THIẾT KẾ MÔ HÌNH CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL, dầm chữ I, chiều dài toàn dầm 31m, khế cấu kéo trước

TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
Mục lục
Phần 1: Nội dung thuyết minh
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa
3.2 Đối với dầm biên
4. Tính toán bản mặt cầu
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
5. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải
5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ
5.2 Các hệ số cho tĩnh tải
p
(Bảng A.3.4.1-2)
5.3 Xác định nội lực
6. Nội lực dầm chủ do hoạt tải
6.1. Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn
6.2 Tính toán hệ số phân phối của tải trọng ngời đi bộ
6.3 Xác định nội lực.
7. Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ
7.1 Thép
7.2 Bêtông
8. Chọn và bố trí cáp dự ứng lực
8.1 Chọn cáp dự ứng lực

8.2 Bố trí cáp dự ứng lực
8.3 Tính tính các đặc trng hình học
9. Tính toán các mất mát ứng suất
9.1 Xác định một số thông số cho các bó cáp
9.2 Mất mát do ma sát f
pF
9.3 Mất mát do tụt neo
9.4 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi
9.5 Mất mát ứng suất do co ngót (A.5.9.5.4.2)
9.6 Mất mát ứng suất do từ biến
9.7 Mất mát do dão thép ứng suất trớc
10. Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I
10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn
10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc
10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1
10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng
11. Tính toán dầm ngang
SVTH: Lấ THNH SN LP CHT-K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
11.1 Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây ra
11.2 Nội lực do tải trọng phân bố (tĩnh tải)
11.3 Bố trí cốt thép
11.4 Duyệt cờng độ kháng uốn
11.5 Duyệt cờng độ kháng cắt
12. Tính độ võng cầu
12.1 Tính độ võng lực DƯL
12.2 Tính độ võng do tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải)
12.3 Tính độ võng tức thới do hoạt tải có xét lực xung kích
Phần 2: bản vẽ kỹ thuật
(Bản vẽ khổ A1)

SVTH: Lấ THNH SN LP CHT-K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
Thiết kế cầu Bê tông cốt thép DƯL
* Các số liệu cho trớc:
- Dầm I, chiều dài toàn dầm L=31m, kết cấu kéo trớc
- Khổ cầu K7.5+ 2x1.5m
- Dải phân cách B2= 0.25m
- Lề ngời đi B3= 1.5m
- Lan can B4 =0.5m
- Tổng bề rộng mặt cầu
B = B1+ 2.B2 + 2.B3+ 2.B4 = 12 m
- Tải trọng thiết kế: HL93
- Bó cốt thép DƯL: Tao 12.7mm
* Vật liệu sử dụng:
- Bêtông dầm chủ mác 500 có các chỉ tiêu sau:
+ fc = 50 Mpa +
c
= 2500 kg/m
3
+ Ec = 33994,48 Mpa

+ Hệ số poisson = 0,2


- Bêtông bản mặt cầu có các chỉ tiêu sau:
+ fc = 35 Mpa +
c
= 2500kg/m
3

+ Ec = 31798,93 MPa + Hệ số poisson = 0,2


- Lớp phủ có:
c
= 22,5 KN/m
3
- Cốt thép DƯL: ( tao thép 7 sợi, đờng kính danh định 12,7mm, diện tích mặt cắt tính toán A
p
=
140 mm
2
)
Cờng độ chụi kéo tiêu chuẩn f
pu
=1860 MPa
- Thép thờng : G60 f
u
= 620Mpa , f
y
= 420 Mpa
- Quy trình thiết kế 22TCN 272- 05
* 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 trên giấy A1 hoặc A0.
Phần 1: 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 31m, để hai đầu dầm mỗi bên 0,3 mét để kê gối. Nh vậy chiều
dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 30.4 mét.

Cầu gồm 6 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng bêtông có f
c
=50MPa, , đợc đổ tại chỗ bằng
bêtông f
c
= 50MPa, tạo thành mặt cắt liên hợp. Trong quá trình thi công, kết hợp với thay đổi chiều
cao đá kê gối để tạo dốc ngang thoát nớc.
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT-K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
Lớp phòng nuớc 0.4 cm
Lớp bê tông Asphan 7cm
1
2
Mặt cắt L/2
1
2
Mặt cắt trên gối
B
B4B3B 2
B1/2B1/2
B2B3B4
2.0%
2.0%
Mặt cắt ngang kết cấu nhịp
- Khoảng cách giữa các dầm chủ S=2000 mm
- Lề ngời đi đồng mức với mặt đờng xe chạy , và đợc phân cách với nhau bằng gờ phân
cách
- Bố trí các dầm ngang tại các vị trí gối cầu , L/4 , L/8 , L/2: 5 mặt cắt
- Số lợng dầm ngang Nn = ( Nb 1) . 4 Nn = 16
- Phần cánh hẫng Sk =

( 1)
2
B Nb S
Sk = 1.0 m
-Bản mặt cầu có chiều dày
f
h =
18cm
-Lớp phủ mặt cầu gồm có :
+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.
SVTH: Lấ THNH SN LP CHT-K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
1.2 Thiết kế dầm chủ
Mặt cắt ngang vị trí L/2 Mặt cắt ngang vị trí trên gối
H'2
b3
b4
H6H'3H1
H
b1
- Chiều cao dầm chủ H = 140 cm
- Chiều cao bầu dới H1 = 18 cm
- Chiều cao dầm liên hợp h= H + h
f
=140+ 18=158 cm
- Chiều cao vút dới H2= 17 cm
- Chiều cao sờn H3= 57 cm
- Chiều cao vút trên H4 =12 cm

- Chiều cao gờ trên H5=12 cm
- Chiều cao gờ trên cùng H6=4cm
-Bề rộng bầu dới b1=61cm
-Bề rộng của sờn b2=16 cm
-Bề rộng bản cánh trên b3= 50cm
-Bề rộng gờ trên cùng b4 =38 cm
- Bề rộng vút dới
1 2
5
61 16
22.5
2 2
b b
b cm

= = =
- Bề rộng vút trên
3 2
3
50 16
17
2 2
b b
b cm


= = =

SVTH:Lấ THNH SN LP CHT-K48
H

b1
b5b2b5
b 6 b6
b4
b3
H1 H2 H3 H4 H5
H6
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
1.2.3 Cấu tạo dầm ngang
50100a
Tim gối dầm
Bố trí bầu dầm I
- Chiều cao dầm ngang
Hn= H3 + H2 + H4 + H5 = 1.38m
-Bề rộng dầm ngang bn = 20 cm
- Chiều dài dầm ngang ln = S - b
2
= 200 - 16 = 184 cm
2. Tính toán các đặc trng hình học dầm I , hệ số phân bố tải trọng
2.1 Tính đặc trng hình học mặt cắt dầm I cha liên hợp
X ét các mặt cắt đặc trng gồm :
+ Mặt cắt gối :
o
x
= 0 m
+ Mặt cắt cách gối 0.72 H ( Kiểm tra lực cắt )
1
x
= 0.72 h
+ Mặt cắt thay đổi tiết diện

2
x
= 1.5 m
+ Mặt cắt L/4
3
x
=
4
tt
L

+ Mặt cắt L/2
4
x
=
2
tt
L
2.1.1 Xét mặt cắt trên gối
o
x

Bề rộng sờn dầm H3= H2 + H3 + H4 +H5 -
5 6
5
b b
b

H2
= 17 + 77 + 12 + 12 -

22.5 17
22.5

x 17 =113.84 cm
H2 = H2 + H3 + H4 + H5 - H3
= 17 + 77 + 12 + 12 113.65 = 4.16 cm
Diện tích mặt cắt : A
0
= 38x4 + 50x136 + 2x(0.5x4.16x5.5 + 18x5.5) = 7172.88cm
2
Toạ độ trọng tâm mặt cắt
y
2 9 5.5 18 2 20.9 0.5 4.16 5.5 68 136 50 138 38 4
2 5.5 18 2 0.5 4.16 5.5 136 50 38 4
i i
co
i
y F
x x x x x x x x x x x
F x x x x x x x
+ + +
= =
+ + +


=67.7 cm
Mô men quán tính đối với trục trung hoà :
SVTH: Lấ THNH SN LP CHT-K48
3 3
2 2

5.5 18 5.5 4.16 1
2 ( 5.5 18 58.7 ) 2 ( 5.5 4.16 48.313 )
12 36 2
do
x x
I x x x x x x x= + + +
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
3 3
2 2
50 136 38 4
50 136 0.3 38 4 70.3
12 12
x x
x x x x+ + + +
=1.197x10
7
cm
4
2.1.2 Xét mặt cắt bất lợi về lực cắt cách gối d
v
Bề rộng sờn dầm của mặt cắt nằm trong khoảng 1 1.5 m kể từ mặt cắt gối :
Bề rộng sờn tại mặt cắt x
1
= 0.72 H = 0.72 x 160 = 115. 2 cm
b
'
2
16 50
16 (115.2 100) 39.664
50

x cm

= + =
b
'
5
=10.668 cm
b
'
6
=5.168 cm
H
'
2
=8.435 cm
H
'
3
=113.689 cm
H
'
4
=3.876 cm
Diện tích mặt cắt :
A
1
=2x0.5x(2x18+8.435)x10.668+2x0.5x(2x12+3.876)x5.168 +39.664x136+4x38 =6163.93 cm
2
Toạ độ trọng tâm mặt cắt:

1
0.67
i i
c
i
y F
y m
F
= =


Mô men quán tính đối với trục trung hoà:
I
( )
2
1 0d i i ci
I F y= +

=1.123x10
11
mm
4
SVTH: Lấ THNH SN LP CHT-K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
Trong đó:
io
I
là mô men quán tính của hình thứ i đối với trục trọng tâm của nó
F
i

là diện tích của hình thứ i
y
ci
là khoảng cách từ trọng tâm của hình thứ i tới trục trung hoà
2.1.3 Xét mặt cắt
2 3 4
, ,x x x

SVTH: Lấ THNH SN LP CHT-K48
TKMH CẦU BÊ TÔNG F1 GVHD:NGÔ CHÂU PHƯƠNG

DiÖn tÝch mÆt c¾t
A=0.413m
2
To¹ ®é träng t©m mÆt c¾t
Y
c
=0.636m
M« men qu¸n tÝnh ®èi víi trôc trung
hoµ:
I
d
=9.745x10
10
mm
4
SVTH:LÊ THÀNH SƠN LỚP CĐHT-K48
171617
22.51622.5
61.000

41212771718
50
38
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
2.2 Hệ số làn
Số làn thiết kế : chiều rộng phần xe chạy B1 = 7.5 m
6

B1

10.5 m nên ta bố trí hai làn xe n
lan
=2
Hệ số làn : tra theo quy trình với n
lan
=2

m
lan
=1
2.3 Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men
2.3.1 Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men đối với các dầm giữa
Khoảng cách từ trọng tâm của dầm không liên hợp tới trọng tâm của bản mặt:
( ) ( )
cm
h
YHe
f
cg
2.67

2
18
6.63140
2
=+=+=
Tỷ lệ mô đun đàn hồi giữa dầm và bản mặt:
Cờng độ chịu nén của bê tông làm dầm:
'
c
f
= 50 Mpa
Mô đun đàn hồi của dầm :

( )
1.5
'
0.043
cdam c c
E x f

=

( )
1.5
0.043 2500 50
cdam
E x=
=31341.36 Mpa
Cờng độ chịu nén của bê tônglàm bẩn mặt

1.5
0.043 (2500) 35
cban
E x=
=31798.93 Mpa
n=
31341.36
1.069
31798.93
cdam
cban
E
E
= =
Tham số độ cứng dọc :
( ) ( )
4116102
1064.72.6710413.010745.91069 mmxxxxxAeInK
g
dg
=+=+=
Với dầm chữ I hệ số phân bố ngang đợc tính theo công thức sau:
Với một làn thiết kế chịu tải:
0.1
0.3
0.4
1
3
0.06
4300

f
g
mg
tt tt
K
s s
g x x
L L xh



ữ
= +
ữ
ữ
ữ



=
4366.0
18030400
10226.4
30400
2000
4300
2000
06.0
1.0
3

11
3.04.0
=




















+
x
x
XX
Khi kể đến hệ số làn:
Khi xe chỉ chạy trên một làn m
1lan

= 1.2
m
1lan
x
1mg
g
=1.2x0.4149=0.523
Hai hoặc nhiều làn thiết kế chịu tảI:
g
0.2 0.1
0.6
2
0.075
2900
g
mg
tt tt
K
S S
x x
L L


= +
ữ ữ
ữ



=

+=
1,0
3
11
2,06,0
18030400
10226.4
.
30400
2000

.
2900
2000
075,0
x
x
0.6123
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT-K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
Phạm vi áp dụng:
Chọn giá trị cực đại làm hệ số phân bố mô men đối với các dầm giữa:
( )
==
2211
,max
mglanmglanmg
gmgmg
( )
6123.0,523.0max
= 0.6423
Kiểm tra hệ số phân bố thoả mãn tiêu chuẩn 22TCN 272 05 đối với phạm vi áp dụng:
1100 4900mm S mm
110 300
f
mm h mm
6000 73000
tt
mm L mm
4
b

N
Ta thấy tất cả các điều kiện đều thoả mãn

Chọn
mg
g
=0.6423
2.3.2 Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men của dầm biên
Ta thấy de<-300mm

dùng phơng pháp đoàn bẩy để tính hệ số phân bố ngang và chỉ tính cho một
làn chất tải.
Sơ đồ tính theo phơng pháp đoàn bẩy cho dầm biên
Phơng trình tung độ dờng ảnh hởng:
( )
db
x
y x
S
=
Một làn thiết kế hệ số làn =1.2.
4
1
100 200 50
1.25
200
k
S S B
y
S

+
+
= = =
4 3
2
100 200 50 150
0.5
200
k
S S B B
y
S
+
+
= = =
4 3 2
3
100 200 50 150 25
0.375
200
k
S S B B B
y
S
+
+
= = =
075.0
200
602515050200100

60
234
4
=
+
=
+
=
S
BBBSS
y
k

5
0y =
Với xe tải thiết kế:
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT- K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
( )
0375.0075.0
2
1
2.1
2
1
2.1
541
==+= xxyyxxg
HL
Tải trọng ngời đi:

( ) ( )
875.05.025.1
2
1
2.1
2
1
2.1
211
=+=+= xxyyxxg
PL

Với tải trọng làn: thiên về an toàn coi tải trọng làn theo phơng ngang cầu là tải trọng tập trung:
( ) ( )
1 3 5
1 1
1.2 1.2 0.3182 0 0.19092
2 2
Lan
g x x y y x x= + = + =
Vậy hệ số phân bố ngang của dầm biên đối với các loại hoạt tảI nh sau:
g
mbHL
=g
HL1
=0,0375
g
mbPL
=g
PL1

=0,875
g
mblàn
=g
Làn1
=0,046875
2.4 Phân bố hoạt tải đối với lực cắt.
2.4.1 Phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm dọc giữa
-Với một làn thiết kế chịu tải hệ số làn
1.2m
=
1
2000
(0.36 ) 1.2 (0.36 ) 1.2
7600 7600
vg
S
g x x= + = +
= 0.747
-Với hai hoặc nhiều làn thiết kế chịu tảI hệ số làn
1m =
2.0 2.0
2
2000 2000
0.2 0.2
3600 10700 7600 10700
vg
S S
g

= + = +
ữ ữ

=0.720
Kiểm tra phạm vi áp dụng
1100 S 4900
6000 L 73000
110 t
s
300
4x10
9
K
g
3x10
12
N
b
4
S= 2000mm

thoả mãn
Hệ số phân bố lực cắt thiết kế đối với dầm giữa: g
vg
=max(g
vg1
, g
vg2
)=0.747
2.4.2 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt trong các dầm dọc biên:

- Kiểm tra phạm vi áp dụng: d
e
=-1500 mm không nằm trong phạm vi áp dụng công thức: g
vb2
= e
ì
g
vg
. Sử dụng phơng pháp đòn bẩy để tính.
- Tơng tự nh tính hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men trong dầm biên:
G
vbHL
=g
HL1
= 0,0375
G
vbPL
=g
PL1
= 0,875
G
vblàn
=g
Làn1
= 0,046875
2.4.3 Hệ số điều chỉnh tải trọng:
- Hệ số dẻo
D

, đối với các bộ phận và liên kết thông thờng lấy

D

=1
- Hệ số độ d thừa
R

, đối với mức d thừa thông thờng lấy
R

=1
- Hệ số độ quan trọng
I

, đối với cầu thiết kế là quan trọng lấy
I

=1.05
Vậy hệ số điều chỉnh tải trọng:

=1
ì
1
ì
1.05=1.05>0.95.
3. Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trng.
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT- K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
3.1 Xác định tĩnh tải.
3.1.1 Tĩnh tải dầm chủ
+Xét đoạn dầm từ đầu đến mặt cắt thay đổi tiết diện

Lấy diện tích tiết diện: Ao=0.665 m
2

Tỷ trọng bê tông dầm chủ:
3 3
2.5 10 /
c
x kg m

=
Trọng lợng đoạn dầm:
( ) ( )
0
0 0 2
. . 1 1 .2
2
d c
A A
DC A a m x m

+

= + +


kgxDC
do
3
10033.6=
+Xét đoạn dầm còn lại:

Lấy diện tích tiết diện: A=0.4375m
2
Trọng lợng đoạn dầm:
DC
d
=
c

.A(L
tt
-2.x
2
)=2500x0.413x(30.4 2x1.5)= 29968.8 kg
+Tĩnh tải dầm chủ coi là tải trọng dải đều trên suốt chiều dài dầm
==
+
L
DCDC
DC
dd
dc
0
mkg /1184,2892
31
8.299686033
=
+
3.1.2 Tĩnh tải bản mặt cầu
+Dầm giữa:
A

bmg
=S.h
f
= 2 x0.18 = 0.36 m
2
DC
bmg
= 2500x0.36 = 900 kg/m
+ Dầm biên:
A
bmb
=
2
36.018.01
2
2
2
mxxhS
S
fk
=






+=

+
mkgxADC
bmbcbmb
/90036.02500 ===

3.1.3 Tĩnh tải dầm ngang
( )
( )
mkg
x
xxx
LN
NlbH
DC
ttb
ttntttt
cdn
/86.97
4.306
2510.22.008.1
2500 ===

3.1.4 Tĩnh tải ván khuôn lắp ghép
DC
vk
=

c

.(S b
4
).H
6
=2500x(2 0.38)x0.04=160 kg/m
3.1.5 Lan can có tay vịn
Phần thép có trọng lợng: DC
t
=15kg/m bó vỉa cao h
B4
=0.3m
Phần bê tông có trọng lợng:
DC
bt
=B
4
h
B4
c

=0.5x0.3x2500=375 kg/m
Tổng cộng: DC
lc
=DC
t
+DC
bt
=15+262.25=390 kg/m

-Gờchắn:DCgc=gcxB2xhxB4= 156.25kg/m
3.1.6 Trọng lợng lớp phủ mặt cầu và tiện ích công cộng
Lớp bê tông atphan t
1
=0.07m
1

=2400kg/m
Lớp phòng nớc: t
2
=4x10
-3
m
2

=1800kg/m
Tổng trọng lợng lớp phủ mặt cầu:

( )
2
1 1 2
. . .
lp
DW t t S

= +
=(0.07x2400+0.004x1800)x2 =350.4 kg/m
Các tiện ích (trang thiết bị trên cầu): DW
ti
=5kg/m

SVTH:Lấ THNH SN LP CHT- K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
DW=DW
lp
+DW
ti
= 350.4+ 5 = 355.4 kg/m
Phân bố tỉnh tải cho các dầm
- Dầm biên:
-
375.1
2000
2
500
10002000
2
4
1
=






+
=

+
=
S
B
SS
y
k
b
+ Tĩnh tải do lan can tác dụng lên dầm biên:
DC
lcb
= DC
lc
. y
1b
=390x1.375=536.25kg/m
+ Tĩnh tải do lớp phủ mặt cầu tác dụng lên dầm biên:
DW
b
= DW
lp
4 2
2
k
S
S B B
S

+

+DW
ti
=350.4x
1000 500 250 6000
2000
+
+5 =
224 kg/m
- Dầm dọc giữa:
+ DC
lcg
=0
+ DW
g
=DW=350.4 kg/m
3.1.6 Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc chủ:
3.1.7.1 Dầm giữa:
Giai đoạn cha liên hợp: DC
dc
=1184,28917 kg/m
+ Giai đoạn khai thác:mặt cắt liên hợp
DC
g
=DC
dc
+DC
bmg
+DC

dn
+DC
lcg
+DC
vk
=1184.3+900+97.86 +0+182 =2342.151kg/m
DW
g
=DW=355.4kg/m
3.1.7.2 Dầm biên:
+ Giai đoạn cha liên hợp: DC
dc
=1184.3 kg/m
+ Giai đoạn khai thác: Mặt cắt liên hợp
DC
b
=DC
dc
+DC
bmb
+DC
dn
+DC
lcb
+0.5DC
vk
+DC
gc
=1184.3+900+97.86+394.189
+0.5x182+156.25=2954.651 kg/m

DW
b
= 224 kg/m
3.1.7 Hoạt tải HL 93:
3.2.1 Xe tải thiết kế
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT- K48
TKMH CẦU BÊ TÔNG F1 GVHD:NGÔ CHÂU PHƯƠNG
0.
35 kN
145 kN
145 kN
4300
mm
4300
mm
tíi 900mm
mmm
600 mm nãi chung
300mm mót thõa cña mÆt cÇu
Lµn thiÕt kÕ 3600 mm
H×nh 3.6.1.2.2-1 - §Æc trng cña xe t¶i thiÕt kÕ
3.2.2 Xe hai trôc thiÕt kÕ
Xe hai trôc gåm mét cÆp trôc 110kN c¸ch nhau 1200mm. Cù ly chiÒu ngang cña c¸c b¸nh xe lÊy
b»ng 1800mm.
3.5m
1.8m1.2m
110 KN
110 KN
SVTH:LÊ THÀNH SƠN LỚP CĐHT- K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG

3.2.3 TảI trọng làn
3m
9.3 KN/m
3.1.8 Hoạt tải ngời đi bộ(PL): Pl=4.1x10
-3
Mpa trên toàn bộ lề ngời đi
3.3 Tính toán nội lực:
Mặt cắt đặc tr ng:
+ Mặt cắt gối: x=0
+ Mặt cắt cách gối x=0.72h=0.72x(1.4+0.18)= 1.1376 m ( Để tính lực cắt)
+ Mặt cắt thay đổi tiết diện: x=1.5 m
+ Mặt cắt L/4: x=30.4/4=7.6 m
+ Mặt cắt L/2: x=30.4/2=15.2 m
1. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải
+ Tải trọng tác dụng nên dầm chủ
- Tĩnh tải : Tĩnh tải giai đoạn 1 DC1và tĩnh tải giai đoạn 2 (DC2+ DW)
- Hoạt tải gồm cả lực xung kích(IL+IM) : Xe HL 93, tải trọng ngời đi bộ
- Nội lực do căng cáp ứng suất trớc. Bỏ qua các tải trọng do co ngót, từ biến, nhiệt độ, lún, gió, động
đất.
+ Để xác định nội lực, ta vẽ đờng ảnh hởng cho các mặt cắt cần tính rồi xếp tĩnh tải lên đờng ảnh h-
ởng. Nội lực đợc xác định theo công thức:
- Mômen: M
u
= .
p
..g
- Lực cắt: V
u
= .g(
p

.
+

p
.
-
)
Trong đó: : Diện tích đờng ảnh hởng mômen tại mặt cắt đang xét

+
: Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt dơng tại mặt cắt đang xét

+
: Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt âm tại mặt cắt đang xét
: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong khai thác
=1.05
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT-K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
a. Tính Mômen
+ Đờng ảnh hởng mômen tại các mặt cắt đặc trng:

+ Mô men tác dụng lên dầm biên do tĩnh tải:
- Giai đoạn cha liên hợp:
M
DCdc
=DC
dc
.g.
M

Trong đó:
DC
dc
: Tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:
DC
dc
=1184.3 kg/m=11,61787671kN/m
M

: Diện tích đờng ảnh hởng mô men của mặt cắt đang tính
Bảng tính:
x(m)
(m
2
)
DC
dc
(KN/m) M
DCdc
(KN.m)
0 0 11,61787671 0
1,152 16,846848 11,61787671 195,724603
1,5 21,675 11,61787671 251,8174777
7,6 86,64 11,61787671 1006,572838
15,2 115,52 11,61787671 1342,097118
+ Giai đoạn khai thác: Mặt cắt đã liên hợp
M
DCb
=DC
b

.g.
M

M
DWb
=DW
b
.g.
M

Trong đó:
DC
b
: Tĩnh tải tác dụng lên dầm biên trong giai đoạn khai thác; DC
b
= 11,6178767KN/m
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT-K48


TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
DW
b
:Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu; DW
b
= 2,19744 kN/m
Bảng tính:
X
(m
2
)

DC
b
DW
b
M
DCb
M
DWb
(m) (KN/m) (KN/m) (KN.m) (KN.m)
0 0 11,61787671 2,19744 0 0
1,152 16,846848 11,61787671 2,19744 195,724603 37,01993767
1,5 21,675 11,61787671 2,19744 251,817478 47,629512
7,6 86,64 11,61787671 2,19744 1006,57284 190,3862016
15,2 115,52 11,61787671 2,19744 1342,09712 253,8482688
+ Mô men tác dụng lên dầm giữa do tĩnh tải:
- Giai đoạn cha liên hợp: Giống dầm biên giai đoạn cha liên hợp
- Giai đoạn khai thác:
M
DCg
=DC
g
.g
M

M
DWg
=DW
b
.g
M

Bảng tính:
X

DC
g
DW
g
M
DCg
M
DWg
(m) (m
2
) (KN/m) (KN/m) (KN.m) (KN.m)
0 0 23,9575014 3,486474 0 0
1,152 16,846848 23,9575014 3,486474 403,608384 58,73609753
1,5 21,675 23,9575014 3,486474 519,278842 75,56932395
7,6 86,64 23,9575014 3,486474 2075,67792 302,0681074
15,2 115,52 23,9575014 3,486474 2767,57056 402,7574765
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT- K48




TKMH CẦU BÊ TÔNG F1 GVHD:NGÔ CHÂU PHƯƠNG
b. TÝnh lùc c¾t do tÜnh t¶i
+ §êng ¶nh hëng lùc c¾t:
+ Lùc c¾t cña dÇm biªn do tÜnh t¶i:
- Giai ®o¹n cha liªn hîp: V

DCdc
=DC
dc
.g.
V
ω
Trong ®ã:
V
ω
- DiÖn tÝch ®êng ¶nh hëng lùc c¾t
B¶ng tÝnh:
x(m)
V
ω
+
(m2)
V
ω
−
(m2)
V
ω
(m2)
DCdc(KN/m) VDCdc(KN.m)
0 15,2 0 15,2 11,6178767 176,591726
1,152 14,0698274 0,02182737 14,048 11,6178767 163,207932
1,5 13,7370066 0,03700658 13,7 11,6178767 159,1649109
7,6 8,55 0,95 7,6 11,6178767 88,29586301
15,2 3,8 3,8 0 11,6178767 0
SVTH:LÊ THÀNH SƠN LỚP CĐHT-K48

TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
+ Giai đoạn khai thác: V
DCb
=DC
b.
g.
V

+ Giai đoạn khai thác: V
D
w
b
=DW
b.
g.
V

Lập bảng tính:
X
(m)
V

+
(m
2
)
V


m

2
V

(m
2
)
DC
b
(KN/m)
DW
b
(KN/m)
V
DCb
(KN.m)
V
DWb
(KN.m)
0 15,2 0 15,2 11,618 29,966 176,592 455,485
1,152 14,070 0,022 14,048 11,618 29,966 163,208 420,964
1,5 13,737 0,037 13,7 11,618 29,966 159,165 410,536
7,6 8,55 0,95 7,6 11,618 29,966 88,2959 227,743
15,2 3,8 3,8 0 11,618 29,966 0 0
+ Lực cắt của dầm giữa do tĩnh tải:
- Giai đoạn cha liên hợp: Tơng tự cho kết quả giống dầm biên
- Giai đoạn khai thác:
Bảng tính:
x(m)
V

+
(m
2
)
V


m
2
V

(m
2
)
DC
g
(KN/m)
DW
g
(KN/m)
V
DCg
(KN.m)
V
DWg
(KN.m)
0 15,2 0 15,2 11,618 23,958 176,592 364,154
1,152 14,0698 0,0218 14,048 11,618 23,958 163,208 336,555
1,5 13,7370 0,0370 13,7 11,618 23,958 159,165 328,218
7,6 8,55 0,95 7,6 11,618 23,958 88,2959 182,077

15,2 3,8 3,8 0 11,618 23,958 0 0
2. Tính nội lực dầm chủ do hoạt tải:
Sơ đồ tính của dầm chủ là dầm giản đơn nên khoảng cách giữa hai trục 145 kN của xe tải thiết kế
Truck đều lấy = 4.3 m
a. Mô men do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt dầm:
+Tính tại các mặt cắt đặc trng:
- Mặt cắt gối: x=0
- Mặt cắt cách gối x=0.72h=0.72x(1.4+0.18)= 1.1376 m ( Để tính lực cắt)
- Mặt cắt thay đổi tiết diện: x=1.5 m
- Mặt cắt L/4: x=30.4/4=7.6 m
- Mặt cắt L/2: x=30.4/2=15.2 m
+Khi đó xét 3 trờng hợp xếp tải bất lợi nhất sau:
Trờng hợp 1:
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT- K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
+ Công thức tính:
M
truck
= y
M1
.145+y
M2
.145+y
M3
.35 (kN)
M
tandem
= y
M4
.110+y

M5
.110 (kN)
M
xetk
=max(M
truck
,M
tandem
)
Trong đó: y
M
là tung độ đờng ảnh hởng mô men tại mặt cắt có toạ độ X tơng ứng.
+ Bảng tính mô men do xe thiết kế:
X
y
M1
y
M2
y
M3
M
truck1
y
M4
y
M5
M
tandem1
M
xetk

(m) (kNm) (kNm) (kNm)
0 0 0 0 0 0 0 0 0
1,152 1,108 0,945 0,794 325,576 1,108 1,063 238,834 325,576
1,5 1,426 1,214 1,016 418,347 1,426 1,367 307,204 418,347
7,6 5,7 4,625 3,625 1624 5,7 5,4 1221 1624
15,2 7,6 5,45 3,45 2013 7,6 7 1606 2013
Trờng hợp 2:
+ Công thức tính:
M
truck
= y
M1
.145+y
M2
.145+y
M3
.35 (kN)
M
tandem
= y
M4
.110+y
M5
.110 (kN)
M
xetk
=max(M
truck
,M
tandem

)
Trong đó: y
M
là tung độ đờng ảnh hởng mô men tại mặt cắt có toạ độ X tơng ứng.
+ Bảng tính mô men do xe thiết kế trờng hợp 2:
X
y
M1
y
M2
y
M3
M
truck1
y
M4
y
M5
M
tandem1
M
xetk
(m) (kNm) (kNm) (kNm)
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT- K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
0 0 0 0 0 0 0 0 0
1,152 0,945 1,108 0,000 297,793 1,086 0,531 177,836 297,793
1,5 1,214 1,426 0,000 382,771 1,396 0,856 247,717 382,771
7,6 4,625 5,7 2,475 1583,75 5,55 5,25 1188 1583,75
15,2 5,45 7,6 5,45 2083 7,3 7,3 1606 2083

+So sánh các giá trị tính đợc trong 2 trờng hợp trên, chọn mô men do xe thiết kế:
x M
xetk1
(kNm) M
xetk2
(kNm) M
xetk
(kNm)
0 0 0 0
1,152 325,576421 297,7927579 325,5764211
1,5 418,347039 382,7713816 418,3470395
7,6 1624 1583,75 1624
15,2 2013 2083 2083
+Mô men gây ra do tải trọng làn: q
làn
=9.3 kN/m rải đều trên suốt chiều dài cầu
M
làn
=q
làn
.
M

Bảng tính:
x(m)
M

(m2)
q
làn

(kN/m) M
lanx
(KN.m)
0 0 9,3 0
1,152
16,84684
8
10,3 173,5225344
1,5 21,675 11,3 244,9275
7,6 86,64 12,3 1065,672
15,2 115,52 13,3 1536,416
+Mô men gây ra do tải trọng ngời đi: Coi nh chỉ gây ra nội lực trong dầm biên.
PL=410 Kg/m
2
=4.1 KN/m
2
.
M
PLx
=PL.B
3
.
M

Trong đó B
3
là chiều rộng vỉa hè.
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT- K48
TKMH CẦU BÊ TÔNG F1 GVHD:NGÔ CHÂU PHƯƠNG
B¶ng tÝnh:

x(m)
M
ω
(m2)
B3(m) PL(kN/m
2
) M
PLx
(KN.m)
0 0 1,5 4,1 0
1,152
16,84684
8 1,5 4,1 103,6081152
1,5 21,675 1,5 4,1 133,30125
7,6 86,64 1,5 4,1 532,836
15,2 115,52 1,5 4,1 710,448
+Tæ hîp m« men do ho¹t t¶i:
- DÇm biªn: IM=25%
M
LLb
=g
mbHL
(1+IM)M
xetk
+g
mblµn
.M
lanx
+g
mbPL

.M
PLx
B¶ng tÝnh:
g
mbHL
=g
HL1
= 0,0375
g
mbPL
=g
PL1
= 0,875
g
mblµn
=g
Lµn1
= 0,046875
x(m) M
xetk
(kNm) M
lanx
(kNm) M
PLx
(kNm) M
LLb
(kNm)
0 0 0 0 0
1,152 325,5764 173,52253 103,608115 114,0523643
1,5 418,347 244,9275 133,30125 147,7295878

7,6 1624 1065,672 532,836 592,309875
15,2 2083 1536,416 710,448 791,302125
- DÇm gi÷a: IM=25%
M
LLg
=g
mg
(1+IM)M
xetk
+g
mg
M
lanx
B¶ng tÝnh:
g
mg
= 0,595191
G
vbPL
=g
PL2
= 0,166667
x(m) M
xetk
(kNm) M
lanx
(kNm) M
PLx
(kNm) M
LLb

(kNm)
0 0 0 0 0
1,152 325,5764 173,52253 103,608115 362,7725269
1,5 418,347 244,9275 133,30125 479,2413566
7,6 1624 1065,672 532,836 1931,323512
15,2 2083 1536,416 710,448 2582,599413
b. Lùc c¾t do ho¹t t¶i HL93 vµ PL t¸c dông t¹i c¸c mÆt c¾t dÇm:
SVTH:LÊ THÀNH SƠN LỚP CĐHT-K48
TKMH CU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHU PHNG
+Tính lực cắt tại 5 mặt cắt đặc trng trong 2 trờng hợp xếp xe bất lợi sau:
+ Công thức tính lực cắt do xe tải thiết kế:
V
truck
=145.y
V1
+145y
V2
+35y
V3

+ Công thức tính lực cắt do xe 2 trục thiết kế:
V
tandem
=110(y
V3
+y
V4
)
Trong đó, y
V1

là tung độ đờng ảnh hởng lực cắt tơng ứng tại các mặt cắt đặt các trục xe tải thiết kế
và xe 2 trục thiết kế nh hình vẽ
Bảng tính:
x y
V1
y
V2
y
V3
y
V4
y
V5
V
truck
V
tandem
V
xetk
(m) (m) (m) (m) (m) (m) (kNm) (kNm) (kNm)
0 1 0,859 0,717 1 0,9605 294,5888 215,66 294,59
1,152 0,96211 0,821 0,679 0,96211 0,9226 282,2730 207,32 282,27
1,5 0,95066 0,809 0,668 0,95066 0,9112 278,5526 204,80 278,55
7,6 0,75 0,609 0,467 0,75 0,7105 213,3388 160,66 213,34
15,2 0,5 0,359 0,217 0,5 0,4605 132,0888 105,66 132,09
+ Lực cắt gây ra do tải trọng làn và tải trọng ngời đi gây ra ở dầm biên: Trờng hợp bất lợi với các
mặt cắt trong khoảng từ gối tới Ltt/2, chỉ đặt tải trên đờng ảnh hởng dơng. Coi nh dầm biên chịu
toàn bộ tải trọng ngời đi: PL=410kg/m
2
=4.1kN/m

2
.
V
PLx
=PL.B
3
.
Vd

(kN)
V
lanx
=q
lan.
Vd

Trong đó
Vd

là diện tích phần đờng ảnh hởng dơng
SVTH:Lấ THNH SN LP CHT- K48
TKMH CẦU BÊ TÔNG F1 GVHD:NGÔ CHÂU PHƯƠNG
B¶ng tÝnh:
x(m) (m
2
) q
lanx
(kN/m) PL(kN/m
2
) V

lanx
(kN) V
PLx
(kN)
0 15,2 9,3 3 141,36 68,4
1,152 14,069827 9,3 3 130,8493945 21,1047
1,5 13,737007 9,3 3
127,754161
2 247,266
7,6 8,55 9,3 3 79,515 51,3
15,2 3,8 9,3 3 35,34 11,4
+Tæ hîp lùc c¾t do ho¹t t¶i:
-DÇm biªn: IM=0.25
V
LLb
=g
vbHL
(1+IM)V
xetk
+g
vblanx
V
lan
+g
vbPL
V
PLx
B¶ng tÝnh:
IM= 0.25
G

vbHL
=g
HL1
= 0,0375
G
vbPL
=g
PL1
= 0,875
G
vblµn
=g
Lµn1
= 0,046875
x(m) V
xetk
(kN) V
lanx
(kN) V
PLx
(kN) V
LLb
(kN)
0
294,5888
2 141,36 68,4 140,7051007
1,152 282,27303 130,849395 21,10474105 128,7140531
1,5 278,55263 127,754161 247,2661184 136,4326449
7,6
213,3388

2 79,515 51,3 81,98056949
15,2
132,0888
2 35,34 11,4 37,64853824
-DÇm gi÷a: IM=0.25
V
LLg
=g
vg
(1+IM)V
xetk
+g
vg
V
lanx
(kN)
B¶ng tÝnh:
IM= 0.25
g
vg
= 0,720618
g
vgPL
= 0,166667
x(m) V
xetk
(kN) V
lanx
(kN) V
PLx

(kN) V
LLb
(kN)
0
294,5888
2 141,36 68,4 378,6240678
1,152 282,27303 130,849395 21,10474105 352,0736685
1,5 278,55263 127,754161 247,2661184 384,1855212
7,6
213,3388
2 79,515 51,3 258,0196809
SVTH:LÊ THÀNH SƠN LỚP CĐHT-K48
Vd
ω