ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KÊ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DẦM T NHỊP L=28M ĐH GTVT HÀ NỘI

Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Mục lục
Phần I: Nội dung thuyết minh.
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ 5
1.1. Bố trí chung mặt cắt ngang cầu 5
1.2. Chọn mặt cắt ngang dầm chủ 5
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu 6
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu 6
3.1. Đối với dầm giữa 6
3.2. Đối với dầm biên 7
4. Tính toán bản mặt cầu 8
4.1. Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu 8
4.2. Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải 8
4.3. Xác định nội lực do hoạt tải và ngời đi bộ 15
4.4. Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu 21
4.5. Tính toán cốt thép chịu lực 22
5. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải 31
5.1. Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ 31
5.2. Các hệ số cho tĩnh tải
p
33
5.3. Xác định nội lực 33
6. Nội lực dầm chủ do hoạt tải 38
6.1. Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn QT 272 - 05 39
6.2. Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo QT 18 -79 42
6.3. Xác định nội lực 46
7. Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ 54
7.1. Thép 54
7.2. Bê tông. 55
Bộ Môn Cầu - Hầm
1

Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
8. Chọn và bố trí cáp dự ứng lực 56
8.1. Chọn cáp dự ứng lực 56
8.2. Bố trí cáp dự ứng lực 58
8.3. Tính tính các đặc trng hình học 59
9. Tính toán các mất mát ứng suất 61
9.1. Xác định một số thông số cho các bó cáp 61
9.2. Mất mát do ma sát f
pF
62
9.3. Mất mát do tụt neo 64
9.4. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 64
9.5. Mất mát ứng suất do co ngót 65
9.6. Mất mát ứng suất do từ biến 65
9.7. Mất mát do dão thép ứng suất trớc 66
9.8. Tổng mất mát 66
10. Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I 67
10.1. Kiểm toán cờng độ chịu uốn 67
10.2. Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc 71
10.3. Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo TTGH cờng độ 1 72
10.4. Kiểm toán dầm theo TTGH sử dụng 77
11. Bố trí dầm ngang 80
12. Tính độ võng cầu 81
12.1. Tính độ võng lực DƯL 81
12.2. Tính độ võng do tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) 82
12.3. Tính độ võng tức thời do hoạt tải có xét lực xung kích 83
13. Duyệt mỏi 84
Phần II : Bản vẽ kỹ thuật
(Bản vẽ khổ A1)
Bộ Môn Cầu - Hầm

2
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Nhiệm vụ thiết kế:
Thiết kế 1 cầu Bê tông cốt thép DƯL
1. Các số liệu cho trớc:
- Hoạt tải tiêu chuẩn: HL93.
- Dầm T, có dầm ngang, chiều dài nhịp L = 28 m.
- Bề rộng phần xe chạy : 12 m
- Bề rộng lề đi bộ : 1m
- Biện pháp kéo căng cốt thép: căng sau.
- Loại cốt thép DƯL: 7K13
- Cờng độ BT của dầm chủ : 50MPa
2. Tiêu chuẩn thiết kế:
- Quy trình thiết kế : 22TCN - 272 - 05 Giao Thông Vận Tải.
- Tải trọng thiết kế: HL93
3. Vật liệu sử dụng:
- Thép DƯL: (loại 7K13)
Cờng độ quy định của thép ứng suất trớc f
pu
= 1860 Mpa
Giới hạn chảy của thép ứng suất trớc f
py
= 0,9. f
pu
=1674 Mpa
Hệ số ma sát à = 0,23
ứng suất cho phép khi kích f
pj
= 0,8. f
pu

= 1488Mpa
Cờng độ tính toán khi chế tạo R
d1
=13280 Kg/cm
2
Cờng độ tính toán khi sử dụng R
d2
=12800 Kg/cm
2
Môđun đàn hồi E
t
= 165400Mpa
- Vật liệu bêtông:
Cờng độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày: f
c
= 50Mpa.
Cờng độ chịu nén của bêtông khi tạo ứng suất trớc:
F
ci
= 0,9.f
c
= 4,5Mpa.
Bộ Môn Cầu - Hầm
3
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Mô đun đàn hồi của bêtông
1,5
c c c
E = 0,043. f ' = 35749,53 Mpa
Cờng độ chịu kéo khi uốn

r c
f = 0,63 f ' = 4,455 Mpa
4. Yêu cầu:
- Nội dung bản thuyết minh đầy đủ rõ ràng
- Bản vẽ thể hiện mặt chính dầm, mặt cắt ngang, bố trí cốt thép
( Bản vẽ trên giấy A1)
Bộ Môn Cầu - Hầm
4
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Phần I: Nội dung thuyết minh.
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ.
1.1. Bố trí chung mặt cắt ngang cầu.
Tổng chiều dài toàn dầm là 28m, để hai đầu dầm mỗi bên 0,3m để kê gối.
Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 27,4m.
Cầu gồm 6 dầm có mặt cắt chữ T chế tạo bằng bêtông có f
c
= 50Mpa. Lớp
phủ mặt cầu gồm có 2 lớp: lớp phòng nớc có chiều dày 0,4cm,, lớp bêtông
Asphalt trên cùng có chiều dày 7cm. Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằng
cách kê cao các gối cầu.
Khoảng cách giữa các dầm chủ S =2200 mm
Giữa phần xe chạy và lề ngời đi phân cách bằng giải phân cách mềm
Mặt cắt ngang cầu
1,5% 1,5%
- lớp bêtông áp phan hạt mịn 7cm
- lớp phòng nuớc 4cm
1000 250 250 10006000 6000
14500
400
1150 2200 2200 2200 2200 2200 2200 1150

1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
Dầm chủ có tiết diện hình chữ T với các kích thớc sau:
- Chiều dày bản cánh : ts =200 mm
- Chiều cao toàn dầm: H =1600 mm
- Chiều rộng bầu dầm: bb = 600 mm
- Chiều cao bầu dầm: hb =350 mm
- Chiều dày bụng: bw =200 mm
- Chiều rộng bản cánh: b1 =1800 mm
- Chiều rộng vát cánh: 200 mm
- Chiều cao vát cánh: 100 mm
Bộ Môn Cầu - Hầm
5
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
- Chiều rộng vát bầu: 200 mm
- Chiều cao vát bầu: 200 mm
- Phần hẫng: 800 mm
Các kích thớc khác nh hình vẽ:
Mặt Cắt Gối
600
350
200
1800
200
200
600
350
200
200
100
1800

200
Mặt Cắt L/2
Mặt ct dầm chủ Mặt cắt tại gối (Mở rộng sờn dầm)
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu: (A2.5.2.6.3-1)
Yêu cầu: h
min
=0,045.L Trong đó ta có:
L: Chiều dài nhịp tính toán L=27400 mm
h
min
: Chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu,
suy ra: h
min
= 0,045.L = 0,045.27400 = 1233 mm < h=1600mm


Thỏa mãn.
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa:
Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của
+ 1/4 chiều dài nhịp (=
27400
6850
4
=
mm)
+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày bản
bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm
=12x200 + max

2/1800
200
= 3300mm
Bộ Môn Cầu - Hầm
6
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau (S = 2200)


b
i
= 2200mm
3.2 Đối với dầm biên:
Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu
của dầm kề trong (=2200/2=1100) cộng trị số nhỏ nhất của
+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu(=
27400
3425
8
=
mm)
+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2 độ
dày bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm chính
= 6x200 + max



4/1800

2/200
=1650 mm
+ Bề rộng phần hẫng ( =1150 mm)

b
e
= 1100 + 1150= 2250 mm
Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu

Dầm giữa (b
i
) 2200 mm
Dầm biên (b
e
) 2250 mm
4. Tính toán bản mặt cầu.
Bộ Môn Cầu - Hầm
7
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
11502200220022002200220022001150
400
14500
a b c d e f
g
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
áp dụng phơng pháp tính toán gần đúng theo Điều 4.6.2(AASHTO98).
Mặt cầu có thể phân tích nh một dầm liên tục trên các gối đàn hồi là các
dầm chủ.
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực

Theo Điều (A.4.6.2.1) : Khi áp dụng theo phơng pháp giải phải lấy mô men
dơng cực trị để đặt tải cho tất cả các vùng có mô men dơng, tơng tự đối với
mô men âm do đó ta chỉ cần xác định nội lực lớn nhất của sơ đồ. Trong
dầm liên tục nội lực lớn nhất tại gối và giữa nhịp. Do sơ đồ tính là dầm liên
tục đối xứng, vị trí tính toán nội lực là: a, b, c, d, e, f,g nh hình vẽ .
Theo Điều (A.4.6.2.1.6): Các dải phải đợc coi nh các dầm liên tục hoặc
dầm giản đơn. chiều dài nhịp phải đợc lấy bằng khoảng cách tâm đến tâm
giữa các cấu kiện đỡ. Nhằm xác định hiệu ứng lực trong các dải , các cấu
kiện đỡ phải đợc giả thiết là cứng vô hạn .
Các tải trọng bánh xe có thể đợc mô hình hoá nh tải trọng tập trung hoặc
nh tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếp
xúc đợc chỉ trong điều (A.3.6.1.2.5) cộng với chiều cao của bản mặt cầu.
Các dải cần đợc phân tích bằng lý thuyết dầm cổ điển ,ở bài này coi các tải
trọng bánh xe nh tải trọng tập trung.
Xác định nội lực do tĩnh tải
Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng (A.3.5.1-1) AASSHTO
Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do TTBT của bản
mặt cầu, TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can tác dụng lên phần
hẫng.
Bộ Môn Cầu - Hầm
8
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu
Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT bản mặt cầu:
g
DC(bmc)
= 200x1000x24x10
-6

= 4,8 KN/m

Thiết kế lớp phủ dày 74 mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ:
g
DW
= 74x1000x22,5x10
-6
= 1,665 KN/m
Tải trọng do lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi của lan
can không đặt ở mép bản mặt cầu nhng để đơn giản tính toán và thiên về an
toàn ta coi đặt ở mép. g
DC(Lan can)
= 4,564 KN
+ Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e, f,g,h ta vẽ đờng ảnh hởng của
các mặt cắt rồi xếp tải lên đơng ảnh hởng. Do sơ đồ tính toán bản mặt cầu
là hệ siêu tĩnh bậc cao nên ta sẽ dùng chơng trình Sap2000 để vẽ ĐAH và
từ đó tính toán nội lực tác dụng lên bản mặt cầu.
+ Công thức xác định nội lực tính toán:
M
U
= (
P
.M
DC1
+
P
M
DC2
+
P
M
DW

)
: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong khai thác
xác định theo Điều 1.3.2
=
i
.
D
.
R
0,95
Hệ số liên quan đến tính dẻo
D
= 0,95 (theo Điều 1.3.3)
Hệ số liên quan đến tính d
R
= 0,95 (theo Điều 1.3.4)
Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác
i
= 1,05 (theo Điều
1.3.5)
=> = 0,95

p
: Hệ số tĩnh tải (Bảng A.3.4.1-2)
Loại tải trọng TTGH Cờng độ1 TTGH Sử dụng
DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ 1,25/0,9 1
DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,5/0,65 1
4.2.1 Nôi lực mặt cắt a
Mômen tại mặt cắt a là mômen phần hẫng.
Bộ Môn Cầu - Hầm

9
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Sơ đồ tính dạng công xon chịu uốn
( )
3
a ( )
6 6
.1150.1150
.650.650
M [ . . . .1150.10 ]
2.10 2.10
DC bmc
DW
p p p DC lancan
g
g
g


= + +
ở THGH CĐ1 :
( )
3
a
6 6
4,8.1150.1150 1,665.650.650
M 0,95[1, 25. 1,5. 1, 25.4,564.1150.10 ] -10,5031
2.10 2.10
kNm

= + + =
ở THGH SD :
( )
3
a
6 6
4,8.1150.1150 1,665.650.650
M 0,95[1. 1. 1.4,564.1150.10 ] 8,3356
2.10 2.10
kNm

= + + =
4.2.2 Nội lực mặt cắt b
4,8 KN/m
1,665 KN/m
Xếp tải cho đờng ảnh hởng dơng Mb
Để tạo ra ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần Đah dơng ta xếp tĩnh tải với hệ
số lớn hơn 1, trên phần Đah âm ta xếp tĩnh tải với hệ số nhỏ hơn 1.Cụ thể xếp
nh sau:
Bộ Môn Cầu - Hầm
10
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Xếp tải cho đờng ảnh hởng âm Mb
Tính nội lực theo công thức:
M
U
= (
P
.M
DC1

+
P
M
DC2
+
P
M
DW
)
Trên phần Đah dơng:
Với bản mặt cầu lấy hệ số
p
= 1,25 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH
SD
Với lớp phủ lấy hệ số
p
= 1,5 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Trên phần Đah âm:
Với bản mặt cầu lấy hệ số
p
= 0,9 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH
SD
Với lớp phủ lấy hệ sô
p
= 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Sau khi giải sơ đồ bằng Sap2000 kết quả mô men M
b
trong bảng dới đây
Bảng 4.2.2
Phn ah

TTGHCĐI TTGHSD
Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph
Dng
2.885 1.000 2.308 0.800
Âm
-2.155 -0.487 -1.814 -0.342
M
+

3.885 3.108
M


-2.642 -2.156
Bộ Môn Cầu - Hầm
11
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
4.2.3 Nội lực mặt cắt Mc
Đờng ảnh hởng Mc
Làm tơng tự nh trên, ta có bảng kết quả sau:
Bảng 4.2.3
Phn ah
TTGHCĐI TTGHSD
Bn mt cu L p ph Bn mt cu Lp ph
Dng
1.210 0.254 1.019 0.178
Âm
-3.165 -1.318 -2.666 -0.925
M
+

1.464 1.197
M


-4.483 -3.590
4.2.4 Nội lực mặt cắt Md
Sơ đồ xếp tải :
Đờng ảnh hởng Md
Bảng 4.2.4
Bộ Môn Cầu - Hầm
12
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Phần đah TTGHCĐI TTGHSD
Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph
Dng
2.534 0.960 2.134 0.673
Âm
-1.255 -0.521 -1.057 -0.366
M
+

3.494 2.807
M


-1.776 -1.423
4.2.5 Nội lực mặt cắt M e
Đờng ảnh hởng Me

Bảng 4.2.5
Phn ah
TTGHCĐI TTGHSD
Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph
Dng
0.758 0.316 0.639 0.222
Âm
-3.142 -1.247 -2.646 -0.875
M
+

1.074 0.860
M


-4.388 -3.520
Bộ Môn Cầu - Hầm
13
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
4.2.6 Nội lực mặt cắt f
Đờng ảnh hởng Mf
Bảng 4.2.5
Phn ah
TTGHCĐI TTGHSD
Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph
Dng
2.336 0.967 1.967 0.679
Âm
-1.308 -0.481 -1.102 -0.338
M

+

3.303 2.645
M


-1.790 -1.440
4.2.7Nội lực mặt cắt g
Đờng ảnh hởng Mg
Bộ Môn Cầu - Hầm
14
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Bảng 4.2.5
Phn ah
TTGHCĐI TTGHSD
Bn mt cu L p ph Bn mt cu Lp ph
Dng
0.764 0.291 0.643 0.204
Âm
-3.026 -1.259 -2.548 -0.884
M
+

1.055 0.847
M


-4.285 -3.432
Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải tại các mặt cắt (a, b, c, d, e,f,g) là:
THGH

Mặt Cắt
a b c d e f g
TTGHCĐ I
-10.5031 3.8854 -4.4830 3.4935 -4.3881 3.3027 -4.2850
TTGHSD
-8.3356 3.1083 -3.5903 2.8072 -3.5203 2.6455 -3.4317
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ .
Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải
áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (TCN - 272-05) :
Khi bản mặt cầu và bản nắp của cống hộp đợc thiết kế theo phơng pháp dải
gần đúng theo. Điều 4.6.2.1 thì các ứng lực phải đợc xác định trên cơ sở
sau:
Khi các dải cơ bản là ngang và nhịp không vợt quá 4600 mm- các dải ngang
phải đợc thiết kế theo các bánh xe của trục 145000 N.
Do nhịp của bản S =2200 < 4600 mm phải đợc thiết kế theo các bánh xe
của trục 145KN.
Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang sao
cho tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn (3.6.1.3.1) :
+ 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết kế bản hẫng.
Bộ Môn Cầu - Hầm
15
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
+ 600mm tính từ mép làn xe thiết kế : Khi thiết kế các bộ phận khác.
Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần bộ hành.
Khi xếp xe lên đờng ảnh hởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực hạn cả âm và
dơng
Bề rộng dải tơng đơng :áp dụng Điều 4.6.2.1.3
Mô men dơng M
+
: SW = 660 + 0,55S = 660+0,55.2200=1870 mm

Mô men âm M

: SW = 1220 + 0,25S =1220+0,25.2200=1770 mm
Phần hẫng: SW = 1140 + 0,833X
X =1150 -500- 300 = 350 mm
SW=1140+0,083.350 =1431,55 mm
Trong đó
X = Khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm), X=300 mm
S = Khoảng cách của trục cấu kiện đỡ
SW = Bề rộng dải tơng đơng
P = Tải trọng trục xe (N)
Tải trọng bộ hành
Theo Điều 3.6.1.5 lấy tải trọng ngời đi bộ 3x10
-3
Mpa và phải tính đồng
thời cùng hoạt tải xe thiết kế.
4.3.1 Nội lực do Truck Load
Do TruckLoad và TendomLoad có khoảng cách 2 trục theo chiều ngang cầu
nh nhau(1800mm) nhng TruckLoad có trục sau(145 KN) nặng hơn
TendomLoad(110 KN) nên ta chỉ tính nội lực trong bản mặt cầu do
TruckLoad.
Vẽ đờng ảnh hởng và xếp tải
Bộ Môn Cầu - Hầm
16
ThiÕt KÕ M«n Häc CÇu Bª T«ng F1
72,5KN
72,5KN
XÕp t¶i cho ®êng ¶nh hëng ©m Mb
1800
72,5KN

72,5KN
72,5KN
XÕp t¶i cho ®êng ¶nh hëng Mc
1800 600 600 1800
1800
72,5KN
72,5KN
§êng ¶nh hëng Md
Bé M«n CÇu - HÇm
17
ThiÕt KÕ M«n Häc CÇu Bª T«ng F1
18006006001800
72,5KN
72,5KN
72,5KN
§êng ¶nh hëng Me
72,5KN
72,5KN
§êng ¶nh hëng Mf
1800
72,5KN
72,5KN
72,5KN
1800 600 600 1800
§êng ¶nh hëng Mg
Bé M«n CÇu - HÇm
18
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Sơ đồ tính mômen phần hẫng của bản mặt cầu
+ Công thức xác định mômen trong THGH CĐ1 cho 1 mét dài bản mặt

cầu:
M
TruckLoad
+

.( ). 1,75.72,5.1,25.
0,95
1,87
i i i
P IM y y
SW


+
+
= =
M
TruckLoad
-

.( ). 1,75.72,5.1,25.
0,95
1,77
i i i
P IM y y
SW



+

= =
M
TruckLoad
hẫng

.( ).
1,75.1, 25.72,5.
0,95
2. 2.1, 432
i
P IM x
x
SW


+
= =
Trong đó =1,75 (Xem phần 7), =0,95
y
i
: Tung độ đờng ảnh hởng
M
a
( )
1,75.72,5.1,25.0,35
0,95 18.412 KN.m
2.1, 432
= =

( )

b
1,75.72,5.1,25.(0, 445 0,080528)
M = 0,95 29,3674 KN.m
1,87

=

( )
c
1,75.72,5.1,25.(0,04699 0,169315 0,13808 0,01482)
M = 0,95 -20,9044 KN.m
1,770
+
=

( )
d
1,75.72,5.1,25.(0,384 0,066145)
M = 0,95 25,6093 KN.m
1,870

=

( )
e
1,75.72,5.1,25.( 0,123698 0,169276 0,0174 0, 0156316)
M = 0,95 -22,1265 KN.m
1,770
+ +
=

( )
f
1,75.72,5.1,25.(0,381 0,065397)
M = 0,95 25,4278 KN.m
1,870

=
( )
g
1,75.72,5.1,25.( 0,1463 0,1463 0,01576 0.01576)
M = 0,95 -22,2234 KN.m
1,770
+ +
=
Bộ Môn Cầu - Hầm
19
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad Bảng 4.3.1-a
Mặt cắt Trạng thái giới hạn cờng độ 1
Giá trị(KNm)
a b c d d f g
-18.412 29.367 -20.904 25.609 -22.127 25.428 -22.223
+ Công thức xác định mômen trong THGH SD cho 1 mét dài bản mặt cầu:
M
TruckLoad
+
=

.( ). 1.72,5.1, 25.
0,95

1,870
i i i
P IM y y
SW


+
+
=
M
TruckLoad
-
=

.( ). 1.72,5.1, 25.
0,95
1,770
i i i
P IM y y
SW



+
=
M
TruckLoad
hẫng
=

.( ).
1.1, 25.72,5.
0,95
2. 2.1, 432
i
P IM x
x
SW


+
+
=
Trong đó =1(Bảng A3.4.1-2), =0,95, y
i
: tung độ đờng ảnh hởng
M
a
( )
1.72,5.1,25.0,35
0,95 -10,521 KN.m
2.1, 432
= =

( )
b
1.72,5.1,25.(0,445 0,080528)
M = 0,95 16,7814 KN.m
1,87

=

( )
c
1.72,5.1,25.(0,04699 0,169315 0,13808 0,01482)
M = 0,95 -11,9454 KN.m
1,770
+
=

( )
d
1.72,5.1,25.(0,384 0,066145)
M = 0,95 14,6339 KN.m
1,870

=

( )
e
1.72,5.1,25.( 0,123698 0,169276 0,0174 0,0156316)
M = 0,95 -12,6437 KN.m
1,770
+ +
=
( )
f
1.72,5.1,25.(0,381 0,065397)
M = 0,95 14,5302 KN.m
1,870

=
( )
g
1.72,5.1,25.( 0,1463 0,1463 0,01576 0.01576)
M = 0,95 -12,6991 KN.m
1,770
+ +
=
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad ở trạng thái sử dụng
Bảng 4.3.1-b
Mặt cắt Trạng thái giới hạn Sử dụng
Giá trị(KNm)
a b c d d f g
Bộ Môn Cầu - Hầm
20
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
-10.521 16.781 -11.945 14.634 -12.644 14.530 -12.699
Bảng kết quả mô men tại các mặt cắt do TruckLoad ở cả hai trạng thái là :
THGH
Mặt Cắt
a b c d e f g
Cờng độ I
-18.412 29.367 -20.904 25.609 -22.127 25.428 -22.223
Sử dụng
-10.521 16.781 -11.945 14.634 -12.644 14.530 -12.699
4.3.2 Nội lực do PeopleLoad
+ Xếp tải trọng ngời lên Đah các mặt cắt a, b, c, d, e, f, g, ta có bảng kết
quả sau:
Bảng 4.3.2

THGH
Mặt Cắt
a b c d e f g
Cờng độ I
-1.1091 0.1999 -1.3186 0.0991 -0.0634 0.0172 -0.0143
Sử dụng
-0.6338 0.1142 -0.7535 0.0566 -0.0363 0.0098 -0.0082
+ Tổng hợp nội lực do các ti trng tác dụng lên bản mặt cầu đợc cho
trong bảng sau dây :
Bng 4.a
THGH
Mặt Cắt
a b c d e f g
TTGHCĐ I
-30.024 33.453 -26.706 29.202 -26.578 28.748 -26.5227
TTGHSD
-19.491 20.004 -16.289 17.498 -16.200 17.185 -16.1389
Bộ Môn Cầu - Hầm
21
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Vậy nội lực để thiết kế bản mặt cầu là:
Bng 4.b
Mômen (KNm) Dơng Âm Hẫng
TTGH Cờng độ1
33.4526 -30.0243 -30.0243
TTGH Sử dụng
20.0039 -19.4906 -19.4906
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
+ Bê tông bản mặt cầu
f

C
= 50 Mpa Cờng độ nén quy định ở tuổi ở tuổi 28 ngày
E
c
=
'5,1
043,0
cc
fy
(A5.4.2.4-1)

E
c
=
35749,53
MPa
+ Cốt thép
f
y
= 420 Mpa : Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép
E
s
= 200000 MPa
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
+ Lớp bảo vệ
Theo bảng (A.5.12.3-1)
Mép trên bản : a = 60 mm vì bản chịu mài mòn của vấu lốp xe
Mép dới bản : a = 25 mm
+ Sức kháng uốn của bản

M
r
= .M
n
: Hệ số sức kháng quy định theo Điều (A.5.5.4.2.1) ta có = 0,9.
Đối với trạng thái giới hạn cờng độ 1 (Cho BTCT thờng)
M
r
: Sức kháng uốn tính toán
M
n
: sức kháng uốn dang định
Bộ Môn Cầu - Hầm
22
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng theo hình
chữ nhật nh quy định của Điều 5.7.2.2 thì M
n
xác định Điều 5.7.3.2.3






+

+






=
22
)(85.0
2
'
22
1
'''
r
rwcsy
s
syspspsn
ha
hbbf

a
dfA
a
dfA
a
dfaM
p

Vì không có cốt thép ứng suất trớc ,b=b
W
và coi A
s

= 0







=
2
a
dfAM
sysn
Trong đó:
A
S
= Diện tích cốt thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm

2
)
f
y
= Giới hạn chảy qui định của cốt thép (Mpa).
d
S
= Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm
cốt thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm)
A'
S
= Diện tích cốt thép chịu nén (mm
2
)
f'
y
= Giới hạn chảy qui định của cốt thép chịu nén (Mpa).
d'
p
= Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt
thép chịu nén (mm).
f
'
c
= Cờng độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày
(Mpa)
b = Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)
b
w
= Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)

1
= Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất qui định trong điều
(A.5.7.2.2)
h
1
= Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)
a = c
1
; chiều dày của khối ứng suất tơng đơng (mm) điều (A.5.7.2.2)
bf
fA
bf
fAfAfA
ca
c
ys
wc
ycyspsps
'
1
1
'
''
1
85.085.0
=
+
==

Theo trạng thái giới hạn cờng độ I Cốt thép phải bố trí sao cho mặt cắt
đủ khả năng chịu lực
4.5.1 Bố trí cốt thép chịu mômen âm của bản mặt cầu(cho 1 mét dài
bmc) và kiểm toán theo THGHCờng độ 1.
Bộ Môn Cầu - Hầm
23
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (sẽ bố trí cho mômen dơng của bản mặt
cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
M
u
=
30,0243
(KNm) (Bảng 4.b)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 5 thanh cốt thép 16

Diện tích cốt thép A
s
= 5.
2
3,1416 16
4
ì

( )
2

= 1004,8 mm
d
p
= t
s
- 25 -
2
0
d
= 200 - 60 -
2
16
= 132 (mm)
'
1
28
0,85 0,05
7
c
f


=
=
( )
50 28
0,85 0,05 0,6929 Mpa
7

=

1
=
0,6929
> 0,65 thỏa mãn theo (A5.7.2.2)

'
1
1004,8.420
0,85 0,85.50.0,6929.1000
s y
c f
A f
c
f b

= = =

14,3317
(mm)

( )
1
14,3317 9,9298a= .c= 0,6929 . = mm

.
Mô men kháng danh định của mặt cắt :
( )
9,9298
1004,8 53,6108

a
-6
M =A .f .(d - ) = .420. 132 - .10 = KN.m
n s s p
2 2

ữ

.
M
r
=.M
n
=0,9.
53,6108
48,2498=
(KNm)> M
u
=
30,0243
(KN.m)

(Thoả
mãn)


Vậy mặt cắt thoả mãn về mặt cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện
42.0

e
d
c
d
e
= d
P
= 132 mm (Do coi A
ps
= 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c =
7,8173

(mm)
e
c
d
=
14,3317
0,1086< 0,42
132
=


Thoả mãn
Bộ Môn Cầu - Hầm
24
Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông F1
Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu

Phải thoả mãn
'
min 0,03
fc
fy


Trong đó
=min

Tỉ lệ giữa cốt thép chịu kéo và diện tích nguyên .
1004,8
min 0,00761
1000 132

= =
ì
' 50
0,03 0,03
420
fc
fy
=
=
0,00357
'
min 0,03
fc
fy

Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tối thiểu
+ Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều (A.5.10.3.2) Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc
vợt quá 1,5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
S
max
1,5 x200 = 300 (mm)
4.5.2 Bố trí cốt thép dơng cho bản mặt cầu( cho 1 mét dài bmc) và kiểm
toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho mômen âm của bản mặt cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen dơng của bản mặt cầu
M
u
=
33,4526
(KNm) (Xem bảng 4.b)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 5 thanh cốt thép 16

Diện tích cốt thép As

= 5.
2
3,1416.16
4
=
( )

2
1004,8 mm
d
p
=t
s
- 25 -
2
0
d
= 200 - 25 -
16
2
= 167 ( mm).

'
1
28
0,85 0,05
7
c
f


=
=
( )
50 28
0,85 0,05 0,6929 Mpa
7

=

1
=
0,6929
> 0,65 thỏa mãn theo (A5.7.2.2)
Bộ Môn Cầu - Hầm
25