đồ án tốt nghiệp thiết kế kĩ thuật cầu dàn thép

§å ¸n tèt nghiÖp
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
CẦU DÀN THÉP
Hµ M¹nh Cêng 42 c®2 §HXD Trang 76
Đồ án tốt nghiệp
Chơng I : thiết kế lan can bộ hành
Chọn kích thớc lan can bộ hành :
50
200
15
13 13
5
20 25 70
120
R126
70
142
25
20
15
22
25
5
15 15
12
9
14
ống thép

110mm,

= 4.5mm
ống thép

90mm,

= 3.5mm
Thiết kế lan can bộ hành :
Nh trên ta đã chọn theo định hình tay vịn là các ống thép, ta coi tay vịn nh đợc kê tự do lên
hai gối là các cột lan can, do vậy tay vịn sẽ làm việc nh là dầm đơn giản kê tự do lên hai
gối dới tác dụng của lực tập trung P = 130 kg và tải trọng bản thân phân bố đều :
g = 7,85. 3,14. (0,11
2
0,1055
2
) = 0,024 (T/m)
Chiều dài tính toán của tay vịn : L = 2,5 2. 0,075 = 2,35 (m)
Mômen uốn tại giữa nhịp :
- Do trọng lợng bản thân : M
t
= n. g. L
2
/8 = 1,1. 0,024. 2,35
2
/8 = 0,018 (Tm)
- Do tải trọng tập trung : M
h
= P. L/4 = 0,13. 2,35/4 = 0,076 (Tm)
Trong đó n là Hệ số vợt tải của trọng lợng bản thân tay vịn
Mômen toàn bộ do tải trọng tập trung và tĩnh tải :

M
tb
= M
t
+ M
h
= 0,018 + 0,076 = 0,094 (Tm)
Ta thấy nội lực quá nhỏ so với cờng độ của thép nên ta không cần tính toán mà chỉ cần
chọn ống thép theo cấu tạo.
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 77
Đồ án tốt nghiệp
Chơng II : thiết kế bản mặt cầu
I. Nguyên lí tính toán bản mặt cầu :
Bản mặt cầu đợc cấu tạo liền khối với sờn dầm không bố trí bản chắn ngang nên chỉ tồn tại
liên kết theo phơng dọc cầu với sờn dầm
Ta tơng ứng có hai sơ đồ tính toán nh sau :
- Bản kê hai cạnh làm việc theo chiều thẳng góc với chiều xe chạy
- Bản mút thừa
Tính toán nội lực :
Nội lực tính toán cho 1m rộng bản theo chiều xe chạy để xác định :
- Nội lực trong bản mút thừa
- Nội lực tại ngàm và giữa bản kê hai cạnh
- Tại tiết diện ngàm : M
ng
= . M
o
- Tại tiết diện giữa nhịp : M
1/2
= . M
o

Các hệ số và đợc tra theo bảng 18 Polivanop, trị số M
o
là mômen tại giữa nhịp
dầm đơn giản có nhịp bằng nhịp tính toán l
b
của bản tơng ứng với tải trọng thực tế 1m rộng
bản phải chịu, tải trọng này phải đặt sao cho M
o
là lớn nhất
Đối với lực cắt : Xác định nh trong dầm đơn giản có nhịp l
b

Mômen tính toán tại ngàm lấy giá trị mômen lớn nhất do tải trọng gây ra tính theo hai sơ
đồ trên
Nội lực tính toán với hai tổ hợp tải trọng :
- Tổ hợp 1 : Tĩnh tải, đoàn xe H30 và tải trọng ngời đi bộ
- Tổ hợp 2 : Tĩnh tải và xe nặng HK80
II. Các kích thớc của bản mặt cầu
ở tất cả các nhịp thiết kế, kích thớc mặt cắt ngang phần bản mặt cầu đều nh hình vẽ dới
đây :
Khổ cầu : 8 + 2.1,5 (m)
Chỉ tiêu về vật liệu sử dụng : Bê tông mác 500
#
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 78
Đồ án tốt nghiệp
Thép A
II
có R
a
= 2400 kg/cm

2
120
50 150
50 70
22
25
30
25
800
2% 2%
1260
65
5
0
100
51.12
100 170
25
30
50150
20
120
50 7022
25
15
65
170
51.12
100
5

0
100
417.75
Theo tính chất chịu lực có thể chia bản thành hai phần tính toán với hai sơ đồ khác nhau
Phần cánh hẫng làm việc theo sơ đồ bản mút thừa, nhịp tính toán 2.55m
Phần bản nằm giữa hai sờn dầm làm việc theo sơ đồ bản kê hai cạnh có nhịp tính
toán vuông góc với hớng xe chạy, nhịp tính toán 6,18 m
III. Tính toán nội lực bản mút thừa (tính cho 1 m rộng bản)
1- Xác định tải trọng tính toán
Tĩnh tải :
Tĩnh tải các lớp mặt đờng : (hệ số vợt tải 1,5)
Lớp xi măng tạo độ dốc 2% dầy 2cm có = 2,3 T/m
3
Lớp bảo vệ dày 4 cm có = 2,5 T/m
3
Lớp phòng nớc 1cm có = 1,5 T/m
3
Lớp bêtông nhựa dày 5cm có = 2,3 T/m
Lấy chiều dày lớp mặt đờng là 12cm, trọng lợng phân bố có giá trị :

tc
md
g

= 0,12. 2,3. 1 = 0,276 (T/m)

tt
md
g

= 0,12. 2,3. 1,5 = 0,414 (T/m)
- Trọng lợng của lan can + đá vỉa gờ chắn bánh:
đợc tính toán nh tải trọng tập trung có trị số nh sau (n
t
= 1,1) :
Tải trọng lan can : (hệ số vợt tải 1,1)
Trọng lợng phần bêtông của lan can:
P
btlc
tc

= 2,5. (0,15. 0,22. 1+ 0,5. 0,3. 1 +
2
15,0).25.005,0( +
+ 0,05. 0,25) = 0,545 (T)
P
btlc
tt
= 1,1. 0,545 = 0,5995 (T)
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 79
Đồ án tốt nghiệp
Trọng lợng phần thép của lan can :
P
thlc
tc
= [0,13. 0, 006. 1,46 + 0,0424. 0,006 + 3,14. (0,055
2
0,0505
2
) + 3,14.(0,045

2

0,0415
2
)]. 7,85 = 0,03 (T) (Trọng lợng phần lan can thép phía trên)
P
thlc
tt
= 1,1. 0,03 = 0,033 (T)
=> Vậy tải trọng toàn bộ lan can là :
P
lc
tc

= P
btlc
tc
+ P
thlc
tc
= 0,545 + 0,03 = 0,575 (T)
P
lc
tt
= 0,575. 1,1 = 0,6325 (T)
Tải trọng gờ chắn bánh : (hệ số vợt tải 1,1)
P
g
tc

= 2,5. 0,3. 0,4. 1 = 0,3 (T)
P
g
tt

= 2,5. 0,3. 0,4. 1. 1,1 = 0,33 (T)
- Trọng lợng phân bố (nt =1,1) của bản mặt cầu ở phần cánh hẫng :
g
1
tc
=
2
25,065,0 +
. 1. 2,5= 1,125 (T/m) => g
1
tt
= 1,2375 (T/m)
g
2
tc
=
2
2,025,0 +
. 1. 2,5= 0,5625 (T/m) => g
2
tt
= 0,61875 (T/m)
Hoạt tải :
- Hoạt tải ngời đi bộ phân bố đều (n
h

= 1,4) :
P
ng
tt

= 1,4. 0,3 = 0,42 (T/m)
Không kể đến hệ số vợt tải : P
ng
tc

= 0,3 T/m
- Đoàn xe H30 tải trọng trục 12T hệ số vợt tải 1,4 ; Hệ số xung kích (1 + à) = 1,3
do chiều dài đặt tải < 5 m
- Xe nặng HK80 tải trọng trục 20T hệ số vợt tải 1,1 hệ số xung kích (1 + à) = 1
2- Xác định nội lực do tĩnh tải, ngời đi bộ và đoàn xe H30
- Với hoạt tải H30 : a
2
= 0,2m ; b
2
= 0,6m ; P = 12 T
Diện tích truyền áp lực lên bản
Diện tích làm việc của bản
Sơ đồ tính toán nh hình vẽ sau :
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 80
a
1
= a
2
+ 2.H= 0,2 + 2. 0,12 = 0,44 m
b

1
= b
2
+ 2.H = 0,6 + 2. 0,12 = 0,84 m
a= a
1
+ 2.b
a
= 0,44 + 2. 0,16 = 0,76 m
b= b
1
= 0,84 m
Đồ án tốt nghiệp
30 50150
25
22
50 70
25
b2 = 60
50
b1 = 84
ba = 16
a1 = 44
4
5

4
5

a2

a1
a = 76
100 155
40
g
1
g
2
P
lc
P
g
P
1
g
md
g
md
P
ng
1
1
=> Cờng độ phân bố của tải trọng tập trung bánh xe (P/2) trên diện đặt tải : Po

234,16
84,0.44,0.2
12
b.a.2
P
P

11
O
===
(/m)
=> Cờng độ hoạt tải phân bố trên một đơn vị chiều dài tính cho 1 m rộng bản : P
1

39,9
84,0.76,0.2
12
b.a.2
P
P
1
1
===
(/m)
Nội lực tại ngàm và tại mặt cắt 1 1 đợc tính toán nh sau :
Mômen:
2
4,0
.g55,0.P55,2 P
2
55,1
1.55,1.g
2
1
gM
2
tc

md
tc
g
tc
lc
tc
2
2
tc
1
tc
ng
+






++






++=


45,1.5,1.P45,1.5,1.g

tc
ng
tc
md
++
+ P
1
tc

. 0,32
2
/ 2
= (1,125. 0,5 + 0,5625. 1,55.1,775 + 0,575.2,55 + 0,3. 0,55) + 0,276. (0,08 +
+ 1,5. 1,45) + 0,3. 1,5. 1,45 + 9,39. 0,0512
= 5,497 (Tm)
2
4,0
.g.n55,0.P55,2 P
2
55,1
1.55,1.g
2
1
.gnM
2
tc
md2
tc
g
tc

lc
tc
2
2
tc
1
tt
ng
1
+






++






++=
+

45,1.5,1.g.n
tc
md2
+

45,1.5,1.Pn
tc
ngh
+
+ n
h
. (1 + à)P
1
tc

. 0,32
2
/ 2
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 81
Đồ án tốt nghiệp
= 1,1.(1,125. 0,5 + 0,5625. 1,55.1,775 + 0,575.2,55 + 0,3. 0,55) + 1,5. 0,276.
.(0,08 + 1,5. 1,45) + 1,4. 0,3. 1,5. 1,45 + 1,4. 1,3. 9,39. 0,0512
= 6,84 (Tm)
2
2,1
.P
2
2,1
.g55,1.P
2
55,1
.gM
2
tc
ng

2
tc
md
tc
lc
2
tc
2
tc
11
++






+=

= 0,5625. 1,20125 + 0,575. 1,55 + 0,276. 0,72 + 0,3. 0,72
= 1,982 (Tm)
2
2,1
.P
2
2,1
.g55,1.P
2
55,1
.gM

2
tt
ng
2
tt
md
tt
lc
2
tt
2
tt
11
++






+=

= 1,1.(0,5625. 1,20125 + 0,575. 1,55) +1,5. 0,276. 0,72 + 1,4. 0,3. 0,72
= 2,32 (Tm)
Lực cắt :
Q
ng
tc
= g
1

tc
.1 + g
2
tc
. 1,55 + g
mc
tc
.(0,4 + 1,5) + P
ng
tc
.1,5 + P
lc
+ P
g
+ P
1
.0,32
= 1,125 + 0,5625. 1,55 + 0,276.(0,4 + 1,5) + 0,3. 1,5 + 0,575 + 0,3 +9,39. 0,32
= 6,851 (T)
Q
ng
tt
= 11,78 (T)
Q
1-1
tc
= g
2
tc
. 1,55 + g

mc
tc
.1,2 + P
ng
tc
.1,2 + P
lc

= 0,5625. 1,55 + 0,276.1,2 + 0,3. 1,2 + 0,575
= 2,14 (T)
Q
ng
tt
= 2,53 (T)
3- Xác định nội lực do tĩnh tải và xe nặng HK80
Với hoạt tải HK80 có : a
2
= 0,2m ; b
2
=0,8 m ; P = 20 T
Diện tích truyền áp lực lên bản
Diện tích làm việc của bản
=> Cờng độ phân bố của tải trọng tập trung bánh xe (P/2) trên diện đặt tải : Po
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 82
a
1
= a
2
+ 2.H= 0,44 m
b

1
= b
2
+ 2.H= 1,04 m
a= a
1
+ 2. b
a
= 0,44 + 2. 0,135 = 0,71 m
b= b
1
= 1,04 m
Đồ án tốt nghiệp
85,21
04,1.44,0.2
20
b.a.2
P
P
11
O
===
(T/m)
=> Cờng độ hoạt tải phân bố trên một đơn vị chiều dài tính cho 1 m rộng bản
54,13
04,1.71,0.2
20
b.a.2
P
p

1
1
===
(T/m)
Sơ đồ chất tải lên phần bản tính toán nh hình vẽ sau:
25
a = 71
g
md
a1 = 44
P
1
g
2
g
1
P
g
g
md
P
lc
100
ba = 13.5
25
30
b2 = 80
40
b1 = 104
65

70
155
50
22
150 50
a1
a2
4
5

4
5

1
1
=> Từ đó xác định đợc các giá trị nội lực tính toán lớn nhất tại tiết diện ngàm và tiết diện
cuối vút (tiết diện 1-1) nh sau:
Mômen:
45,1.5,1.g
2
4,0
.g55,0.P55,2 P
2
55,1
1.55,1.g
2
1
gM
tc
md

2
tc
md
tc
g
tc
lc
tc
2
2
tc
1
tc
ng
++






++






++=

2 /0,27 . P
2tc
1
+
= (1,125. 0,5 + 0,5625. 1,55.1,775 + 0,575.2,55 + 0,3. 0,55) + 0,276. (0,08 +
+ 1,5. 1,45) + 13,54. 0,27
2
/2
= 4,856 (Tm)
2
4,0
.g.n55,0.P55,2 P
2
55,1
1.55,1.g
2
1
.gnM
2
tc
md2
tc
g
tc
lc
tc
2
2
tc

1
tt
ng
1
+






++






++=
+

45,1.5,1.g.n
tc
md2
+
+ n
h
. (1 + à)P
1
tc

. 0,27
2
/ 2
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 83
§å ¸n tèt nghiÖp
= 1,1.(1,125. 0,5 + 0,5625. 1,55.1,775 + 0,575.2,55 + 0,3. 0,55) + 1,5. 0,276.
.(0,08 + 1,5. 1,45) + 1,1. 1. 13,54. 0,27
2
/2
= 5,589 (Tm)
2
2,1
.g55,1.P
2
55,1
.gM
2
tc
md
tc
lc
2
tc
2
tc
11
+







+=
−
= 0,5625. 1,20125 + 0,575. 1,55 + 0,276. 0,72 = 1,766 (Tm)
2
2,1
.g55,1.P
2
55,1
.gM
2
tt
md
tt
lc
2
tt
2
tt
11
+







+=
−
= 1,1.(0,5625. 1,20125 + 0,575. 1,55) +1,5. 0,276. 0,72
= 2,022 (Tm)
Lùc c¾t :
Q
ng
tc
= g
1
tc
.1 + g
2
tc
. 1,55 + g
mc
tc
.(0,4 + 1,5) + P
ng
tc
.1,5 + P
lc
+ P
g
+ P
1
.0,27
= 1,125 + 0,5625. 1,55 + 0,276.(0,4 + 1,5) + 0,575 + 0,3 +13,54. 0,27
= 7,05 (T)
Q

ng
tt
= 7,97 (T)
Q
1-1
tc
= g
2
tc
. 1,55 + g
mc
tc
.1,2 + P
lc

= 0,5625. 1,55 + 0,276.1,2 + 0,575
= 1,78 (T)
Q
1-1
tt
= 2,09 (T)
B¶ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n néi lùc nh sau:
T¶i träng M
tc
M
tt
Q
tc
Q
tt

Ngµm 1- 1 Ngµm 1- 1 Ngµm 1- 1 Ngµm 1- 1
H30 + tt + ngêi
5,497
1,982

6,84 2,32 6,851 2,14 11,78 2,53
HK80 + tt
4,856
1,766

5,589 2,022 7,05 1,78 7,97 2,09
Néi lùc tÝnh to¸n
5,497
6,84 7,05 11,78
Hµ M¹nh Cêng 42 c®2 §HXD Trang 84
Đồ án tốt nghiệp
IV. Tính toán nội lực bản kê hai cạnh (Tính cho 1m rộng bản)
Ta sẽ tính bản làm việc nh kê hai cạnh sau đó nhân với hệ số ngàm
Mặt cắt ngang nh hình vẽ :
30
1260
800
25
7050
25
22
65
15050
30
2% 2%

25
65
25
150 50
100 417.75 100
1- Xác định tải trọng tính toán
Tĩnh tải :
Tĩnh tải các lớp mặt đờng (Hệ số vợt tải 1,5)
Lớp xi măng tạo độ dốc 2% dầy 2cm có = 2,3 T/m
3
Lớp bảo vệ dày 4 cm có = 2,5 T/m
3
Lớp phòng nớc 1cm có = 1,5 T/m
3
Lớp bêtông nhựa dày 5cm có = 2,3 T/m
Lấy chiều dày lớp mặt đờng là 12cm, trọng lợng phân bố có giá trị :

tc
md
g

= 0,12. 2,3. 1 = 0,276 (T/m)

tt
md
g
= 0,12. 2,3. 1,5 = 0,414 (T/m)
Trọng lợng bản thân bản mặt cầu : (Hệ số vợt tải 1,1)
- Trọng lợng phân bố của bản mặt cầu trong đoạn có chiều dầy không thay đổi 25cm :
g

1
tc
= 0,25. 1. 2,5 = 0,625 (T/m)
g
1
tt
= 1,1. 0,25. 1. 2,5 = 0,6875 (T/m)
- Trọng lợng phân bố của bản mặt cầu trong đoạn bố trí vút :
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 85
Đồ án tốt nghiệp
g
2
tc
=
2
25,065,0 +
. 1. 2,5= 1,125 (T/m) => g
2
tt
= 1,2375 (T/m)
Hoạt tải
- Đoàn xe H30 tải trọng trục 12T hệ số vợt tải 1,4 ; hệ số xung kích (1 + à) =
1,291 ứng với = 6,18 m
- Xe nặng HK80 tải trọng trục 20T hệ số vợt tải 1,1 ; hệ số xung kích (1+ à) = 1
2- Xác định mômen
Bản đợc tính toán nh dầm đơn giản kê trên 2 gối tại vị trí cạnh sờn dầm, nhịp tính
toán l
b
= 6,18m. Mômen tính toán sẽ đợc tính toán thông qua mômen giữa nhịp dầm giản
đơn bằng hệ số ngàm K, cụ thể :

K.MM
2/l
0
tt
=
a- Xác định mômen giữa nhịp dầm đơn giản do tĩnh tải và đoàn xe H30 :
Với xe H30 ta có a
2
= 0,2m ; b
2
= 0,6m ; P = 12 T
Trờng hợp 1: Xếp 2 xe, có một bánh xe đặt đúng giữa nhịp nh hình vẽ :
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 86
Đồ án tốt nghiệp
100418155
65
100 100 100
65
155
b2=60
b1 = 84
b2=60
25
12
618
b2=60 b2=60
190 c=110 190 100
b1 b = b1+c b1
a1 = 44
g

2
g
2
g
md
g
1
P
1
P
2
84 194106
Đ.a.h M1/2
0.774
0.5
1.545
1.345
0.815
0.5
0.395
77
P
1
106 51
a = 286
- Diện tích truyền áp lực lên bản
Chiều rộng tham gia làm viêc của bản a = a
1
+ l
b

/3 và a không nhỏ hơn 2l
b
/3 nên a =
0,44 + 6,18/3 = 2,5 m => a< 2l
b
/3 = 4,12 m nên lấy a= 4,12 m. Mặt khác ta có hai bánh
của 2 xe khác nhau đặt cạnh nhau (khoảng cách giữa chúng là c = 1,1m), diện tích truyền
lực của chúng sát nhau, và do bản có nhịp lớn nên chiều rộng làm việc của bản tơng ứng
với hai trục bánh xe trùm lên nhau (a = 4,12 m > d = 1,6m trong đó d là khoảng cách hai
trục bánh xe) nên tính gần đúng ta có diện tích tham gia làm việc của bản dới hai bánh xe
gần nhau nh sau :
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 87
a
1
= a
2
+ 2.H= 0,44 m
b
1
= b
2
+ 2.H= 0,84 m
Đồ án tốt nghiệp
=> Cờng độ hoạt tải phân bố trên một đơn vị chiều dài tính cho 1 m rộng bản
163,2
94,1.86,2
12
)cb.(a
P
p

1
tc
2
==
+
=
(T/m)
Với các bánh còn lại, diện tích bản tham gia làm việc dới vùng truyền áp lực của bánh xe
lấy nh sau :

=> Cờng độ hoạt tải phân bố trên một đơn vị chiều dài tính cho 1 m rộng bản :
497,2
84,0.86,2.2
12
b.a.2
P
p
1
tc
1
===
(T/m)
=> Từ đó dùng Sap 2000 xác định đợc các giá trị mômen giữa nhịp dầm giản đơn nh tính
toán trong bảng sau :
Tải trọng Xe H30
Lớp phủ
mặt cầu
Trọng lợng bản
Tổng
M

0
tt
(T.m) 11,82 1,98 3,56 17,36
M
0
tc
(T.m) 6,54 1,32 3,23 11.09
Trờng hợp 2: Hai xe đặt đối xứng qua tim mặt cắt ngang cầu :
Sơ đồ tính toán và chất tải xem nh hình vẽ sau :
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 88
a= 0,5. (a
1
+ l
b
/3+ 1,6) = 2,05 m
Ta thấy a< l
b
/3+ 1,6/2 =2,86 m => Lấy a= 2,86 m
b = b
1
+ c= 1,94 m
a= 2,86 m
b = b
1
= 0,84 m
Đồ án tốt nghiệp
190c=110190
b2=60b2=60b2=60 b2=60
Đ.a.h M1/2
100

g1
g2
gmd
g2
84
b1
618
418
P1
155 100100
65
194
b = b1+c
106
P2
b1
b1 = 84
12
25
100
a1 = 44
65
155
P1
106 84
1.545
1.06
0.53
0.5
1.06

0.53
0.5
a = 286
- Diện tích đặt tải cũng nh giá trị của hoạt tải phân bố đợc tính toán hoàn toàn t-
ơng tự nh trờng hợp 1 nên ta có :


Từ đó xác định bằng SAP2000 đợc mômen giữa nhịp dầm giản đơn nh trong bảng sau:
Tải trọng Xe H30 Lớp phủ Trọng lợng bản
Tổng
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 89
P
1
= 2,497 T/m
P
2
= 2,163 T/m
a

= 2,86 m
b
1
= 0,84 m
a

= 2,86 m
b = 1,94 m
Đồ án tốt nghiệp
mặt cầu
M

0
tt
(T.m) 12,39 1,98 3,56 17,93
M
0
tc
(T.m) 6,81 1,32 3,23 11,36
b - Xác định nội lực do tĩnh tải và xe nặng HK80
Với hoạt tải HK80 a
2
= 0,2m ; b
2
=0,8 m ; P = 20 T
Trờng hợp 1 : Xếp 1 bánh xe ở giữa nhịp bản theo sơ đồ
12
g
2
g
2
g
md
g
1
P
Đ.a.h M1/2
0.774
0.5
1.545
1.345
0.815

0.5
0.395
100
618
100155 100
65
418
25
a1 = 44
b1
100
65
270
155
b2 = 80
b1 = 104
b2 = 80
b1
a1 = 44
120
P
256.88 104 166 90.88
- Diện tích truyền áp lực lên bản
- Diện tích làm việc của bản
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 90
a
1
= a
2
+ 2.H= 0,44 m

b
1
= b
2
+ 2.H= 1,04 m
a = a
1
+ l
b
/3 = 0,44 + 6,18/3= 2,5 m
Do a > 1,2 m. Vậy lấy a = 1,2 m
b = b
1
= 1,04 m
Đồ án tốt nghiệp
=> Cờng độ hoạt tải phân bố trên một đơn vị chiều dài tính cho 1 m rộng bản :
013,8
04,1.2,1.2
20
b.a.2
P
p
1
===
(T/m)
Từ đó xác định đợc mômen giữa nhịp dầm giản đơn bằng SAP 2000 nh trong bảng sau :
Tải trọng HK80 Lớp phủ mặt cầu Trọng lợng bản
Tổng
M
0

tt
(Tm) 14,8 1,98 3,56 20,34
M
0
tc
(Tm) 13,46 1,32 3,23 18,01
Trờng hợp 2 : Xếp 2 bánh xe đối xứng qua tim mặt cắt ngang theo sơ đồ :
b1
270
b1 = 104
418
618
12
155
g
2
P
120
100100
65
a1 = 44
25
b2 = 80
g
md
g
1
g
2
P

100
a1 = 44
b1
100
65
155
b2 = 80
122
104 166 104
122
b1 = 104
Tơng tự nh trên ta có :
- Diện tích truyền áp lực lên bản
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 91
a
1
= a
2
+ 2.H= 0,44 m
b
1
= b
2
+ 2.H= 1,04 m
a = a
1
+ l
b
/3 = 0,44 + 6,18/3= 2,5 m
Do a > 1,2 m. Vậy lấy a= 1,2 m

b = b
1
= 1,04 m
Đồ án tốt nghiệp
- Diện tích làm việc của bản
=> Cờng độ hoạt tải phân bố trên một đơn vị chiều dài tính cho 1 m rộng bản :
013,8
04,1.2,1.2
20
b.a.2
P
p
1
===
(T/m)
Từ đó xác định đợc mômen giữa nhịp dầm giản đơn nh trong bảng sau :
Tải trọng HK80
Lớp phủ
mặt cầu
Trọng lợng bản
Tổng
M
0
tt
(Tm) 15,95 1,98 3,56 21,48
M
0
tc
(Tm) 14,5 1,32 3,23 19,05
=> Theo kết quả tính toán ở 2 phần a, b ta thấy rằng mômen do tải trọng HK80 đứng tại

tim mặt cắt ngang gây ra lớn nhất vậy lấy giá trị M
0
tt
= 21,48 (Tm) và M
0
tc
= 19,05 (Tm) để
tính toán.
c- Xác định hệ số ngàm K
- Hệ số ngàm K đợc tra bảng phụ thuộc vào sơ đồ tĩnh của bản (1 nhịp hay liên tục)
và hệ số là tỉ số giữa độ cứng trụ của bản và mômen chống xoắn của dầm đỡ bản. Hệ số
đợc xác định theo công thức
)cm(
J.G
l.D
.001,0
2
X
3
b
=
Một cách gần đúng hệ số ngàm K đợc chọn theo giá trị < 30
Tại gối (sát sờn dầm) K = - 0,8
Tại giữa nhịp bản K = 0,5
Vậy giá trị mômen tính toán lấy nh sau
Tại gối (sát sờn dầm) M
g
tt
= - 0,8. 21,48 = -17,184 Tm
M

g
tc
= - 0,8. 19,05 = -15,24 Tm
Tại giữa nhịp bản M
l/2
tt
= 0,5. 21,48 = 10,74 Tm
M
l/2
tc
= 0,5. 19,05 = 9,525 Tm
3 - Xác định lực cắt :
Nguyên tắc :
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 92
Đồ án tốt nghiệp
Bản đợc tính toán nh dầm đơn giản kê trên 2 gối tại vị trí cạnh sờn dầm, nhịp tính toán
l
b
= 6,18 m. Ta xác định lực cắt do tải trọng tính toán gây ra (kể cả hệ số vợt tải và hệ số
xung kích) cho các tiết diện đầu và cuối vút. Để xác định lực cắt ta sử dụng đờng ảnh h-
ởng, xếp xe vào các vị trí bất lợi nhất sao cho đầu cạnh dài b
1
do tải trọng truyền xuống
trùng với tiết diện cần tính toán lực cắt, tung độ đờng ảnh hởng lấy ứng với điểm giữa của
đoạn b
1
, và lực cắt đợc xác định theo công thức :

à++=
x

x
ho
b
ii
tt
a
y
2
P
)1.(n)x
2
l
.(g.nQ
Trong đó :
- y
x
: Tung độ đờng ảnh hởng Q dới các lực bánh xe
- a
x
: Chiều rộng làm việc của bản tơng ứng với tải trọng đó
- x
o
: Khoảng cách từ gối đến tiết diện tính lực cắt
- g
i
: Trọng lợng các lớp mặt đờng và trọng lợng bản thân của bản
- n
i
: Hệ số vợt tải của tĩnh tải tơng ứng : n
md

=1,5 ; n
bt
=1,1
- n
h
: Hệ số vợt tải của hoạt tải : Xe H30 n
h
= 1,4 ; Xe HK80 n
h
= 1,1
- (1 + à) : Hệ số xung kích của hoạt tải (1 + à) = 1,291 ứng với = 6,18m với xe
H30, với xe HK80 (1 + à) = 1
Ta có :
Đối với xe H30 :
a
0
= a
1
= 0,44m => a
o
<l
b
/3 = 2,06 m => Lấy a
o
= 2,06 m
a = 2,86 m
b
1
= 0,84 m
Đối với xe HK80 :

b
1
= 1,04 m
a = a
o
= 1,2 m
Trọng lợng lớp phủ mặt cầu : g
md
tc

= 0,276 (T/m)
Trọng lợng bản thân bản mặt cầu gần đúng ta tính theo diện tích tơng đơng :
g = [2.(0,25 + 0,65). 0,5 + 0,25. 4,18]. 2,5/ 6,18 = 0,7868 (T/m)
Các sơ đồ xếp xe nh trong hình vẽ sau :
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 93
Đồ án tốt nghiệp
Xếp xe H30
Xếp xe H30
2
1
1
2
Đ.a.h Q 2-2
Đ.a.h Q 1-1
Đ.a.h Q 2-2
Đ.a.h Q 1-1
0.139
0.446
0.624
0.932

1
0.167
0.833
0.765
0.46
0.283
0.022
0.479
0.916
1
0.315
0.749
0.833
0.167
Xếp xe HK80
Xếp xe HK80
270
104100 104
104
270
104
148
28
190 110
142
84100 84 84 84
8484 84 84
110
42
190

86
190
618
418
b1 = 84
100100100155
65
12
25
65
100 155
Tr)ờng hợp H30
a
o
=206
a=286
Tr)ờng hợp HK80
a=120
4
5

ax
a/ Xác định lực cắt khi xếp tải trọng HK80 và tĩnh tải :
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 94
Đồ án tốt nghiệp
Tại tiết diện 1-1 ta có :
x
o
= 0 , (1+à) = 1 ; y
x1

= 0,916 ; y
x2
= 0,479
a
x1
= a
x2
= 1,2 ; n
h
= 1,1
=> Q
1-1
tt
= (1,1. 0,7868 + 1,5. 0,276).(6,18/2 - 0) +1,1.1.
2
20
. (
2,1
479,0
2,1
916,0
+
)
= 16,74 (T)
Tại tiết diện 2-2 ta có :
x
o
= 1m , (1+à) = 1 ; y
x1
= 0,749 ; y

x2
= 0,315
a
x1
= a
x2
= 1,2 m ; n
h
= 1,1
=> Q
2-2
tt
= (1,1. 0,7868 + 1,5. 0,276).(6,18/2 - 1) +1,1.1.
2
20
. (
2,1
315,0
2,1
749,0
+
)
= 12,43 (T)
b/ Xác định lực cắt khi xếp tải trọng H30 và tĩnh tải :
Tại tiết diện 1-1 ta có :
x
o
= 0 , (1+à) = 1,291 ; y
x1
= 0,932 ; y

x2
= 0,624 ; y
x3
= 0,446 ; y
x4
= 0,139
a
x1
= a
x2
= a
x3
= a
x4
= 2,86 m ; n
h
= 1,4
=> Q
1-1
tt
= (1,1. 0,7868 + 1,5. 0,276).(6,18/2 - 0) +1,4.1,291.
2
12
. (
86,2
624,0
86,2
932,0
+
+

+
86,2
139,0
86,2
446,0
+
)
= 12,072 (T)
Tại tiết diện 2-2 ta có :
x
o
= 1m , (1+à) = 1,291 ; y
x1
= 0,765 ; y
x2
= 0,46 ; y
x3
= 0,283 ; y
x4
= 0,022
a
x1
= a
x2
= a
x3
= a
x4
= 2,86 m ; n
h

= 1,4
=> Q
2-2
tt
= (1,1. 0,7868 + 1,5. 0,276).(6,18/2 - 1) +1,4.1,291.
2
12
. (
86,2
46,0
86,2
765,0
+
+
+
86,2
022,0
86,2
238,0
+
)
= 8,305 (T)
=> Ta có bảng kết quả tính toán nh sau :
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 95
Đồ án tốt nghiệp
Bảng kết quả tính toán lực cắt tại tiết diện 1-1 và tiết diện 2-2
Tải trọng Q
1-1
tt
(T) Q

2-2
tt
(T)
Xe HK80 + Tĩnh tải 16,74 12,43
Đoàn xe H30 + Tĩnh tải 12,072 8,305
=> Theo kết quả tính toán ta sẽ lấy giá trị Q
tt
11
=16,74(T) và Q
tt
22
= 12,43(T) để tính
toán.
V- Tính toán diện tích cốt thép trong bản :
Theo kết quả tính toán nội lực ở hai phần trên ta chọn các trị số nội lực nguy hiểm nhất
để tính toán, cụ thể nh trong bảng sau
Bảng các trị số nội lực tính toán
Nội
Lực
M
ng
tt
(Tm)
M
ng
tc

(Tm)
M
l/2

tt
(Tm)
M
l/2
tc
(Tm)
M
1-1
tt
(Tm)
Q
1-1
tt

(T)
Q
ng
tt

(T)
Q
2-2
tt

(T)
Trị số -17,184 -15,24 10,74 9,525 2,32 2,53 16,74 12,43
1 - Tính toán và bố trí cốt thép :
- Vật liệu chế tạo: Bêtông mác 500 có R
u
= 285 kg/cm

2
R
k
= 18 kg/cm
2
Thép AII có R
t
= 2400 kg/cm
2
Dự kiến bố trí cốt thép chịu lực của bản 16 ( f
a
= 2,011 cm
2
)
a - Tính toán lới cốt thép trên :
- Chiều cao làm việc của bản tại tiết diện ngàm
h
o
= 65 - 3,5 - 0,8 = 60,7 (cm)
- Diên tích cốt thép chịu lực cần thiết (cm
2
) xác định bởi công thức

=
b.R
M.2
hh.b.
R
R
'F
u
tt
g
2
00
t
u
t
89,11
100.285
10.184,17.2
7,607,60.100.
2400
285
'F
5
2
t
=

=
(cm
2
)
Chọn 7 thanh 16 có F
t
=14,07 cm
2
. Bố trí trong 1m rộng bản, bớc cốt thép là 15cm
b - Tính toán lới cốt thép dới :
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 96
Đồ án tốt nghiệp
- Chiều cao làm việc của bản tại tiết diện giữa nhịp
h = 25 - 3,5 - 0,8 = 20,7 cm
- Diên tích cốt thép chịu lực cần thiết (cm
2
) xác định bởi công thức








=

b.R
M.2
hh.b.
R
R
F
u
tt
2/l
2
00
t
u
t
66,22
100.285
10.74,10.2
7,207,20.100.
2400
285
F
5
2
t
=

=
(cm
2
)
Chọn 11 thanh 18 có F
t
= 27,99 cm
2
. Bố trí trong 1m rộng bản, bớc cốt thép là 10 cm
2 - Kiểm tra tiết diện :
a- Kiểm tra tiết diện ngàm theo cờng độ :
- Nội lực kiểm tra: M
tt
= 17,184 (Tm) ; Q
tt
= 16,74 (T)
- Diện tích cốt thép : F
t


= 14,07 cm
2
- Chiều cao làm việc : h
0
= 65 - 4,3 = 60,7 (cm)
=> Kiểm tra khả năng chịu mômen :
Chiều cao vùng nén :

100.285
06,12.2400
b.R
'F.R
x
u
tt
==
= 1,015 <

.h

= 0,52. 60,7 = 31,564
Với
o
là hệ số phụ thuộc vào mác bêtông và nhóm cốt thép nên tra bảng ta đợc

o
= 0,52
Điều kiện kiểm tra theo mômen sẽ là
M
gh
= R
u
.b.x.(h
o
- x/2) = 285.100.1,015.(60,7 1,015/2 ) = 1741218 (kg.cm)
=> M
gh

> M
tt
= 17,184.10
5
(kg.cm). Vậy điều kiện bền chịu uốn thoả mãn
=> Kiểm tra khả năng chịu lực cắt :
Khả năng chịu cắt của bê tông
R
o
k
.b.h
0
= 18.100. 60,7 = 109260 (kg) > Q
tt
= 16740 (kg)
Vậy tiết diện kiểm tra thoả mãn điều kiện chịu cắt mà không cần phải tính toán bố trí cốt
xiên hay cốt đai mà chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo.
b - Kiểm tra tiết diện giữa nhịp theo cờng độ:
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 97
Đồ án tốt nghiệp
- Nội lực kiểm tra : M
tt
= 10,74 (Tm)
- Diện tích cốt thép : F
t
= 27,99 cm
2
; F
t

= 14,07 cm
2
- Chiều cao làm việc : h
0
= 25- 4,3= 20,7 (cm)
Chiều cao vùng nén :

17,1
100.285
)07,1499,27.(2400
b.R
)'FF.(R
x
u
ttt
=

=

=
< 2.a= 8,6 cm
=> Mômen giới hạn phá hoại tiết diện
M
gh
= R
t
. F
t
. (h

0
- a) = 2400. 27,99.( 20,7- 4,3) = 11. 10
5
(kg.cm)
Vậy M
gh
> M
tt
= 10,74.10
5
(kgm) nên điều kiện kiểm tra thoả mãn !
c - Kiểm tra tiết diện 1-1 theo điều kiện chịu mômen
- Chiều cao làm việc của tiết diện : h
0
= 25 - 3,5- 0,8 = 20,7 cm
=> Kiểm tra điều kiện chịu mômen :
- Chiều cao vùng nén
185,1
100.285
07,14.2400
b.R
F.R
x
u
tt
===
(cm) < 2.a= 8,6 cm
679080)
2
185,1

7,20.(185,1.100.285)
2
x
h.(x.b.RM
0ugh
===
(kg.cm)
Vậy : M
gh
=6,79 Tm > M
1-1
tt
= 2,32 Tm nên điều kiện kiểm tra thỏa mãn !
=> Kiểm tra điều kiện chịu cắt :
Khả năng chịu cắt của bê tông
R
o
k
.b.h
0
= 18.100. 20,7 = 37260 (kg) > Q
tt
= 2530 (kg)
Vậy tiết diện kiểm tra thoả mãn điều kiện chịu cắt mà không cần phải tính toán bố trí cốt
xiên hay cốt đai mà chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo.
d - Kiểm tra tiết diện 2-2 theo điều kiện chịu cắt:
- Nội lực kiểm tra Q
2-2
= 6,627 T
- Chiều cao làm việc của tiết diện h

0
= 25- 4,3= 20,7 cm
- Khả năng chịu cắt của bê tông
R
o
k
.b.h
0
= 18.100. 20,7 = 37260 (kg) > Q
tt
= 12430 kg Thỏa mãn !
Vậy tiết diện kiểm tra thoả mãn điều kiện chịu cắt mà không cần phải tính toán bố trí cốt
xiên hay cốt đai chỉ cần bố trí cốt đai cấu tạo
e - Kiểm tra độ mở rộng vết nứt tại tiết diện ngàm:
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 98
Đồ án tốt nghiệp
- Nội lực kiểm tra M
tc
= -15,24 (Tm)
- Độ mở rộng vết nứt đợc xác định và kiểm tra theo công thức
)cm(02,0R.
E
.3a
r2
t
t
n
=

=

Trong đó

2
= 0,5 là hệ số xét ảnh hởng của bêtông miền chịu kéo tới cốt thép
E
t
là môđun đàn hồi của cốt thép (E
t
= 2,1.10
6
(kg/cm
2
)
R
r
là bán kính bố trí cốt thép

t
là ứng suất trong cốt thép do tải trọng tiêu chuẩn gây ra
1920
)3,47,60.(07,14
10.24,15
)'ah.(F
M
5
ot
tc
t
=

=

=
(kg/cm
2
)
Bán kính bố trí cốt thép R
r
xác định theo công thức sau
)cm(124
6,1.7.1
1390
d.n.
F
R
ii
r
r
==

=

Trong đó :
F
r
là diện tích miền tác dụng tơng hỗ giới hạn bởi mép trên của tiết diện và đờng
thẳng cách trọng tâm của lới cốt thép trên 1 khoảng 6.d= 9,6 cm (bán kính tác dụng tơng
hỗ) về phía dới
F
r

= (9,6 +4,3).100= 1390 (cm
2
)
: là hệ số xét tới cách bố trí cốt thép, với cốt thép rời = 1
n
i
, d
i
: là số thanh và đờng kính tơng ứng của cốt dọc
Độ mở rộng vết nứt
)cm(02,0)cm(0153,01245,0.
10.1,2
1920
.3R.
E
.3a
6
r2
t
t
n
===

=
Nh vậy điều kiện về độ mở rộng vết nứt đợc thỏa mãn!
f- Kiểm tra độ mở rộng vết nứt tại tiết diện giữa nhịp bản
- Nội lực kiểm tra M
tc
= 9,525 (Tm)
- Độ mở rộng vết nứt đợc xác định và kiểm tra theo công thức

)cm(02,0R.
E
.3a
r2
t
t
n
=

=
Trong đó
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 99
Đồ án tốt nghiệp

2
= 0,5 E
t
= 2,1.10
6
(kg/cm
2
)
)cm/kg(62,2100
)4,46,20.(99,27
10.525,9
)'ah.(F
M
2
5
ot

tc
t
=

=

=
F
r
= (6.1,8 + 4,4).100 =1520 (cm
2
)
76,76
8,1.11.1
1520
d.n.
F
R
ii
r
r
==

=

(cm)

)cm(02,0)cm(013,076,765,0.
10.1,2
62,2100

.3R.
E
.3a
6
r2
t
t
n
===

=
Nh vậy điều kiện về độ mở rộng vết nứt đợc thỏa mãn!
Tóm lại, kích thớc tiết diện cũng nh cốt thép chọn nh vậy là hợp lí, thỏa mãn tất cả
các điều kiện về cấu tạo cũng nh các điều kiện kiểm tra khác về cờng độ cũng nh độ ổn
định.
Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 100