Thiết kế kết cấu dầm thép liên hợp với bản BTCT nhịp đơn giản cho đường ôtô

THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Thiết kế môn học cầu thép F1
I. Nội dung thiết kế:
Thiết kế kết cấu cầu dầm thép liên hợp với bản BTCT nhịp giản đơn cho đờng ôtô.
II. Số liệu thiết kế:
1. Hoạt tải tiêu chuẩn: HL93 + Tải trọng ngời đi bộ 300kG/m
2
.
2. Chiều dài nhịp: 35m.
3. Chiều dài nhịp tính toán: 34,4m.
4. Khổ cầu: 8+2x1.5.
5. Loại liên kết sử dụng: Bulông cờng độ cao.
6. Dầm chủ: Mặt cắt ghép tổ hợp hàn.
7. Loại thép: Thép hợp kim thấp.
8. Bêtông bản mặt cầu: f
c
= 35Mpa.
III.Tiêu chuẩn thiết kế:
Sử dụng tiêu chuẩn thiết kế của Bộ GTVT: 22 TCN 272 01.
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
1
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Phần thuyết minh
I. Các số liệu của bêtông và thép:
1. Số liệu của bêtông làm bản mặt cầu:
1.Bêtông làm bản mặt cầu cấp : A
2. Cờng độ nén quy định của bêtông f'
c
= 35 Mpa
3. Mô đuyn đàn hồi của bêtông E
c

= 31798.929 Mpa
4. Tỷ trọng của bêtông y
c
= 25 kN/m
3
5. Chiều dày của bản mặt cầu t
s
= 200 mm
6. Chiều dày lớp phủ t
w
= 70 mm
7. Tỷ trọng vật liệu làm lớp phủ = 22.5 kN/m
3
8. Chiều dày lớp phòng nớc

= 5 mm
9. Tỷ trọng vật liệu làm lớp phòng nớc = 0.72 kN/m
3
10. Chiều cao vút = 50 mm
Chú ý rằng trong đó E
c
đợc tính theo công thức:

= = =
1,5 1,5
0,043 ' 0,043 * 2500 35 31798,929MPa
b c c
E y f
2. Số liệu của thép dầm chủ:
1.Mô đuyn đàn hồi của thép E

s
= 200000 Mpa
2. Thép hợp kim thấp cờng độ cao M270M = Cấp 345W
3. Cờng độ chịu kéo nhỏ nhất, F
u
= 485 Mpa
4. Cờng độ chảy nhỏ nhất, F
y
= 345 Mpa
5. Tỷ trọng của thép y
s
= 7.85 kN/m
3
3. Lựa chọn hình dáng và kích thớc mặt cắt dầm chủ:
Số lợng dầm chủ n = 6
Khoảng cách giữa các dầm chủ S = 2000 mm
Chiều dài phần hẫng d
e
= 1000 mm
Chiều cao dầm chủ H = 1600 mm
Chiều rộng bản cánh trên B
ft
= 400 mm
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
2
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Chiều dày bản cánh trên t
ft
= 30 mm
Chiều rộng bản cánh dới B

fb
= 500 mm
Chiều dày bản cánh dới t
fb
= 40 mm
Chiều dày sờn dầm t
w
= 20 mm
Chiều cao sờn dầm D
w
= 1530 mm
Bề rộng lan can = 500 mm
Bề rộng dải phân cách = 0 mm
Tổng bề rộng của cầu = 12000 mm
Diện tích dầm thép A = 62600 mm
2
Chú ý: Dải phân cách đợc sử dụng là dải phân cách mềm.
Mặt cắt ngang toàn nhịp Dầm
chủ

5@2000=10000
10001000
11000

4. Kích thớc mặt cắt dầm ngang:
Tổng số lợng dầm ngang = 45
Số lợng dầm ngang theo phơng dọc cầu = 9
Khoảng cách giữa các dầm ngang = 4300 mm
Chiều cao dầm ngang h
d

= 700 mm
Chiều dài một dầm ngang = 1940 mm
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
3

H
Bfb
tfb

tw

Bft

tft

Dw
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Bề rộng bản cánh dầm ngang b
d
= 210 mm
Chiều dày bản cánh dầm ngang = 28.2 mm
Chiều dày sờn dầm ngang t
wd
= 17.5 mm
Chiều cao sờn dầm ngang D
wd
= 643.6 mm
Diện tích mặt cắt dầm ngang A
d
= 23107 mm

2
Khối lợng các dầm ngang = 15.84 kN
Tĩnh tải rải đều trên 1 dầm chủ là = 0.077 kN/m
II. Xác định chiều rộng có hiệu của bản:
1. Xác định chiều rộng hữu hiệu của bản cánh:
1.1. Dầm giữa:
Chiều rộng hữu hiệu của bản có thể lấy là giá trị min của 3 giá trị
sau:
*1/4 chiều dài nhịp = 8600 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 = 2600 mm
*Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau = 2000 mm
Vậy bề rộng hữu hiệu của bản cánh đối với dầm giữa là bi = 2000 mm
1.2. Dầm biên:
Bề rộng hữu hiệu của bản cánh có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng
hữu hiệu của dầm giữa cộng trị số min của các đại lợng sau:
* 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu = 4300 mm
* 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất giữa
1/2 bề dày bản bụng dầm hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm
= 1300 mm
* Chiều dài phần hẫng = 1000 mm
Vậy bề rộng hữu hiệu của bản cánh đối với dầm biên là bc = 2000 mm
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
4
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
2. Xác định hệ số quy đổi n:

25 32 7
c
f n =

Đối với tải trọng tạm thời: n = 7.
Đối với tải trọng dài hạn: n = 3x7 = 21.
3. Tính đặc trng hình học của mặt cắt:
3.1. Đối với mặt cắt nguyên:
a) Các công thức tính toán:
Diện tích mặt cắt nguyên:

. . . .
nc ft ft fb fb w w cp cp
A B t B t D t B t= + + +
Mômen tĩnh của mặt cắt đối với mép dới cùng của mặt cắt:

. .( ) . ( ) . .( )
2 2 2
ft fb
w
nc ft ft cp fb fb cp w w fb
t t
D
S B t D t B t t D t t= + + + + +
Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa nhất:

;
nc
ncd nct ncd
nc
S
Y Y D Y
A
= =

Mômen quán tính của mặt cắt:

2 2
3 3
3
2
. .
. . .
12 2 12 2
.
. .( )
12 2
ft ft ft fb fb fb
nc ft ft nct fb fb ncd cp
w w w
w w ncd fb
B t t B t t
I B t Y B t Y t
D t D
D t Y t

= + + + + +
ữ ữ

+ +
b) Thay số tính toán ta đợc kết quả sau:
Diện tích mặt cắt nguyên A
nc
= 62600 mm
2

Mômen tĩnh S
nct
đối với đáy dầm chủ = 44053000 mm
3
Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo Y
ncd
= 703.722 mm
Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén Y
nct
= 896.278 mm
Mômen quán tính I
nc
= 2.E+10 mm
4
3.2. Mặt cắt liên hợp dài hạn: (n = 21)
c) Công thức tính toán:
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
5
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Diện tích mặt cắt liên hợp:

. . . . .
lt ft ft fb fb w w cp cp s s
A B t B t D t B t B t= + + + +
Mômen tĩnh của mặt cắt đối với mép dới cùng của mặt cắt:

. .( ) . ( ) . .( ) . .
2 2 2 2
ft fb
w s

lt ft ft fb fb t w w fb s s vs
t t
D t
S B t D B t t D t t B t D t

= + + + + + + +
ữ

Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa của dầm chủ:

;
lt
ltd ltt ltd
lt
S
Y Y D Y
A
= =
Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp dài hạn:

2 2
3 3
2
3 3
2
. .
. . .
12 2 12 2
. .
. .( ) . .

12 2 12 2
ft ft ft fb fb fb
lt ft ft ltt fb fb ltb
w w w s s s
w w ltb fb s s vs ltb
B t t B t t
I B t Y B t Y
D t D B t t
D t Y t B t D t Y

= + + + +
ữ ữ


+ + + + + +
ữ

d) Bảng kết quả tính đặc trng hình học của mặt cắt liên hợp dài hạn:
ĐTHH Dầm trong Dầm ngoài Đơn vị
Bs = Bi/n 95.238 95.238 mm
A
lt
81647.61905 81647.619 mm
2
S
ltt
76338714.29 76338714.3 mm
3
Y
ltd

934.978 934.978 mm
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
6
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Y
ltt
665.022 665.022 mm
I
lt
3.94E+10 3.94E+10 mm
4
3.3. Mặt cắt liên hợp ngắn hạn: (n = 7)
a) Công thức tính toán:
Diện tích mặt cắt liên hợp:

. . . . .
st ft ft fb fb w w cp cp s s
A B t B t D t B t B t= + + + +
Mômen tĩnh của mặt cắt đối với mép dới cùng của mặt cắt:

. .( ) . ( ) . .( ) . .
2 2 2 2
ft fb
w s
st ft ft fb fb t w w fb s s vs
t t
D t
S B t D B t t D t t B t D t

= + + + + + + +

ữ

Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa của dầm chủ:

;
st
std stt std
st
S
Y Y D Y
A
= =
Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

2 2
3 3
2
3 3
2
. .
. . .
12 2 12 2
. .
. .( ) . .
12 2 12 2
ft ft ft fb fb fb
st ft ft stt fb fb stb
w w w s s s
w w stb fb s s vs stb
B t t B t t

I B t Y B t Y
D t D B t t
D t Y t B t D t Y

= + + + +
ữ ữ


+ + + + + +
ữ

b) Bảng kết quả tính đặc trng hình học của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
ĐTHH Dầm trong Dầm ngoài Đơn vị
Bs = Bi/n 285.714 285.714 mm
As
t
119742.8571 119742.857 mm
2
Ss
tt
140910142.9 140910143 mm
3
Ys
td
1176.773 1176.773 mm
Ys
tt
423.227 423.227 mm
Ys
tc

618.227 618.227 mm
Is
t
5.45E+10 5.45E+10 mm
4
Ss
td
50678428.57 50678428.6 mm
3
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
7
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Ss
tc
74028285.71 74028285.7 mm
3
III. Tính toán tải trọng:
1. Tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ:
1.1. Tĩnh tải giai đoạn 1 (Tác dụng lên mặt cắt không liên hợp):
*Trọng lợng bản thân dầm chủ DC
dc
= 0.491 kN/m
*Tĩnh tải do trọng lợng bản mặt cầu DC
bmc
= 10.000 kN/m
*Tĩnh tải do trọng lợng vút DC
v
= 0.266 kN/m
*Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ do TLBT dầm ngang DC
dn

= 0.077 kN/m
*Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ do TLBT hệ liên kết dọc DC
lkd
= 0.139 kN/m
Liên kết dọc dùng thép góc đều cạnh L100x100x10
có:
Trọng lợng trên 1m dài là: 15.1 kG/m
Chiều dài mỗi hệ liên kết dọc: 4.3 m
Toàn cầu có số hệ liên kết dọc là: 45
*Tĩnh tải do trọng lợng neo liên kết DC
neo
= 0.1 kN/m
*Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ do TLBT sờn tăng cờng DC
stc
= 0.043 kN/m
Kích thớc sờn tăng cờng 20x300x1640
Sờn đặt cách nhau 1.72 m
*Trọng lợng mối nối dầm lấy bằng DC
mn
= 0.1 kN/m
Vậy tổng tĩnh tải giai đoạn I là DC
1
= 11.216 kN/m
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
8
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
1.2. Tĩnh tải giai đoạn II (Tác dụng lên mặt cắt liên hợp):
*Tĩnh tải do lan can cầu:
Trọng lợng phần lan can thép = 0.5 kN/m
Trọng lợng phần lan can bêtông = 2.906 kN/m

Dầm ngoài DC
lc
= 3.406 kN/m
Dầm trong DC
lc
= 0.568 kN/m
*Tĩnh tải do trọng lợng phần lớp phủ trên 1 dầm
Trọng lợng phần lớp phủ 2.888 kN/m
Trọng lợng phần lớp phòng nớc 0.007 kN/m
DW = 2.894 kN/m
* Tĩnh tải do trọng lợng rải phân cách trên cầu
Bề rộng dải phân cách B
pc
= 0 m
Chiều cao dải phân cách H
pc
= 0 m
DC
pc
= 0 kN/m
Vậy tổng tĩnh tải giai đoạn II là: DC
2
= 6.300 kN/m
1.3. Tổng hợp các loại tĩnh tải tác dụng lên dầm:
Loại Dầm trong Dầm ngoài Đơn vị
tải trọng
DC1 11.216 11.216 kN/m
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
9
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm

DC2 3.462 6.300 kN/m
Tổng 14.677 17.516 kN/m
2. Hoạt tải tác dụng lên dầm chủ:
2.1. Các hoạt tải tác dụng gồm:
Hoạt tải HL93.
Hoạt tải xe 2 trục thiết kế.
Tải trọng làn thiết kế.
Tải trọng ngời đi bộ.
2.2. Chọn số lợng làn xe:
Số lợng làn xe bằng phần nguyên của kết quả khi chia phần chiều rộng xe chạy cho
3500mm:

8000
2,286
3500
L
N = =
Vậy số lợng làn xe là 2 làn.
2.3. Tính hệ số phân bố hoạt tải theo làn:
2.3.1. Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mômen:
a) Đối với dầm trong:
Một làn chất tải:

( )


= + =
ữ ữ
ữ

= + =
ữ ữ

0,1
0,4 0,3
3
0,4 0 ,3
0,1
0,06
4300
2000 2000
0,06 1,99 0,396
4300 34400
g
SI
momen
s
K
S S
mg
mm L Lt
Hai hoặc nhiều làn xe chất tải:

( )


= + =
ữ ữ

ữ



= + =
ữ ữ

0,1
0,6 0,2
3
0,6 0,2
0,1
0,075
2900
2000 2000
0,075 1,99 0,56
2900 34400
g
MI
momen
s
K
S S
mg
mm L Lt
Trong đó:
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
10
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
S: Khoảng cách tim các dầm chủ, S = 2000mm.

D
e
: Chiều dài phần hẫng, d
e
= 1000mm.
L: Nhịp dầm, L = 34400mm.
K
g
: Tham số độ cứng dọc, xác định theo công thức:

( )
= + = +
= =
2 4
5.4776 11 ( )
6
g g
B
D
K n I Ae E mm
E
n
E
E
B
: Môđun đàn hồi của VL dầm = 200000 MPa
E
D
: Môđun đàn hồi của VL bản mặt cầu = 31798.929 MPa
I: Mômen quán tính dầm, I = 2.E+10 mm

4
e
g
: Khoảng cách giữa trọng tâm của dầm và của bản mặt cầu = 996.278 mm
A: Diện tích dầm dọc chủ, A = 62600 mm
2
t
s
: Bề dày bản bêtông = 200 mm

=
3
1,99
g
s
K
Lt
b) Đối với dầm ngoài:
Một làn chất tải:
Tính hệ số phân bố ngang dùng nguyên tắc đòn bẩy.
Xếp tải nh hình vẽ. Cự li theo phơng ngang cầu của xe Truck và Tandem đều là 1800mm.
Phản lực tại A đợc thiết lập bằng phơng trình cân bằng mômen đối với điểm B:
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
11
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm

= +

= + =
ữ ữ

* 2000 * 100 * 1900
2 2
1900 100
0,5
2 2000 2 2000
A
A
P P
R
P P
R P
Khi có một làn xe chất tải, hệ số làn xe là 1,2. Vậy hệ số phân bố ngang là:

= =1,2 * 0,5 0,6
SE
momen
mg
Hai hoặc nhiều làn xe chất tải:

.
0,77 1
2800
ME MI
momen momen
e
mg e mg
d
e
mm

=
= +
Ta có:
= + = + = >
1000
0,77 0,77 1,127 1
2800 2800
e
d
e
mm

= =1,127 * 0,560 0,631
ME
momen
mg
2.3.2. Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt:
a) Đối với dầm trong:
Một làn xe chất tải:

= + = + =
2000
0,36 0,36 0,623
7600 7600
SI
cat
S
mg
mm
Hai hay nhiều làn xe chất tải:

= + = + =
ữ ữ

2 2
2000 2000
0,2 0,2 0,721
3600 10700 3600 10700
MI
cat
S S
mg
mm mm
b) Đối với dầm biên:
Một làn xe chất tải: Dùng nguyên tắc đòn bẩy.
Xếp tải nh hình vẽ. Cự li theo phơng ngang cầu của xe Truck và Tandem đều là 1800mm.
Phản lực tại A đợc thiết lập bằng phơng trình cân bằng mômen đối với điểm B:

= +

= + =
ữ ữ

* 2000 * 000 * 1900
2 2
1900 100
0,5
2 2100 2 2100
A

A
P P
R
P P
R P
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
12
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Khi có một làn xe chất tải, hệ số làn xe là 1,2. Vậy hệ số phân bố ngang là:

= =1,2 * 0,5 0,6
SE
cat
mg
Hai hay nhiều làn xe chất tải:

= = =
= + = + =
. 0,933 * 0,721 0,673
1000
0,6 0,6 0,933
3000 3000
ME MI
cat cat
e
mg e mg
d
e
mm
2.4. Hệ số phân bố ngang đối với ngời đi bộ:

Sử dụng phơng pháp đòn bẩy tính cho cả mômen và lực cắt. Coi tải trọng ngời là tải trọng
tập trung.
Đối với dầm ngoài: mg
pe
= 1.
Đối với dầm trong: mg
pi
= 0.
2.5. Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang:
Đối với mômen:
Mômen Một làn Hai hay HSPBN HSPBN
nhiều làn tính toán của ngời
Dầm trong 0.396 0.560 0.560 0
Dầm ngoài 0.600 0.631 0.631 1
Đối với lực cắt:
Lực cắt Một làn Hai hay HSPBN HSPBN
nhiều làn tính toán của ngời
Dầm trong 0.623 0.721 0.721 0
Dầm ngoài 0.600 0.673 0.673 1
IV. Nội lực dầm chủ:
1. Bảng các hệ số tải trọng:
a) Bảng hệ số tải trọng:
Loại TTGH cờng độ I TTGHSD TTGH mỏi
tải trọng Max Min
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
13
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
DC 1.25 0.9 1 0
DW 1.5 0.65 1 0
LL+IM 1.75 1.35 1 0.75

b) Bảng hệ số điều chỉnh tải trọng:
Hệ số Cờng độ Sử dụng Mỏi
Dợo dai
D

0.95 1 1
D thừa
R

0.95 1 1
Quan trọng
I

1.05 KAD KAD
Tích
D R I

=
0.95 1 1
c) Bảng lực xung kích:
Cấu kiện IM
Mối nối bản mặt cầu 75%
Tất cả các TTGH
Tất cả các cấu kiện khác
T
TGH mỏi và giòn 15%

Tất cả các TTGH khác 25%
2. Nội lực dầm chủ do tĩnh tải gây ra:
a) Bảng tính diện tích đờng ảnh hởng:

Các trị số để tính dt đah Diện tích đah
Nội lực l(m) x(m) l-x
( )

=
x l x
y
l
1

=
l x
y
l
2 1
1
=
y y

1

2



M
o
34.4 0 34.4 0 0 0
M
1

34.4 8.6 25.8 6.45 110.94 110.940
M
2
(Mối nối) 34.4 11 23.4 7.483 128.7 128.700
M
3
34.4 11.467 22.933 7.644 131.484 131.484
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
14
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
M
4
34.4 17.2 17.2 8.6 147.92 147.920
Q
o
=H
o
34.4 0 34.4 1 0 17.200 0 17.200
Q
1
34.4 8.6 25.8 0.750 0.250 9.675 -1.075 8.600
Q
2
(mối nối) 34.4 11 23.4 0.680 0.320 7.959 -1.833 6.125
Q
3
34.4 11.467 22.933 0.667 0.333 7.644 -1.833 5.811
Q
4
34.4 17.2 17.2 0.500 0.500 4.300 -4.300 0.000

b) Bảng giá trị mômen và lực cắt do tĩnh tải giai đoạn I:
Nội lực DC1 Diện tích TTGH cờng độ I TTGH sử dụng
(m2) Dầm trong Dầm ngoài Dầm trong Dầm ngoài
M
o
11.216 0 0 0 0 0
M
1
11.216 110.940 1555.313 1555.313 1244.251 1244.251
M
2
(Mối
nối) 11.216 128.700 1804.298 1804.298 1443.439 1443.439
M
3
11.216 131.484 1843.334 1843.334 1474.668 1474.668
M
4
11.216 147.920 2073.751 2073.751 1659.001 1659.001
Q
o
=H
o
11.216 17.200 241.134 241.134 192.907 192.907
Q
1
11.216 8.600 120.567 120.567 96.454 96.454
Q
2
(mối nối) 11.216 6.125 85.874 85.874 68.699 68.699

Q
3
11.216 5.811 81.468 81.468 65.175 65.175
Q
4
11.216 0.000 0 0 0 0
c) Bảng giá trị mômen và lực cắt do tĩnh tải giai đoạn II gây ra:
Nội lực Diện tích TTGH cờng độ I TTGH sử dụng
(m2) Dầm trong Dầm ngoài Dầm trong Dầm ngoài
M
o
0 0 0 0 0
M
1
110.940 560.334 953.969 384.053 698.961
M
2
(Mối nối) 128.700 650.036 1106.686 445.535 810.855
M
3
131.484 664.100 1130.630 455.174 828.398
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
15
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
M
4
147.920 747.112 1271.959 512.071 931.948
Q
o
=H

o
17.200 86.874 147.902 59.543 108.366
Q
1
8.600 43.437 73.951 29.772 54.183
Q
2
(mối nối) 6.125 30.938 52.672 21.205 38.592
Q
3
5.811 29.351 49.970 20.117 36.612
Q
4
0 0 0 0 0
d) Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra:
Nội lực Diện tích TTGH cờng độ I TTGH sử dụng
(m2) Dầm trong Dầm ngoài Dầm trong Dầm ngoài
M
o
0 0 0 0 0
M
1
110.940 2115.648 2509.282 1628.304 1943.212
M
2
(Mối nối) 128.700 2454.334 2910.985 1888.973 2254.294
M
3
131.484 2507.434 2973.964 1929.842 2303.066
M

4
147.920 2820.863 3345.710 2171.072 2590.949
Q
o
=H
o
17.200 328.007 389.036 252.450 301.273
Q
1
8.600 164.004 194.518 126.225 150.637
Q
2
(mối nối) 6.125 116.812 138.546 89.904 107.292
Q
3
5.811 110.819 131.438 85.292 101.787
Q
4
0 0.000 0 0 0
Chú ý: Đơn vị của mômen là: kN.m.
Đơn vị của lực cắt là: kN.
3. Nội lực dầm chủ do hoạt tải gây ra:
3.1. Mômen do hoạt tải gây ra:
a) Do hoạt tải HL-93 gây ra:
Tải trọng của bánh xe và khoảng cách của chúng (xem hình vẽ).
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
16
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Cách xếp xe lên đờng ảnh hởng (ĐAH): Xếp xe sao cho hợp lực của các trục bánh xe
và trục bánh xe gần nhất cách đều tung độ lớn nhất của ĐAH.

Gọi x là khoảng cách từ điểm có tung độ lớn nhất của ĐAH đến trục bánh xe thứ hai.
Trờng hợp 2 bánh xe cuối cách nhau 4300mm:
35*(x+4,3) + 145*x = 145*(4,3-x)

x = 1,455m.
Trờng hợp 2 bánh xe cuối cách nhau 9000mm (dùng để tính mỏi):
35*(x+4,3) + 145*x = 145*(9-x)

x = 3,552m.
Công thức tính mômen:

.
truck i i
M P y=

Trong đó:
P
i
: Trọng lợng các trục xe.
Y
i
: Tung độ đờng ảnh hởng mômen.
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
17
35 KN
4,3m
4,3m
145 KN 145 KN
x=1,455m
Hợp lực

P3=145
4,3m
y3
x = 1,455m
yi
y1
y2
ĐAH Mặt Cắt i
4,3m
P1=35
P2 =145
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Ta có bảng tung độ các vị trí đặt tải và mômen của dầm chủ:
Trờng hợp 2 bánh xe cuối cách nhau 4300mm:
Mặt cắt Tung độ ĐAH
y
1
(m) y
2
(m) y
3
(m) y
max
(m)
Gối 0 0 0 0.000
L/4 2.133 5.358 5.739 6.450
11m (mối nối) 3.568 6.493 6.573 7.483
L/3 3.808 6.674 6.696 7.644
L/2 5.722 7.872 7.178 8.600
Mặt cắt Tải trọng

P
1
(kN) P
2
(kN) P
3
(kN) M(kN.m)
Gối 35 145 145 0.000
L/4 35 145 145 1683.781
11m (mối nối) 35 145 145 2019.362
L/3 35 145 145 2071.975
L/2 35 145 145 2382.531
Trờng hợp 2 bánh xe cuối cách nhau 9000mm (dùng để tính mỏi):
Mặt cắt Tung độ ĐAH
y
1
(m) y
2
(m) y
3
(m) y
max
(m)
Gối 0 0 0 0.000
L/4 0.561 3.786 6.263 6.450
11m 2.141 5.066 7.243 7.483
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
18
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
L/3 2.410 5.276 7.395 7.644

L/2 4.674 6.824 8.226 8.600
Mặt cắt Tải trọng
P
1
(kN) P
2
(kN) P
3
(kN) M(kN.m)
Gối 35 145 145 0
L/4 35 145 145 1476.710
11m 35 145 145 1859.838
L/3 35 145 145 1921.696
L/2 35 145 145 2345.835
b) Do hoạt tải xe 2 trục gây ra (Tandem):
Khoảng cách giữa 2 bánh xe 2 trục là 1200mm

x = 0,6m.
Công thức tính mômen:

.
Tandem i i
M P y=

Trong đó:
P
i
: Trọng lợng các trục xe.
Y
i

: Tung độ đờng ảnh hởng mômen.
Ta có bảng tung độ các vị trí đặt tải và mômen của dầm chủ:
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
19
P2 =110
y
2
y
i
y
1
ĐAH Mặt Cắt i
P1 =110
Hợp lực
1,2m
x=0,6m
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Mặt cắt y
max
(m) y
1
(m) y
2
(m) P
1
(kN) P
2
(kN) M(kN.m)
Gối 0.000 0 0 110 110 0
L/4 6.450 6.000 6.300 110 110 1353

11m 7.483 7.074 7.291 110 110 1580.163
L/3 7.644 7.244 7.444 110 110 1615.778
L/2 8.600 8.300 8.300 110 110 1826
c) Do tải trọng làn gây ra:
Là tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài dầm, có độ lớn P = 9,3N/mm.
Tải trọng làn không tính hệ số xung kích.
Công thức tính mômen:

Lane i i
M P

=
Trong đó:
P
i
: Tải trọng làn.
i

: Diện tích đờng ảnh hởng mômen.
9.3kN/m
DAH Mặt cắt i
yi
Mặt cắt x(m) Diện tích Pi (kN/m) M (kN.m)
Gối 0 0 9.3 0
L/4 8.6 110.94 9.3 1031.742
11m 11 128.7 9.3 1196.910
L/3 11.467 131.484 9.3 1222.805
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
20
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm

L/2 17.2 147.92 9.3 1375.656
d) Do tải trọng ngời gây ra:
Tải trọng ngời trên cầu ôtô bằng 300kG/m
2.
. Là tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài
dầm.
Tải trọng ngời không tính hệ số xung kích.
Công thức tính mômen:

P i i
M P

=
Trong đó: P
i
: Tải trọng ngời.
i

: Diện tích đờng ảnh hởng mômen.
yi
DAH Mặt cắt i
W = 3*1.5 = 4.5 KN/m
Mặt cắt x(m) Diện tích Pi (kN/m) M (kN.m)
Gối 0 0.000 4.5 0
L/4 8.6 110.940 4.5 249.615
11m 11 128.700 4.5 289.575
L/3 11.467 131.484 4.5 295.840
L/2 17.2 147.920 4.5 332.820
e) Bảng tổng hợp kết quả mômen:
Mặt cắt HL-93 Tandem Lane Load People load HL-93 (Mỏi)

Gối 0.000 0.000 0.000 0 0.000
L/4 1683.781 1353.000 1031.742 249.615 1476.710
11m 2019.362 1580.163 1196.910 289.575 1859.838
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
21
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
L/3 2071.975 1615.778 1222.805 295.840 1921.696
L/2 2382.531 1826.000 1375.656 332.820 2345.835
Đơn vị kN.m kN.m kN.m kN.m kN.m
3.2. Lực cắt do hoạt tải gây ra:
a) Do hoạt tải HL93 gây ra:
Công thức tính lực cắt:

.
truck i i
Q P y=

Trong đó:
P
i
: Trọng lợng các trục xe.
Y
i
: Tung độ đờng ảnh hởng lực cắt.
Trờng hợp 2 bánh xe cuối cách nhau 4300mm:
Mặt cắt y
1
(m) y
2
(m) y

3
(m) P
1
(kN) P
2
(kN) P
3
(kN) Q (kN)
Gối 0.750 0.875 1.000 35 145 145 298.125
L/4 0.500 0.625 0.750 35 145 145 216.875
11m 0.430 0.555 0.680 35 145 145 194.201
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
22
P
2
=145
y
3
y
1
ĐAH Mặt Cắt i
y
2
P
1
=35
x=1,455m
4,3m
4,3m
Hợp lực

P
2
=145
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
L/3 0.417 0.542 0.667 35 145 145 189.792
L/2 0.250 0.375 0.500 35 145 145 135.625
Trờng hợp 2 bánh xe cuối cách nhau 9000mm:
Mặt cắt y
1
(m) y
2
(m) y
3
(m) P
1
(kN) P
2
(kN) P
3
(kN) Q (kN)
Gối 0.613 0.738 1.000 35 145 145 273.532
L/4 0.363 0.488 0.750 35 145 145 192.282
11m 0.294 0.419 0.680 35 145 145 169.608
L/3 0.280 0.405 0.667 35 145 145 165.199
L/2 0.113 0.238 0.500 35 145 145 111.032
b) Do hoạt tải xe 2 trục gây ra (Tandem):
Công thức tính lực cắt:

.
Tandem i i

Q P y=

Trong đó:
P
i
: Trọng lợng các trục xe.
Y
i
: Tung độ đờng ảnh hởng lực cắt.
Ta có bảng tung độ các vị trí đặt tải và lực cắt của dầm chủ:
Mặt cắt x(m) y
1
(m) y
2
(m) P
1
(kN) P
2
(kN) Q(kN)
Gối 0 1.000 0.965 110 110 216.163
L/4 8.6 0.750 0.715 110 110 161.163
11m 11 0.680 0.645 110 110 145.814
L/3 11.467 0.667 0.632 110 110 142.829
L/2 17.2 0.500 0.465 110 110 106.163
c) Do tải trọng làn gây ra:
Là tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài dầm, có độ lớn P = 9,3N/mm.
Tải trọng làn không tính hệ số xung kích.
Công thức tính lực cắt:

Lane i i

Q P

=
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
23
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Trong đó:
P
i
: Tải trọng làn.
i

: Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt.
Mặt cắt x(m) Diện tích Pi (kN) Q (kN)
Gối 0 17.200 9.300 159.960
L/4 8.6 9.675 9.300 89.978
11m 11 7.959 9.300 74.016
L/3 11.467 7.644 9.300 71.093
L/2 17.2 4.300 9.300 39.990
d) Do tải trọng ngời gây ra:
Tải trọng ngời trên cầu ôtô bằng 300kG/m
2.
. Là tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài
dầm.
Tải trọng ngời không tính hệ số xung kích.
Công thức tính mômen:

P i i
Q P

=
Trong đó:
P
i
: Tải trọng ngời.
i

: Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt.
Mặt cắt x(m) Diện tích Pi (kN) Q (kN)
Gối 0 17.200 4.5 38.700
L/4 8.6 9.675 4.5 21.769
11m 11 7.959 4.5 17.907
L/3 11.467 7.644 4.5 17.200
L/2 17.2 4.300 4.5 9.675
e) Bảng tổng hợp kết quả tính lực cắt không hệ số:
Mặt cắt HL-93 Tandem Lane Load People load HL-93 (Mỏi)
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
24
THiết kế môn học cầu thép bộ môn cầu hầm
Gối 298.125 216.163 159.960 38.700 273.532
L/4 216.875 161.163 89.978 21.769 192.282
11m 194.200581 145.814 74.016 17.907 169.608
L/3 189.792 142.829 71.093 17.200 165.199
L/2 135.625 106.163 39.990 9.675 111.032
Đơn vị kN kN kN kN kN
3.3. Bảng tổng hợp kết quả tính toán nội lực do hoạt tải gây ra (có xét đến hệ số tải
trọng và hệ số điều chỉnh tải trọng tơng ứng):
3.3.1. Bảng tổng hợp kết quả mômen tính toán sau khi nhân hệ số:
Mômen do hoạt tải TTGHCĐI TTGHSD
Mặt cắt x(m) Dầm trong Dầm ngoài Dầm trong Dầm ngoài

Gối 0 0.000 0.000 0.000 0.000
L/4 8.6 3511.950 3902.930 1757.214 2230.246
11m 11 4155.090 4618.950 2084.762 2639.400
L/3 11.467 4255.923 4731.209 2136.116 2703.548
L/2 17.2 4851.101 5393.832 2439.238 3082.190
3.3.2. Bảng tổng hợp kết quả lực cắt tính toán sau khi nhân hệ số:
Lực cắt do hoạt tải TTGHCĐI TTGHSD
Mặt cắt x(m) Dầm trong Dầm ngoài Dầm trong Dầm ngoài
Gối 0 671.673 694.619 383.813 396.925
L/4 8.6 455.340 463.080 260.194 264.617
11m 11 399.469 404.175 228.268 230.957
L/3 11.467 388.833 393.011 222.190 224.578
L/2 17.2 264.223 263.540 150.985 150.594
4. Tổng hợp kết quả tính nội lực do toàn bộ tải trọng gây ra:
a) Chọn tổ hợp tải trọng tác dụng:
TTGH cờng độ I:
Nguyễn Minh Hiển Cầu Đờng Anh A - K42
25