Thiết kế kết nhịp cầu bê tông dự ứng lực giản đơn đường ôtô với tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272 05,hoạt tải HL93,chiều dài nhịp 33m, khổ cầu 9m,vỉa hè 1,5m,căn sau

Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
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
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang1 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
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
11. Tính toán dầm ngang
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)

SV: Phạm Văn Tuấn - Trang2 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Thiết kế môn học cầu bê tông
cốt thép f1
I. Nội dung thiết kế:
- Thiết kế kết cấu nhịp cầu BTDUL giản đơn đờng ô tô.
Các số liệu thiết kế:
- Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05
- Hoạt tải tiêu chuẩn: HL93, Tải trọng ngời đi bộ 300 Kg/m
2
.
- Chiều dài nhịp: 33m
- Khổ đờng ô tô: 9 m
- Chiều rộng vỉa hè: 1.5 m
- Dự ứng lực căng sau.
- Loại cốt thép dự ứng lực: 12K15
- Mác bê tông: f
'
c
= 50 MPa
- Có dầm ngang
- Mặt cắt chữ I liên hợp bản BT
II. Thiết kế cấu tạo mặt cắt ngang cầu:
+ Chiều dài tính toán: L
tt
- L
tt
=L
toàn nhip

2a = 33 - 2
ì
0.4=32.2 m
Trong đó: a là khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối, chọn a=40 cm
+ Số lợng và khoảng cách dầm chủ:
- Chiều rộng phần xe chạy B
1
= 9 m, chiều rộng vỉa hè B
3
=1.5 m
- Chọn dạng bố trí lề ngời đi bộ cùng mức, dùng gờ chắn rộng B
2
=25 cm. Cột lan
can rộng B
4
= 25 cm

Chiều rộng toàn cầu: B=B
1
+2(B
2
+B
3
+B
4
) = 900+2(25+100+25)= 1300 cm
- Chọn số lợng dầm chủ N
b
= 6, khoảng cách giữa tim các dầm chủ là 210 cm,
khoảng cách từ tim dầm biên đến mép ngoài cùng là 125 cm

+ Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với các kích thớc sau:
- Chiều cao toàn dầm tối thiểu thông thờng theo bảng 2.5.2.6.3-1( Tiêu chuẩn
22TCN 272-05): H
min
=0.045 L
tt
=0.045
ì
32.2=1.449 m. Chọn H=1600mm
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang3 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
- Chiều dày sờn dầm tại mặt cắt giữa nhịp là 200mm
- Chiều cao toàn dầm: 1600mm.
- Chiều dày sờn dầm: 200mm.
- Chiều rộng bầu dầm: 600mm.
- Chiều cao bầu dầm: 180mm.
- Chiều cao vút của bụng bầu dầm: 170 mm.
- Chiều rộng cánh dầm: 500mm.
- Phần gờ đỡ bản bêtông đổ trớc: 40mm (mỗi bên).
Các kích thớc khác nh hình vẽ:

Dầm ngang:
- Bố trí dầm ngang tại các vị trí: gối cầu, L/4, L/8, L/2 (5 mặt cắt)
- Số lợng dầm ngang: N
n
=(N
b
-1)

ì
7= 5
ì
7 = 35 dầm
- Chiều cao dầm ngang: H
n
=1600 -180 - 40=1380 mm=1.38 m
- Bề rộng dầm ngang: bn=20 cm
- Chiều dài dầm ngang: ln=220 cm
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang4 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Bản mặt cầu:
- Chiều dày trung bình bản mặt cầu: h
f
=20 cm.
- Lớp bê tông atphalt: t
1
=0.07 m
- Lớp bê tông phòng nớc: t
2
=0.004 m.
Bố trí chung mặt cắt ngang cầu:
III. Vật liệu và đặc trng hình học
1. Vật liệu:
- Bê tông dầm: + f
c1
= 50 Mpa +
c
= 25 KN/m

3
+ Hệ số poisson = 0,2
- Bê tông bản mặt cầu: + f
c2
= 40 Mpa +
c
= 25 KN/m
3
- Lớp phủ có:
c
= 22,5 KN/m
3
- Cốt thép DƯL: 12K15
+ Mô đun đàn hồi Ep = 197000 Mpa
+ Diện tích 1 tao = 140 mm2
+ Giới hạn chảy fpu=1860 Mpa.
- Cốt thép thờng có
+ Mô đun đàn hồi Es = 200000 Mpa.
+ fu = 620 MPa, fy = 400 MPa
2. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (Theo điều 4.6.2.6.1)
2.1. Đối với dầm giữa:
- Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của
+ 1/4 chiều dài nhịp =
8.05
4
2.32
=
m=8050 mm
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang5 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44

Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
+ 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
=12
ì
200+ max
200
500 / 2



= 2650 mm
+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau S= 2100 mm.

Bề rộng bản cánh hữu hiệu là 2100 mm.
2.2. Đối với dầm biên:
- Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm
trong kề bên (=2100/2=1050 mm) cộng thêm trị số nhỏ nhất của
+ 1/8 chiều dài nhịp tính toán =
4025
8
32200
=
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
=6
ì
200+ max
200

500 / 4



= 1400 mm
+ Bề rộng phần hẫng =1250 mm .

Bề rộng bản cánh hữu hiệu là 1050+1250=2300 mm.
Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu
Bảng 1
Dầm giữa (b
i
) 2100 mm
Dầm biên (b
e
) 2300 mm
3. Xác định đặc đặc trng hình học mặt cắt dầm I cha liên hợp:
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang6 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
-
3.1. Mặt cắt tại gối:
- Chọn gốc tọa độ tại mép dới mặt cắt, các đặc trng hình học đợc tính trong bảng
sau:
+ I
x
,I
o
: mô men quán tính của mặt cắt đối với trục x qua mép dới dầm và đối
với trục trung hoà của tiết diện.

+ Y
c
: khoảng cách từ trục trung hoà của mặt cắt tới trục x.

A
i
(cm
2
) Y
x
(cm) S
x
(cm
3
) I
ox
(cm
4
) I
x
(cm
4
)
152.00 158.00 24016.00 202.67 3794730.667
6900.00 87.00 600300.00 10950300.00 63176400
1080.00 9.00 9720.00 29160.00 116640
21.25 19.42 412.60 12.54 8023.940972
Tổng: 8153.25 634448.60 6.710E+07
Y
c

= 77.81542381 cm
I
d
= 1.773E+07 cm
4
3.2.Mặt cắt giữa dầm:
- Chọn gốc tọa độ tại mép dới mặt cắt, các đặc trng hình học đợc tính trong bảng
sau:
+ Diện tích tiết diện: A=

A
i
(cm
2
)
+ Mô men tĩnh của tiết diện đối với trục x đi qua đáy dầm: S=

A
i

ì
y
x
(cm
3
)
+ Mô men quán tính đối với trục trung hoà: I
d
=I
x

-A
ì
Y
2
c
(cm
4
)

Cao
(cm)
Rộng
(cm)
A
i
cm2)
Y
x
(cm)
S
x
(cm3)
I
ox
(cm4)
I
x
(cm4)
Gờ trên
4.00 38.00 152.00 158.00 24016.00 202.7 3794730.7

Cánh trên
12.00 50.00 600.00 150.00 90000.00 7200.0 13507200.0
Vút trên
12.00 15.00 180.00 140.00 25200.00 1800.0 3529800.0
Sờn
126.00 20.00 2520.00 81.00 204120.00 3333960.0 19867680.0
Vút dới
17.00 20.00 340.00 23.67 8046.67 6422.2 196860.0
Bầu dầm
18.00 60.00 1080.00 9.00 9720.00 29160.0 116640.0
Tổng:
160.00 4872.00 361102.667 41012910.7
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang7 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Yc =74.11795293 cm
Io = 14248720.22 cm
4

3.3. Mặt cắt cách gối 0.72 H=0.72
ì
(1600+200)= 1296 mm
Trong đó H là chiều cao của mặt cắt đã qui đổi
- Tơng tự nh trên ta có bảng các đặc trng hình học mặt cắt 0.72 H nh sau:
+ Diện tích tiết diện: A=

A
i
(cm
2

)
+ Mô men tĩnh của tiết diện đối với trục x đi qua đáy dầm: S=

A
i

ì
y
x
(cm
3
)
+ Mô men quán tính đối với trục trung hoà: I
d
=I
x
-A
ì
Y
2
c
(cm
4
)

Cao
(cm)
Rộng
(cm)
A

i
cm2)
Y
x
(cm)
S
x
(cm3)
I
ox
(cm4)
I
x
(cm4)
Gờ trên
4.00 38.00 152.00 158.00 24016.00 202.7 3794730.7
Cánh trên
12.00 50.00 600.00 150.00 90000.00 7200.0 13507200.0
Vút trên
6.528 8.16 53.27 141.82 7554.75 78.8 1071523.5
Sờn
126.00 30.94 3898.94 81.00 315814 5158303 30739274.5
Vút dới
10.06 11.84 119.16 21.35 2544.57 394.4 54732.9
Bỗu dầm
18.00 61.00 1098.00 9.00 9882.00 29646.0 118584.0
Tổng: 160.00
5921.37

449811.79 49286045.6

Yc=
75.96413818 cm
Io=
15116480.88 cm
4
IV. Hệ số tải trọng:
1. Hệ số làn:
- Số làn thiết kế: n
lan
=[9/3.5] =2 làn
- Hệ số làn: m
lan
=1
2. Hệ số phân bố ngang cho hoạt tải đối với mô men trong các dầm giữa:
- Tham số độ cứng dọc: K
g
=n (I
d
+A
ì
e
g
2
) mm
4
.
Trong đó:
n=
d
b

E
E
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang8 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
E
b
: Mô đun đàn hồi của vật liệu dầm
E
b
=0,043*

5,1
c
,
c
f
=38006.989Mpa


E
d
: Mô đun đàn hồi của vật liệu bản mặt cầu
E
d
= = 33994.485Mpa
Vậy n=1.118
I
d
=1.8839.10

11
mm
4
: Mô men quán tính chống uốn của tiết diện dầm chủ ( không
tính bản mặt cầu) đối với trục trung hoà.
e
g
: Khoảng cách từ tâm của bê tông bản đến tâm của dầm chủ;
e
g
= 892,026 mm

K
g
=n (I
d
+A
ì
e
g
2
)
K
g
= 1,118.[1.8839.10
11
+487200.(892,026)
2
] = 5.09858.10
11

(mm
4
)
- Kiểm tra phạm vi áp dụng:
+ 1100 mm<S=2100 mm<4900 mm
+ 110<t
s
=200<300 mm
+ 6000<L=33000<73000
+ N
b
=6 > 4
- Trờng hợp 1 làn chất tải:
g
mg1
=0.06+
0.1
0.3
0.4
g
3
tt tt S
K
S S
4300 L L t



ì ì

ữ
ữ
ữ



Trong đó: S: khoảng cách giữa các dầm chủ; S=2100 mm
L
tt
=32200 mm
t
S
=200 mm
Vậy: g
mg1
=0.4186
Trờng hợp 2 làn chất tải:
g
mg2
=0.075+
0.1
0.2
0.6
g
3
tt tt S
K
S S
2900 L L t

ì ì
ữ
ữ
ữ



=0.5860
- Hệ số phân bố mô men thiết kế của các dầm giữa: g
mg
=max(g
mg1
, g
mg2
)= 0.5860
- Hệ số phân bố với tải trọng ngời đi: chia đều cho các dầm giống tĩnh tải
g
PLg
=
1
6
= 0,167
3. Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men của dầm biên:
- Một làn chất tải: Dùng phơng pháp đòn bẩy, sơ đồ tính nh hình vẽ:
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang9 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
+ Khi xếp tải 1 làn, hệ số làn là 1.2

+ Hệ số phân bố với xe thiết kế:
g
HL1
=1.2
ì
2
1
ì
y
4
=1.2
ì
2
1
ì
50
210
=0.1428
+ Hệ số phân bố với tải trọng ngời đi:
g
PL1
=
3
1.2
B
ì
0.5
ì
B
3

ì
(y
1
+y
2
)
y
1
=
210 125 25
210
+
= 1.4762
y
2
=
230 125 20 150
210
+
= 0.7619
Trong đó B
3
là phần lề ngời đi.
Vậy: g
PL1
=0.5
ì
(1.4762+0.7619)= 1.119
+ Với tải trọng làn: Thiên về an toàn, coi tải trọng làn theo phơng ngang cầu là
tải trọng tập trung:

g
Làn1
=
m3
2.1
ì
2
1
ì
y
3
ì
(S+S
k
-B4-B
3
-B
2
) =
m3
2.1
ì
2
1

ì
(S+S
k
-B
4

-B
3
-B
2
)
2
/S
Trong đó B
4
,B
3
,B
2
: bề rộng lan can, lề ngời đi, và gờ chắn.
g
Làn1
=
300
2.1
ì
2
1
ì
(210+125-25-150-25)
2
/210= 0.3260
- Hai hoặc nhiều làn chất tải:
Khoảng cách từ tim dầm chủ ngoài cùng tới mép trong gờ chắn bánh:
d
e

=125-(25+150+25)= -75 cm=-750 mm
Vậy d
e
=-750 mm không nằm trong phạm vi áp dụng công thức: g
mb2
= e
ì
g
mg

Các hệ số phân bố đợc lấy nh sau:
+ g
mbHL
=g
HL1
=0.1428
+ g
mbPL
=g
PL1
=1.119
+ g
mblàn
=g
Làn1
=0.326
4. Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt trong các dầm dọc giữa:
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang10 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1

- Kiểm tra phạm vi áp dụng:
+ Khoảng cách giữa các dầm chủ: 1100<S=2100<4900
+ Chiều dài dầm: 6 000<L=33 000<73 000
+ Chiều dày bản mặt cầu: 110<t
S
=200<300
+ Hệ số độ cứng dọc: 4
ì
.10
9
<K
g
=5.09858.10
11

<3
ì
10
12
+ Số dầm chủ: N
b
=6 > 4
- Trờng hợp 1 làn chất tải:
g
vg1
=0.36+
7600
S
=0.36+
2100

7600
=0.6363
- Trờng hợp 2 hoặc nhiều làn chất tải:
g
vg2
=
2
107003600
2,0






+
SS
=
2
2100 2100
0,2
7600 10700

+
ữ

=0,4378.
- Hệ số phân bố lực cắt thiết kế đối với dầm giữa:g
vg
=max(g

vg1
, g
vg2
)=0.6363
5. 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
=-750 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
=0.1428
+ G
vbPL
=g
PL1
=1.119
+ G
vblàn
=g
Làn1

=0.326
6. Hệ số điều chỉnh tải trọng:
Đối với trạng thái giới hạn cờng độ:
- 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.
Đối với các trạng thái giới hạn khác:

=1
V. Xác định tải trọng
1. tĩnh tải bản mặt cầu:
+ Dầm giữa
Diện tích tác dụng
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang11 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
A
bmg
= S.h
f
= 210
ì
20=4200 cm
2
=0.42 m
2
Trọng lợng bản mặt cầu: DC
bmg
= A
bmg
c

ì
=0.42
ì

2500=1050 kg/m
+ Dầm biên
Diện tích tác dụng
A
bmb
=
2
k f
S
S h

+
ữ

=(210/2+125)
ì
20=4600 cm
2
=0.46 m
2
Trọng lợng bản mặt cầu: DC
bmb
= A
bmb
c

ì
=0.46
ì
2500=1150kg/m

2. Tĩnh tải dầm chủ:
- Đoạn từ đầu dầm đến hết đoạn có mặt cắt thay đổi:(đơn vị cm)
+ Diện tích tiết diện đầu dầm: A
0
=8153.25 (cm
2
) = 0.815325 m
2
+ Diện tích tiết diện giữa dầm: A=4872.00 (cm
2
) = 0.4872 m
2
+ Trọng lợng hai đoạn đầu dầm:
DC
do
= 2
c
(A
0
ì
1.40+
ì
+
2
0
AA
0.5)
DC
do
=2

ì
2500
ì
(0.815325
ì
1.4+
0. 815325 0.4872
2
+
ì
0.5)= 7335.43125kg
- Đoạn còn lại:
+ Diện tích tiết diện: A=0.4872 m
2
+ Trọng lợng đoạn dầm:
DC
d
=
c
ì
A
ì
(L
tt
-2
ì
1.5)=2500
ì
0. 4872
ì

(32.2-2
ì
1.5)= 35565.6 kg
- Tĩnh tải dầm chủ coi là tải trọng rải đều trên suốt chiều dài dầm:
DC
dc
=
L
DCDC
dd
+
0
=
7335.43125 35565.6
33
+
=1300.031 kg/m
3. Tĩnh tải dầm ngang:
- CT tính: DC
dn
=
c

( )
ttb
nnnn
LN
NlbH
Trong đó:
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang12 - Lớp Cầu Đờng Bộ B

K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
+ H
n
: Chiều cao dầm ngang; H
n
=1.38 m
+ b
n
: Bề rộng dầm ngang; b
n
=20 cm
+ l
n
: chiều dài dầm ngang; l
n
=220 cm
+ N
n
: số lợng dầm ngang; N
n
=35
+ N
b
: số lợng dầm chủ; N
b
= 6
+ L
tt
: chiều dài tính toán của nhịp; L

tt
=32.2 m

DC
dn
=2500x
1.38 0.2 2.2 35
6 32.2
ì ì ì
ì
= 275.0 kg/m
4. Tĩnh tải ván khuôn lắp ghép:
- DC
vk
=
c
(S-b
4
)H
6
Trong đó: S=2100 mm
b
4
: Bề rộng gờ trên cùng; b
4
=38 cm
H
6
: chiều cao gờ trên cùng; H
6

=4 cm

DC
vk
=2500x(2.1-0.38)x0.04=172 kg/m
5. Tĩnh tải lan can:
- Phần thép: DC
t
=15 kg/m
Bó vỉa cao h
B4
=0.3 m
- Phần bê tông: DC
bt
=
c
B
4
h
B4
=2500x0.25x0.3= 187.5 kg/m (tính gần đúng)
- Tổng: DC
lc
= DC
t
+ DC
bt
=15+ 187.5 = 202.5 kg/m.
- Gờ chắn: DC
gc

=
c
B
2
h
B4
=2500x0.25x0.25 = 156.25kg/m
6. Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và tiện ích công cộng:
- Lớp bê tông atphalt: t
1
=0.07 m,
1
=2250 kg/m
3
- Lớp phòng nớc: t
2
=0.004 m,
2
=1800 kg/m
3
.
- Tổng cộng lớp phủ mặt cầu:
DW
lp
=( t
1

1
+ t
2

2
)S=(0.07x2250+0.004x1800)x2.100= 345.87kg/m
- Các tiện ích ( trang thiết bị trên cầu): DW
ti
=5 kg/m
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang13 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
DW= DW
lp
+ DW
ti
=345.8+5 = 350.87kg/m.
- Dầm biên:
+ Tính tung độ đờng ảnh hởng:
y
1b
=
S
B
SS
k
)
2
(
4
+
=
210 125 25

210
+
=1.4762
+ Tĩnh tải do lan can tác dụng lên dầm biên:
DC
lcb
= DC
lc
. y
1b
=202.5.1,4762=310.982 kg/m
+ Tĩnh tải do lớp phủ mặt cầu tác dụng lên dầm biên:
DW
b
= DW
lp
S
S
BBS
k
2
24
+

+ DW
ti
= 345.87 x
1250 250 250 1050
2100
+

+5
DW
b
= 301.46 kg/m
- Dầm giữa:
+ DC
lcg
=0
+ DW
g
= DW = 350.87kg/m
7. Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc chủ:
- Dầm giữa:
+ Cha liên hợp: DC
dc
=1300.03 kg/m
+ Giai đoạn khai thác:
DC
g
=DC
dc
+DC
bmg
+DC
dn
+DC
lcg
+DC
vk
=1300.03+1050+275 +0+172

= 2797.03125 kg/m
DW
g
= DW = 350.87kg/m
- Dầm biên:
+ Giai đoạn cha liên hợp: DC
dc
=1300.03 kg/m
+ Giai đoạn khai thác:
DC
b
=DC
dc
+DC
bmb
+DC
dn
+DC
lcb
+0.5DC
vk
+DC
gc
=1300.03+1150+275.0 + 310.982
+0.5x172+156.25= 3278.2634 kg/m = 32.782634 kN/m
DW
b
= 276.56 kg/m
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang14 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44

Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
8. Hoạt tải HL 93:
- Xe tải thiết kế
- Xe hai trục thiết kế
- Hoạt tải xe thiết kế:
+ Xe tải thiết kế+tải trọng làn
+ Xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn
9. Hoạt tải ngời đi bộ(PL): Pl=3x10
-3
MPa
VI. Tính toán nội lực:
Mặt cắt đặc tr ng:
+ Mặt cắt gối: x=0
+ Mặt cắt cách gối x=0.72h=0.72x(1.60+0.20)= 1.296 m ( Để tính lực cắt)
+ Mặt cắt thay đổi tiết diện: x=1.5 m
+ Mặt cắt L/4: x=32.2/4=8.05 m
+ Mặt cắt L/2: x=32.2/2=16.1 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 (1+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 hởng. 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
a. Tính Mômen
- Đờng ảnh hởng mômen tại các mặt cắt đặc trng:
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang15 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
- 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
=13.0003125KN/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
DC
dc
(KN.m)
0 0 13.0003125 0
1.296 20.025792 13.0003125 260.3415541
1.5 23.025 13.0003125 299.3321953
8.05 97.20375 13.0003125 1263.679126
16.1 129.605 13.0003125 1684.905502

+ Giai đoạn khai thác: Mặt cắt đã liên hợp
M
DCb
=DC
b
.g.


M
DWb
=DW
b
.g.


Trong đó:
DC
b
: Tĩnh tải tác dụng lên dầm biên trong giai đoạn khai thác;
DC
b
=33.918021 kN/m.
DW
b
:Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu; DW
b
=2.7656 kN/m
Bảng tính:
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang16 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44

Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
X
(m)


(m
2
)
DC
b
(KN/m)
DW
b
(KN/m)
M
DCb
(KN.m)
M
DWb
(KN.m)
0 0.000 32.783 3.015 0 0
1.296 20.026 32.783 3.015 656.498 60.370
1.5 23.025 32.783 3.015 754.820 69.411
8.05 97.204 32.783 3.015 3186.595 293.030
16.1 129.605 32.783 3.015 4248.793 390.707
- 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
DWg
=DW
b
.g.


Bảng tính:
X
(m)



(m
2
)
DC
g
(KN/m)
DW
g
(KN/m)
M
DCg
(KN.m)

M
DWg
(KN.m)
0 0 13.0003125 0 0 0
1.296 20.025792 13.0003125 260.3415541 1.296 20.025792
1.5 23.025 13.0003125 299.3321953 1.5 23.025
8.05 97.20375 13.0003125 1263.679126 8.05 97.20375
16.1 129.605 13.0003125 1684.905502 16.1 129.605
b. Tính lực cắt do tĩnh tải
- Đờng ảnh hởng lực cắt:
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang17 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
- Lực cắt của dầm biên do tĩnh tải:
+ Giai đoạn cha liên hợp: V
DCdc
=DC
dc
.g.
V

Trong đó:
V

: Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt
Bảng tính:
x(m)
v

+

(m
2
)
v


(m
2
)
V

(m
2
)
DC
dc
(KN/m) V
DCdc
(KN.m)
0.000 16.100 0.000 16.100 13.000 209.305
1.296 14.830 0.026 14.804 13.000 192.457
1.500 14.635 0.035 14.600 13.000 189.805
8.050 9.056 1.006 8.050 13.000 104.653
16.100 4.025 4.025 0.000 13.000 0.000
+ Giai đoạn khai thác: V
DCb
=DC
b.
g.
V

SV: Phạm Văn Tuấn - Trang18 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
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 16.100 0.000 16.100 32.783 3.015 527.800406 48.53506
1.296 14.830 0.026 14.804 32.783 3.015 485.314 44.628
1.5 14.635 0.035 14.600 32.783 3.015 478.626 44.013
8.05 9.056 1.006 8.050 32.783 3.015 263.900 24.268
16.1 4.025 4.025 0.000 32.783 3.015 0.000 0.000
- 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 16.100 0.000 16.100 27.970 3.509 450.322031 56.49007
1.296 14.830 0.026 14.804 27.970 3.509 414.073 51.943
1.5 14.635 0.035 14.600 27.970 3.509 408.367 51.227
8.05 9.056 1.006 8.050 27.970 3.509 225.161 28.245
16.1 4.025 4.025 0.000 27.970 3.509 0.000 0.000
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(1.6+0.2)= 1.269 m ( Để tính lực cắt)
+ Mặt cắt thay đổi tiết diện: x=1.5 m
+ Mặt cắt L/4: x=32.2/4=8.05 m

SV: Phạm Văn Tuấn - Trang19 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
+ Mặt cắt L/2: x=32.2/2=16.1 m
- Khi đó xét 3 trờng hợp xếp tải bất lợi nhất sau:
Trờng hợp 1:
+ Công thức tính:
M
truck
= 145.y
M1
+145y
M2
+35.y
M3
(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
(m)
y
M1
y
M2
y
M3
M
truck1
(kNm)
y
M4
y
M5
M
tandem1
(kNm)
M
xetk
(kNm)
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
1.296 1.244 1.071 0.898 367.038 1.244 1.196 268.332 367.038
1.500 1.430 1.230 1.030 421.724 1.430 1.374 308.478 421.724
8.050 6.038 4.963 3.888 1731.063 6.038 5.738 1295.250 1731.063
16.100 8.050 5.900 3.750 2154.000 8.050 7.450 1705.0 2154.000

Trờng hợp 2:
+ Công thức tính:
M
truck
= y
M1
.145+y
M2
.145+y
M3
.35 (kN)
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang20 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
110 KN110 KN
1,2m
x=0,6m
Hợp lực
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
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
(m)
y
M1
y
M2
y
M3
M
truck1
(kNm)
y
M4
y
M5
M
tandem1
(kNm)
M
xetk
(kNm)
0.000 0.00 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0.00
1.296 1.07 1.24 0.00 335.62 1.21968 0.667988 207.64436 335.62
1.500 1.23 1.43 0.00 385.69 1.40217 0.8581 248.627329 385.69

8.050 4.96 6.04 2.81 1693.44 5.8875 5.5875 1262.25 1693.44
16.100 5.90 8.05 5.90 2229.25 7.75 7.75 1705 2229.25
Trờng hợp 3:
+ Xếp xe sao cho hợp lực của các trục xe và trục xe gần nhất cách đều tung độ
lớn nhất của đờng ảnh hởng.
Với xe tải thiết kế (truck)
35(x+4,3)+145.x=145.(4,3-x)
=> x= 1,455 m
Với Tendom: x=0.6 m
+ Nội lực xe thiết kế sẽ đợc lấy bằng giá
trị lớn hơn trong các giá trị trên.
+ Công thức tính:
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang21 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
35 KN
4,3m
4,3m
145 KN 145 KN
x=1,455m
Hợp lực
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
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
)
+ Bảng tính mô men do xe thiết kế trờng hợp 3:
X
(m)
y
M1
y
M2
y
M3
M
truck1
(kNm)
y
M4
y
M5

M
tandem1
(kNm)
M
xetk
(kNm)
0.000 0.00 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0.00
1.296 1.10 0.55 0.00 238.62 1.20761 0.95591 237.98796 238.62
1.500 1.26 0.74 0.00 290.03 1.38819 1.14410 278.55279 290.03
8.050 5.14 5.49 2.27 1621.60 5.8125 5.8125 1278.75 1621.60
16.100 6.26 7.69 5.54 2216.52 7.6 7.9 1705 2216.52
- So sánh các giá trị tính đợc trong 3 trờng hợp trên, chọn mô men do xe thiết kế:
x Mxetk1(kNm) Mxetk2(kNm) Mxetk3(kNm) Mxetk(kNm)
0.000 0.000 0.00 0.00 0.000
1.296 367.038 335.62 238.62 367.038
1.500 421.724 385.69 290.03 421.724
8.050 1731.063 1693.44 1621.60 1731.063
16.10 2154.000 2229.25 2216.52 2229.250
- 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)
0.000 0 9.3 0
1.296 20.025792 9.3 186.2398656
1.500 23.025 9.3 214.1325
8.050 97.20375 9.3 903.994875
16.10 129.605 9.3 1205.3265
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang22 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
- Mô men gây ra do tải trọng ngời đi: Coi nh chỉ gây ra nội lực trong dầm biên.
PL=300 Kg/m
2
=3 KN/m
2
.
M
PLx
=PL.B
3
.
M

Trong đó B

3
là chiều rộng vỉa hè.
Bảng tính:
x(m)
M

(m2)
B3(m) PL(kN/m
2
) M
PLx
(KN.m)
0.000 0 1.5 3 0
1.296 20.025792 1.5 3 90.116064
1.500 23.025 1.5 3 103.6125
8.050 97.20375 1.5 3 437.416875
16.10 129.605 1.5 3 583.2225
- Tổ hợp mô men do hoạt tải:
+ Dầm biên: IM=25%
M
LLb
=g
mbHL
(1+IM)M
xetk
+g
mblàn
.M
lanx
+g

mbPL
.M
PLx
Bảng tính:
+ IM = 0.25
+ G
vbHL
=g
HL1
=0.1428
+ G
vbPL
=g
PL1
=1.119
+ G
vblàn
=g
Làn1
=0.326
x(m) M
xetk
(kNm) M
lanx
(kNm) M
PLx
(kNm) M
LLb
(kNm)
0.000 0.000 0 0 0

1.296 367.038 186.2398656 90.116064 227.0614264
1.500 421.724 214.1325 103.6125 261.0170488
8.050 1731.063 903.994875 437.416875 1093.123421
16.100 2229.250 1205.3265 583.2225 1443.426145
+ Dầm giữa:
+ IM=25%
+ g
mg
= 0.5860
+ G
vbPL
=g
PL2
=0.167
M
LLg
=g
mg
(1+IM)M
xetk
+g
mg
M
lanx
+ g
PL2
.M
PL
Bảng tính:
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang23 - Lớp Cầu Đờng Bộ B

K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
x(m) M
xetk
(kNm) M
lanx
(kNm) M
PLx
(kNm) M
LLb
(kNm)
0 0.000 0 0 0
1.3176 367.038 186.2398656 90.116064 393.0109946
1.5 421.724 214.1325 103.6125 451.6629338
8.05 1731.063 903.994875 437.416875 1870.647091
16.1 2229.250 1205.3265 583.2225 2436.450704
b. Lực cắt do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt dầm:
- 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
(m)
yV1
(m)
yV2
(m)
yV3
(m)
yV4
(m)
yV5
(m)
Vtruck
(kNm)
Vtandem
(kNm)
Vxetk
(kNm)
0.000 1.000 0.866 0.733 0.963 1.000 296.289 215.901 296.289
1.296 0.960 0.826 0.693 0.922 0.960 283.208 207.046 283.208

1.500 0.953 0.820 0.686 0.916 0.953 281.149 205.652 281.149
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang24 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44
Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
8.050 0.750 0.616 0.483 0.713 0.750 215.039 160.901 215.039
16.100 0.500 0.366 0.233 0.463 0.500 133.789 105.901 133.789
- Lực cắt gây ra do tải trọng làn: Trờng hợp bất lợi với các mặt cắt trong khoảng từ
gối tới Ltt/2, chỉ đặt tải trên đờng ảnh hởng dơng.
V
lanx
=q
lan.
Vd

Trong đó :
Vd

là diện tích phần đờng ảnh hởng dơng
Bảng tính:
x(m)
Vd

(m
2
)
q
lanx
(kN/m) V
lanx
(kN)

0.000 16.100 9.3 149.73
1.296 14.830 9.3 137.9197532
1.500 14.635 9.3 136.1049224
8.050 9.056 9.3 84.223125
16.100 4.025 9.3 37.4325
- Lực cắt do tải trọng ngời đi gây ra ở dầm biên:
Coi nh dầm biên chịu toàn bộ tải trọng ngời đi: PL=300kg/m
2
=3kN/m
2
.
V
PLx
=PL.B
3
.
Vd

(kN)
Bảng tính:
x(m)
Vd

(m
2
)
PL(kN/m
2
) B
3

(m) V
PLx
(kN)
0.000 16.100 3 1.5 72.45
1.296 14.830 3 1.5 66.73536447
1.500 14.635 3 1.5 65.8572205
8.050 9.056 3 1.5 40.753125
16.100 4.025 3 1.5 18.1125
- Tổ hợp lực cắt do hoạt tải:
+ Dầm biên: IM=0.25
V
LLb
=g
vbHL
(1+IM)V
xetk
+g
vblanx
V
lan
+g
vbPL
V
PLx
Bảng tính:
IM= 0.25
gvbHL= 0.1428
gvblàn= 0.3260
SV: Phạm Văn Tuấn - Trang25 - Lớp Cầu Đờng Bộ B
K44