thiết kế môn học cầu cống

Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
THIT K MễN HC CU CNG
A. S liu u vo
- Mt ct ngang sụng L
m
= 22 m
- Sụng khụng thụng thng.
- S liu thu vn:
+ MNCN = 5m.
+ MNTN = 0,3m.
+ CT ( b tr ) =- 0,2m
+ CT ( b m ) = 0,0m
+ Chiu rng cu: B=9m.
- Tnh ti giai on 2 (Tin ớch cụng cng trờn mt cu v lp ph mt cu):
DC2 = 5,5 KN/m
- Bờ tụng thi cụng: = 24KN/m3; fc = 30 MPa. E = 2,65e7KN/m2, Poisson =
0.2
- Hot ti: xe H30 v XB60.
- iu kin a cht 5:
Bng 1.1. iu kin a cht.
Lp 1 Lp 2 Lp 3
h (m)
10 10

(T/m
3
)
1,63 1,71 1,59
(
0
)

11
0
16 15
0
27 16
0
32
C(kg/cm
2
) 0,11 0,13 0,19
I
s
0,63 0,41 0,44
- Yờu cu:
+ Tớnh toỏn thit k cu theo 22TCN18-79 (Yờu cu s dng phn mm Sap2000
tớnh toỏn thit k).
+ Xỏc nh cỏc kớch thc c bn ca cu. (chiu di ton cu, chiu di nhp,
chiu di nhp tớnh toỏn, chiu di nhp tnh, chiu cao cu, chiu cao kin trỳc, chiu
cao gm cu.)
+ Xỏc nh cu to ca kt cu m, tr, nhp.
+ Tớnh toỏn thit k dm ch; tớnh toỏn kim toỏn múng m tr cu.
Chơng II : Các kích thớc cơ bản của cầu
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 1
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
I. Các yếu tố nhịp cầu
- Cầu dầm đơn giản bê tông cốt thép thờng với dầm lắp ghép 1 nhịp
- Chọn dầm lắp ghép bê tông thờng, tiết diện chữ T.
- Mặt cắt ngang của cầu có 5 hàng dầm
- Chọn kích thớc các dầm va bố tri dầm dọc dầm ngang.

- Chiều cao dầm 1,4m
- Chiều dày canh dầm 0,2m
- Chiều dài dầm 22,5m chiều dài tính toán 22m
- Vút trên 150x150 mm
- Vút dới 100x100 mm
- Rộng bầu dầm 400 mm
- Cao bầu dầm 200 mm
- Rộng sờn 200mm
- Sau khi quy đổi vút trên và vút dới vế sờn chiều rộng sờn dầm260 mm
- Chiều rộng cánh dầm giữa 1,6m
- Chiều rộng cánh dầm biên 1,8m
- Dầm ngang 1x0,3m
- Bố trí 5 dầm dọc với khoảng cách các dầm 1,8m dầm ngang đợc bố trí ở hai
đầu và giữa dầm dọc
- Chiều dày bản
b
h 0,2m=
- Lớp mặt đờng bao gồm: Lớp bê tông nhựa đờng dày 7cm.
Lớp bảo vệ dày 4cm.
Lớp phòng nớc dày 2cm.
Lớp đệm dày 4cm.
Tổng chiều dày lớp mặt đờng là: 7 + 4 + 2 + 4 = 17cm
- Chiều cao phần bộ hành cũng nh đá vỉa là 20cm so với nền xe chạy.
- Chiều cao lan can là 1,2 m làm bằng phơng pháp đổ bê tông tại chỗ.
- Chiều cao khổ cầu (H) khoảng cách từ cao độ mực nớc cao nhất tới đáy dầm
cầu, do sông không thông thơng nên chọn H = 0,5 m.
- Chiều cao kiến trúc của cầu (h
kt
) là khoảng cách từ đáy của kết cấu nhịp đến
mặt cầu h

kt
= 1,4 + 0,17 = 1,57m.
- Chiều cao cầu (H
C
) là khoảng từ mực nớc thấp nhất đến mặt cầu
H
C
= (MNCN - MNTN) + H + h
kt
= 5 - 0,3 + 0,5 + 1,57 = 6,77m
- Chiều dài nhịp tính toán (l
tt
) là khoảng cách giữa hai gối kê l
tt
= 22 m
- Chiều dài nhịp tĩnh (lo) là khoảng cách từ mép trụ này đến mép trụ kia xác
định tại mức nớc cao nhất l
o
= 5 m
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 2
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Mặt
cắ
t d
ọc
cầu
Các bộ phận cơ bản của công trình cầu
Keỏt caỏu nhũp 2 - Moỏ 3- Moựng
H

c
h
kt
H MNCN= 5,0m
đs
Hình 1 - Mặt cắt dc cu
II. Các yếu tố mố cầu
Chn kt cu kiu tr nng ton khi l loi tr cng khụng th b un. M tr
c cu to bng bờtụng ct thộp M250. Tr c cu to nh hỡnh 1-4.
Chiu rng ti thiu ca m tr theo phng dc cu:
A = m + n
t
+ n
p
+
2
pt
aa
+
+ t
t
+ t
p
+ c
t
+ c
p
mn
t

n
p
c
t
a
t
c
p
a
p
t
t
t
t
Ao
A
t
p
b
p
t
p
t
t
b
t
t
t
b
o

B
max
Bo
B
Hỡnh 1.1. S kớch thc c bn ca mt tr.
Trong ú:
m: khong cỏch tnh gia hai u dm cỏc nhp k nhau, m = 5cm.
n
t
, n
p
: khong cỏch t trc tim gi n u dm, n
t
= n
p
= 22,5cm.
a
t
, a
p
: kớch thc tht gi theo phng dc cu, a
t
= a
p
= 20cm.
t
t
, t
p
: khong cỏch t mộp tht di ti mộp ỏ tng, t

t
= t
p
= 5cm.
c
t
, c
p
: khong cỏch theo phng dc cu t ỏ tng n mộp m tr,
c
t
= c
p
= 15cm.
A = 5 + 22,5 + 22,5 + 20 + 5 + 5 + 15 + 15 = 110cm
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 3
§å ¸n : ThiÕt kÕ cÇu bª t«ng cèt thÐp
Chiều rộng tối thiểu của mũ trụ theo phương ngang cầu
B = B
max
+ b
p
+ 2.t + 2.b
o
Trong đó:
B
max
: khoảng cách giữa tim hai đá tảng ngoài cùng, B
max

= 760cm.
b
p
: kích thước thớt gối theo phương ngang cầu, b
p
= 20cm.
t: khoảng cách từ mép thớt dưới tới mép đá tảng, t = 5cm.
b
0
: khoảng cách theo phương ngang cầu từ đá tảng đến mép mũ trụ chữ nhật.
b
o
= 55 cm.
→ B = 760 + 20 +10 + 110 = 900 cm
Kích thước tối thiểu của thân trụ tại mặt cắt tiếp giáp với mũ trụ:
A
o
= A – 2.s
B
o
= B – 2.s
s = 10cm
→ A
o
= 110 – 2.10 = 90 cm
B
o
= 900 – 2.10 = 880 cm
Cao độ mực nước cao nhất là 5m, cao độ đáy kết cấu cao hơn mực nước cao nhất
0,5m

→ Cao độ của đáy kết cấu nhịp là: 5 + 0,5 = 5,5m.
Chiều cao của đá kê là 0,2m → Cao độ mặt trụ là: 5 – 0,2 = 4,8m.
Cao độ mặt trên của bệ móng (đài cọc) đặt sâu hơn mực nước thấp nhất 0m và
cao độ các bệ móng đặt bằng nhau. Tức là có cao độ là 0,0 m
Trụ cột được chọn có mũ trụ là dầm côngxôn ở hai bên.
Dầm chữ T bên trên có chiều cao 1m.
→ Cao độ mặt trên của dầm là 5 + 1 = 6m.
1.1.2 Các yếu tố mố cầu.
Sử dụng mố hình chữ U là loại mố toàn khối bằng bêtông. Mũ mố chịu trực tiếp
áp lực từ kết cấu nhịp nên làm bằng bêtông, bên cạnh chức năng đỡ mũ mố thân mố
còn làm nhiệm vụ tường chắn giữ cho đất đường đầu cầu không bị tụt về phía sông.
Sinh viªn : Lê Trọng Phúc
Líp : XDD51-§C1 4
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Tng cỏnh m lm nhim v gi cho t p bờn trong c n nh ng thi liờn
kt vi thõn m lm cho iu kin chu lc ca thõn m c tt hn. Cao t cu
ti m l 6,7m. Cao mt trờn ca b múng (i cc) t sõu hn mc nc thp
nht 0,5m cho nờn i cc t ti cao trỡnh ỏy sụng 0,0m v cao cỏc b múng t
bng nhau.
5
4
3
2
1
6
1- TƯờng đỉnh
2- đá kê gối
3- mũ mố
4- tƯờng trƯớc
5- móng

6- taluy khối nón
Kết c
ấu t
rụ
4
5

Mặt
cắt
mố
Hỡnh 1.2. Mt ct M v Tr
- Chọn kết cấu mố kiểu mố vùi cột bằng bê tông cốt thép
Chơng iii : Tính toán dầm bê tông cốt thép thờng
I. Tay vịn và lan can
III. Tính bản mặt cầu
1. Xác định nội lực trong bản mặt cầu
Để xác định nội lực bản mặt cầu ta cắt 1m dảI bản theo chiều dọc cầu mô hình
hóa dảI bản ta sử dụng phần mềm SAP2000vs14 để tím ra nội lực bản mặt cầu
- Tính toán bản mặt cầu (do đặc điểm thi công từng phần tại công trờng và sau đó
lắp ghép thành các phiến dầm nên có thể mô hình bản mặt cầu cánh dầm chữ T dới
dạng dầm và ngàm hai đầu
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 5
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
- Bê tông thi công
3
24 /KN m

=
,

'
30
c
f MPa=
,
2
2,65 7 /E e KN m=
,posson = 0,2
Khoảng cách dầm theo mặt cắt ngang S = 1,8m chiều dài phần dầm có hai đầu ngàm
của cánh vào sờn là l = S -
w
b
= 1,8 0,2 = 1,6m
- Ta mô hình bản mặt cầu là mặt cắt hình chữ nhật có kích thớc MCN 0,2x1m
- (Chiều sâu theo phơng dọc cầu là 1m) và ngàm 2 đầu với tải trọng là tải trọng
bản thân DC1 tảI trọng giai đoạn 2 DC2 = 5,5 KN/m và hoạt tải là tải trọng tập trung
bất lợi là XB80 Đật một trục (1 Bánh ) 10T = 100KN vào giã dầm
- Hệ số tính ở trạng thái tính toán theo tiêu chuẩn (22TCN18-79)
DC1 : n = 1,1
DC2 : n = 1,5
XB80 : n = 1,1
Hình 3- Sơ đồ tính bản mặt cầu
Hình 3- Sơ đồ tính bản mặt cầu
Hình 3- Sơ đồ tính bản mặt cầu
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 6
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Hình 3- Sơ đồ tính bản mặt cầu
Frame Staon OutputCase V2 M3 FrameElem ElemStaon
Text m Text KN KN-m Text m

1 0 TT SUDUNG -58.24 -22.1973 1-1 0
1 0.4 TT SUDUNG -54.12 0.2747 1-1 0.4
1 0.8 TT SUDUNG -50 21.0987 1-1 0.8
1 0.8 TT SUDUNG 50 21.0987 1-1 0.8
1 1.2 TT SUDUNG 54.12 0.2747 1-1 1.2
1 1.6 TT SUDUNG 58.24 -22.1973 1-1 1.6
1 0 TT TINH TOAN -65.824 -24.8864 1-1 0
1 0.4 TT TINH TOAN -60.412 0.3608 1-1 0.4
1 0.8 TT TINH TOAN -55 23.4432 1-1 0.8
1 0.8 TT TINH TOAN 55 23.4432 1-1 0.8
1 1.2 TT TINH TOAN 60.412 0.3608 1-1 1.2
1 1.6 TT TINH TOAN 65.824 -24.8864 1-1 1.6
Hình 3- Sơ đồ tính bản mặt cầu
Từ bản nội lực của bản mặt cầu ta xác định đợc hai giá trị mô men và lực cắt lớn nhất
Giá trị mômen dơng lớn nhất tại giữa nhịp: M
+
max
= 23,443 KN.m
Giá trị mômen âm lớn nhất tại giữa nhịp: M
-
max
= -24,886KN.m
Giá trị lực cắt lớn nhất tại giữa nhịp: Q
max
= 65,824 KN
5. Tính toán cốt thép cho bản
Tính với mômen dơng lớn nhất tại giữa nhịp: M
+
max
= 2,344tm

Chiều cao của bản h
b
= 20cm.
Chọn vật liệu bê tông mác 250 có R
n
= 110kg/cm
2
, R
k
= 8,8kg/cm
2
, cốt thép
nhóm AII có R
a
= 2700kg/cm
2
.
Lớp bê tông bảo vệ a = 2cm, dự tính dùng cốt thép 12.
Chiều cao làm việc của bản:
2
d
ahh
o
=
Trong đó: a: chiều dày lớp bê tông bảo vệ.
d: đờng kính cốt thép chịu lực.
h
o
= 20 - 2 - 0,6 = 17,4cm
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc

Lớp : XDD51-ĐC1 7
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
5
2 2
0
2,344.10
0,07 0,964
. . 110.100.17,4
o
n
M
A
R b h

= = = =
Diện tích cốt thép:
5
2
2,344.10
5,19
. . 0,964.17,4.2700
tt
a
o o a
M
F cm
h R

= = =
Chọn 12a200 có F

a
= 5,655 cm
2
Kiểm tra
. 2700.5,655
1,388
. 110.100
a a
n
R F
x cm
R b
= = =
< 0,55xh
o
= 0,55x17,4 = 9,75cm
Mômen mà tiết diện chịu đợc:
[ ]
1,388
. . . 110.100.1,388. 17,4 2,55
2 2
n o
x
M R b x h tm

= = =
ữ ữ

Nhận thấy M = 2,344tm <
[ ]

M
= 2,55tm
Vậy tiết diện cốt thép đã chọn thoả mãn điều kiện chịu lực.
Tính với mômen âm lớn nhất tại gối M
-
max
=2,4886tm
Dự tính dùng cốt thép 12
Chiều cao làm việc của bản: h
o
= 17,4cm
5
2 2
0
2,4886.10
0,0747 0,963
. . 110.100.17,4
o
n
M
A
R b h

= = = =
Diện tích cốt thép:
5
2
2,4886.10
5,5
. . 0,963.17,4.2700

tt
a
o o a
M
F cm
h R

= = =
Chọn 12a200 có F
a
= 5,655cm
2
Kiểm tra
. 2700.5,655
1,388
. 110.100
a a
n
R F
x cm
R b
= = =
< 0,55.h
o
= 0,55.17,3 = 9,515cm
Mômen mà tiết diện chịu đợc:
[ ]
1,388
. . . 110.100.1,388. 17,3 2,55
2 2

n o
x
M R b x h tm

= = =
ữ ữ

Nhận thấy M = 2,4886 <
[ ]
M
= 2,55tm.
Vậy tiết diện cốt thép đã chọn thoả mãn điều kiện chịu lực.
Tính toán kiểm tra lực cắt
Điều kiện kiểm tra: Q < R
k
.b.ho
Q: Lực cắt có tính đến hệ số vợt tải và hệ số xung kích.
R
k
: cờng độ tính toán chịu kéo doc trục của bê tông.
R
k
.b.h
o
= 8,8.100.17,4 = 15312kg = 15,312t
Q = 6,5824t< R
k
.b.h
o
= 15,312t

Vậy bê tông thoả mãn điều kiện về lực cắt.
Cốt thép trong bản đợc bố trí dới dạng lới.
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 8
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Chơng iV : Tính toán dầm chủ
I. Xác định nội lực trong dầm chủ
Để xác định nội lực bản mặt cầu ta cắt 1m dảI bản theo chiều dọc cầu mô hình
hóa dảI bản ta sử dụng phần mềm SAP2000vs14 để tím ra nội lực bản mặt cầu
- Chọn dầm lắp ghép bê tông thờng, tiết diện chữ T.
- Mặt cắt ngang của cầu có 5 hàng dầm
- Khổ cầu K = 8 m mặt cắt ngang cầu B = 9m
- Chiều dài nhịp dầm tính toán 22m chiều dài của dầm la 22,5 m
- Tĩnh tải giai đoạn hai tiện ích công cộng trên bè mặt và lớp phủ mặt cầu DC2 =
5,5 KN/m
- Bê tông thi công
3
24 /KN m

=
,
'
30
c
f MPa=
,
2
2,65 7 /E e KN m=
,posson = 0,2
- Tải trọng TK : H30 và XB80

- Hệ số lực xung kích H30 : 1+
à
= 1,2025
- Hệ số lực xung kích XB80 : 1+
à
= 1
- Hệ số tính ở trạng thái tính toán theo tiêu chuẩn (22TCN18-79)
+ DC1 : n = 1,1
+ DC2 : n = 1,5
+ XB80 : n = 1,1
+ H30 : n = 1,4
- Chọn kích thớc các dầm va bố tri dầm dọc dầm ngang.
+ Chiều cao dầm 1,4m
+ Chiều dày canh dầm 0,2m
+ Chiều dài dầm 22,5m chiều dài tính toán 22m
+ Vút trên 150x150 mm
+ Vút dới 100x100 mm
+ Rộng bầu dầm 400 mm
+ Cao bầu dầm 200 mm
+ Rộng sờn 200mm
+ Sau khi quy đổi vút trên và vút dới vế sờn chiều rộng sờn dầm260 mm
+ Chiều rộng cánh dầm giữa 1,6m
+ Chiều rộng cánh dầm biên 1,8m
+ Dầm ngang 1x0,3m
+ Bố trí 5 dầm dọc với khoảng cách các dầm 1,8m dầm ngang đợc bố trí ở hai đầu
và giữa dầm dọc
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 9
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Hình 3- Sơ đồ tính bản mặt cầu

Hình 3- Sơ đồ tính bản mặt cầu
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 10
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Hỡnh 1.3. Ti trng DC2
Hình 3- Sơ đồ tính bản mặt cầu
Hình 3- Sơ đồ tính bản mặt cầu
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 11
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Hình 3- Sơ đồ tính bản mặt cầu
Hình 3- Mụ men ln nht
Lc ct ln nht
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 12
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Từ bảng nội lực trên ta xác định đợc giá trị mô men và lực cắt lớn nhất :
Giá trị mômen dơng lớn nhất tại giữa nhịp: M
+
max
= 4539,155KN.m
Giá trị lực cắt lớn nhất tại giữa nhịp: Q
max
= 1559,987 KN
II. Tính toán và bố trí cốt thép dầm chủ
1. Tính cốt thép
Chọn vật liệu bê tông mác 250 có R
n
= 110kg/cm
2

, R
K
= 8,8 kg/cm
2
cốt thép
nhóm AII có R
a
= 2700kg/cm
2
.
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 13
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Chiều cao làm việc của tiết diện: h
o
= h - a 0.85*h = 0.85*140 = 119cm
Ta có:
20
. . . 160.20. 119 .110 383,68
2 2
c
c c c o n
h
M b h h R tm


= = =
ữ ữ

Nhận thấy : M

max
= 453,91 > M
c
=383,68 tm Trục trung hoà đi qua cánh dầm.
5
2 2
0
453,92.10
0,182 0,953
. . 110.160.119
o
n
M
A
R b h

= = = =
Diện tích cốt thép:
5
2
453,92.10
148,2
. . 0,953.119.2700
a
o o a
M
F cm
h R

= = =

Chọn 1240 có F
a
= 150,72cm
2
2. Kiểm tra chiều rộng sờn dầm
Chiều rộng sờn dầm lấy gần đúng bằng:
b = .h
o
= 0,15x119 = 17,85cm
Chiều rộng cần thiết lấy theo tiêu chuẩn về khoảng cách giữa các thanh và
khoảng cách tới măt bê tông :
b > 2x3,0 + n.d + c
o
= 2x3.0 + 2x4 + 6 = 20cm
Nh vậy chiều rộng sờn dầm đã chọn thực tế b = 20 quy đổi các vút trên và dới
vao sờn dầm để bố trí thép b=23,25cm là thoả mãn điều kiện.
3. Kiểm tra tiết diện diện của sờn dọc
Do trục trung hoà đi qua cánh dầm nên tính toán tiết diện coi nh tiết diện chữ
nhật.
Chiều cao x của miền chịu nén sẽ xác định từ phơng trình hình chiếu của tất cả
các lực xuống trục nằm ngang.
R
n
.b
c
.x - R
t
.F
t
- R

t
.F
t
= 0
ở đây F
t
= 0 do vậy ta có:
. 2700.75,398
23,12 0,55. 0,55.119 65,45
. 110.160
t t
o
n c
R F
x cm h cm
R b
= = = < = =
Mômen phá hoại của tiết diện:
M
P
= R
n
.b
c
.x

2
x
h
o
= 110.160.23,12.
23,12
119
2


ữ

= 437,18tm
M
P
= 437,18tm > M = 101,62tm Điều kiện bền đợc thoả mãn.
4. Kiểm tra tiết diện bê tông tại gối
Từ điều kiện hạn chế sự tạo thành vết nứt ta có: Q
g
< 0,25.R
n
.b.h
o
Có: 0,25.R
n
.b.h
o
= 0,25.110.20.119 = 65,45t

Q
g
= 1559,987t > 0,25.R
n
.b.h
o
= 65,45t
Vậy kích thớc tiết diện đã chọn thoả mãn các yêu cầu cần thiết.
Vì tiết diện ở gối có: RK.b.ho = 10.25.93,5 = 23375kg = 23,3757t
RK.b.ho = 23,3757t < Qg = 47,82t
Do vậy trong dầm cần phải đặt cốt đai và cốt xiên.
5. Biểu đồ bao vật liệu
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 14
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Dầm chế tạo bằng bê tông mác 300, bố trí hai khhung cốt thép hàn, cốt thép ở
giữa nhịp gồm 630. Mômen ở các tiết diện sẽ tính với cánh tay đòn thay đổi nội ngẫu
lực, bố trí cốt thép khác nhau.
Kết quả tính toán đợc lập thành bảng.

2
x
hz
o
=
; c h
o
= h a; M = R
n
.b

c
.x.







2
x
h
o

.
i
fi y
a
f
=



.
a i
n c
R f
x
R b
=

y: khoảng cách từ trọng của các thanh cốt thép đến đáy dầm
Cốt thép
f
i
f
i
.y
a h
o
R
a
. f
i
R
n
.b
c
x
Z
M
(t.m)
630
42,41 381,726 9 101 114507 19110 5,992 98,004 112,22
430
28,28 212,07 7,5 102,5 76356 19110 3,996 100,502 76,75
230
14,14 84,828 6 104 38178 19110 1,998 103,001 39,33
Vị trí uốn cốt thép tìm đợc bằng cách vẽ đồ thị và đợc thể hiện trên hình vẽ
Các điểm cắt nhau của biểu đồ mômen tính toán và các đờng thẳng song song

nằm ngang tơng ứng với các trị số ghi trong bảng . Trong phạm vi bố trí cốt thép xiên
nếu còn tiết diện thẳng đứng nào không cắt cốt xiên thì ta bố trí thêm những cốt xiên
phụ 16. Sự phân bố cốt xiên nh trên cần phải đợc kiểm tra lại bằng cách tính tiết diện
nghiêng theo lực cắt
1
6
3
0
1
6
30
28
30
39.33
76.75
112.22
0
1
2
3
4
5
6
3
0
219
967
1685
101.62
79.01

73.23
36.87
Lực cắt tại gối do tải trọng tính toán gây ra Q
tt
= 47,82t và ở giữa nhịp Q
c
gn
=9,77t
Cốt thép chịu lực chỉ có hai thanh cuối cùng là kéo dài vào gối cánh tay đòn của
nội ngẫu lực khi bố trí hai thanh cốt thép z = 103,18cm (ứng với tiết diện gần gối) còn
cánh tay đòn ở giữa nhịp z = 99,128cm.
Kiểm tra ứng suất kéo chính:
3
2
47,82.10
18,53 /
. 25.103,18
g
g
Q
kg cm
b z

= = =
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 15
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép

g
= 18,53m2 > R

K
= 10kg/cm2 Tại tiết diện gối ta bố trí thêm cốt thép tham gia
chịu nén cùng bê tông
3
2
9,77.10
3,92 /
. 25.99,128
gn
gn
Q
kg cm
b z

= = =

gn
= 3,92kg/cm2 < R
K
= 10kg/cm2
Nh vậy trên toàn bộ chiều dài của dầm, chỉ riêng bê tông đã đủ chịu lực chính.
Ta dùng cốt đai nhóm AI có Ra=2100kg/cm
2
, đờng kính 8 có Fa = 0,503 cm2,
với khoảng cách ở đoạn gần gối (tới l/4) là 20cm, ở giữa dầm là 30cm.
. . . 0,8.2100.2.0,503
' 84,504 /
20
. . . 0,8.2100.2.0,503
" 56,336 /

30
ad
d
d
ad
d
d
m R n Fa
q kg cm
U
m R n Fa
q kg cm
U
= = =
= = =
Các trị số c tơng ứng với lực phá hoại tối thiểu trong cốt đai và trong bê tông sẽ
là:
2
0,15. . .
n o
d
R b h
c
q p
=

p: trọng lợng dầm trên 1cm chiều dài:
2500.0,25.0,5
3,125 /
100

p kg cm= =
2
2
0,15.130.25.101
' 247
84,504 3,125
0,15.130.25.101
" 306
56,336 3,125
o
o
c cm
c cm
=

=

Điều kiện kiểm tra:
2
0,15. . .
. . .sin ( ' ). ' '. ( " ).( ')
n o
x a x d d d
R b h
Q m R f q p c q U q p c c
c

+ + +

VP = 0,8x2700x0,707.fx + (84,504 3,125).c 84,504x20

+ (56,336 3,125).(c c) +
2
0,15.130.25.101
c
= 1527,12.fx + 81,379.c 1690 53,211.(c c) +
3
4973.10
c
(kg)
= 1,53.fx + 0,081.c 1,69 0,053.(c c) +
c
4973
(t)
Kết quả tính toán cờng độ của các tiết diện nghiêng khác nhau đợc thể hiện trong
bảng
Q (t)
35.71
31.75
26.4
31.75
26.4
21.05
Q
p
(t)
244.88
81.022
64.91
110.3
69.97

119.422
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 16
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
Bảng II.7: Kết quả tính toán cờng độ của các tiết diện nghiêng
4973/c
227.07
51.42
29.51
102.5
41.34
102.5
-0.053*
(c c)
0
0
0
0
0
0
-1.69
-1.69
-1.69
-1.69
-1.69
-1.69
-1.69
0.081*c
4.4793
10.1169

15.9165
3.3453
9.1449
3.5883
1.53fx
15.0246
21.1752
21.1752
6.1506
21.1752
15.0246
c
21.9
96.7
168.5
48.5
120.3
48.5
c
21.9
96.7
168.5
48.5
120.3
48.5
fx
14.14
18.16
32.3
4.02

18.16
14.14
Cốt thép xiên
thành phần
230
230 + 216
430 + 216
216
230 + 216
230
Tiết
diện
0 - 1
0 - 2
0 - 3
4 - 2
4 - 3
5 - 3
Kiểm tra tính chống nứt:
Dầm đợc bố trí loại cốt thép 30 do vậy việc kiểm tra đợc tiến hành theo công
thức:
2
3,0. . .
t
n r
t
a R
E

=
Trong đó:
t
: ứng suất trong cốt thép do tải trọng gây ra,
Cốt dọc
.
tc
t
M
Fa z

=
Cốt xiên
.
tc
t a
tc
Q
R
Q

=
M
tc
, Q
tc
: nội lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra.
Q
tt
: nội lực do tải trọng tính toán gây ra.

Z: cánh tay đòn nội ngẫu lực.
E
t
: mô đun đàn hồi của cốt thép, E
t
= 2,1x10
6
kg/cm
2
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 17
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
R
r
: bán kính bố trí cốt thép,

2
: hệ số xét ảnh hởng của bê tông miền chịu kéo tới biến dạng của cốt thép,
2
= 0,5
. .
r
r
i i
F
R
n d

=

(a)
. . .cos . .sin
r
r
x x d d i i
F
R
n d n d n d

=
+ +

(b)
n
x
, n
d
, n
i
: số lợng cốt xiên, số nhánh cốt đai và số lợng cốt dọc cắt tiết diện nghiêng
(ứng với đờng kính d
x
d
i
;d
d
)
: góc giữa cốt đai và cốt xiên hoặc giữa cốt dọc và tiết diện nghiêng.
F
r

: diện tích miền tác dụng tơng hỗ, F
r
= u.b
u: chiều dài của tiết diện nghiêng thẳng góc với cốt xiên nằm giữa hai cánh dầm.
b: chiều rộng sờn dầm.
: hệ số xét tới cách bố trí cốt thép, = 0,85
n
i
: số thanh cốt thép trong tiết diện thẳng góc với cốt dọc có đờng
kính là d
i
(ứng với công thức a).
Các công việc kiểm tra cần tiến hành nh sau: Đối với mômen cần kiểm tra hai tiết diện
I - I và II II; Đối với lực cắt cần kiểm tra tiết diện III III và IV IV.
Sơ đồ tính ổn định và chống nứt cho dầm đợc thể hiện trên hình vẽ
Kiểm tra tiết diện I I:
Tiết diện I I có mômen tiêu chuẩn M
tc
= 101,62 tm, diện tích cốt thép
F
a
= 42,41cm
2
, cánh tay đòn của nội ngẫu lực z = 99,128cm.
5
2
101,62.10
2417,21 /
. 42,41.99,128
tc

t
M
kg cm
Fa z

= = =
F
r
= u.b = 25.(6.2,5 + 16,5) = 787,5cm
2
787,5
61,76
. . 0,75.6.2,5
r
r
i i
F
R cm
n d

= = =

2
6
2417.21
3,0. . . 3,0. .0,5. 61,76 0,0135
2,1.10
t
n r
t

a R cm
E


= = =
a
n
= 0,0135cm < = 0,02cm điều kiện đợc đảm bảo.
Kiểm tra tiết diện II II:
Tiết diện II II có mômen tiêu chuẩn M
tc
= 79,01 tm, diện tích cốt thép
Fa = 14,14cm
2
, cánh tay đòn của nội ngẫu lực z = 103,18cm.
5
2
79,01.10
5415,5 /
. 14,14.103,18
tc
t
M
kg cm
Fa z

= = =
F
r
= u.b = 25.(6.2,5 + 8,5) = 587,5cm

2
587,5
138,23
. . 0,85.2.2,5
r
r
i i
F
R cm
n d

= = =

Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 18
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
2
6
5415,5
3,0. . . 3,0. .0,5. 138,23 0,02
2,1.10
t
n r
t
a R cm
E


= = =
a

n
= 0,02cm = = 0,02cm điều kiện đợc đảm bảo.
Kiểm tra tiết diện III III:
Dựa vào biểu đồ lực cắt ta xác định đợc Q
tt
và Q
tc
tại tiết diện III III là:
Q
tt
= 47,82t và Q
tc
= 43,48 t
2
43,48
. .2700 2454,9 /
47,82
tc
t a
tc
Q
R kg cm
Q

= = =
F
r
= u.b = 25.(110 15 8,5).
2
= 3058,24cm

2
. 2.2,5 2.1,6 8,2
x x
n d cm= + =

Để tính n
d
*d
d
*cos ta phải tính số lợng cốt đai trên chiều dài u,
98,5
4,925
20
d
n = =
để an toàn ta lấy số lợng cốt đai do tiết diện xiên cắt là 7.
n
d
.d
d
.cos = 2.7.0,8.
2
2
= 7,92 cm
n
i
.d
i
.sin = 2.8.0,8.
2

2
= 9,05 cm
2
3058,24
121,49
. . .cos . .sin 8,2 7,92 9,05
r
r
x x d d i i
F
R cm
n d n d n d

= = =
+ + + +

2
6
2454,9
3,0. . . 3,0. .0,5. 121,49 0,019
2,1.10
t
n r
t
a R cm
E


= = =
a

n
= 0,019cm < = 0,02cm điều kiện đợc đảm bảo.
Kiểm tra tiết diện IV IV:
Dựa vào biểu đồ lực cắt ta xác định đợc Q
tt
và Q
tc
tại tiết diện IV IV là:
Q
tt
= 31,75t và Q
tc
= 26,4t
2
26,4
. .2700 2245,03 /
31,75
tc
t a
tc
Q
R kg cm
Q

= = =
F
r
= u.b = 25.(110 15 16,5).
2
= 2775,39cm

2
. 2.2,5 5
x x
n d cm= =

Để tính n
d
*d
d
*cos ta phải tính số lợng cốt đai trên chiều dài u,
90,1
4,5
20
d
n = =
để an toàn ta lấy số lợng cốt đai do tiết diện xiên cắt là 7.
n
d
.d
d
.cos = 2.7.0,8.
2
2
= 7,92cm
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 19
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
n
i
.d

i
.sin = 2.8.0,8.
2
2
= 9,05 cm
2
2775,29
126,32
. . .cos . .sin 5 7,92 9,05
r
r
x x d d i i
F
R cm
n d n d n d

= = =
+ + + +

2
6
2245,03
3,0. . . 3,0. .0,5. 126,32 0,0185
2,1.10
t
n r
t
a R cm
E

= = =
a
n
= 0,0185cm < = 0,02cm điều kiện đợc đảm bảo.
Chơng V : Tính toán mố trụ cầu
Tớnh tr
1.1.2.1 Ti trng tỏc dng lờn tr
5000
4400
9700/2
900
100
500
2240
1240
500
500
4400
800100
100
100
500
200
9900/2
20:1
20:1
1000
1470
a) Trng lng thõn tr (tớnh thiờn v an ton)

G
bt
= [(5*0.9*0.2*0.8) +9.9*1.2*0.4 +9.81*0.91*4.4]*2.5*1.1 = 130.93 t
b) Trng lng kt cu nhp truyn xung
G
nh
=2.5*1.1{1.5(1.52*0.15+0.45*0.2*7.95)+[8.95(1.52*0.15+(1.1-
0.15)*0.25)+0.17*1.52*7.55} = 88.11 t
c) Hot ti ca on xe H30 v ngi i b
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 20
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
hình 2.12:đƯờng ảnh hƯởng phản lực gối
12t 12t 6t
1
1
0.84
0.24
1.600 6
5.000
0.75
0.75
1
9000 9000
Q
1
=n
h
*p
n

*w +p
i
*y
i
*n
h
*(1+à) =1.4*0.4*8+12(1+0.84+0.24)*1.4*1.24=41.3 t
d) Hot ti ca on xe HK80
Q
2
=n
h
(1+à)p
ht
*w=1.1*1.1*12*4.38=73.7132t
Vy tng ti trng tỏc dng lờn tr ln nht l :
G=G
bt
+G
nh
+Q
2
=130.93+88.11+73.7132=290.78 t
2. Ct thộp trong tr c b trớ theo cu to
200
500
1
2
2

12a200

12a200

8a80
3. Kim tra ộp mt ỏ tng
Ti v trớ gi kờ cn phi kim tra iu kin
A *R
bt
*F
cb
+à
k
*R
a
*F
1
Trong ú : A-phn lc tớnh toỏn
A=G
nh
/5 +Q
2
/2 =88.11/5 +73.713/2 =54.484 t
R
bt
cng tớnh toỏn ca bờ tụng mỏc 300 R
bt
=130kg/cm
2
R

a
cng tớnh toỏn ca thộp R
a
=2700kg/cm
2
F
cb
din tớch chu nộn cc b (phm vi bn gi kờ lờn ỏ tng)
Kớch thc ca gi 20x40x40 F
cb
=0.4*0.4=0.16m
2
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 21
h×nh 2.14:tiÕt diÖn th©n trô
0
.4
5
5
m
5
c
m
8.9m
12a200
§å ¸n : ThiÕt kÕ cÇu bª t«ng cèt thÐp
F
1
– Diện tích phần BT nằm trong đường viền của lưới cốt thép tính đến mép
thanh cốt thép F

1
=0.8*0.7=0.56 m
2
θ- Hệ số kể đén khả năng chịu lực của BT do ép mặt trên diện tích nhỏ hơn diện
tích chịu lực θ = 4-3
F
F
cb
= 4-3
396.2
56.0
16.0
=

Với F là diện tích làm việc của đá tảng tính tại mặt phẳng lưới cốt thép tăng
cường dưới cùng :F=F
1
=0.56m
2
µ
k
–Hàm lượng cốt thép của lưới tính theo thể tích BT bọc dính
µ
k
=
0122.0
10*80*70
80*503.0*1070*503.0*9
**
****

21
222111
=
+
=
+
δ
ll
lfnlfn
aa
Thay các giá trị đã tính toán vào công thức kiểm tra ta có
54.484 ≤ 2.396*1300*0.16+0.0122*27000*0.56=682.8 t
⇒Thoả mãn
4. Kiểm tra cường độ tiết diện BTCT chịu nén
N≤ϕ(R
bt
*F
bt
+R
a
’*F
a
’)
F
a
’- diện tích cốt thép
Tiết diện trung bình tại giữa thân nhịp
Chu vi của lưới thép là
C=2Π(0.455-0.05)+2*8.9=20.34 m
Số thanh thép là n=

thanh
a
c
7.101
200
20340
==
⇒ lấy 102 thanh
⇒F
a
’=102f
a
=102*1.131=115.362 cm
2
F
b
=3.14*0.455
2
+0.91*8.9=8.75m
2
ϕ
=
+
=
N
N
m
N
h
td

t
k
ϕ
3
10.56.4
78.290
7132.73
1
11.8893.130
1
−
=
+
+
Thay vào công thức ban đầu ta có
290.78 ≤ 4.5 6*10
-3
(1300*8.75+27000*115.362*10
-4
) =53.291
Vậy đặt thêm cốt thép vào vùng BT chịu nén
5. Tính móng trụ
Ta dự định dùng móng cọc 30x30 cm
Cọc được dùng 4Φ18 chiều dài mỗi cọc 25m
Địa chất
Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3
h (m)
10 10
∞
γ (T/m

3
)
1,63 1,71 1,59
Sinh viªn : Lê Trọng Phúc
Líp : XDD51-§C1 22
§å ¸n : ThiÕt kÕ cÇu bª t«ng cèt thÐp
ϕ(
0
)
11
0
16’ 15
0
27’ 16
0
32’
C(kg/cm
2
) 0,11 0,13 0,19
I
s
0,63 0,41 0,44
Sức chịu nén của cọc theo đất nền P
đ
= m(m
k
RF+U∑m
f
f
i

l
i
)
Trong đó m=1 là hệ số điều kiện làm việc
m
k
, m
f
là hệ số làm việc của đất nền dưới mũi cọc và đất ma sát quanh cọc
Hạ cọc bằng phương pháp đóng bằng tay m
k
=m
f
= 1
F - là diện tích ngang cọc F= 0.30*0.30=0.09 m
2
R - cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc với độ sệt I
s
= 0.34 độ sâu lớp đất
từ 25m trở xuống dưới có R = 2880 kpa =288 t/m
2
U - chu vi tiết diện ngang cọc U= 4*0.30= 1.2m
l
i
- chiều dày của lớp đất thứ i
z
1
=3 m , z
2
= 18 m, z

3
= 8 m
f
i
- cường độ tính toán của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc
f
1
=12.2 kpa = 1.22 t/m
2
f
2
= 33.76 kpa = 3.4 t/m
2
f
3
= 39.2 kpa = 3.92 t/m
2
Thay số vào ta có
P
đ
= 1*[1*288*0.09+1.2(1.22*4+3.4*13+3.92*8)] =122.45 t
Tính móng :
Cường độ tính toán
2 2
122.45
1.4*(3*0.30) 1.4*(3*0.30)
tt
d
P
P

= =
= 107.98 t/m
2
Diện tích sơ bộ của đáy đài
F
đ
=
2
290.78
2.75
* * 107.98 1.1*2*1
tt
o
tt
tb
N
m
p N h
γ
= =
− −
N
o
tt
=290.78 t – là tải trọng tác dụng lên trụ
H= 1m - độ sâuđặt đáy đài
n =1.1-là hệ số vượt tải
γ
tb
=2 t/m

2
– trọng lượng trung bình của đất
Từ F
đ
ta có N
đ
tt
= F
đ
*h*γ
tb
*n =2.75*1*2*1.1 = 6.05 t
Số lượng cọc trong móng là n
c
=
64.5
64.52
05.678.290
=
+
=
+
d
tt
od
P
NN
cọc
Vậy ta chọn số cọc là 10 cọc
Bố trí cọc như hình vẽ

Sinh viªn : Lê Trọng Phúc
Líp : XDD51-§C1 23
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
470
1000 2250 2250 2250 2250
11000
10000
4701300
1000
4701300470
1000
30001800
25000
sơ đồ bố trí cọc trên mặt bằng
II. Tớnh m
Chn kt cu m ch U ct bờ tụng ct thộp, nhp tớnh toỏn l 9m. M gm
múng cc, x m t trờn chỳng cú mt ct ch T, phn tng sau v tng cỏnh nh
liờn kt m vi nn ng p. Chiu rng ỏy m(B) l 9.9m, m m 9.4m. Tt c
cỏc kt cu ca m c thit k bng bờ tụng mỏc 300 v ct thộp nhúm AII.
Cỏc h s vt ti ca trng lng bn thõn m l n = 1.1 v 0.9
Cỏc h s vt ti ca ỏp lc do trng lng nn ng t n = 1.2 v 0.9
tớnh toỏn ta ly: trng lng th tớch thõn m
tc
= 2.5t/m
3
, ca nn t p

tc
= 1.8t/m
3

, gúc ma sỏt trong
tc
= 35
o
Xỏc nh cỏc t hp ti trng tớnh toỏn v tỏc dng tớnh m trong cỏc giai
on khỏc nhau. õy ta ch tớnh m trong giai on s dng.
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 24
900
100
100
200
400
52001000
1300
500
500
750
250
3800 1500
500
500
500
1
:
4
6400
1.tƯờng đỉnh
2.mũ mố
3.tƯờng trƯớc

4.móng
5.tƯờng cánh
6.đá kê gối
7.ta luy khối nón
1670
9900
250
500
250
1.500
1000
1000 1500
2050
250
500250
Đồ án : Thiết kế cầu bê tông cốt thép
T hp ti trng th nht: Hot ti t trờn kt cu nhp, lc hóm tỏc dng v
phớa m, ỏp lc t y ra phớa sụng nh nht (h s siờu ti ca t n

=09,
tt
=
tc
+
5
o
= 35 + 5 = 40
o
).
T hp ti trng th hai: Hot ti

t trờn lng th trt, ỏp lc ngang y
ra phớa sụng ln nht (n

=1.2 ,
tt
=
tc
- 5
o
= 35 - 5 = 30
o
)
T hp ti trng th ba: Hot ti
t trờn kt cu nhp v trờn lng th
trt, lc hóm hng v phớa nhp, ỏp lc
t ln nht vi =
tc
- 5
o
= 35 - 5 = 30
o
Tớnh toỏn m ta s tớnh vi mt ct
ngang ca nú l mt ct II II ỏy b
múng ( tớnh toỏn n gin thiờn v an
ton )
1. T hp ti trng th nht
Cỏc lc tỏc dng lờn m trong giai
on s dng vi t hp ti trng th
nht
Trc tiờn ta tớnh cỏc lc tớnh toỏn

truyn t kt cu nhp lờn m.
ỏp lc tiờu chun do trng lng kt cu
nhp P
tc
= 33.756 t
ỏp lc tớnh toỏn
P
tt
= n*P
tc
= 0.9*33.75 = 30.375t
n: h s vt ti nh hn 1 tớnh m b y v phớa nn ng p vi t hp
ti trng b sung.
ỏp lc do t hai dóy ụ tụ H30 lờn kt cu nhp v ngi i trờn l:
Tr s tiờu chun:
[ ]
2
*)1(**2
tt
ngtd
tc
h
l
PPP
+=
à
P
td
: ti trng tng ng ca on xe H18 i vi phn lc gi
Khi cú nhp tớnh toỏn l 9m thỡ P

td
= 5.07t/m.
1 + à: h s xung kớch ca ụ tụ, ly bng 1 i vi tr nn v múng.
P
ng
: ti trng ngi i trờn mt l, P
ng
= 0.75*0.4t/m

tP
tc
h
33.48
2
9
*)4.0*75.01*07.5(*2
=+=
Sinh viên : Lờ Trng Phỳc
Lớp : XDD51-ĐC1 25