ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC

Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu


PHẦN A :

SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
SVTH : Trang [1]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
− Chiều dài nhòp tính toán: L
tt
= 22.5m.
− Bề rộng mặt cầu: B=7m.
− Lề người đi: 2×1.2m
− Chiều rộng phần thanh lan can: 2x0.2m=0.4m.
→ Khổ cầu: K = 7+2×1.2+2×0.2=14.3m.
− Loại thiết diện dầm chính: T căng sau.
− Bêtông f`
c
=40MPa
− Tải trọng thiết kế: HL93, PL=300 kg/m
2
.
− Quy trình thiết kế: 22TCN272-05
* Trình tự thi công :
− Thi công đúc toàn khối dầm + BMC + căng cáp UST trên công trường, sau đó cẩu lắp
lên cầu.
− Lắp ván khuôn đổ mối nối ướt, gờ chắn bánh, lề bộ hành.
− Lắp lan can, thi công lớp phủ, bêtông nhựa atphan.
− Với dầm biên lúc đặt cốt thép phải đặt thêm thép chống trượt cho bó vỉa.
II. MẶT CẮT NGANG CẦU :

H2.1 Mặt cắt ngang cầu.
- Số dầm chính: 7 dầm.
- Khoảng cách giữa các dầm chính: d = 1850m.
- Sử dụng mối nối ướt để nối các dầm theo phương dọc cầu , có bề rộng 500m.
- Chiều dày bản: 20cm
- Lan can, tay vòn bằng ống sắt tráng kẽm.
- Ống thoát nước bằng ống nhựa PVC φ100
III. CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN CẦU:
1. Lan can :
Thiết kế lan can dành cho người đi bộ .
Lan can gồm 2 phần :
SVTH : Trang [2]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
+Thanh lan can bằng thép CT3 : f
y
=200Mpa , dày 5mm , đường kính ngoài :
D
1
=100mm
+Cột lan can làm bằng thép như hình được gắn vào tường BT bởi bu lông. Khoảng
cách giữa các cột :1.65m .
+Gờ chắn bánh bằng BTCT.
Bêtông cấp 30MPa: f`
c
=30 MPa

Cốt thép AII , f
y
= 280 Mpa

H 3.1 : Lan can.
2. Bản mặt cầu:
Bêtông cấp 40MPa: f`
c
=40 MPa

Cốt thép AII , f
y
= 280 Mpa
Bề dày t
s
= 200mm
3. Dầm ngang:
Bêtông cấp 40MPa: f
`
c
=40MPa


Cốt thép AII , f
y
= 280 MPa

Kích thước dầm ngang :200x750mm
Khoảng cách giữa các dầm : 5.5m
Số dầm ngang : 5 dầm
4. Dầm chủ:
Bê tông cấp 40MPa: f
`
c

=40MPa



Cốt thép AII , f
y
= 280 MPa


Chiều cao dầm :

d nhip
1 1 1 1
h = ÷ L = ÷ 22m
20 25 20 25
   
   
   
Chọn h
d
=1.2m
Chiều cao sườn dầm : h
w
=1m
Bề dày sườn dầm :
b
w
=max
w
1

h =66mm
15
20cm





Chọn b
w
=20cm
SVTH : Trang [3]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
H3.1 : Kích thước hình học dầm chủ
Tại vò trí đầu dầm ta phải làm đọan mở rộng dầm :
Chọn khoảng cách từ tim dầm ngang cách đầu dầm là a=200mm, H=1200mm.
H3.2 Đọan mở rộng đầu dầm .
SVTH : Trang [4]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
PHẦN B :
TÍNH TOÁN CHI TIẾT
SVTH : Trang [5]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Chương I :

TÍNH LAN CAN
I) THANH LAN CAN :
I.1) Tính nội lực trong thanh lan can :
- Hoạt tải :
+ Tải phân bố theo hai phương ngang và dọc có giá trò : w=0.37N/mm

+ 1 tải tập trung theo phương bất kỳ P=890N. Để nguy hiểm nhất ta đặt
P theo phương của hợp lực M
x
và M
y .
- Tỉnh tải :
+Trọng lượng bản thân thanh lan can :

2 2 2 2 9 4
1 2
3.14
. .( ). .(100 90 ).7,85.10 .10
4 4
0.117 ( / )
DC s s
q S D D
N mm
π
γ γ
−
= = − = −
=
Thanh lan can làm việc dưới dạng dầm liên tục gác lên các trụ lan can, để đơn giản ta
đưa về sơ đồ dầm giản đơn sau đó ta nhân với hệ số hiệu chỉnh để đưa về dầm liên tục :

SVTH : Trang [6]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
H1.1 : Sơ đồ tính thanh lan can .
Momen tại mặt cắt giữa nhòp :

2
2
( . . ).
8
1650
(0,37.1,75 0,117.1, 25).
8
270158 (N.mm)
y LL DC DC
L
M w q
γ γ
= +
= +
=

2
2
. .
8
1650
0,37.1, 75.
8
220352 (N.mm)
x LL
L
M w
γ
=
=

=
Momen lớn nhất tại giữa nhòp :

2 2 2 2
890.1650
. 912626.998 862821.094 1, 75.
4
991095 N.mm
u x y LL p
M M M M
γ
= + + = + +
=
Đưa về sơ đồ dầm liên tục :
- Momen dương giữa nhòp : M
0.5
= 0,5.M
u
=0,5.991095=495548 Nmm
- Momen âm tại gối : M
g
= 0,7.M
u
= 693766 Nmm
I.2 Tính sức kháng uốn của thanh lan can :
Momen kháng uốn của tiết diện :

4
4
4 4

1
1
3
90
0.05.100 . 1
100
0,05. .(1 )
/ 2 100 / 2
34390 mm
D
S
D
η
 
 
−
 
 ÷
 
−
 
 
= =
=


. 230.34390=7909700 N.mm
n y
M f S= =
I.3 Kết luận : theo đk GH cường độ

.
u u
M M
θ
≤
Chọn hệ số điều chỉnh tải trọng
1
θ
=
Thay vào ta thấy momen tại gối và giữa nhòp đều nhỏ hơn sức khán uốn của thanh .
Vậy thanh lan can vẫn làm việc an toàn .
II) CỘT LAN CAN :
II.1 )Tính nội lực trong cột lan can :
Cột lan can làm việc dưới dạng cột chòu nén lệch tâm, chòu các tải trọng sau :
+ Hoạt tải :
Lực tập trung do thanh lan can truyền xuống :
W=
. 0,37.1650 610.5w L N= =

P=890 N
+ Tỉnh tải :
Lực phân bố của TLBT cột :
cot cot
.
s
q A
γ
=

2

cot
A = (200 20).10 + 2.10.150 = 4800 mm−
SVTH : Trang [7]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

4
cot
9
7,85.10 N
4800. 0.377
10 mm
q
−
= =
Lực tập trung do TLBT thanh lan can truyền xuống:

lcan bt
q = q .L = 0,117.1650 =193.05 N

W
W
W
W
300300
P
P
60
H2.1 : Sơ đồ tính cột lan can .
Xét độ mảnh của cột :

u
K.l
Tinh
r
:
Liên kết đầu ngàm đầu tự do => K=2.1
Chiều cao cột : l
u
=660mm
Bán kính quán tính của tiết diện :

cot
3 2
2
4
I
r=
A
(200-20) .10 (150).10
I= +2 +150.10.95
12 12
=31960000 mm
 
 
 

Thay vào :

31960000
127 mm

4800
= =r

.
2,1.600
9.88
127
⇒ = =
u
K l
r

< 22 => Cột làm việc theo dạng cột ngắn, không cần xét đến hệ
số khuếch đại nội lực .
Nội lực tại mặt căt ngàm ( chân trụ) :

M =1.75(W+P)(600+300)=1.75(305.25+890)(900)
u
=182518.750 Nmm
N =1.25(2.q +q .660)+1,75.2.(P+W)
u
cot
lcan
=1.25(2.96,593+0,377.660)+1,75.2.(890+305,25)
=4735,718 N
SVTH : Trang [8]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Ứng suất trên mặt cắt tại ngàm :

N

4735.718 N
n
f = = =0.986
N
2
A 4800
mm
cot
M 182518,75 N
f = y= .100=16.361
M
2
J 11506000
mm
=> US lớn nhất trong mặt cắt :

2
16,361 0,986 17,347 /
M N
f f f N mm= + = + =
II.2 Tính khả năng chòu lực của cột lan can :
Cột lan can làm bằng thép CT3 : f
y
= 200 Mpa. Bề dày 5 mm
Gọi
c
C
là giá trò độ mảnh 1/r tương ứng với ứng suất tới hạn đàn hồi cực đại F
cr
= 0,5F

y

140
200
200000.2
.
.2
. ===
ππ
y
c
F
E
C
>
r
L.K
=9.88
Do đó cột ổn đònh không bò oằn. (Tham khảo sách:”Thiết kế kết cấu thép theo qui phạm
Hoa Kì AISC/ASD_ GS.TS. Đoàn Đình Kiến”
ng suất cho phép của cột

( )
( )
N
C
rLK
C
rLK
F

C
rLK
F
c
c
y
c
a
280
140
73,25
.
8
1
140.8
73,25.3
8
5
280.
140.2
73.25
1
/.
.
8
1
.8
/ 3
8
5

.
.2
/.
1
3
3
2
2
3
3
2
2
=
−+






−
=
−+









−
=
Kiểm tra đk bền cho thép cột lan can :

.
a
f F
θ
<
Với
θ
=1 hệ số sức khán lấy cho cột thép

17,347 280⇔ <
(đúng)
Vậy cột lan can vẫn làm việc bình thường .
II.3 Kiểm toán sức chống nhổ của bulông:
Khi P=890N đặt theo phương ngang sẽ gây lực nhổ lớn nhất trong thân bulông .
SVTH : Trang [9]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
H2.2 : Lực gây nhổ trong bulông .
Cân bằng momen quanh tâm quay 0 ta được lực nhổ trong bulông :
cot
cot
(W+W+q *660)*125 *170 ( )*650 ( )*300
( )*(650 300) (2* *660) *125
170
(305+890)*(650 300) (2*305 0.377*660)*125
170

6046
N W P W P
W P W q
N
N
N N
+ = + + +
+ + − +
⇔ =
+ − +
⇔ =
⇔ =
Sức kháng nhổ của bulông :
T
n
= 0,76.A
s
.F
ub
Trong đó : A
s
=
2 2
2
d 20
π. =π. =314mm
4 4
diện tích bulông theo đường kính danh đònh .
F
ub

= 820 MPa cường độ chòu kéo nhỏ nhất qui đònh của bulông có d<22
Thay số :
T
n
= 0,76.A
s
.F
ub
= 0,76.314.820=195684 N
So sánh ta thấy lực kéo trong bulông do các tải trọng tác dụng N=6046 N nhỏ hơn khả
năng chòu kéo của bulông T
n
=195684 N => bulông vẫn làm việc an toàn .
III .TÍNH BÓ VỈA :
Bó vỉa trong lề bộ hành là cấu kiện chòu va xe , ta thiết kế cốt thép theo TTGH đặc
biệt.
Bó vỉa thiết kế theo cấp lan can L3
Theo tiêu chuẩn, lực tác dụng gồm :
Ngang F
t
=240KN phân bố trên chiều dài L
t
=1070mm
Dọc F
L
=240KN phân bố trên chiều dài L
L
=1070mm
Đứng F
V

=240KN phân bố trên chiều dài L
V
=1070mm
SVTH : Trang [10]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Với bó vỉa ta chỉ cần xét lực ngang F
t
=240KN phân bố trên chiều dài L
t
=1070mm
III.1 Chọn cấu tạo hình học và cốt thép :
+ Vật liệu : BT cấp 30 f`
c
=30 Mpa
Thép AII f
y
=280 Mpa
+Kích thước :200x200
+Cốt thép : Phương dọc cầu:
12 200a
φ
Phương đứng :
6 12
φ
6Ø10
200
1
2
200
1

0
7
0
F
t
2
1
H3.1 : Cấu tạo bó vỉa
16
40
Ø12
Ø12
H3.2 : Khoảng cách từ tâm thép đứng và thép ngang đến mép BT .
1) Khả năng chòu lực của cốt thép đứng (M
c
) :
Xét 1 đơn vò chiều dài(mm) theo phương dọc cầu của bó vỉa :
As
1
200
18416
H3.3 : mặt cắt 1-1
Diện tích cốt thép dọc trong phạm vi 1 đơn vò chiều dài :
A
s
=A’
s
=
2
131

0,565mm / mm
200
=

Các thông số khác : b=1 ; h = 200 ; d
s
=184 ; d’
s
=16
Hệ số qui đổi hình khối US :
SVTH : Trang [11]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

'
1
0.05 0.05
0.85 ( 28) 0.85 (30 28)
7 7
0.836
= − − = − −
=
c
f
β
Chiều cao chòu nén :

s y
c
A .f
0,565.280

a 6,206 mm
0,85.f '.b 0,85.30.1
= = =
1
6,206
7, 426mm
0,836
a
c
β
⇒ = = =
Kiểm tra dk phá hoại :

7, 426
0,046 0, 45
184
s
c
d
= = <
=> nằm trong vùng phá hoại dẻo
Khả năng chòu lực của tiết diện :

c s y s
a 6,206
M =0,9.A .f .(d - )=0,9.0,565.280.(184- )
2 2
= 22346 Nmm /mm
2.Tính H.Mw (khả năng của cốt thép ngang, tính cho toàn bộ thép ngang tham gia
chòu lực):

b=200
200
6Ø12
16040
H3.3 : mặt cắt 2-2
Cốt thép vùng kéo có 3 thanh
12φ
=> A
s
= A’
s
=339 mm
2
b=200 ; h = 200 ; d
s
=160 ; d’
s
=40 mm
Chiều cao vùng nén :

s y
c
A .f
339.280
a 18,612 mm
0,85.f ' .b 0,85.30.200
= = =
=>
1
18,612

22,27
0,836
= = =
a
c
β
Kiểm tra điều kiện phá hoại :
22,27
0,139
160
s
c
d
= =
< 0,45 (nằm trong vùng phá hoại dẻo).
Khả năng chòu lực của tiết diện :

18,612
0,9. . .( ) 0,9.339.280.(160 )
2 2
12873497 Nmm
n s y s
a
M A f d= − = −
=
Vậy H.M
w
= M
n
= 12873497 Nmm

III.2 Khả năng chòu lực của tường khi có xe va:
+ TH xe va giữa tường :
SVTH : Trang [12]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Chiều dài ảnh hưởng có hại nhất cho bó vỉa khi va xe :

2
2
t t w
c
c
L L H.8.M .H
1070 1070 200.8.12873497
L = + + = + +
2 2 M 2 2 22346
=1634 mm
 
 
 
 
 
 
Khả năng chòu va của bó vỉa :

2
2
min
.
2 2 22346.1634
. 8. . . 8.12873497

2 2.1634 1070 200
365162 (N)
c c
w w
c t
M L
R M H
L L H
 
 
= + = +
 
 
− −
 
 
=
Vì đang xét trên 1 đơn vò độ dài (mm) nên khả năng va xe là lực phân bố. Kiểm tra điều
kiện va xe

:

min
365162 N/mm
w
R =
> F
t
= 240000 N/mm
=> R

w
min
> F
t
=> tường thoả điều kiện va xe.
+ TH xe va đầu tường, bó vỉa làm việc như 1 côngsol khi có va xe :
Chiều dài ảnh hưởng có hại nhất cho bó vỉa khi va xe :

2
2
.
1070 1070 200.12873497
2 2 2 2 22346
1168 mm
t t w
c
c
L L H M H
L
M
 
 
= + + = + +
 
 
 
 
=
Khả năng chòu va của bó vỉa :

2
2
min
.
2 2 22346.1168
. . . 12873497
2 2.1168 1070 200
261144 (N)
c c
w w
c t
M L
R M H
L L H
 
 
= + = +
 
 
− −
 
 
=
Vì đang xét trên 1 đơn vò độ dài (mm) nên khả năng va xe là lực phân bố. Kiểm tra điều
kiện va xe

:

min
261144 N/mm

w
R =
> F
t
= 240000 N/mm
=> R
w
min
> F
t
=> tường thoả điều kiện va xe đầu tường .
III.3 ) Tính khả năng chống trượt của tường :
200
132
120
Ø12a200
H3.4 :Cốt thép chống trượt đá vóa .
* Lực kéo đơn vò T do va chạm tiêu chuẩn đựơc tính bởi :

240000
160,804 /
2 1229 2.200
= = =
+ +
c
F
T N mm
L H
* Sức kháng cắt danh đònh Vn của mặt tiếp xúc :
SVTH : Trang [13]

Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

Diện tích tiếp xúc chòu cắt, xét cho 1mm dài : A
cv
=200x1=200 mm
2
/mm
Diện tích cốt thép chòu cắt, trên 1m dài có 8 thanh
12φ
tham gia chống trượt do các thanh
đều có đai kẹp => trên 1mm có diện tích là : A
vf
=
2
8.113
0,904mm
1000
=
/mm
Trọng lượng bản thân bó vỉa, tính luôn trọng lượng phần bản lề bộ hành truyền xuống :
H3.5 : Trọng lượng bản thân bó vỉa .
P
c
=
5
3. 100.1000
. 200.200 .2,5.10 2,25 /
2 2
b c
DC l

P N mm
γ
−
   
+ = + =
   
   
Đối với BT đúc liền khối thì hệ số dính bám và hệ số ma sát lay như sau : c=1 ;
1.4
µ
=
Thay vào ta được :

. .( . ) 1.200 1, 4.(0,904.280 2, 25)
557,518 /
n cv vf y c
V c A A f P
N mm
µ
= + + = + +
=
Ngoài ra V
n
phải thoả các đìêu kiện cấu tạo, nhỏ hơn 2 giá trò sau :

0,2. ` . 0,2.30.200 1200
5,5. 1100
= =
=
c cv

c
f A
A
Vậy V
n
=557,518 N/mm > T = 160,804 N/mm => thỏa điều kiện chống trượt .
* Kiểm tra hàm lượng thép min: diện tích tiết chốt (cốt thép chống trượt) tối thiểu trên
1mm dài trong mặt chòu cắt là :

min
0,35.
vf
v
y
b
A
f
=

Trong đó:
b
v
= 200 chiều rộng mặt tiếp xúc
f
y
= 280 MPa : cường độ chảy của thép neo .

min 2
200
0,35. 0,35 0, 25 /

280
vf
v
y
b
A mm mm
f
= = =
=> Với diện tích đã chọn A
vf
= 0.904 mm
2
/mm >
min
vf
A
=0,25 mm
2
/mm => thỏa điều
kiện hàm lượng thép chống trượt min .
* Tính chiều dài đoạn móc :
Đường kính thanh : d
p
=12 mm

b
hb
c
100.d
100.12

l 219mm
f ' 30
= = =
SVTH : Trang [14]

V
n
c A
cv
⋅ µ A
vf
f
y
⋅ P
c
+
( )
⋅+=
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Dùng hệ số 0.7 cho lớp phủ phù hợp và 1.2 cho thanh thép bọc êpốcxy, do đó chiều dài
l
dh
đổi thành:
bh bh
l = l .0,7.1, 2 = 219.0,7.1,2. 184 mm=
Và đoạn móc câu có chiều dài : 12.d
b
=12.12=144 mm
IV). TÍNH TOÁN PHẦN BẢN LỀ BỘ HÀNH :
Bản lề bộ hành là 1 tấm BT kê lên 2 gờ chắn bánh. Tấm làm việc 1 phương do chiều dài

lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng. Vì vậy ta cắt 1 m dài theo phương dọc cầu để tính
toán cốt thép. Có sơ đồ tính như sau :
1200
PL=3N/mm
TLBT DC
3
1000
100
30
Ø10a400
H4.1 : Sơ đồ tính lề bộ hành
Chọn bố trí thép như sau :
d
s
=35mm ; A
s
=192 mm
2
.
h=100mm ; b=1000mm, l= 1200mm
Bêtông cấp 30 . thép AII .
IV.1 ) Tính nội lực trong bản :
Tải trọng người :
PL=
-3
N
3.10 MPa .1m = 3
mm

Trọng lượng bản thân bt :

-5
3 bt
N
DC = h.b.g =100.1000.2,5.10 = 2.5
mm
Momen lớn nhất tại giữa nhòp :


2 2
u
2 2
6
l l
M = .( .DC. + .PL. )
8 8
1200 1200
= 1,1025.(1, 25.2,5. +1,75.3. )
8 8
= 1662018,75 = 1,662.10 Nmm
DL LL
η γ γ
IV.2) Khả năng chòu lực của tiết diện :
Cốt thép theo phương ngang cầu giả đònh là
10 400a
φ
=> trong 1 m dài có 2 cây
10
φ
:

A
s
= 157mm
2
Chiều cao vùng nén :

.
157.280
1.74
0,85. '. 0,85.30.1000
= = =
s y
c
A f
a mm
f b

1
1.74
2.063mm
0.836
⇒ = = =
a
c
β
Kiểm tra điều kiện phá hoại :
SVTH : Trang [15]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

2.063

0.029 0.45
70
= = ≤
s
c
d
=> dầm chỉ có thể phá hoại dẻo

n s y s
a 1,724
M = A .f .(d - ) = 157.280.(70 - )
2 2
= 3039306 Nmm
Thay vào điều kiện cường độ :

φ
M
u
< M
n
6 6
0,9.1,662.10 3,039.10⇔ <
(đúng )
* Kiểm tra hàm lượng thép min :
A
s
min
=
2
. 1000.100

0,03. 0,03. 10,714
280
= =
y
b h
mm
f
< A
s
= 157 mm
2
(thoả đk thép min)
Theo phương dọc cầu ta đặt cấu tạo :
φ
10a400.
Chương II :
TÍNH BẢN MẶT CẦU
BMC làm bằng : BT cấp 40, f’
c
= 40 Mpa đúc cùng lúc với dầm chủ.
Cốt thép AII f
y
= 280 Mpa.
Bề dày : t
s
= 200.
Chiều dài nhòp biên S
h
=675 mm, nhòp giữa S = 1850.
Kích thước theo phương ngang cầu : l

1
= 1850 mm
Kích thước theo phương dọc cầu : l
2
= 5500 mm
Bản mặt cầu được tính như bản làm việc 1 phương do kích thước chiều dài bản lớn hơn
rất nhiều so với chiều rộng .
H0 : Kích thước bản mặt cầu.
SVTH : Trang [16]

F
γ

s
⋅

l
⋅

13
⋅

L
tt
4800
7.85
10
5
−

⋅

⋅

660
⋅

13
⋅

22000
=

0.146
=

P
lcan
0.147 0.234
+
( ) 1000
⋅
381.000
==
2.5 1200⋅
2
1500=
200 200
⋅
300

150 200
+
2






⋅+






1000
⋅
2.5
⋅
10
5
−
⋅
2312.5
=
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
I.TÍNH NỘI LỰC:
a) Xét bản biên :
Bản biên làm việc như 1 côngsol, ngàm 1 đầu vào dầm chủ, có các tải trọng tác dụng sau :

a.1)Tỉnh tải :
DC2
p
b
p
lcan
Lt=675
p
H1.1 : Tỉnh tải tác dụng lên bản biên
Tỉnh tải td lên bản biên (congsol) gồm có :

P
lcan
: TKBT của cột và thanh lan can

P
b
: TLBT của lề bộ hành + bó vỉa.

DC
2
: TLBT bản .
* Tính
P
lcan
:
1 cột lan nặng
5
s
F. .l 4800.7,85.10 .660 248,688 N

−
γ = =
Cầu có 13 cột lan can => tải trọng phân bố do cột lan can truyền xuống nhòp biên của
BMC :
Tải trọng do thanh lan can (2 thanh): 2.q
1
=2.0,117 = 0.234 N/mm
N
*Tính
P
b
-TLBT của lề bộ hành truyền xuống BMC tại trọng tâm bó vỉa :
-TLBT bó vỉa :
Vậy : P
b
= 1500+2313 = 3812 N
*Tính
DC
2
DC
2
= 200.1000.2,5.10
-5
= 5 N/mm
SVTH : Trang [17]
P
lcan
TLBTcot TLBTthanh+( ) 1⋅ m=
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
a.2)Hoạt tải :

Gồm : hoạt tải người đi bộ từ lề bộ hành truyền xuống, không có tải trọng xe do xe
không thể chạy ra nhòp biên được :

PL
Lt=675
H1.2 : Hoạt tải tác dụng lên bản biên
Tải trọng người là 1 tải phân bố trên 1 đơn vò diện tích bằng 3N/mm
2
.Tải phân bố theo
phương ngang cầu trên phần bản lề bộ hành dài 1.2m, truyền xuống bản mặt cầu tại 2 gờ chắn
bánh dưới dạng 2 lực tập trung được tính gần đúng như sau :
H1.3 : Tải trọng người tác dụng lên bản biên.

3.1200
PL 1800 N
2
= =
/mm.
Do bó vỉa có va xe không nằm trong nhòp biên nên tải trọng va xe không truyền cho
nhòp biên mà truyền hết xuống dầm chủ.
a.3)Tổ hợp nội lực tại mc ngàm của bản biên :
Tính hệ số điều chỉnh tải trọng :

D R i
. .η = η η η
Lấy các hệ số như sau
+
D
0.95η =
với kết cấu có bộ phận dẻo

+
R
1.05η =
với các bộ phận không dư thừa .
+
i
1.05η =
với kết cấu quan trọng .

D R i
. . 0,95.1,05.1,05 1,045η = η η η = =


* Momen âm tại gối :
SVTH : Trang [18]
DW 70 1000
⋅ γ
DW
⋅
70 1000
⋅
2400 10
8
−
⋅⋅==
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

2
1
h

u DC 2 DC b lcan h LL h
2
S
M . .DC . .(P P ).S .PL.S
2
675
1,045. 1, 25.5. 1, 25.(3812 381).675 1,75.1800.675
2
 
= η γ + γ + + γ
 
 
 
= + + +
 
 
= 7423712Nmm

2
1
h
s 2 b lcan h h
2
S
M DC . (P P ).S PL.S
2
675
5. (3812 381).675 1800.675
2
= + + +

= + + +
= 5184337 Nmm
b ) Tính cho nhòp giữa:
Có 2 nhòp giữa cần phải xét đến đó là nhòp giữa có đặt bó vỉa và nhòp không có bó vỉa :
b.1 ) Xét nhòp giữa thứ 1 (có đặt bó vỉa ) :
b.1.1 ) Tỉnh tải :
DW
1850
P
b
150
R
B
DC2
H1.4 : Tỉnh tải tác dụng lên nhòp giữa .
- Lớp phủ BT nhựa dày 70mm, vậy trọng lượng lớp phủ tác dụng dưới dạng lực phân bố :

DW = 1,68 N/mm
Biểu đồ momen của dầm do DW gây ra :
DW
1850
150
1700
705316
M(Nmm)
705112
H1.5 : Biểu đồ momen do TLBT lớp phủ gây ra .
=> M
DW
= 705112 Nmm

-TLBT lề bộ hành + bó vỉa:
SVTH : Trang [19]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Gọi R
B
là phản lực gối B do lực P
b
gây ra .
P
b
= 1800 N
b
B
P .150
R 309 N
1850
= =
-TLBT BMC:
DC
2
= t
s
. 1m .
c
γ
=200.1000.2,5.10
-5


DC

2
= 5 N/mm
b.1.2 ) Hoạt tải:
p
PL
150
1850
A
B
650
600
H1.6 : Hoạt tải tác dụng lên nhòp giữa 1
* Do xe :
Bề rộng bánh xe :

1 DW
b 510 2.h 510 2.70 650 mm= + = + =
Lực phân bố từ bánh xe truyền xuống :

3
1
145.10
p 111,538 N / mm
2.b
= =
* Do người đi bộ :

B
PL.150 1800.150
R 145 N / mm

1850 1850
= = =
* Tổ hợp nội lực cho nhòp giữa 1 :
Do bản mặt cầu là dầm liên tục nên ta phải nhân với hệ số hiệu chỉnh để được momen
âm tại gối và momen dương tại giữa nhòp :
Bề rộng ảnh hưởng của bánh xe được tính như sau :

660 0,55. 660 0,55.1850 1677.5
1220 0,25. 1220 0,25.1850 1682.5
+
−
= + = + =
= + = + =
SW S
SW S
+ Momen âm :
SVTH : Trang [20]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

1 1
2 LL
2
ug DL B DL 2 DW DW
2
b b
(IM 1). .m.p. . S
S S
4 2
M 0,7. . .R . .DC . .M
2 8 SW

1850 1850
0,7.1, 045.{1,25.309,081. 1, 25.5. 1,5.705112
2 8
650 650
1,25.1,75.1,2.111,538. . 1850
4 2
}
1682
−
 
 
+ γ −
 
 
 
 
= − η γ + γ + γ +
 
 
 
= − + + +
 
−
 
 
+
M
2
ug
=–2942117 Nmm

1 1
2
2
sg B 2 DW
2
b b
(IM 1).m.p. . S
S S
4 2
M 0,7. R . DC . M
2 8 SW
650 650
1,25.1, 2.111,538. . 1850
1850 1850
4 2
0,7.{309,081. 5. 705112 }
2 8 1682
−
 
 
+ −
 
 
 
 
= − + + +
 
 
 

 
−
 
 
= − + + +
M
2
ug
=–2134171 Nmm
+ Momen dương :

1 1
2 LL
2
u0.5 DL B DL 2 DW DW
2
b b
(IM 1). .m.p. . S
S S
4 2
M 0,5. . .R . .DC . .M
2 8 SW
1850 1850
0,5.1, 045.{1,25.309,081. 1,25.5. 1,5.705112
2 8
650 650
1,25.1,75.1,2.111,538. . 1850
4 2
}
1677

+
 
 
+ γ −
 
 
 
 
= η γ + γ + γ +
 
 
 
= + + +
 
−
 
 
+
M
2
u0.5
=2101583Nmm

1 1
2
2
s0.5 B 2 DW
2
b b
(IM 1).m.p. . S

S S
4 2
M 0,5. R . DC . M
2 8 SW
650 650
1,25.1,2.111,538. . 1850
1850 1850
4 2
0,5.{309,081. 5. 705112 }
2 8 1677
+
 
 
+ −
 
 
 
 
= + + +
 
 
 
 
−
 
 
= + + +
M
2
u0.5

=1524445Nmm
b.2 ) Xét nhòp giữa không có bó vỉa :
b.2.1 ) Tỉnh tải :
SVTH : Trang [21]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
1850
DC2 + DW
H1.7 : Tỉnh tải tác dụng lên nhòp giữa 2
-TLBT lớp phủ : DW = 1.68 N/mm
-TLBT bản : DC2= 5 N/mm
b.2.2) Hoạt tải :
Ở nhòp giữa 2 này có xảy ra lấn làn: 1 nhòp có thể đặt 2 bánh xe cách nhau 1.2m
p
1850
A
B
1850
H1.8 : Hoạt tải tác dụng lên nhòp giữa 2
Bề rộng lực phân bố :
1
3 3
b ' b 1200 1850mm
145.10 145.10
p 78,378 N / mm
b ' 1850
= + =
= = =
* Tổ hợp momen cho nhòp giữa 2 :
+ Momen âm :

2 2 LL
3
ug DL 2 DW
2 2
b ' b '
(IM 1). .m.p. . S
S S
4 2
M 0,7. . .DC . .DW.
8 8 SW
1850 1850
0,7.1, 045.{1,25.5. 1,5.1, 68.
8 8
1850 1850
1,25.1,75.1,2.78,378. . 1850
4 2
}
1682
−
 
 
+ γ −
 
 
 
 
= − η γ + γ +
 
 
 

= − + +
 
−
 
 
+
M
3
ug
=–2789118 Nmm
SVTH : Trang [22]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

2 2
3
sg 2
2 2
b ' b '
(IM 1).m.p. . S
S S
4 2
M 0,7. DC . DW.
8 8 SW
1850 1850
0,7.{5. 1,68.
8 8
1850 1850
1,25.1, 2.78,378. . 1850
4 2
}

1682
−
 
 
+ −
 
 
 
 
= − + +
 
 
 
= − + +
 
−
 
 
+
M
3
ug
=–2117139 Nmm
+ Momen dương :

2 2 LL
3
u0.5 DL 2 DW
2 2
b ' b '

(IM 1). .m.p. . S
S S
4 2
M 0,5. . .DC . .DW.
8 8 SW
1850 1850
0,5.1, 045.{1,25.5. 1,5.1,68.
8 8
1850 1850
1,25.1,75.1,2.78,378. . 1850
4 2
}
1677
+
 
 
+ γ −
 
 
 
 
= η γ + γ +
 
 
 
= + +
 
−
 
 

+
M
3
u0.5
=1992309 Nmm

2 2
3
s0.5 2
2 2
b ' b '
(IM 1).m.p. . S
S S
4 2
M 0,5. DC . DW.
8 8 SW
1850 1850
1,25.1, 2.78,378. . 1850
1850 1850
4 2
0,5.{5. 1,68. }
8 8 1677
+
 
 
+ −
 
 
 
 

= + +
 
 
 
 
−
 
 
= + +
M
3
ug
=1512289 Nmm
c . Tổ hợp nội lực cho BMC :
Do bề dày của BMC không đổi trên mặt cắt ngang cầu nên ta phải tính toán khả
năng chòu lực cho mặt cắt nguy hiểm nhất .
+ Giữa nhòp :
M
u0.5
= 7423712 Nmm
M
s0.5
= 5184337 Nmm
SVTH : Trang [23]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
+ Tại gối , lấy giá trò max trong 2 giá trò tại gối của dầm biên và dầm giữa :

2101583 Nmm
1524445 Nmm
=

=
ug
sg
M
M
II. THIẾT KẾ CỐT THÉP :
Cắt ra 1 dãi bản ngang rộng 1 m theo phương dọc cầu .
1m
200
Ø14a200
Ø14a200
17030
H2.1 : Tiết diện tính toán của bản mặt cầu
Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chòu lực đến mép BT bằng 30mm => a=30 mm
=> d
s
= h – a= 200–30=170 mm
d’
s
= a=30 mm
Sử dụng cấp BT 40 làm bản mặt cầu (bằng với cấp dầm chủ do đúc toàn khối )
f’
c
= 40 Mpa
Cốt thép sử sụng cho BMC là thép AII : f
y
= 230 MPa
a) Theo TTGH CĐ :
a.1)Tiết diện giữa nhòp :
Momen tại mặt cắt giữa nhòp : M

u0.5
= 40173488 Nmm .
Chiều cao vùng nén tính từ mép trên BT :

2 2
0.5
2.
2.7423712
170 170
0,9.0,85. ' . 0,9.0,85.40.1000
1.433
= − − = − −
=
u
s s
c
M
a d d
f b
mm

1.433
1,714
0.836
= = =
1
a
c
β
Tính

s
c 1,714
: = 0.01<0.45=>
d 170
=
phá hoại dẻo .
Diện tích cốt thép được tính :

2
c
s
y
0,85.f' .a.b
0,85.40.1,433.1000
A = = =174mm
f 280
Kiểm tra điều kiện thép tối thiểu :
As(min) = 0,03.b.h.f’
c
/f
y
= 0,03.1000.200.40/280 = 857 mm
2
A
s
< As(min) => đặt theo lượng cốt thép min .
Chọn thép đặt dưới cho mc giữa nhòp :
Đặt 5 thanh
φ
14 trên 1m dài => theo phương dọc cầu bố trí thép

φ
14a200
Khi đó diện tích cốt thép là A
s
=769mm
2
a.2 Tiết diện tại gối :
Tính tương tự ta cũng tìm được diện tích thép
A
s
= 65.89 mm
2
SVTH : Trang [24]
f
sa
z
3
d
c
A⋅
=
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Kiểm tra đk thép tối thiểu ta được diện tích thép điều chỉnh :
A
s
=769 mm
2

Vậy cốt thép trên của BMC ta đặt 5 thanh
φ

14.
b ) Kiểm tra lại theo TTGH SD :
Bản mặt cầu là kết cấu BT thường nên ta kiểm tra nứt theo mô hình đàn hồi nứt
(xem như BT vùng kéo đã nứt không làm việc ).
* Tính momen quán tính của tiết diện đàn hồi nứt :
Hệ số qui đổi từ BT sang thép :
20000
5.883
33995
s
c
E
n
E
= = =
Gọi x là khoảng từ trục trung hoà đến thớ trên mép BT. Cân bằng momen quanh
trục trung hoà :

2
200.x + 23649.x - 986186 = 0
Từ phương trình trên ta giải tìm x :
32=x mm
Momen quán tính của tiết diện đàn hồi nứt đối với trục trung hoà x :

3
' ' 2 2
cr s s s s
3
2 2
4

b.x
I n.A .(x d ) n.A .(d x)
3
1000.32
5,883.769.(32 30) 5,883.769.(170 32)
3
96957546 mm
= + − + −
= + − + −
=

b.1 Kiểm tra cho tiết diện giữa nhòp :
Momen ở TTSD tại giữa nhòp : M
s0.5
= 5184337 Nmm
US tại thớ dưới bêtông ở tiềt diện giữa nhòp :

s0.5
s0.5 s
cr
M
5184337
f n (d x) 5,883. .(170 32)
I 96957546
43,158MPa
= − = −
=
Ứng suất cho phép trong cốt thép được tính bằng công thức :
Vùng khí hậu khắc nghiệt : z= 23000
Chiều cao BT bọc quanh thép d

c
=60 > 50 , lấy =50
Diện tích BT bọc quanh 1 cây thép : A = b.2.d
c
/5=1000.2.50/5 = 20000

3
3
23000
230
. 25.20000
= = =
sa
c
z
f MPa
d A
đk kiểm tra nứt :
SVTH : Trang [25]
b x⋅
x
2
⋅ n A'
s
⋅ x d'
s
−
( )
⋅+ n A
s

⋅ d
s
x−
( )
⋅=