sau: xem bản mặt cầu như
các dải bản liên tục tựa trên các gối cứng là các dầm đỡ có độ cứng vô cùng,
Dải bản được xem là 1 tấm có chiều rộng SW kê vuông góc với dầm đỡ
+ Sơ đồ tính toán:
• Phần cánh hẫng được tính theo sơ đồ dầm công xon
• Phần bản ở phía trong dầm biên tính theo sơ đồ dầm liên tục. Để đơn giản
trong tính toán ta dùng sơ đồ tính là dầm giản đơn, sau đó nhân hệ số để đưa
về dầm liên tục.

5.2. XÁC ĐỊNH MÔMENT CHO BẢN PHÍA TRONG
5.2.1 Xác định mô men do tĩnh tải gây ra
- Tĩnh tải bản mặt cầu DC
bmc
=h
f
x
c
γ
=0.2*25=5 kN/m
2
- Lớp phủ mặt cầu từ trên xuống gồm:
+ Lớp phủ asphan : t
1
= 50 mm
+ Lớp chống thấm : t
3
= 10 mm
+ Lớp mui luyện: ta lấy lớp mui luyện trung bình là : t
4
= 50 mm
- Tổng chiều dày của lớp phủ là :
=> h
dw
= t
1
+ t
2
+ t
3

+ t
4
= 110 mm
- Tĩnh tải lớp phủ DC
LP
=h
LP
x
LP
γ
=0.11*25= 2.75 kN/m
2
- Mômen do tĩnh tải BMC gây ra
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
16
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
M
DCbmc
=DC
bmc
l
2
/8= 5*2
2
/8=2.5 kNm/m
- Mô men do tĩnh tải lớp phủ gây ra
M
DWlp
= DC
lp

l
2
/10=2.75*2
2
/8=1.38 kNm/m
=> Moment do tĩnh tải tác dụng ở THGH Cường độ I:
2 2
( ) 1 (1.5 1.38 1.25 2.5) 5.2
8 8
U DW DC
DWxS DCxS
M x x x KNm
η γ γ
= + = + =
-Moment do tĩnh tải ở TTGH Sử Dụng :
2 2
( ) 1 (1 1.38 1 2.5) 3.88
8 8
U DW DC
DWxS DCxS
M x x x KNm
η γ γ
= + = + =
5.2.2 Xác định mô men do hoạt tải gây ra
5.2.2.1 Mô men dương do hoạt tải gây ra ở giữa nhịp bản phía trong:
- Theo điều 3.6.1.3.3 khi các dải cơ bản l ngang và nhịp không vượt quá 4600mm
các dãy ngang phải được thiết kế theo các bánh xe của trục 145kN.
- Khi thiết kế bản hẫng : 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can.
- Khi thiết kế các bộ phận khác : 600mm tính từ mép làn xe thiết kế.
SƠ ĐỒ TÍNH

- Xác định bề rộng dãy tương đương:
E
+
=660+0.55S=660+0.55*2000 = 1760 mm
- Tải trọng tác dụng:
P
+
=
145
1 58.02
2 ( ) 2 (0.51 0.2) 1.76
f
p
x m
b h E
+
= =
× + × × + ×
kN/m
Trong đó:
P=145 kN
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
17
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
h
f
=200mm
b=510 mm
b+ h
f

=510+200=710 mm=0.71 m
5.2.2.1.1 Trường hợp một làn xe thiết kế
* Có một trục bánh xe trên dãy tính toán
Hình. Mô hình tải trọng bánh xe với một trục bánh xe
- Diện tích đường ảnh hưởng
y
1
=0.32m ; y
2
=0.5 m ; y
3
=0.32 m
2
(0.32 0.5) 0.355
2 0.291
2
x
x m
ω
+
= =
- Mô men dương
M
LLtruck1
+
=P
+
x
ω
=58.02*0.291=16.88 kNm

=> Moment do hoạt tải ở TTGH Cường độ I :
[ ]
1
(1 ) 1 1.75 (1 0.25) 1.2 16.88 44.31
U LL
LLtruck
M x IM xmxM x x x x KNm
η γ
+
 
= + = + =
 
- Moment do hoạt tải ở TTGH Sử dụng:
[ ]
1
(1 ) 1 1 (1 0.25) 1.2 16.88 25.32
U LL
LLtruck
M x IM xmxM x x x x KNm
η γ
+
 
= + = + =
 
* Có hai trục bánh xe trên dãy tính toán
- Diện tích đường ảnh hưởng
y
1
= y
2

=0.23m
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
18
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
2
0.23 0.455
2 0.105
2
x
x m
ω
= =
- Mô men dương
M
LLtruck2
+
=P
+
x
ω
=58.02*0.105=6.09 kNm/m
- Ta thấy moment do 2 trục bánh xe nhỏ hơn moment do 1 trục bánh xe nên ta chọn 1 trục
bánh xe để so sánh với trường hợp 2 làn xe thiết kế
Hình. Mô hình tải trọng bánh xe với một trục bánh xe
5.2.2.1.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế
- Diện tích đường ảnh hưởng
y
1
=0.023 m ; y
2

=0.378 m
2
(0.023 0.378) 0.71
2 0.285
2
x
x m
ϖ
+
= =
- Mô men dương
M
LLtruck2
+
=P
+
x
ω
=58.02*0.285=16.54 kNm
=> Moment do hoạt tải ở TTGH Cường độ I :
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
19
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
[ ]
2
(1 ) 1 1.75 (1 0.25) 1 16.54 36.18
U LL
LLtruck
M x IM xmxM x x x x KNm
η γ

+
 
= + = + =
 
- Moment do hoạt tải ở TTGH Sử dụng:
[ ]
2
(1 ) 1 1 (1 0.25) 1 16.54 20.68
U LL
LLtruck
M x IM xmxM x x x x KNm
η γ
+
 
= + = + =
 
=> Ta thấy nội lực trường hợp một làn thiết kế ( một trục bánh xe ) lớn hơn trường hợp 2
làn thiết kế nên ta chọn trường hợp này để thiết kế.
5.2.2.2 Mô men âm do hoạt tải gây ra tại bản phía trong: : ta thấy trường hợp có 1 trục
bánh xe thiết kế nguy hiểm hơn 2 trục bánh xe thiết kế nên ta chỉ tính trường hợp 1 trục
bánh xe
E
-
=1220+0.25S=1220+0.25*2000= 1720 mm
P
-
=
145
1 59.37 /
2 ( ) 2 (0.51 0.2) 1.72

f
p
x m KN m
b h E
−
= =
× + × × + ×
Trong đó:
P=145 kN
h
f
=200mm
b=510 mm
b+ h
f
=510+200=710 mm=0.71 m
5.2.2.1.1 Trường hợp một làn xe thiết kế
- Diện tích đường ảnh hưởng
y
1
=0.32m ; y
2
=0.5 m ; y
3
=0.32 m
2
(0.32 0.5) 0.355
2 0.291
2
x

x m
ω
+
= =
- Mô men âm
M
LLtruck1
-
=P
-
x
ω
=59.37*0.291= 17.28 kNm
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
20
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
=> Moment do hoạt tải ở TTGH Cường độ I :
[ ]
1
(1 ) 1 1.75 (1 0.25) 1.2 17.28 45.36
U LL
LLtruck
M x IM xmxM x x x x KNm
η γ
−
 
= + = + =
 
- Moment do hoạt tải ở TTGH Sử dụng:
[ ]

1
(1 ) 1 1 (1 0.25) 1.2 17.28 25.92
U LL
LLtruck
M x IM xmxM x x x x KNm
η γ
−
 
= + = + =
 
5.2.2.1.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế
- Diện tích đường ảnh hưởng
y
1
=0.023 m ; y
2
=0.378 m
2
(0.023 0.378) 0.71
2 0.285
2
x
x m
ϖ
+
= =
- Mô men âm
M
LLtruck3
-

=P
-
x
ω
=59.37*0.285=16.92 kNm
=> Moment do hoạt tải ở TTGH Cường độ I :
[ ]
2
(1 ) 1 1.75 (1 0.25) 1 16.92 37.01
U LL
LLtruck
M x IM xmxM x x x x KNm
η γ
−
 
= + = + =
 
- Moment do hoạt tải ở TTGH Sử dụng:
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
21
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
[ ]
2
(1 ) 1 1 (1 0.25) 1 16.92 21.15
U LL
LLtruck
M x IM xmxM x x x x KNm
η γ
−
 

= + = + =
 
=> Ta thấy nội lực trường hợp một làn thiết kế ( trường hợp một trục bánh xe ) lớn hơn
trường hợp 2 làn thiết kế nên ta chọn trường hợp này để thiết kế.
5.3 Xác định mô men cho bản hẫng
5.3.1 Mô men do tĩnh tải
- Tĩnh tải bản mặt cầu DC
bmc
=h
f
x
c
γ
= 5 kN/ m
2
- Tĩnh tải lớp phủ DW
lp
= 2.75 kN/m
2
- Tĩnh tải lan can DC
lc
= 25*(0.2*0.470+0.3*0.25+0.15*0.4) = 5.725kN/m
- Mô men do tĩnh tải bản mặt cầu gây ra
M
DCbmc
= DC
bmc
.l
h
2

/2=5*0.9
2
/2=2.03 kNm/m
- Mô men do lớp phủ mặt cầu gây ra
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
22
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
M
DClp
= DC
lp
.l
h
2
/2=2.75*0.5
2
/2=0.34 kNm/m
- Mô men do tĩnh tải lan can gây ra :
M
DClc
=DC
lc
xl
lc
=5.725*0.7= 4 kNm/m
5.3.2 Mômen do hoạt tải gây ra
- Mô men do hoạt tải gây ra
E=1140+0.833X=1140+0.833*200= 1306.6 mm
P=
145

1 78.12 /
2 ( ) 2 (0.51 0.2) 1.307
f
p
x m KN m
b h E
−
= =
× + × × + ×
Chiều dài phân bố của bánh xe lên bản hẫng: L
LL
= 555mm
M
LLtruck
=P.L
LL
2
/2=78.12*0.555
2
/2=12.03 kNm
5.3.3 Mô men do lực va xe gây ra:
- Tải trọng va xe truyền từ bản lan can xuống: Ở đây ta chỉ thiết kế với tải trọng va xe là F
t

=240 (kN) phân bố trên L
t
= 1070 (mm) ( lan can cấp L
3
) . Chứ không thiết kế theo điều
kiện tương thích về vật liệu vì khả năng chịu lực của tường ở mỗi vị trí khác nhau thí khác

nhau.
- Moment do lực va xe tác dụng lên bản hẫng:
M
s
=
t
min ( Rw ; 1.2Ft )H
L 2
W
W
H
=
+
t
R xH
L 2
W W
W
H+
=
278.7x0.87
86.29 .
1.07 2x0.87
KN m=
+
- Lực kéo T tác dụng lên bản hẫng:
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
23
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
T =

W
H2L
)1.2Ft ; Rw (min
t
+
=
t
R
L 2
W
W
H+
=
278.7
99.18
1.07 2 0.87
KN
x
=
+
5.4 Tổ hợp mô men lên BMC theo trạng thái giới hạn cường độ I
5.4.1 Mô men dương giữa nhịp tác dụng lên BMC phía trong
CD
M
+

=
TT HT
M M
+

+
= 5.2 + 44.31 = 49.51 KN.m
Xét tính liên tục: M
+
= 49.51 x 0.5 = 24.76 KN.m
5.4.2 Mô men âm tại các gối của BMC phía trong
CD
M
−

=
TT HT
M M
−
+
= 5.2 + 45.36 = 50.56 KN.m
Xét tính liên tục: M
-
= 50.56 x (-0.7) = - 35.39 KN.m
5.4.3 Mô men tác dụng lên bản hẫng
hang
CD
M
=
η
(
DC
γ
(M
DCbmc

+ M
DClc
)+
DW
γ
M
DWlp
+
LL
γ
m (1+IM)M
LLtruck
)

=1.25*(2.03+4)+1.5*0.34+1.75*1.2*(1+0.25)*12.03=39.63 kNm/m
⇒
M
+
= 24.76KNm/m
M
-
= - 35.39 KNm/m
M
hang
= - 39.63 KNm/m
5.5 Tổ hợp mô men lên BMC theo trạng thái giới hạn sử dụng
5.5.1 Mô men dương giữa nhịp tác dụng lên BMC phía trong
SD
M
+

=
TT HT
M M
+
+
= 3.88 + 25.32 = 29.2 KN.m
Xét tính liên tục: M
+
= 29.2 x 0.5 = 14.6 KN.m
5.5.2 Mô men âm tại các gối của BMC phía trong
SD
M
−

=
TT HT
M M
−
+
= 3.88 + 25.92 = 29.8 KN.m
Xét tính liên tục: M
-
= 29.8 x (-0.7) = - 20.86 KN.m
5.5.3 Mô men tác dụng lên bản hẫng
M
hang
=
η
(

DC
γ
(M
DCbmc
+ M
DClc
)+
DW
γ
M
DWlp
+
LL
γ
m (1+IM)M
LLtruck
)

=1*(2.03+4)+1*0.34+1*1.2*(1+0.25)*12.03=24.42 kNm/m
SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
24
ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN
5.5.4 Mô men tác dụng lên bản hẫng ở TTGH Đặc biệt
Trạng thái giới hạn đặc biệt:
( )
r BMC LC DC DW DW LL LL vaxe vaxe
M M M .M m(1 IM)M .M
 
= η + γ + γ + γ + + γ
 

= 1 [ 1.25*(2.03+4) + 1.5*0.34 + 0.5*1.2*(1+0.25)*12.03 + 1*86.29
= 103.36 KN.m

⇒
M
+
= 14.6 KNm/m
M
-
=-20.86 KNm/m
M
hang
= -24.42 KNm/m
103.36
hang
DB
M KNm=
TỔNG HỢP KẾT QUẢ TÍNH TOÁN:
Tên Moment
Bản Hẫng
(KNm/m)
Bản Dầm
(KNm/m)
Trạng
Thái
Giới
Hạn
Cường Độ
Dương 0 24.76
Âm 39.63 35.39

Sử Dụng
Dương 0 14.6
Âm 24.42 20.86
Đặc biệt 103.36
5.6.TÍNH THÉP BMC CHO PHẦN MÔMENT ÂM
5.6.1.Số liệu tính toán:
M
u
= 35.39 KNm ; M
sd
= 20.86 KNm
f
y
= 420 Mpa
f’
c
= 30 Mpa
E
s
= 200000 Mpa
γ
c
= 2500 Kg/m
3

SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847
25