đồ án môn học thiết kế cầu bê tông cốt thép

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƢỜNG
**************

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIÃÚT KÃÚ CÁÖU BÃTÄNG CÄÚT THEÏP


















Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Lan
Sinh viên thực hiện : Trƣơng Minh Phƣớc
Lớp : 04X3A
Số thứ tự đề tài : 042

ĐÀ NẴNG,2008
ỏn mụn hc thit k cu bờtụng ct thộp GVHD: Th.S Nguyn Lan

SVTH: Trng Minh Phc - Lp: 04X3A Trang 2

PHN 1:
THIT K S Bĩ
CHNG M U:
AẽNH GIAẽ CAẽC IệU KIN ậA PHặNG VAè ệ XUT CAẽC PHặNG AẽN VặĩT SNG
M.1. c im ca khu vc xõy dng cu:
M.1.1. a hỡnh:
Khu vc ven sụng khỏ bng phng, mt ct ngang sụng gn nh i xng.
M.1.2. a cht:
a cht lũng sụng tng i tt, s liu kho sỏt a cht lũng sụng cho thy cú
3 lp t.
+ lp 1: sột pha bựn dy 0,5 m
+ lp 2: sột pha cỏt(B=0,5) dy 7m
+ lp 3: cỏt ht trung ln cui si (e = 0,3)
M.1.3. Thu vn:
S liu kho sỏt thu vn cho thy:
+ Mc nc cao nht: + 6,15 m
+ Mc nc thụng thuyn: + 1,29 m
+ Mc nc thp nht: + 0,00 m
M.1.4. iu kin cung cp vt liu, nhõn cụng:
Ngun nhõn cụng lao ng khỏ y , lnh ngh, m bo thi cụng ỳng tin cụng
vic. Cỏc vt liu a phng( ỏ, cỏt ) cú th tn dng trong quỏ trỡnh thi cụng.
M.2. Cỏc ch tiờu k thut:
- Cu vt sụng cp IV cú yờu cu khu thụng thuyn l 40m
- Khu cu: L

0
= 150 m
- Kh cu: 10,5+ 2.1,25 (m)
- Ti trng thit k: 0,65.HL93 + ti trng on ngi:4 kN/m
2

M.3. xut cỏc phng ỏn vt sụng:
M.3.1. Gii phỏp chung v kt cu:
M.3.1.1. Kt cu nhp:
Do sụng cp IV yờu cu khu thụng thuyn 40m, nờn b trớ nhp gia ti thiu
40m
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 3

M.3.1.2. Mố:
Chiều cao đất đắp sau mố tương đối nhỏ <6 m, do vậy ta chọn mố chữ U cải tiến
M.3.1.3. Trụ:
Chiều cao trụ không lớn lắm, ta dùng trụ đặc thân hẹp, không giật bậc.
M.3.1.4. Móng:
Điều kiện địa chất lòng sông khá tốt nên đề xuất dùng móng cọc đóng ma sát
đài thấp hoặc đài cao.
M.3.2. Đề xuất các phƣơng án vƣợt sông:
M.3.2.1. Phƣơng án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT dự ứng lực căng sau( một nhịp 42
m+ 4 nhịp 29 m)
Khẩu độ tính toán: L
0
tt
= 42+4.29+6.0,0.5-4.1,8-2.1,25 = 148,6 m
Kiểm tra điều kiện: = = 0,43% < 5% → Đạt

M.3.2.2. Phƣơng án 2: Cầu BTCT liên hợp nhịp giản đơn( 3 nhịp 52 m)
Khẩu độ tính toán: L
0
tt
=3.52+4.0,05-2.1,2-2.1 = 151,8 m
Kiểm tra điều kiện: = = 1,2% < 5% → Đạt
M.3.2.3. Phƣơng án 3: Cầu dàn thép giản đơn( 3 nhịp 52 m)
Khẩu độ tính toán: L
0
tt
=3.52+4.0,1-2.1,8-2.1,05 = 150,7 m
Kiểm tra điều kiện: = = 0,46% < 5% → Đạt








ỏn mụn hc thit k cu bờtụng ct thộp GVHD: Th.S Nguyn Lan

SVTH: Trng Minh Phc - Lp: 04X3A Trang 4

CHNG 1:
CệU DệM N GIAN BTNG CT THEẽP Dặ ặẽNG LặC CNG SAU
(1 NHậP 42 m VAè 4 NHậP 29 m)
1.1. NHP GIA 42m :
1.1.2. Bn mt cu (Deck):
a. Vựng trong (Deck):

Theo 22TCN272-05 chiu dy ti thiu bn mt cu khụng c nh hn 175 mm.
õy ta chn 190 mm (chiu dy lp chu lc)
Chiu dy cỏc lp cũn li chn nh sau:
+ lp ph b mt chn 15mm
+ lp bờtụng nha dy 75 mm ( qui nh t 50-75 mm)
Tuy nhiờn, khi tớnh sc khỏng thỡ lp ph b mt khụng tham gia chu sc khỏng nờn
b dy tớnh toỏn trong trng hp ny l 190 mm.
V vic nghiờng to dc nc chy 2% ca bn mt cu cú th c tin hnh bng
vic cho chờnh gi ca cỏc dm I kờ lờn tr hoc m m khụng cn to chờnh ngay
trờn bn mt cu.
b. Vựng bn hng (Overhang):
Theo 22TCN272-05 chiu dy ti thiu vựng ny khụng c nh hn 200 mm. Vỡ
vựng cỏnh hng ny cũn phi lan can ụtụ, chu lc va ca ụtụ vo lan can. Theo cỏc
kinh nghim thit k cho thy chiu dy vựng cỏnh hng ny cú th ly bng cỏch tng
chiu dy ca vựng trong bn lờn t 19 mm n 25 mm l hp lý.
Trong ỏn ny ta chn chiu dy 230 mm.
phõn cỏch phn l ngi i v ln xe chy ta cú th dựng vch sn k cú b dy
20cm t ngay trng tõm ng phõn cỏch v ly mt na b rng thuc v mi bờn.
Cú th minh ho cỏch b trớ ny nh sau:

c. Tớnh toỏn cỏc thụng s s b :
Dung trng ca bờtụng ximng l 2,4 T/m
3

Dung trng ca bờtụng nha l 2,25 T/m
3

Dung trng ca ct thộp l 7,85 T/m
3

Th tớch ca lp BT nha V
as
=h
as
.(B-2.B
p
).L=40,95 m
3

Khi lng lp BT nha G
as
=V
as
.2,25 = 92,138 T
PHệN Lệ NGUèI I
PHệN XE CHAY
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 5

Thể tích của lớp bản mặt cầu thuộc vùng trong là
V
d
=0,205.42.(2,35.5+1,08)=110,466 m
3

Thể tích của lớp bản mặt cầu thuộc vùng ngoài: V
oh
=0,23.42.0,93=8,984 m
3

Tính đoạn vút ở vùng tiếp giáp của bản mặt cầu đến dầm chủ :
Chiều cao đoạn vút này là: 50 mm
Suy ra thể tích toàn bộ đoạn vút này của 6 dầm chủ là :
V
1
= 6.0,05.1,08.42 = 13,608 m
3

Thể tích toàn bộ bản mặt cầu: V
td
=V
oh
+V
d
+ V
1
=133,058 m
3
Hàm lượng cốt thép trong bản chiếm k
d
=3%
Thể tích cốt thép tổng cộng của bản mặt cầu:V
sd
=k
d
.V
td
=3,992 m
3

Khối lượng cốt thép:G
sd
=V
sd
.γ
sd
= 31,335 T
Thể tích BT bản mặt cầu V
cd
= 129,066 m
3

Khối lượng BT : G
cd
= V
cd
.γ
c
= 309,758 T
Khối lượng toàn bộ bản mặt cầu :
G
td
= G
as
+ G
sd
+ G
cd
= 92,138+31,355+309,758 = 433,251 T

1.1.3. Lan can (parapet):
Chọn lan can kiểu L3 với các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ:

Với A
p
= 197325 mm
2

Thể tích hai lan can hai bên là : V
p
= 2.197325.42.10
-6
= 16,575 m
3

Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm k
p
= 1,5 %
Ta có thể tích cốt thép trong lan can : V
sp
= V
p
.k
p
= 16,575.1,5% = 0,249 m
3

Khối lượng cốt thép trong lan can là: G
sp
= V

sp
.γ
s
= 0,249.7,85 = 1,955 T
Thể tích BT trong lan can: V
cp
= V
p
– V
sp
= 16,575 – 0,249 = 16,326 m
3

Khối lượng BT trong lan can: G
cp
= V
cp
.γ
c
= 16,326.2,4 = 39,183 T
Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: G
p
= G
sp
+ G
cp
= 1,955 + 39,183 = 41,138 T
1.1.4. Dầm ngang (horizontal beam):
Dầm ngang được bố trí tại 5 vị trí : hai dầm ngang đầu dầm, hai dầm ở vị trí
1/4L và một dầm ngang ở chính giữa dầm.

150
865
50
380
75 255 535
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 6

1.1.4.1. Dầm ngang giữa nhịp:
Các thông số của dầm ngang này:
Chiều cao dầm ngang: H
hbb
= 1,6 m =1600 mm
Bề rộng dầm ngang: b
hbb
= 20 cm = 200 mm
Chiều dài dầm ngang: l
hbb
= S-200 = 2350 -200 = 2150 mm
Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : A
hbb
= 2,801 m
2

Thể tích một dầm: V
1hbb
= 5.0,2.2,801 = 2,801 m
3

Thể tích toàn bộ 3 dầm ngang kiểu này là : V
thbb
= 3.2,801 = 8,403 m
3

1.1.4.2. Dầm ngang tại hai đầu nhịp:
Chiều cao dầm ngang: H
hbs
= 1,8 m
Chiều rộng dầm ngang : B
hbs
= 20 cm
Chiều dài dầm ngang: l
hbs
= 2150 mm
Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : A
hbs
= 3,6 m
2

Thể tích một dầm ngang: V
1hbs
= 5.0,2.3,6 = 3,6 m
3

Thể tích 2 dầm ngang loại này: V
hbs
= 2.3,6 = 7,2 m
3
Tính tổng cộng dầm ngang:

Vậy, tổng thể tích 5 dầm ngang: V
hb
= V
hbb
+ V
hbs
= 8,403 + 7,2 = 15,603 m
3

Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là k
hb
= 2%
Suy ra : thể tích cốt thép : V
shb
= k
hb
.V
hb
= 2%.15,603 = 0,312 m
3

Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: G
shb
= V
shb
.γ
s
=0,312.7,85 =2,449 T
thể tích BT trong dầm ngang : V
chb

= V
hb
– V
shb
= 15,291 m
3

Khối lượng BT trong dầm ngang : G
chb
= V
chb
.γ
c
= 15,291.2,4 =36,698 T
Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: G
hb
= H
shb
+ G
chb
= 2,449 + 36,698 = 39,147 T
1.1.5. Dầm chủ (girder):
1.1.5.1. Cấu tạo dầm:
Đối với nhịp 42 m chọn dầm định hình theo tiêu chuẩn AASHTO, chọn dầm I
kiểu VI có diện tích A
g
= 7000 cm
2

710
200 250 1001045
130
1080
200
1800
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 7

N
b
= = = 6 dầm.
Thể tích một dầm I chưa kể đoạn vút đầu dầm : V
1g
= 0,7.42 = 29,4 m
3

Tính toán đoạn vút đầu dầm:
Chiều dài đoạn vút nguyên : L
bhgr
= a + H
g
= 0,4 +1,8 = 2,2 m
Diện tích đoạn vút nguyên hai bên dầm : A
bhgr
= 2.321500 mm
2

Thể tích đoạn vút nguyên một dầm : V

bhgr
= 2.A
bh
.L
bh
= 2.(2.0,3215).2,2 =2,829 m
3

Chiều dài đoạn vút xiên dầm : L
bhsk
= H
g
/2 = 1,8/2 = 0,9 m
Thể tích đoạn vút xiên : V
bhsk
= 2.L
bhsk
.(1,015 - 0,209)/2 = 0,725 m
3

Thể tích toàn bộ đoạn vút của một dầm I: V
bh
= V
bhgr
+ V
bhsk
= 2,829 + 0,725 =3,554
m
3

Thể tích toàn bộ một dầm I là: V
1tg
= V
1g
+ V
bh
= 3,554+29,4 = 32,954 m
3

1.1.5.2. Tính khối lƣợng của dầm chủ:
Nguyên tắc tính: tính moment M
max
tại vị trí L/2 sau đó đi tính cốt thép, từ đó suy
ra khối lượng từng phần và khối lượng toàn dầm.
a. Các tải trọng tĩnh:
Trọng lượng BT : 2400.9,81.10
-9
= 2,3544.10
-5
N/mm
3

 Dầm trong (Internal girder):
DC : tĩnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết.
Trọng lượng bản thân dầm: DC
g
= 2,3544.10
-5
.700000 = 16,48 N/mm.
Bản: DC

d
= 2,3544.10
-5
.205.2350 = 11,34 N/mm.
Dầm ngang: một cách gần đúng xem dầm ngang như tĩnh tải rải đều trên dầm chủ.
Trọng lượng dầm ngang: P
hb
= 24.0,2. = 15,75 kN
Có 5 đoạn dầm ngang trong mỗi dầm ngang và có tổng cộng 5 dầm ngang. Suy ra
số đoạn dầm ngang tổng cộng là 5.5 = 25 dầm.
Tĩnh tải rải đều lên một dầm chủ do dầm ngang:
DC
hb
= = 1,91 N/mm.
Đoạn vút 50 mm : DC
sk
= 50.1080.2,3544.10
-5
= 1,271 N/mm .
Tổng cộng DC = DC
g
+ DC
d
+ DC
hb
+DC
sk
= 11,34 +16,48 +1,91 + 1,271 = 31
N/mm.
DW – tĩnh tải của các lớp mặt cầu.

DW = 2250.9,81.10
-9
.75.2350 = 3,89 N/mm.
 Dầm ngoài (External girder):
DC : tĩnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết.
Trọng lượng bản thân dầm: DC
g
= 2,3544.10
-5
.700000 = 16,48 N/mm.
Bản: DC
d
= 2,3544.10
-5
.205.(2350/2+1080/2+85+380) = 10,522 N/mm.
Dầm ngang: một cách gần đúng xem dầm ngang như tĩnh tải rải đều trên dầm chủ.
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 8

Trọng lượng dầm ngang: P
hb
= 24.0,2. = 15,75 kN
Có 5 đoạn dầm ngang trong mỗi dầm ngang và có tổng cộng 5 dầm ngang. Suy ra
số đoạn dầm ngang tổng cộng là 5.5 = 25 dầm.
Tĩnh tải rải đều lên một dầm chủ do dầm ngang:
DC
hb
= = 1,91 N/mm.
Tĩnh tải của lan can: DC

p
= 2,3544.10
-5
.196075 = 4,616 N/mm.
Đoạn vút 50 mm : DC
sk
= 50.1080.2,3544.10
-5
= 1,271 N/mm .
Tổng cộng DC = DC
g
+ DC
d
+DC
p
+ DC
hb
+DC
sk
= 10,522 +16,48 +1,875 +4,616
= 34,799 N/mm.
DW – tĩnh tải của các lớp mặt cầu.
DW = 2250.9,81.10
-9
.75.(2350/2+1080/2+85) = 2,98 N/mm.
b. Tính hệ số phân bố ngang mg:
Dầm trong (Internal girder):
Một làn xe chất tải:
Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo công thức sau:
mg

m
SI
= 0,06 + ( )
0,4
( )
0,3
( )
0,1

Trong đó: S - khoảng cách giữa các cấu kiện đỡ; S = 2350 mm
L - chiều dài nhịp tính toán; L = 41200 mm
Khi tính sơ bộ cho phép lấy : ( ) = 1
Suy ra: mg
m
SI
= 0,06 + ( )
0,4
( )
0,3
(1)
0,1
= 0,393
Khi hai làn xe chất tải hoặc lớn hơn (ở đây là 3 làn xe chất tải):
Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo công thức sau:
mg
m
MI
= 0,075 + ( )
0,6
( )

0,2
( )
0,1

= 0,075 + ( )
0,6
( )
0,2
(1)
0,1

= 0,572 (đây là giá trị khống chế)
Dầm ngoài (External girder):
Khi một làn xe chất tải:
Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo nguyên tắc đòn bẩy:
Theo đó lấy cân bằng môment đối với gối giả định ta được :
R = . = 0,628P
Khi có một làn xe chất tải, hệ số làn xe là 1,2 như vậy hệ số phân bố là:
mg
m
SE
= 0,628.1,2 =0,754 (khống chế)
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 9

4300
145 kN
145 kN
35 kN

4300
x
Khi có hai hoặc nhiều làn xe chất tải(ở đây là 3 làn xe)
d
e
- khoảng cách từ mút ngoài của cánh dầm ngoài đến mép trong của lan can
Ta có d
e
= 625 mm
e = 0,77 + = 0,77 + = 0,993 < 1
Lấy e = 1
mg
m
ME
= e.mg
m
MI
= 0,572.1 = 0,572
c. Tính moment tại vị trí giữa nhịp (M
1/2
)
 Đối với dầm trong: khi 3 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng cho
như sau:
DC = 30,966 N/mm.
DW = 3,89 N/mm.
mg
HL93
= mg
m
MI

= 0,572
q
L
= 9,3 N/mm
Hệ số xung kích : IM = 0,25.
Ta có :
M
max
1/2
= (1,25DC + 1,5 DW)∑ω + 1,75.mg
HL93
[q
L
.ω
h
+ (1+IM)∑p
i
.y
i
]
Tiến hành xếp tải lên đường ảnh hưởng để xem xét các trường hợp bất lợi:
Nguyên tắc xếp xe, xếp sao cho hợp lực của các trục xe và trục xe gần nhất cách
đều tung độ của đah.
Theo nguyên tắc này ta có:
Với xe tải:
Ta có : 35(x+4,3) + 145x = 145.(4,3 – x)
Suy ra: x= 1,455 m.
Với xe hai trục thì nguyên tắc này được thấy
một cách rõ ràng mà không cần lý giải.

 Trường hợp 1: xe 3 trục.

9,936
8,514
10,3
7,786
9,3 kN/m
41200
4300 4300
145 kN
145 kN
35 kN
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 10

M
max
1/2
= (1,25.31 + 1,5.3,89) .10,3.41,2.10
6
+
1,75.0,572.0,65.[9,3. .10,3.41,2.10
6
+ (1+0,25)(35.7,786 + 145.9,936 +
145.8,514).10
6
] = 13,13.10
9
N.mm/mm .

 Trường hợp 2: xe hai trục.

M
max
1/2
= (1,25.31 + 1,5.3,89) .10,3.41,2.10
6
+
1,75.0,572.0,65.[9,3. .10,3.41,2.10
6
+ (1+0,25)(110.9,85 + 110.10,15).10
6
] =
12,52.10
9
N.mm/mm

 Đối với dầm ngoài: khi đó 1 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng
cho như sau:
DC = 34,799 N/mm.
DW = 2,98 N/mm.
mg
HL93
= mg
m
MI
= 0,754
q
L
= 9,3 N/mm

Hệ số làn xe m đã kể vào trong hệ số phân bố ngang mg.
Hệ số xung kích : IM = 0,25.
Tải trọng người đi q
p
= 4 kN/m
2
= 4.1,25 N/mm = 5 N/mm .
Ta có :
M
max
1/2
= (1,25DC + 1,5 DW)∑ω + 1,75.mg
HL93
[q
L
.ω
h
+ (1+IM)∑p
i
.y
i
] +
1,75.q
p
.∑ω.
Tiến hành xếp tải lên đường ảnh hưởng để xem xét các trường hợp bất lợi:
 Trường hợp 1: xe 3 trục.
1200
110 kN
110 kN

9,85
9,3 kN/m
10,15
10,3
41200
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 11

M
max
1/2
= (1,25.34,799 + 1,5.2,98) .10,3.41,2.10
6
+
1,75.0,754.0,65.[9,3. .10,3.41,2.10
6
+ (1+0,25)(35.7,786 + 145.9,936 +
145.8,514).10
6
] + 1,75.5. .10,3.41,2.10
6
= 16,90.10
9
N.mm/mm
 Trường hợp 1: xe 2 trục.
M
max
1/2
= (1,25.34,799 + 1,5.2,98) .10,3.41,2.10

6
+
1,75.0,754.0,65.[9,3. .10,3.41,2.10
6
+ (1+0,25)(110.9,85 + 110.10,15).10
6
] +
1,75.5. .10,3.41,2.10
6
= 16,09.10
9
N.mm/mm
Kết luận :
Dầm ngoài có M
max
1/2
lớn hơn nên bất lợi hơn. Khi tính cốt thép cho hệ thống dầm
trong việc chọn sơ bộ, ta lấy giá trị môment này để đi tính cốt thép dự ứng lực.
d. Tính sơ bộ cốt thép trong dầm:
Dầm là cấu kiện chịu uốn là chính, cho nên khi tính cốt thép ta tính theo cấu
kiện chịu uốn của các giáo trình Bêtông cốt thép.
Lấy tổng moment đối với trọng tâm bêtông vùng nén ta suy ra công thức tính
môment kháng uốn danh định sau đây:
M
n
= A
ps
.f
ps
.(d

p
- ) + A
s
.f
y
(d
s
- ) + A
s
’
f
y
’
( - d
s
’
) + 0,85β
1
f
c
’
(b – b
w
)h
f
( )
Có thể tham khảo cách chứng minh chi tiết công thức này trong giáo trình: Kết
cấu bêtông cốt thép theo qui phạm Hoa Kỳ- TS. Nguyễn Trung Hoà – NXB
Xây Dựng, 2003.
Ở đây, một cách gần đúng có thể giả thiết tại mặt cắt giữa nhịp này chỉ có cốt

thép dự ứng lực mà không có cốt thép thường. Khi đó, ta có thể xác định cốt
thép dự ứng lực theo công thức sau:
A
ps
≥
Trong đó : M
u
– moment có hệ số trạng thái giới hạn cường độ I;
M
u
= M
max
1/2
= 16,90.10
9
N.mm/mm
h - chiều cao toàn phần của tiết diện liên hợp; h = 205+1800 = 2005 mm
f
pu
- cường độ của cốt thép dự ứng lực; f
pu
= 1860 MPa.
Suy ra : A
ps
≥ = 5297 mm
2

Chọn 55 thanh 12,7 mm cấp 270. Suy ra: A
ps
= 55.98,7 = 5428,5 mm

2
Hàm lượng cốt thép DƯL theo thể tích: .100% = 0,7%
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 12

Thể tích cốt thép DƯL : 5428,5.42000.10
-6
= 0,228 m
3

Theo thống kê từ bản vẽ dầm DƯL của “Dự án đường cao tốc TP Hồ Chí Minh
- Trung Lương” của công ty tư vấn XDCTGT 533, thì hàm lượng cốt thép thường là
211 kg/m
3
.
Từ đó suy ra lượng cốt thép thường trong dầm là : 211.32,954.10
-3
= 6,953 T
Do đó, thể tích cốt thép thường trong dầm : 6,953/7,85 = 0,886 m
3

Tổng thể tích cốt thép trong dầm : V
sg
= 0,228 + 0,886 = 1,114 m
3

Thể tích BT còn lại là : V
cg
= 32,954 – 1,114 = 31,84 m

3

Khối lượng cốt thép trong dầm: G
sg
= 1,114.7,85 = 8,745 T
Khối lượng BT dầm: G
cg
= 31,84.2,4 = 75,416 T
Tổng khối lượng toàn dầm : G
g
= G
sg
+ G
cg
= 75,416+8,745 = 85,161 T
Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của nhịp 42m:
STT
Hạng mục
Số lượng
KL một CK
(T)
Tổng khối lượng
(T)
1
Lan can
2
20,569
41,138
2
Lớp BT nhựa

1
92,138
92,138
3
Bản mặt cầu
1
433,251
433,251
4
Dầm ngang
5

39,147
5
Dầm chủ
6
85,161
510,966
Tổng cộng
1116,64

******************************
2.1. CÁC NHỊP BIÊN 29m :
Vì các nhịp biên giống nhau, nên ta chỉ tính cho một nhịp rồi suy ra cho các
nhịp còn lại.
2.1.2. Bản mặt cầu (Deck):
a. Vùng trong (Deck):
Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn 175 mm.
ở đây ta chọn 190 mm (chiều dày lớp chịu lực)
Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau:

+ lớp phủ bề mặt chọn 15mm
+ lớp bêtông nhựa dày 75 mm ( qui định từ 50-75 mm)
Tuy nhiên, khi tính sức kháng thì lớp phủ bề mặt không tham gia chịu sức
kháng nên bề dày tính toán trong trường hợp này là 190 mm.
Về việc nghiêng tạo độ dốc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiến
hành bằng việc cho chênh gối của các dầm I kê lên trụ hoặc mố mà không cần tạo độ
chênh ngay trên bản mặt cầu.
b. Vùng bản hẫng (Overhang):
Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu vùng này không được nhỏ hơn 200 mm.
Vì vùng cánh hẫng này còn phải đỡ lan can ôtô, chịu lực va của ôtô vào lan can. Theo
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 13

các kinh nghiệm thiết kế cho thấy chiều dày vùng cánh hẫng này có thể lấy bằng cách
tăng chiều dày của vùng trong bản lên từ 19 mm đến 25 mm là hợp lý.
Trong đồ án này ta chọn chiều dày 230 mm.
c. Tính toán các thông số sơ bộ :
Dung trọng của bêtông ximăng là 2,4 T/m
3

Dung trọng của bêtông nhựa là 2,25 T/m
3

Dung trọng của cốt thép là 7,75 T/m
3

Thể tích của lớp BT nhựa V
as
=h

as
.(B-2.B
p
).L= 28,275 m
3

Khối lượng lớp BT nhựa G
as
=V
as
.2,25 = 63,619 T
Thể tích của lớp bản mặt cầu thuộc vùng trong là :
V
d
= 0,205.29.(2,35.5+1,08)=76,274 m
3

Thể tích của lớp bản mặt cầu thuộc vùng ngoài: V
oh
=0,23.29.0,93= 6,203 m
3

Tính đoạn vút ở vùng tiếp giáp của bản mặt cầu đến dầm chủ :
Chiều cao đoạn vút này là: 50 mm
Suy ra thể tích toàn bộ đoạn vút này của 6 dầm chủ là :
V
1
= 6.0,05.1,08.29 = 9,396 m
3

Thể tích toàn bộ bản mặt cầu: V
td
=V
oh
+V
d
+ V
1
=91,873 m
3
Hàm lượng cốt thép trong bản chiếm k
d
=3%
Thể tích cốt thép tổng cộng của bản mặt cầu:
V
sd
=k
d
.V
td
=2,756 m
3

Khối lượng cốt thép:
G
sd
=V
sd
.γ
sd

= 21,636 T
Thể tích BT bản mặt cầu V
cd
= 89,117 m
3

Khối lượng BT : G
cd
= V
cd
.γ
c
= 213,881 T
Khối lượng toàn bộ bản mặt cầu :
G
td
= G
as
+ G
sd
+ G
cd
= 63,619+21,636+213,881 = 299,136 T
2.1.3. Lan can (parapet):
Chọn lan can kiểu L3 với các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ:

150
865
50
380

75 255 535
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 14

Với A
p
= 197325 mm
2

Thể tích hai lan can hai bên là : V
p
= 2.197325.29.1e
-6
= 11,445 m
3

Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm k
p
= 1,5 %
Ta có thể tích cốt thép trong lan can : V
sp
= V
p
.k
p
= 11,445.1,5% = 0,172 m
3

Khối lượng cốt thép trong lan can là: G

sp
= V
sp
.γ
s
= 0,172.7,85 = 1,35 T
Thể tích BT trong lan can: V
cp
= V
p
– V
sp
= 11,445 – 0,172 = 11,273 m
3

Khối lượng BT trong lan can: G
cp
= V
cp
.γ
c
= 11,273.2,4 = 27,055 T
Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: G
p
= G
sp
+ G
cp
= 1,35 + 27,055 = 28,405 T
2.1.4. Dầm ngang (horizontal beam):

Dầm ngang được bố trí tại 3 vị trí : hai dầm ngang đầu dầm và một dầm ngang
ở chính giữa dầm.
1.1.4.1. Dầm ngang giữa nhịp:
Các thông số của dầm ngang này:
Chiều cao dầm ngang: H
hbb
= 1,4 m =1400 mm
Bề rộng dầm ngang: b
hbb
= 20 cm = 200 mm
Chiều dài dầm ngang: l
hbb
= S - 200 = 2350 - 200 = 2150 mm
Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : A
hbb
= 2,37 m
2

Thể tích một dầm: V
1hbb
= 5.0,2.2,37 = 2,37 m
3

Thể tích toàn bộ dầm ngang kiểu này là : V
hbb
= 1.2,37 = 2,37 m
3

2.1.4.2. Dầm ngang tại hai đầu nhịp:
Chiều cao dầm ngang: H

hbs
= 1,6 m
Chiều rộng dầm ngang : B
hbs
= 20 cm
Chiều dài dầm ngang: l
hbs
= 2150 mm
Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : A
hbs
= 3,17 m
2

Thể tích một dầm ngang: V
1hbs
= 5.0,2.3,17 = 3,17 m
3

Thể tích 2 dầm ngang loại này: V
hbs
= 2.3,17 = 6,34 m
3
Tính tổng cộng dầm ngang:
Vậy, tổng thể tích 3 dầm ngang: V
hb
= V
hbb
+ V
hbs
= 2,37 + 6,34 = 8,71 m

3

Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là k
hb
= 2%
Suy ra : thể tích cốt thép : V
shb
= k
hb
.V
hb
= 2%.8,71 = 0,174 m
3

Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: G
shb
= V
shb
.γ
s
=0,174.7,85 =1,366 T
Thể tích BT trong dầm ngang : V
chb
= V
hb
– V
shb
= 8,536 m
3

Khối lượng BT trong dầm ngang : G
chb
= V
chb
.γ
c
= 8,536.2,4 = 20,486 T
Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: G
hb
= G
shb
+ G
chb
= 1,366 + 20,486 = 21,852 T
2.1.5. Dầm chủ (girder):
2.1.5.1. Cấu tạo dầm:
Đối với nhịp 42 m chọn dầm định hình theo tiêu chuẩn AASHTO, chọn dầm I
kiểu VI có diện tích A
g
= 6536 cm
2

Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 15


N
b
= = = 6 dầm.

Thể tích một dầm I chưa kể đoạn vút đầu dầm : V
1g
= 0,6536.29 = 18,954 m
3

Tính toán đoạn vút đầu dầm:
Chiều dài đoạn vút nguyên : L
bhgr
= a + H
g
= 0,4 +1,6 = 2,0 m
Diện tích đoạn vút nguyên hai bên dầm : A
bhgr
= 2.270500 mm
2

Thể tích đoạn vút nguyên một dầm : V
bhgr
= 2.A
bh
.L
bh
= 2.(2.0,2705).2,0 =2,164 m
3

Chiều dài đoạn vút xiên dầm : L
bhsk
= H
g
/2 = 1,6/2 = 0,8 m

Thể tích đoạn vút xiên : V
bhsk
= 2.L
bhsk
.(0,872726-0,169000)/2 = 0,563 m
3

Thể tích toàn bộ đoạn vút của một dầm I: V
bh
= V
bhgr
+ V
bhsk
= 2,164 + 0,563 =2,727
m
3

Thể tích toàn bộ một dầm I là: V
1tg
= V
1g
+ V
bh
= 2,727 +18,954 = 21,681 m
3

2.1.5.2. Tính khối lƣợng của dầm chủ:
Nguyên tắc tính: tính moment M
max
tại vị trí L/2 sau đó đi tính cốt thép, từ đó suy ra

khối lượng từng phần và khối lượng toàn dầm.
a. Các tải trọng tĩnh:
Trọng lượng BT : 2400.9,81.10
-9
= 2,3544.10
-5
N/mm
3

 Dầm trong (Internal girder):
DC : tĩnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết.
Trọng lượng bản thân dầm: DC
g
= 2,3544.10
-5
.653600 = 15,388 N/mm.
Bản: DC
d
= 2,3544.10
-5
.205.2350 = 11,34 N/mm.
Dầm ngang: một cách gần đúng xem dầm ngang như tĩnh tải rải đều trên dầm chủ.
Trọng lượng dầm ngang: P
hb
= 24.0,2. = 13,936 kN
Có 5 đoạn dầm ngang trong mỗi dầm ngang và có tổng cộng 3 dầm ngang. Suy ra
số đoạn dầm ngang tổng cộng là 5.3 = 15 dầm.
Tĩnh tải rải đều lên một dầm chủ do dầm ngang:
DC
hb

= = 2,47 N/mm.
710
200
250
1600
100
130
75
255
1080
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 16

Đoạn vút 50 mm : DC
sk
= 50.1080.2,3544.10
-5
= 1,271 N/mm .
Tổng cộng DC = DC
g
+ DC
d
+ DC
hb
+DC
sk
= 15,388 +11,34 +2,47 + 1,271 =
30,469 N/mm.
DW – tĩnh tải của các lớp mặt cầu.

DW = 2250.9,81.10
-9
.75.2350 = 3,89 N/mm.
 Dầm ngoài (External girder):
DC : tĩnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết.
Trọng lượng bản thân dầm: DC
g
= 2,3544.10
-5
.653600 = 15,388 N/mm.
Bản: DC
d
= 2,3544.10
-5
.205.(2350/2+1080/2+85+380) = 10,522 N/mm.
Dầm ngang: một cách gần đúng xem dầm ngang như tĩnh tải rải đều trên dầm chủ.
Trọng lượng dầm ngang: P
hb
= 24.0,2. = 13,936 kN
Có 5 đoạn dầm ngang trong mỗi dầm ngang và có tổng cộng 3 dầm ngang. Suy ra
số đoạn dầm ngang tổng cộng là 5.3 = 15 dầm.
Tĩnh tải rải đều lên một dầm chủ do dầm ngang:
DC
hb
= = 2,47 N/mm.
Tĩnh tải của lan can: DC
p
= 2,3544.10
-5
.196075 = 4,616 N/mm.

Đoạn vút 50 mm : DC
sk
= 50.1080.2,3544.10
-5
= 1,271 N/mm .
Tổng cộng DC = DC
g
+ DC
d
+DC
p
+ DC
hb
+DC
sk
= 15,388 +10,522 +2,47 +4,616
= 32,996 N/mm.
DW – tĩnh tải của các lớp mặt cầu.
DW = 2250.9,81.10
-9
.75.(2350/2+1080/2+85) = 2,98 N/mm.
b. Tính hệ số phân bố ngang mg:
 Dầm trong (Internal girder):
 Một làn xe chất tải:
Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo công thức sau:
mg
m
SI
= 0,06 + ( )
0,4

( )
0,3
( )
0,1

Trong đó: S - khoảng cách giữa các cấu kiện đỡ; S = 2350 mm
L - chiều dài nhịp tính toán; L = 28200 mm
Khi tính sơ bộ cho phép lấy : ( ) = 1
Suy ra: mg
m
SI
= 0,06 + ( )
0,4
( )
0,3
(1)
0,1
= 0,433
 Khi hai làn xe chất tải hoặc lớn hơn (ở đây là 3 làn xe chất tải):
Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo công thức sau:
mg
m
MI
= 0,075 + ( )
0,6
( )
0,2
( )
0,1

Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 17

= 0,075 + ( )
0,6
( )
0,2
(1)
0,1

= 0,611 (đây là giá trị khống chế)
 Dầm ngoài (External girder):
 Khi một làn xe chất tải:
Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo nguyên tắc đòn bẩy:
Theo đó lấy cân bằng môment đối với gối giả định ta được :
R = . = 0,628P
Khi có một làn xe chất tải, hệ số làn xe là 1,2 như vậy hệ số phân bố là:
mg
m
SE
= 0,628.1,2 =0,754 (khống chế)
 Khi có hai hoặc nhiều làn xe chất tải(ở đây là 3 làn xe)
d
e
- khoảng cách từ mút ngoài của cánh dầm ngoài đến mép trong của lan can
Ta có d
e
= 625 mm
e = 0,77 + = 0,77 + = 0,993 < 1

Lấy e = 1
mg
m
ME
= e.mg
m
MI
= 0,572.1 = 0,572
c. Tính moment tại vị trí giữa nhịp (M
1/2
)
 Đối với dầm trong: khi 3 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng cho
như sau:
DC = 30,469 N/mm.
DW = 3,89 N/mm.
mg
HL93
= mg
m
MI
= 0,611
q
L
= 9,3 N/mm
Hệ số làn xe m = 0,85.
Hệ số xung kích : IM = 0,25.
Ta có :
M
max
1/2

= (1,25DC + 1,5 DW)∑ω + 1,75.mg
HL93
[q
L
.ω
h
+ (1+IM)∑p
i
.y
i
]
Tiến hành xếp tải lên đường ảnh hưởng để xem xét các trường hợp bất lợi:
 Trường hợp 1: xe 3 trục.
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 18


M
max
1/2
= (1,25.30,469 + 1,5.3,89) .7,05.28,2.10
6
+
1,75.0,611.0,65.[9,3. .7,05.28,2.10
6
+ (1+0,25)(35.4,536 + 145.6,686 +
145.5,264).10
6
] = 6,65.10

9
N.mm/mm .
 Trường hợp 2: xe hai trục.

M
max
1/2
= (1,25.30,469 + 1,5.3,89) .7,05.28,2.10
6
+
1,75.0,611.0,65.[9,3. .7,05.28,2.10
6
+ (1+0,25)(110.6,6 + 110.6,9).10
6
] = 6,3.10
9

N.mm/mm

 Đối với dầm ngoài: khi đó 1 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng
cho như sau:
DC = 32,996 N/mm.
DW = 2,98 N/mm.
7,05
9,3 kN/m
28200
4300 4300
145 kN
145 kN
35 kN

4,536
6,686
5,264
7,05
6,6
6,9
28200
9,3 kN/m
1200
110 kN
110 kN
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 19

mg
HL93
= mg
m
MI
= 0,754
q
L
= 9,3 N/mm
Hệ số làn xe m đã kể vào trong hệ số phân bố ngang mg.
Hệ số xung kích : IM = 0,25.
Tải trọng người đi q
p
= 4 kN/m
2

= 4.1,25 N/mm = 5 N/mm .
Ta có :
M
max
1/2
= (1,25DC + 1,5 DW)∑ω + 1,75.m.mg
HL93
[q
L
.ω
h
+ (1+IM)∑p
i
.y
i
] +
1,75.q
p
.∑ω.
Tiến hành xếp tải lên đường ảnh hưởng để xem xét các trường hợp bất lợi:
 Trường hợp 1: xe 3 trục.
M
max
1/2
= (1,25.32,996 + 1,5.2,98) .7,05.28,2.10
6
+
1,75.0,754.0,65.[9,3. .7,05.28,2.10
6
+ (1+0,25)(35.4,536 + 145.6,686 +

145.5,264).10
6
] + 1,75.5. .7,05.28,2.10
6
= 8,24.10
9
N.mm/mm
 Trường hợp 1: xe 2 trục.
M
max
1/2
= (1,25.32,996 + 1,5.2,98) .7,05.28,2.10
6
+
1,75.0,754.0,65.[9,3. .7,05.28,2.10
6
+ (1+0,25)(110.6,6 + 110.6,9).10
6
] +
1,75.5. .7,05.28,2.10
6
= 7,8.10
9
N.mm/mm
Kết luận :
Dầm ngoài có M
max
1/2
lớn hơn nên bất lợi hơn. Khi tính cốt thép cho hệ thống dầm
trong việc chọn sơ bộ, ta lấy giá trị môment này để đi tính cốt thép dự ứng lực.

d. Tính sơ bộ cốt thép trong dầm:
Dầm là cấu kiện chịu uốn là chính, cho nên khi tính cốt thép ta tính theo cấu
kiện chịu uốn của các giáo trình Bêtông cốt thép.
Lấy tổng moment đối với trọng tâm bêtông vùng nén ta suy ra công thức tính
môment kháng uốn danh định sau đây:
M
n
= A
ps
.f
ps
.(d
p
- ) + A
s
.f
y
(d
s
- ) + A
s
’
f
y
’
( - d
s
’
) + 0,85β
1

f
c
’
(b – b
w
)h
f
( )
Có thể tham khảo cách chứng minh chi tiết công thức này trong giáo trình: Kết
cấu bêtông cốt thép theo qui phạm Hoa Kỳ- TS. Nguyễn Trung Hoà – NXB
Xây Dựng, 2003.
Ở đây, một cách gần đúng có thể giả thiết tại mặt cắt giữa nhịp này chỉ có cốt
thép dự ứng lực mà không có cốt thép thường. Khi đó, ta có thể xác định cốt
thép dự ứng lực theo công thức sau:
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 20

A
ps
≥
Trong đó : M
u
– moment có hệ số trạng thái giới hạn cường độ I;
M
u
= M
max
1/2
= 8,24.10

9
N.mm/mm
h - chiều cao toàn phần của tiết diện liên hợp; h = 205+1600 = 1805 mm
f
pu
- cường độ của cốt thép dự ứng lực; f
pu
= 1860 MPa.
Suy ra : A
ps
≥ = 2870 mm
2

Chọn 32 thanh 12,7 mm cấp 270. Suy ra: A
ps
= 32.98,7 = 3158 mm
2
Hàm lượng cốt thép DƯL theo thể tích: .100% = 0,422%
Thể tích cốt thép DƯL : 3158.29000.10
-9
= 0,092 m
3

Theo thống kê từ bản vẽ dầm DƯL của “Dự án đường cao tốc TP Hồ Chí Minh
- Trung Lương” của công ty tư vấn XDCTGT 533, thì hàm lượng cốt thép thường là
211 kg/m
3
.
Từ đó suy ra lượng cốt thép thường trong dầm là : 211.21,681.10
-3

= 4,575 T
Do đó, thể tích cốt thép thường trong dầm : 4,575/7,85 = 0,583 m
3

Tổng thể tích cốt thép trong dầm : V
sg
= 0,092 + 0,583 = 0,675 m
3

Thể tích BT còn lại là : V
cg
= 21,681 – 0,675 = 21,006 m
3

Khối lượng cốt thép trong dầm: G
sg
= 0,675.7,85 = 5,3 T
Khối lượng BT dầm: G
cg
= 21,006.2,4 = 50,414 T
Tổng khối lượng toàn dầm : G
g
= G
sg
+ G
cg
= 50,414+5,3 = 55,714 T
Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của 1 nhịp 29 m:
STT
Hạng mục

Số lượng
KL một CK
(T)
Tổng khối lượng
(T)
1
Lan can
2
14,203
28,405
2
Lớp BT nhựa
1
63,619
63,619
3
Bản mặt cầu
1
299,136
299,136
4
Dầm ngang
3

21,852
5
Dầm chủ
6
55,714
334,286

Tổng cộng
747,268
2.2. Mố và trụ cầu:
2.2.1. Mố (Abutment):
Ta có chiều cao đất đắp của mố là 4,5 m. chọn mố chữ U có các kích thước cho
như trên hình vẽ sau:
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 21


Tính khối lượng mố như sau:
Chú ý rằng các số liệu diện tích bề mặt được đo trên phần mềm AutoCAD mà
không tính chi tiết ở đây.
Phần bệ mố :V
1
= 7,375.13,76 = 101,48 m
3

Phần thân mố:V
2
= 4,65.13,76 = 63,984 m
3

Phần tường đỉnh:V
3
= 0,77175.13,76 = 10,62 m
3

Phần nhô của bản kê bản giảm tải:V

4
= 0,13027.(13,76-0,15.2) = 1,753 m
3

Phần bản giảm tải :V
5
= 0,3.(13,76-0,15.2) = 4,038 m
3

Phần tường cánh:V
6
= 18,256649.0,15.2 = 5,477 m
3

Phần tường tai:V
7
= 1,8.0,15.2 = 0,54 m
3

Phần đá kê gối:V
8
= 0,2125.1.6 = 1,275 m
3

Tổng thể tích toàn bộ mố:V
ab
= ∑V
i
= 189,167 m
3

Theo thống kê từ bản vẽ của công trình “Cầu sông Gia- Hiệp Đức- Quảng
Nam” thì hàm lượng cốt thép trong mố chiếm k
ab
= 0,9% thể tích.
Từ đó ta có:
Thể tích cốt thép trong mố:V
sab
= V
ab
.k
ab
= 1.7 m
3

Khối lượng cốt thép trong mố:G
sab
= V
sab
.γ
s
= 13,36 T
Thể tích BT trong mố:V
cab
= V
ab
-V
sab
= 187,467 m
3

Khối lượng BT trong mố:G
cab
= V
cab
.γ
c
= 449,92 T
Khối lượng tổng cộng mố:G
ab
= G
cab
+ G
sab
= 463,28 T
2.2.2. Tr ụ cầu (Pier):
Chọn loại trụ thân hẹp, chiều cao trụ dài nhất là 5,95 m, nên thân trụ ta không
cần phải giật bậc.
3000
4500
4000
500
1500
1500 500
1000 15001500
3100
250
850
800
268

300
300
350
3000
100
1:1
300
1800
1000
2200
1800
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 22

Có 4 trụ giống nhau đôi một, nên ta chỉ cần tính cho 2 trụ còn hai trụ còn lại là
tương tự .
Các số liệu diện tích và kích thước ở đây cũng được đo trên phần mềm ACAD.
2.2.2.1. Trụ giữa( trụ nối giữa nhịp 42m và nhịp 29 m):
Tính cho một trụ giữa:
Phần đáy trụ:V
1
= 5,4.9 = 48,6 m
3

Phần thân trụ:V
2
= 11,90469.5,95 = 70,833 m
3

Phần đỉnh trụ:V
3
= 18,105.2.2 = 39,831 m
3

Phần đá kê gối:V
4
= 0,5755.1.6 = 3,465 m
3
Phần tường tai:V
5
= 0,27.2,2 = 0,594 m
3

Tổng cộng thể tích trụ:V
p1
= ∑V
i
= 163,323 m
3

Thể tích cốt thép chiếm k
p
= 1 %
Suy ra : thể tích cốt thép:V
sp
= V
p1
.k
p

= 1,63 m
3

Khối lượng cốt thép trong trụ:G
sp
= V
sp
.γ
s
= 12,8 T
Thể tích BT trong trụ:V
cp
= V
p1
-V
sp
= 161,7 m
3

Khối lượng BT trong trụ:G
cp
= V
cp
.γ
c
= 388,06 T
Tổng khối lượng trụ:G
p1
= G
cp

+ G
sp
= 400,9 T
2.2.2.2. Trụ biên( trụ nối giữa nhịp 29m và nhịp 29 m):
Tính cho một trụ biên:
Phần đáy trụ:V
1
= 5,4.9 = 48,6 m
3

Phần thân trụ:V
2
= 11,90469.4,7 = 55,95 m
3

Phần đỉnh trụ:V
3
= 18,105.2.2 = 39,831 m
3

Phần đá kê gối:V
4
= 0,4125.1.6 = 2,475 m
3
Phần tường tai:V
5
= 0,27.2,2 = 0,594 m
3

Tổng cộng thể tích trụ:V

p1
= ∑V
i
= 147,45 m
3

Thể tích cốt thép chiếm k
p
= 1 %
Suy ra : thể tích cốt thép:V
sp
= V
p1
.k
p
= 1,47 m
3

Khối lượng cốt thép trong trụ:G
sp
= V
sp
.γ
s
= 11,5 T
Thể tích bêtông trong trụ:V
cp
= V
p1
-V

sp
= 145,98 m
3

Khối lượng bêtông trong trụ:G
cp
= V
cp
.γ
c
= 350,352 T
Tổng khối lượng trụ:G
p2
= G
cp
+ G
sp
= 361,852 T
Bảng tổng kết khối lƣợng của kết cấu phần dƣới (substructure):
Hạng mục
Khối lượng (T)
Mố(Abutment)
463,28
Tr ụ giữa (Pier 1)
400,9
Tr ụ biên (Pier 2)
361,852

2.3. Tính toán số lƣợng cọc trong mố và trụ cầu:
2.3.1. Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:

2.3.1.1. Xét mố cầu:
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 23

ở đây hai mố ở hai đầu cầu có chiều cao và tải trọng tác động như nhau, nên ta
chỉ tính cho một mố còn mố kia tương tự.
Các tải trọng tác dụng lên mố:
R
ap
= DC
f
+R
f

Trong đó : DC
f
- trọng lượng bản thân của mố.
DC
f
= 1,25.463,28 = 579,1 T = 5681 kN.
R
f
– tĩnh tải và hoạt tải ở kết cấu phần trên tác dụng lên mố.
R
f
= (1,25DC + 1,5DW).∑ω + n
h
.n.m.0,65.[(1+IM) P
i

y
i
+ q
l
ω]+ n
h
. 2.T.QL. ω
Trong đó: DC - tĩnh tải của kết cấu phần trên( hệ thống dầm chủ và dầm ngang).
DC = 12,94 T/m = 126,94 kN/m
DW – tĩnh tải giai đoạn 2( bao gồm hệ thống bản mặt cầu, lan can, và các lớp phủ)
DW = 11,67 T/m = 114,48 kN/m
n
h
: hệ số vượt tải; n
h
= 1,75.
IM: hệ số xung kích; (1+IM) =1,25
n : số làn xe; n = 3.
m: hệ số làn xe; m= 0,85
P
i
: tải trọng trục bánh xe.
y
i
: tung độ đường ảnh hưởng tương ứng .
2 : số làn người đi.
T : bề rộng đường người đi; T = 1,25 m.
QL : tải trọng đoàn người , QL = 4 KN/m
2
.

: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ).
q
1
= 9,3 KN/m: Tải trọng làn thiết kế.
 Xét xe tải thiết kế ( xe 3 trục):


R
f
= (1,25.126,94 + 1,5.114,48). .1.28,2+
35 kN
145 kN
145 kN
4300 4300
9,3 kN/m
1
0,848
0,695
28200
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 24

1,75.3.0,85.0,65.[(1+0,25)(145.1+145.0,848+35.0,695) + 9,3. .1.28,2]+ 1,75.
2.1,25.4. .1.28,2 = 6345,3 kN.
 Xét xe tandem:

R
f
= (1,25.126,94 + 1,5.114,48). .1.28,2+

1,75.3.0,85.0,65.[(1+0,25)(110.1+110.0,96) + 9,3. .1.28,2]+ 1,75. 2.1,25.4. .1.28,2
= 6067,3 kN.
Như vậy, ta chọn xe tải thiết kế để tính toán.
Ta có : R
ap
= DC
f
+ R
f
= 5681 + 6345,3 = 12026,3 kN.

2.3.1.2. Xét trụ cầu (pier):
Ở đây có 4 trụ, trong đó có hai trụ giống nhau từng đôi một có chiều cao và tải
trọng tác động như nhau, nên ta chỉ tính cho hai trụ còn hai trụ kia tương tự.
Các tải trọng tác dụng lên trụ:
R
p
= DC
f
+R
f

Trong đó : DC
f
- trọng lượng bản thân của trụ.
Tr ụ 1( trụ giữa) DC
f
p1
= 1,25.400,9 = 501,125 T = 4961,04 kN.
Tr ụ 1( trụ biên) DC

f
p2
= 1,25.361,852 = 452,315 T = 4437,21 kN.
R
f
– tĩnh tải và hoạt tải ở kết cấu phần trên tác dụng lên trụ.
R
f
= (1,25DC + 1,5DW).∑ω + n
h
.n.m.0,65.[(1+IM) P
i
y
i
+ q
l
ω]+ n
h
. 2.T.QL. ω
Trong đó: DC - tĩnh tải của kết cấu phần trên( hệ thống dầm chủ và dầm ngang).
DW – tĩnh tải giai đoạn 2( bao gồm hệ thống bản mặt cầu, lan can, và các lớp phủ)
n
h
: hệ số vượt tải; n
h
= 1,75.
IM: hệ số xung kích; (1+IM) =1,25
n : số làn xe; n = 3.
9,3 kN/m
110 kN

110 kN
0,957
28200
1
Đồ án môn học thiết kế cầu bêtông cốt thép GVHD: Th.S Nguyễn Lan

SVTH: Trƣơng Minh Phƣớc - Lớp: 04X3A Trang 25

m: hệ số làn xe; m= 0,85
P
i
: tải trọng trục bánh xe.
y
i
: tung độ đường ảnh hưởng tương ứng .
2 : số làn người đi.
T : bề rộng đường người đi; T = 1,25 m.
QL : tải trọng đoàn người , QL = 4 KN/m
2
.
: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ).
q
1
= 9,3 KN/m: Tải trọng làn thiết kế.
Cần chú ý rằng: trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với
từng trụ một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi. Hơn nữa, để tính phản
lực gối phải tổ hợp xe theo một cách thứ hai nữa như sau:
“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe
này cách bánh sau xe kia là 15000 mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết
kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN vủa mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục

3.6.1.3.1 qui trình 22TCN272-05)
Hình vẽ xếp xe và các kết quả tính toán được cho ở bên dưới:
Hình vẽ xếp xe trụ biên:




Hình vẽ xếp xe trụ giữa:
0,824
0,875
9,3 kN/m
2820028200
ÂAH Rp
35 kN
145 kN
145 kN
43004300
0,975
110 kN
110 kN
1200
28200 28200
9,3 kN/m
0,969
0,99
ÂAH Rp
43004300
145 kN
145 kN
35 kN

4300 4300
ÂAH Rp
28200
9,3 kN/m
0,176
0,326
0,476
1
0,85
0,7
145 kN
145 kN
35 kN
28200