Tính toán thiêt kế cầu BTCT dưl thi công bằng phương pháp đà giáo di động

Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
Mục lục
Trang
Lời nói đầu: 5
Phần I : yêu cầu 6
I. Chuyên đề 7
I.1. Tên chuyên đề 7
I.2. Nội dung chuyên đề 7
II. Phơng án sơ bộ 7
II.1. Số liệu 7
III. Các phơng án sơ bộ 8
III.1. Phơng án sơ bộ I 8
III.2. Phơng án sơ bộ II 8
IV. Tiêu chuẩn kĩ thuật áp dụng 8
Phần II: Thiết kế sơ bộ hai phơng án cầu 9
Chơng I : Phơng án sơ bộ 1 Ph ơng án cầu BTCT thi công theo phơng pháp đúc
hẫng cân bằng 10
I. Giớí thiệu chung vê phơng án 10
I.1. Sơ đồ kết cấu phần trên 10
I.2. Kết cấu phần dới 10
I.3. Vật liệu 11
II. Kích thớc hình học 13
II.1.Hình học 13
II.1.1.Kích thớc hình học dầm chủ 13
II.1.2. Tính toán đặc trng hình học tiết diện 14
II.1.2.1. Chia đốt dầm 14
II.1.2.2. Xác định phơng trình thay đổi dầm . 14
II.1.2.3. Xác định các kích thớc cơ bản của mặt cắt dầm 16
II.1.2.4. Tính toán đặc trng hình học của tiết diện 16
III. Tải trọng 17
III.1.Tĩnh tải giai đoạn I 17

III.2.Tĩnh tải giai đoạn II 18
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
1
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
III.3 Hoạt tải 19
IV. Xác định nội lực tại từng mặt cắt theo các sơ đồ khác nhau 20
IV.1. Sơ đồ 1 20
IV.2. Sơ đồ 2 20
IV.3. Sơ đồ 3 21
IV.4. Sơ đồ 4 21
IV.5. Các tổ hợp tải trọng 22
IV.5.1.Tổ hợp theo trạng thái giới hạn cờng độ I 22
IV.5.2. Tổ hợp theo trạng thái sử dụng 23
IV.5.3 Tính nội lực theo các sơ
đồ. 23
IV.5.4. Tính và bố trí cốt thép DƯL 26
IV.5.4.1. Bố trí cốt thép dự ứng lực tại mặt cắt trên trụ trong giai đoạn thi công 26
IV.5.4.2. Bố trí cốt thép dự ứng lực tại mặt cắt giữa nhip chính trong giai đoạn khai thác
IV.5.5 .Tính toán mất mát ứng suất 30
IV.5.6. Quy đổi mặt cắt 35
IV.2.7 Tính duyệt mặt
cắt 37
IV.5.7.1 Kiểm toán theo TTGHCĐ I trong giai đoạn thi công 37
IV.5.7.1.1. Kiểm tra sức kháng uốn 37
IV.5.7.1.2.Lợng cốt thép tối đa 40
IV.5.7.1.3. Lợng cốt thép tối thiểu 41
IV.5.7.1.4. Kiểm tra sức kháng cắt 41
IV.5.7.2. Kiểm toán trạng thái giới hạn sử dụng 44
V.Tính bản mặt cầu 47
V.1.Sơ đồ tính toán bản mặt cầu 47

V.2. Nguyên tắc tính toán bản mặt cầu 47
V.3.Xác định các giá trị nội lửctong bản mặt cầu do các tải trọng gây ra 48
V.4: Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu 51
V.4.1: Tính toán và bố trí cốt thép 51
V.4.2.: Kiểm toán bản mặt cầu 53
VI Tính toán kết cấu phần dới 56
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
2
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
VI.1 Tính toán trụ
cầu 56
VI.1.1. Giới thiệu chung 56
VI.1.2. Số liệu kết cấu phần trên 56
VI.1.3 Số liệu
trụ 56
VI.1.4 Các kích thớc hình học của trụ 57
VI.1.5 Các loại tải trọng tác dụng lên
trụ 58
VI.1.6 Tổ hợp tải
trọng 65
VI.1.7. Tính duyệt trụ cầu 67
VI.1.7.1. Tính duyệt mặt cắt chân trụ (B-B) 68
VI.1.7.2. Tính duyệt mặt cắt chân trụ (A-
A) 73
VI.1.8 Tính toán, bố trí sơ bộ cọc trong
móng 79
VII.2 Tính toán mố
cầu 82
VII.2.1. Giới thiệu chung 82
VII.2.2. Số liệu kết cấu phần trên 82

VII.2.3. Số liệu mố 83
VII.2.4.Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu: 85
VII.2.5. Kiểm toán mố tại các mặt cắt 92
VII.2.5.1.Kiểm toán mặt cắt tờng thân B-B 92
VII.2.5.2.Kiểm toán mặt cắt tờng đỉnh C-C 96
VII.2.5.3.Kiểm toán mặt cắt tờng cánh F-F 99
VII.2.5.4.Kiểm toán mặt cắt đáy bệ A-A 102
VIII. Dự kiến công tác thi công 107
VIII.1. Thi công trụ 107
VIII.2. Thi công mố 108
VIII.3. Thi công kết cấu nhịp 108
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
3
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
Chơng I : Phơng án sơ bộ 2 Phơng án Cầu dầm liên tục bê tông cốt thép đúc trên đà
giáo di
động 110
I . Giới thiệu chung về phơng án 110
I.1 . Sơ đồ cầu và kết cấu phần trên 110
I.2. Kết cấu phần dới 110
I. 3.Vật liệu 110
II. Kích thớc hình học 112
II.1. Hình học 112
II.1.1. Kích thớc hình học dầm chủ 112
II.1.2. Tính toán đặc trng hình học tiết diện 112
III. Tải trọng 113
IV. Tính toán nội lực 116
V. Tính toán kết cấu phần dới 126
V.1. Tính toán trụ cầu 126
V.2. Tính toán mố cầu 132

VI: Trình tự thi công 139
VI.1 Thi công mố 139
VI.2. Thi công trụ 140
VI.3 Thi công kết cấu nhịp 140
Phần III: Chuyên
đê 144
I.Giới thiệu chung về Chuên đề 145
II. Giới thiệu chung về công nghệ thiết kế cầu dầm liên tục tên đà giáo di động 145
III. Xây dựng chơng trinh hỗ trợ nhập số liệu dầu vào cho Midas 150
IV Ngôn ngữ lập trình 155
V. Lý thuyết tính toán 156
VI. Mô hình hoá đói tợng dầm chủ trong Midas 166
VII. Tự động hoá xuất bản vẽ 166
VIII. áp dụng chơng trình tính toán cho một cầu cụ thể 171
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
4
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
*
* *
Bớc vào thời kỳ đổi mới đất nớc ta đang trong quá trình xây dựng cơ sở vật chất hạ tầng kỹ thuật .
Giao thông vận tải là một nghành đợc quan tâm đầu t nhiều vì đây là huyết mạch của nền kinh tế đất n-
ớc , là nền tảng tạo điều kiện cho cácc nghành khác phát triển . Thực tế cho thấy hiện nay lĩng vực này
rất cần những ký s có trình độ chuyên môn vững chắc để có thể nắm bắt và cập nhật đợc những công nghệ
tiên tiến hiện đại của thế giới để có thể xây dựng nên những công trình cầu mới , hiện đại , có chất l ợng
và tính thẩm mỹ cao góp phần vào công cuộc xây dựng đất nớc trong thời đại mở cửa.
Sau thời gian học tập tại trờng ĐHGTVT bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ
tận tình của các thầy cô trong trờng ĐHGTVT nói chung và các thầy cô trong Khoa Công trình nói riêng
em đã tích luỹ đợc nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho công việc của một kỹ s tơng lai.
Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiến thức tại tr-

ờng , đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua của mỗi sinh viên . Trong thời
gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn
TĐHTKCĐ , đặc biệt là sự giúp đỡ trực tiếp của thầy :
+) KS.Nguyễn Trọng Nghía.
Do thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng nh các kinh nghiệm thực tế còn có
hạn nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi nhứng thiếu sót . Em xin kính mong các thầy
cô trong bộ môn chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn Đồ án cũng nh kiến thức chuyên môn của mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội tháng 5 năm 2005.
Sinh viên : Nguyễn Xuân Diệu.
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
5
Trêng ®¹i häc GTVT §å ¸n tèt nghiÖp

PhÇn I
yªu cÇu
NguyÔn Xu©n DiÖu Líp T§HTKC§ - K41
6
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
I. Chuên đề:
I.1. Tên chuyên đề:
Tính toán thiêt kế cầu BTCT DƯL thi công bằng phơng pháp đà giáo di động.
I.2. Nội dung chuyên đề:
+ Tính toán nội lực và kiểm toán kết cấu theo các giai đoạn thi công có xét đên ảnh
hởng của co ngót và từ biến ứng dụng chơng trình RM hoặc Midas.
+ Xây dựng cấu trúc dữ liệu mô tả đối tợng dầm chủ.
+ Tự động hoá vẽ các bản vẽ và tính toán khối lợng cơ bản.
II. Phơng án sơ bộ:
II.1. Số liệu:
II.1.1. Số liệu địa hình:

Công trình đợc xây dựng qua mặt cát sông có thông thuyền ở khu vực đồng bằng.
Công trình đợc thiết kế vĩnh cửu.
II.1.2. Số liệu địa chất:
Địa chất khu vực xây dựng gồm 5 lớp chủ yếu:
+ Lớp 1: Đất lấp dầy 0,8m.
+ Lớp 2: Sét mầu xám đến trạng thái chảy đến dẻo
chảy dày 5.3m.
+ Lớp 3: Sét mầu xám vàng, xám nâu trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng dày 8,6m.
+ Lớp 4: Cát hạt mịn xám trắng , xám vàng trạng thái xốp dày 1,9m.
+ Lớp 5: Cát hạt mịn xám nâu, xám vàng trạng thái chặt vừa dày 13.8m.
II.1.3. Số liệu thuỷ văn:
+ Mực nớc cao nhất (MNCN): +36.75 m.
+ Mực nớc thông thuyền (MNTT): +36.00 m.
+ Mực nớc thấp nhất (MNTN): +35.00 m.
+ Cấp đờng sông là cấp III đối với cầu qua sông. Khổ giới hạn thông thuyền:
+ Theo chiều ngang B = 50m.
+ Theo chiều thẳng đứng (trên toàn chiều rộng) H = 70m.
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
7
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
IIi. Các phơng án sơ bộ:
III.1. Phơng án sơ bộ 1:
Phơng án cầu bê tông cốt thép DƯL thi công rheo phơng pháp đúc hẫng cân
bằng.
III.2. Phơng án sơ bộ 2:
Phơng án cầu dầm bê tông cốt thép liên tục thi công bằng phơng pháp đà giáo di
động.
IIi. tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng
+ Quy trình thiết kế : 22TCN 272 2001 Bộ Giao thông vân tải
+ Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18 1979 Bộ

Giao thông vận tải
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
8
Trêng ®¹i häc GTVT §å ¸n tèt nghiÖp
PhÇn Ii
ThiÕt kÕ s¬ bé
hai ph¬ng ¸n cÇu
NguyÔn Xu©n DiÖu Líp T§HTKC§ - K41
9
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
Chơng I
Phơng án sơ bộ I
Phơng án Cầu bê tông cốt thép DƯL thi công theo
phơng pháp đúc hẫng cân bằng
I . Giới thiệu chung về phơng án:
I.1 . Sơ đồ cầu và kết cấu phần trên:
- Bố trí chung gồm 8 nhịp
- Gồm 3 nhịp liên tục đợc bố trí theo sơ đồ: 60 + 90+ 60 (m) thi công theo phơng
pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng.
- Gồm 5 nhịp giản đơn, bên phải bố trí 3 nhip theo sơ đồ:33 + 33 (m), bên phải bố
trí 2 nhịp theo sơ đồ 33 + 33 (m).
- Cầu đợc bố trí trên đờng cong đứng bán kính R = 3000(m). Trên mặt bằng cầu
nằm trên đờng thẳng.
- Khe co giãn: Toàn cầu có 7 khe co giãn bằng cao su.
- Mặt cắt ngang dầm tiết diện hình hộp có chiều cao thay đổi 5.0m tại gối và 2.5m
tại giữa nhịp và cuối nhịp biên . Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo
yêu cầu chịu lực và thẩm mỹ.
- Mặt đờng xe chạy: Bê tông nhựa hạt mịn (7 cm) + tầng phòng nớc (0.4 cm)
- Mặt cắt ngang cầu tạo độ dốc 2%
- Đờng 2 đầu cầu đợc thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN-4054-98 của bộ GTVT phù

hợp với cấp đờng của tuyến.
- Lan can: Làm bằng thép (thép mạ kẽm), gờ lan can bằng BTCT.
I.2. Kết cấu phần dới:
+ Trụ cầu:
- Dùng loại trụ thân đặc BTCT thờng đổ tại chỗ
- Phơng án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi đờng kính 1.5 m
+ Mố cầu:
- Dùng mố chữ U bê tông cốt thép
- Phơng án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi đờng kính 1.5m.
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
10
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
I. 3.Vật liệu:
- Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp.
1- Bê tông loại A có:
+ Cờng độ nén quy định ở tuổi 28n ngày: f
c
= 50000(KN/m
2
).
+ Tỷ trọng Bê tông :
c
= 25 (kN/m
3
).
+ Mô đun đàn hồi của Bê tông: E
c
= 31798929 (kN/m
3
)

+ Hệ số giãn nở nhiệt
c
= 1,08E- 0,5 (1/C)
2- Cốt thép DƯL của hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM A416-85:
+ Cáp dự ứng lực bản nắp sử dụng loại T13
- Đờng kính danh định 0.0127 (m)
- Diện tích một tao : 9,8E-7 (m
2
)
- Trọng lợng danh định: 0,775 (Kg/m)
- Giới hạn chảy: 1670000 (kN/m
2
)
- Giới hạn bền: 1860000 (KN/m
2
)
- Lực kéo đứt nhỏ nhất một tao: 183,7 (KN)
- Độ chùng 70% ứng suất ở 20C sau 10000h = 25%.
+ Loại cáp DUL 25T13 (Sử dụng căng kéo bản nắp)
- Số lợng tao trong một bó: 25tao
- Diện tích 1 bó: 24675E-7 (m
2
)
- Loại ống gen : - Đờng kính trong : 0,10 (m)
- Đờng kính ngoài : 0,107 (m)
- Đờng kính ống gen: 89920E-7 (m
2
)
- Hế số ma sát : 0,2 (1/m)
- Hệ số ma sát cong: 0,001

- Tụt neo lớn nhất: 0,006 mm
- Lực kéo kích cho 1 bó cáp 25T1: 3444 (KN)
+ Loại cáp DUL 19T13 (Sử dụng căng kéo bản bụng)
- Số lợng tao trong một bó: 19tao
- Diện tích 1 bó: 18753E-7 (m
2
)
- Loại ống gen : - Đờng kính trong : 0,090 (m)
- Đờng kính ngoài : 0,097 (m)
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
11
Trêng ®¹i häc GTVT §å ¸n tèt nghiÖp
- §êng kÝnh èng gen: 73898E-7 (m
2
)
- HÕ sè ma s¸t: 0,2 (1/m)
- HÖ sè ma s¸t cong: 0,001
- Tôt neo lín nhÊt: 6E-6 (m)
- Lùc kÐo kÝch cho 1 bã c¸p 19T1: 2618 (KN)
3- Cèt thÐp thêng: Sö dông lo¹i cèt thÐp cã gê víi c¸c chØ tiªu:
+ Rs = 300000 (KN/m
2
).
+ Es = 200000000 (KN/m
2
).
+ fy = 420000 (KN/m
2
).
NguyÔn Xu©n DiÖu Líp T§HTKC§ - K41

12
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
II. Kích thớc hình học:
II.1. Hình học:
II.1.1. Kích thớc hình học dầm chủ:
- Chiều dài kết cấu nhịp: đối với kết cấu nhịp liên tục chiều dài nhịp biên L
nb
= (0,6
ữ 0,7) chiều dài nhịp giữa L
ng
để đảm bảo đờng bao mô men đợc hài hoà.
+ Trong phơng án này chọn L
ng
= 90m.
+ Lấy : L
nb
= 60 m
- Xác định kích thớc mặt cắt ngang: Đối với cầu thi công bằng công nghệ đúc hẫng
cân bằng, mô men tại gối rất lớn và là mô men âm nên bản đáy dầm chịu nén lớn. Vì vậy
ta chọn chiều dày bản đáy tại gối lớn. Ngợc lại giữa nhịp mô men uốn nhỏ dẫn đến chiều
dày bản đáy nhỏ. Do đó ta chọn.
+ Chiều dày bản đáy tại gối là 80 cm
+ Chiều dày bản đáy tại giữa nhịp là 30 cm
Các kích thớc còn lại dựa vào công thức kinh nghiệm mối quan hệ, chiều cao của hộp,
dàysờn, dày đáy và khổ cầu ta chọn mắt cắt ngang nh hình vẽ. Để giảm tĩnh tải giai đoạn
II ta thiêt kế mặt trên bản nắp có độ dốc ngang là 2%.
- Sơ đồ kết cấu nhịp : 60 + 90 + 60 m.
- Sơ bộ kích thớc mặt cắt ngang: ( Hình vẽ thể hiện mặt cắt ngang ở trên đỉnh trụ
và mặt cắt ngang ở giữa nhịp).
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41

13
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
- Mặt cắt hộp dạng thành xiên, bề rộng đáy hộp thay đổi theo chiều cao hộp
+ Chiều dày không đổi bản nắp : t
b
= 30 cm.
+ Chiều dày bản đáy : Tại mặt cắt gối là 80 cm , tại mặt cắt giữa nhịp là 30 cm.
+ Chiều dày tại đầu mút cánh hẫng : h
c
= 30 cm.
+ Chiều dày sờn dầm : t
s
= 55 cm.
II.1.2. Tính toán đặc trng hình học tiết diện:
II.1.2.1. Chia đốt đầm:
Công tác chia đốt dầm tuỳ thuộc vào điều kiện thi công xe đúc. Ta chia đốt nh sau:
+ Đốt Ko: Đốt trên đỉnh trụ dài 12m (thi công lắp đồng thời hai xe đúc trên trụ)
+ Còn lại các đốt từ chiều dài mỗi đốt là nh sau:
- Đốt K1, K2, K3,K4,K5,K6 dài 3m.
- Đốt K7,K8, K9, K10 , K11 dài 4m.
- Đốt hợp long nhịp giữa dài 2m.
- Đốt hợp long nhịp biên dài 2m
* Sơ đồ phân chia đốt dầm
II.1.2.2. Xác định phơng trình thay đổi dầm:
- Giả thiết đáy dầm có cao độ thay đổi theo phơng trình parabol bậc 2.
- Khi chọn đờng cong đáy dầm ta bỏ qua đốt hợp long và đốt đỉnh trụ vì đáy hộp
nằm ngang.
- Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật Parabol : y= x
2
+bx+c:

Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
14
S15b S14b S13b S12b S11b S10b S9b S8b S7b S6b S5b S4b S3b S1b S1g S3g S4g S5g S6g S7g S8g S9g S10g S11g S12g S13g S14gS2b S2gS16b
tim trụ t3, t4
14000 2000
5@4000=20000 6@3000= 18000
2500 2000 1500 1500 2000 2500
6@3000=18000 5@4000=20000
1000
12000
60000 90000/2=45000
210000/2=105000
58500 3000 43500
1000 6500 6500
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
+ Tại vị trí x = 0 thì y = 0 say ra c = 0
+ Tại vị trí x =
a
b
2

= 0 suy ra b=0
+ Tại vị trí x = l
d
thì y = H
d
- h
d
suy ra:

l
).xh-(H
y
2
d
2
dd
=
Trong đó :
y : Chiều dày bản đáy tại mặt cắt cách mặt cắt giữa nhịp một khoảng x.
H
d
: Chiều dày bản đáy tại mặt cắt trên trụ.
h
d
: Chiều dày bản đáy tại mặt cắt giữa nhịp .
l
d
: Chiều dài đoạn cánh hẫng có chiều dày thay đồi .
II.1.2.2.1. Xác định phơng trình thay đổi cao độ đáy dầm:
- Giải ra ta đợc phơng trình đờng cong cao độ đáy dầm là:
y =
2
5.42
5.20.5
x
2

y = 0.00138x

2

II.1.2.2.2. Xác định phơng trình thay đổi chiều dày bản đáy:
Bản đáy dầm hộp thay đổi theo hình dạng đờng cong bậc ba nếu đặt hệ trục toạ đọ
nh trên ta có phơng trình là:
Y = a*x
3
Trong đó:
a =
3
k
dd
L
hH
L
k
: Là chiều dài thay đổi bản đáy trên nhịp
- Giải ra ta đợc phơng trình thay đổi chiều dày bản đáy là:
y = 0.00000407x
3

Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
15
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
II.1.2.3. Xác định các kích thớc cơ bản của mặt cắt dầm:
- Trên cơ sơ các phơng trình đờng cong đáy dầm và đờng cong thay đổi chiều dày
bản đáy lập đợc ở trên ta xác định đợc các kích thớc cơ bản của từng mặt cắt dầm.
* Bảng tính toán các kích thớc cơ bản của mặt cắt dầm chủ:
Số hiệu mc
Chiều dài

đốt li (cm)
Chiều cao
tiết diện H
Chiều dày bản
đáy hb
Chiều rộng
bản đáy b
S0
0 500 80.0 630
S1
150 500 80.0 630
S2 200 477.5 75.6 635
S3 250 449.9 70.0 640
S4 300 419.6 63.9 646
S5 300 391.7 58.3 652
S6 300 366.4 53.3 657
S7 300 343.6 48.7 661
S8 300 323.2 44.6 665
S9 300 305.4 41.1 669
S10 400 285.4 37.1 673
S11 400 269.9 34.0 676
S12 400 258.9 31.8 678
S13 400 252.2 30.4 680
S14 400 250.0 30.0 680
Mặt cắt
Giữa nhịp 200 250.0 30.0 680
II.1.2.4. Tính toán đặc trng hình học của mặt cắt tiết diện:
- Diện tích mặt cắt ngang.

f x x y y

i i i i
=
+ +

1
2
1 1
2
( ).(
)
- Toạ độ trọng tâm mặt cắt.

+++
++=
2
11
2
1
.).((
6
1
iiiiiic
yyyyxx
f
y
)
- Mô men quán tính đối với trục trung hoà.
J
th =
J

x
-
y f
c
2
.
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
16
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
* Bảng tính đặc trng tiết diện hình học:
Số hiệu mc
Chiều dài
đốt li (cm)
Diện tích fbt
Vị trí trục
trung hoà yo
jx cm4
S0 0 133327 257.0 4398479652
S1 150 133327 257.0 4398479652
S2 200 129456 248.6 3816945488
S3 250 123127 225.4 3339508908
S4 300 116872 206.4 2779081532
S5 300 111074 189.1 2315880871
S6 300 105746 173.4 1935583882
S7 300 100903 159.4 1625641784
S8 300 96556 147.0 1375159834
S9 300 92717 136.2 1174781462
S10 400 88405 124.2 972039097
S11 400 85031 115.0 829260072
S12 400 82610 108.6 735088306

S13 400 81154 104.7 681659314
S14 400 80668 103.4 664356758
III. Tải trọng:
III.1. Tĩnh tải giai đoạn1:
Tải trọng giai đoạn 1 là giai đoạn thi công bao gồm tự trọng và tải trọng thi công
nhiều loại.
Giả thiết trong mỗi đoạn, chiều cao dầm thay đổi tuyến tính.
Khi tính ta coi nh trọng lợng dầm trong một đốt phân bố đều và có giá trị theo tiết
diện giữa đốt. ( Lấy giá trị trung bình của 2 mặt cắt 2 bên).
III.1.1. Trọng lợng bản thân của các đốt dầm:
Trọng lợng các đốt tính theo công thức:
q
TC
= V x
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
17
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
Bảng tính toán trọng lợng các đốt dầm và tĩnh tải dải đều của từng đốt:
Đốt thứ F1(m2) F2(m2) Ftb(m2) DC(T/m)
Chiều
dài (m)
Khối lợng
(T)
1 phần đốt Ko
(Tính từ m/c sát
trụ ra S1 S3) 13.3327
13.3327 13.3327 33.3318 4.5 149.9929
K1 13.3327 12.3127 12.8227 32.0568 3 96.17025
K2 12.3127
11.6872 12.0000 29.9999 3 89.99963

K3 11.6872 11.1074 11.3973 28.4933 3 85.47975
K4 11.1074
10.5746 10.8410 27.1025 3 81.3075
K5 10.5746
10.090
3 10.3325 25.8311 3 77.49338
K6 10.0903 9.6556 9.8730 24.6824 3 74.04713
K7 9.6556
9.2717 9.4637 23.6591 4 94.6365
K8 9.2717 8.8405 9.0561 22.6403 4 90.561
K9 8.8405
8.5031 8.6718 21.6795 4 86.718
K10 8.5031 8.2610 8.3821 20.9551 4 83.8205
K11 8.2610
8.1154 8.1882 20.4705 4 81.882
Đoạn đúc trên đà
giáo 8.1154
8.1154 8.1154 20.2885 14 284.039
Đốt hợp long
8.1154 8.1154 8.1154 20.2885 2 40.577
III.1.2. Các tải trọng thi công:
III.1.2.1. Tải trọng do trọng lợng xe đúc, ván khuôn:
Tải trọng do trọng lợng xe đúc đợc lấy theo loại xe đúc thực tế. Điểm đặt tải trọng
đợc chọn tuỳ laọi xe. Khi thiết kế ban đầu có thể coi gần đúng là điểm đặt tải ở lùi 1m
phía sau đầu mút hẫng của đốt đúc.
Tải trọng xe đúc lấy theo xe đúc, ta chọn loại xe đúc có trọng lợng :P = 60 (T)
III.2. Tĩnh tải giai đoạn 2:
Tĩnh tải giai đoạn 2 chỉ gồm tĩnh tải do trọng lợng của lớp phủ mặt cầu, lan can, gờ
chắn banh, cột điện.v.v
III.2.1.Trọng lợng lớp phủ mặt cầu:

+ Lớp bê nhựa hạt mịn 7cm, trọng lợng riêng = 2.25 T/m
3
q
a
= 2.25*0.07*11 = 1.7325(T/m)
+ Lớp phòng nớc dày 0,4mm ( = 1.5 T/m
3
)
q
pn
= 1.5*0.004*11 = 0.066(T/m)
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
18
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
+ Tổng cộng trọng lợng lớp phủ mặt cầu là:
DW
TC
LP
= 1.7325 + 0.066 = 1.7985(T/m)
III.2.2.Trọng lợng lan can, tay vịn:
Dùng cột lan can bằng thép ống đờng kính ngoài 10cm, dày 4mm, bố trí cách nhau 3m.
Tay vịn cũng là các ống thép đờng kính ngoài bằng 10cm, dày 4mm.
Tính toán ta có trọng lợng lan can.
DW
TC
LC
= 0.28(T/m)
III.2.3.Trọng lợng gờ chắn bánh:
Gờ chắn đợc đổ bê tông sau khi thi công bản mặt cầu nên thuộc tĩnh tải giai đoạn II.
Tính toán ta có trọng lợng của gờ chắn bánh.

DW
TC
GC
= 0.24(T/m)
Tổng tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II là:
DW
TC
= 1.7985 + 0.28 + 0.24 = 2.3185(T/m)
III.3. Hoạt tải:
+ Hoạt tải xe HL 93
Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ đợc đặt tên là HL-93 sẽ gồm một
tổ hợp của:
Xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế, và
Tải trọng làn thiết kế
+ Xe tải thiết kế
Trọng lợng và khoảng cách các trục và bánh xe của xe tải thiết kế phải lấy theo
hinh
35 kN
145 kN
145 kN
4300 mm
4300 mm
tới 900mm
mmm
600 mm nói chung
300mm mút thừa của mặt cầu
Làn thiết kế 3600 mm
+ Xe hai trục thiết kế:
Xe hai trục gồm một cặp trục 110.000N cách nhau 1200mm. Cự ly chiều ngang
của các bánh xe lấy bằng 1800mm. Tải trọng động cho phép lấy theo Điều 3.6.2.

Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
19
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
+ Tải trọng làn thiết kế:
Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3N/mm phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều
ngang cầu đợc giả thiết là phân bố đều trên chiều rộng 3000mm. ứng lực của tải trọng làn
thiết kế không xét lực xung kích.
IV. Xác định nội lực tại từng mặt cắt theo các sơ đồ chịu lực
khác nhau.
Trong giai đoạn thi công cầu đúc hẫng, do đặc điểm riêng của công nghệ cần phải
xét cụ thể sự kết hợp của các tải trọng trong nhiều tình huống khác nhau.ở đây ta xét 4 sơ
đồ làm việc của kết cấu theo từng giai đoạn .
IV.1. Sơ đồ I:
Sau khi thi công xong đốt K0 trên đỉnh trụ, tiến hành đúc hẫng cân bằng các đốt
Ki. Sơ đồ trong giai đoạn này là dầm công xon. Khi đó mô men âm là lớn nhất.
Sơ đồ tính toán trong giai đoạn này dùng để tính và bố trí cốt thép trong giai đoạn
đúc hẫng.
- Tải trọng tác dụng bao gồm:
+ Tải trọng bản thân các đốt đúc.
+ Tải trọng thi công rải đều. q
TC
= 0,02*12 =0.24 T/m
+ Tải trọng xe đúc : P
xe
= 80 T
+ Trọng lợng bê tông ớt của đốt đúc.
IV.2. Sơ đồ 2:
Sau khi đốt hợp long nhịp biên đã hoá cứng và tiến hành hợp long nhịp giữa. Sơ đồ
của giai đoạn này là dầm giản đơn mút thừa.
Các tải trọng tác dụng bao gồm:

+ Trọng lợng bản thân phần đúc trên đà giáo và đốt hợp long.
+ Trọng lợng do tháo xe đúc nhịp biên.
+ Trọng lợng đốt hợp long nhịp giữa.
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
20
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
IV.3. Sơ đồ 3:
Xét thời điểm bê tông đốt hợp long đã hoá cứng, ván khuôn và xe đúc đã đợc tháo
bỏ, lúc này sơ đồ cầu trở thành một dầm liên tục 3 nhịp.
Các tải trọng tác dụng bao gồm:
+ Trọng lợng do tháo xe đúc ,ván khuôn và các thiết bị khác
Sơ đồ tính đợc mô tả nh hình vẽ

IV.4. Sơ đồ 4:
Sơ đồ của giai đoạn khai thác. Trong giai đoạn này cầu đã đợc hoàn thiện, đổ lớp
phủ mặt cầu, lan can tay vịn và các thiết bị khác.giai đoạn này sơ đồ cầu là một dầm liên
tục 3 nhịp.
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
21
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
Tải trọng tác dụng trong giai đoạn này là tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải
+ Tĩnh tải giai đoạn II
+ Hoạt tải xe HL93
+ Ngời đi bộ
IV.5. Các tổ hợp tải trọng:
Theo quy trình TCN272-01 có 6 tổ hợp tải trọng, mỗi tổ hợp xét đến các hệ số
khác nhau và yêu cầu kiển toán cụ thể với từng tổ hợp. Ta kiểm toán với hai tổ hợp tải
trọng sau đây.
IV.5.1.Tổ hợp theo trạng thái giới hạn cờng độ I: (Điều 3.4.1)
- Tổ hợp mô men theo trạng thái cờng độ I

Mu = i.p.MDC1 + i.p.MDC2 + i.p.MDW + i.1,75.MLL+IM + i.1,75.MPL
- Tổ hợp lực cắt theo trạng thái cờng độ I
Vu = i.p.VDC1 + i.p.VDC2 + i.p.VDW + i.1,75.VLL+IM + i.1,75.VPL
Trong đó:
Mu-Mômen tính toán theo trạng thái giới hạn cờng độ I
Vu-Lực cắt tính toán theo trạng thái giới hạn cờng độ I
MDC1,MDC2- Mômen do tĩnh tải giai đoạn 1
MDW-Mômen do tĩnh tải giai đoạn 2
MPL-Mômen do hoạt tải ngời
MLL+IM-Mômen do hoạt tải xe và lực xung kích do xe
(Hệ số xung kích IM=25% (điều 3.4.1-1)
p-Hệ số đợc xác định (bảng 3.4.1-2)
Đối với DC1,DC2: pmax= 1.25, pmin= 0.9
Đối với DW: pmax= 1.5, pmin= 0.65
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
22
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
i- Hệ số điều chỉnh tải trọng xác định theo điều 1.3.2
+ Đối với hệ số tải trọng cực đại:
i= D.R.l>0.95
Hệ số liên quan đến tính dẻo D=1 (Điều 1.3.3)
Hệ số liên quan đến tính d R =1 (Điều 1.3.4)
Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác l =1 (Điều 1.3.4)
i= 1
+ Đối với hệ số tải trọng cực tiểu:
i=1/(D.R.l) < 1
Hệ số liên quan đến tính d R =1(Điều 1.3.4)
Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác l =1(Điều 1.3.4)
i= 1
IV.5.2. Tổ hợp theo trạng thái sử dụng: (Điều 3.4.1)

- Tổ hợp mômen theo trạng thái sử dụng
Mu = MDC1 + MDC2 + MDW + MLL+IM + MPL
- Tổ hợp lực cắt theo trạng thái sử dụng
Vu = VDC1 + VDC2 + VDW + VLL+IM + VPL
IV.5.3 Tính nội lực theo các sơ đồ:
Để thực hiện quá trình tính toán, ta tiến hành theo các bớc sau:
- Định nghĩa vật liệu và mặt cắt:
+ Về vật liệu: Bê tông kết cấu nhịp BT mố trụ, cáp DUL
+ Về mặt cắt: Mặt cắt trên đỉnh trụ, mặt cắt giữa nhịp, mặt cắt thay đổi.
- Mô hình hoá kết cấu: Mô hình hoá cầu theo sơ đồ kết câu nhịp và phân chia các
đốt dầm.
- Định nghĩa các nhóm kết cấu theo các giai đoạn thi công: Giai đoạn thi công trụ,
thi công đốt K0 trên đỉnh trụ, thi công các đốt Ki, hợp long nhịp biên, hợp long nhịp giữa,
giai đoạn 2.
- Định nghĩa các nhóm điều kiện biên: Điều kiện biên mố, trụ, gối cầu.
- Định nghĩa các nhóm tải trọng:
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
23
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
- Đặt các tải trọng lên sơ đồ tính theo các giai đoạn thi công và tải trọng trong giai
đoạn khai thác.
+ Tải trọng trong giai đoạn thi công: Trọng lợng bản thân các đốt đúc, trọng lợng
bê tông ớt của các đốt đúc, tải trọng do xe đúc, tải trong thi công.
+ Tải trọng trong giai đoạn sử dụng: Hoạt tải, tĩnh tải giai đoạn 2.
+ Chạy chơng trình Midas xem kết quả.
IV.5.3.1. Sơ đồ 1:
Chơng trình MIDAS có thể cho ta mô men tại các mặt cắt trong giai đoạn thi công
nhng ở đây ta chỉ đa ra giai đoạn tạo ra mô men âm lớn nhất trên đỉnh trụ đó là giai đoạn
đúc đốt K11 (đúc hẫng cân bằng đốt cuối cùng).
Sơ đồ chạy MIDAS tới giai đoạn đúc đốt 11:

Mặt cắt Đốt đúc
M
(TTGHSD)
M
(TTGHCĐ1)
Q
(TTGHSD)
Q
(TTGHCĐ1)
S0
K0
386560,598 465700,748 12614,347 15767,934
S2g 329480,319 371850,399 11189,560 13986,950
S3g K1 244399,761 330499,701 10380,846 12976,058
S4g K2 161223,388 281529,235 9609,824 12012,280
S5g K3 131806,994 224758,743 8875,180 11093,975
S6g K4 105724,632 162155,790 7900,012 9875,015
S7g K5 82775,043 123468,804 6983,543 8729,429
S8g K6 62780,643 88475,804 6119,431 7649,289
S9g K7 45587,529 56984,411 5301,289 6626,611
S10g K8 31065,473 38831,841 4522,681 5653,351
S11g K9 19107,926 23884,908 3777,121 4721,401
S12g K10 9632,013 12040,169 3058,075 3822,594
S13g K11 1178,544 25973,180 679,156 848,945
S14g Key 0,000 0,000 0,000 0,000
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
24
Trờng đại học GTVT Đồ án tốt nghiệp
IV.5.3.2. Sơ đồ 2:
Sử dụng phần mềm MIDAS ta tính đợc nội lực tại từng mặt cắt và tổ hợp lại đợc

theo hai trạng thai ở các mặt cắt S0, S14g.
Tiết
diện
M
(TTGHSD)
M
(TTGHCĐ1)
Q (TTGHSD
)
Q
(TTGHCĐ1)
KNm KNm
KN
KN
S0 -43577,6
-54472 -990,400
1238
S14g 0 0
-679,156
-848,9
IV.5.3.3. Sơ đồ 3:
Sử dụng phần mềm MIDAS ta tính đợc nội lực tại từng mặt cắt và tổ hợp lại đợc
theo hai trạng thai ở các mặt cắt S10, S14g
Tiết
diện
M
(TTGHSD)
M
(TTGHCĐ1)
Q

(TTGHSD)
Q
(TTGHCĐ1)
KNm KNm
KN
KN
S0 13262,696 16578,37
595,200
744,0
S14g -689,542
827,450 491,840
614,8
Nguyễn Xuân Diệu Lớp TĐHTKCĐ - K41
25