đồ án thiết kế cầu thép N kết cấu nhịp đơn giản, dầm thép liên hợp BTCT, chiều dài 31m, bề rộng phần xe chạy 8m, bề rộng bộ hành 2x1m, tải trọng thiết kế HL93

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG
I.1.SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
Thiết kế một kết cấu nhòp giản đơn, dầm thép liên hợp bản BTCT với các số liệu
đầu vào sau :
Chiều dài toàn dầm : 31m
Bề rộng phần xe chạy : 8 m
Bề rộng lề bộ hành : 2x1m
Tải trọng thiết kế : HL93
I.2.VẬT LIỆU
Thép làm dầm chủ : Thép tấm M270 cấp 250 có cường độ chảy F
y
=250MPa.
Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang và khung ngang), sườn tăng cường :
M270 cấp 250 có cường độ chảy F
y
=250MPa.
Thép bản mặt cầu, lề bộ hành :
Thép đai : CI có F
y
=240MPa.
Thép chòu lực, cấu tạo : CII có F
y
=280MPa.
Thép làm thanh lan can, cột lan can : M270 cấp 250 có cường độ chảy
F
y
=250MPa.
Bê tông bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành : C30 có
′
=

C
f 30MPa
Trọng lượng riêng của thép :
−
γ = ×
5 3
S
7.85 10 N / mm
Trọng lượng riêng của bê tông có cốt thép :
−
γ = ×
5 3
C
2.5 10 N / mm
I.3.THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU:
I.3.1.Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng L
C
:
Bề rộng toàn cầu: B
tc
=2x4000 + 2x1000 + 2x200 = 10400mm
Ta có:
( 1) 2
1
2
= − +


⇒ ≈


≈


tc c
tc
c
B n S L
B nS
L S
Chọn khoảng cách giữa các dầm chính: S = 1.6÷2.5m
10400 10400
4.2 6.5
2500 1600 2500 1600
tc tc
B B
n
⇒ = ÷ = ÷ = ÷
Vì n là số nguyên nên n = 5, 6.
SVTH:PHAN THANH NAM –LỚP CD09B Trang 1
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Khi n=5
⇒ = = =
TC
B
10400
S 2080mm
n 5
. Chọn S=2100mm
− −
− − ×

⇒ = = =
TC
C
B (n 1)S
10400 (5 1) 2100
L 1000mm
2 2
Khi n=6
⇒ = = =
TC
B
10400
S 1733.3mm
n 6
. Chọn S=1800
− −
− − ×
⇒ = = =
TC
C
B (n 1)S
10000 (6 1) 1800
L 700mm
2 2
Số dầm(n) Khoảng cách dầm(S) Lc(mm)
5 2100 1000
6 1800 700
Chọn số dầm chính là 5, khoảng cách giữa các dầm là S = 2100mm, chiều dài
cánh hẫng L
C

= 1000mm.
I.3.2.Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo các lớp mặt cầu :
Độ dốc ngang thiết kế : 1.5%.
Tạo dốc bằng thay đổi chiều cao đá kê gối : Là dùng đá kê gối có chiều cao tăng
dần để tạo độ dốc ngang của mặt đường sau khi hoàn thiện. Chiều cao tối thiểu của gối
là 100mm.
Chiều cao gối thiết kế:
Gối 1 : 150mm.
Gối 2 : 150+Sx1.5%=182mm
Gối 3 : 150+2xSx1.5%=213mm
Các gối còn lại : Đối xứng
I.3.3.Thiết kế thoát nước m ặt cầu :
Đường kính ống: D≥100mm. Diện tích ống thoát nước được tính trên cơ sở 1m
2
mặt cầu tương ứng với ít nhất 1.5cm
2
ống thoát nước. Khoảng cách ống tối đa 15m, chiều
dài ống vượt qua đáy dầm 100mm.
Diện tích mặt cầu S=LxBtc=31x10.4=322.4m
2
vậy cần bố trí ít nhất 483.6cm
2
=
48360mm
2
ống thoát nước.
2
2
1ơ
3.14 100

7850
4
×
⇒ = =
ng
A mm
Số ống cần thiết :
48360
6.2
7850
n = =
SVTH:PHAN THANH NAM –LỚP CD09B Trang 2
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Vậy ta chọn 8 ống, khoảng cách ống là 7m.
I.4.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM :
I.4.1.Chiều dài dầm tính toán :
Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối là : a=0.3m.
Chiều dài dầm tính toán : L
TT
= 31-2a = 31-2x0.3 = 30.4m
I.4.2.Chiều cao dầm :
Chiều cao dầm được chọn từ chiều cao tối thiểu trong quy trình và theo kinh
nghiệm thiết kế :
SVTH:PHAN THANH NAM –LỚP CD09B Trang 3
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
d 0.033L 0.033 31000 1023
H 0.04L 0.04 31000 1240
1 1 1 1
H L 31000 31000 1240 1550
25 20 25 20

mm
mm
L mm


= = × =

≥ = × =



= ÷ = ÷ = ÷

Vậy chọn chiều cao dầm thép d=1000mm.
Chiều cao dầm liên hợp H= 1300mm
I.4.3.Kích th ướ c ti ế t di ệ n ngang :
Chiều cao phần vút : h
V
=100mm
Chiều dày bản bê tông : t
S
=200 mm
Chiều dày sườn dầm : t
W
=12 mm
Chiều rộng cánh trên : b
C
=350 mm
Chiều dày cánh trên : t
C

=23 mm
Chiều rộng cánh dưới : b
f
=450 mm
Chiều dày cánh dưới : t
f
=20 mm
Chiều rộng bản phủ : b’
f
=550 mm
Chiều dày bản phủ : t’
f
=21 mm
I.5.THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ
PHẬN CỦA DẦM CHÍNH:
I.5.1.Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang:
Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, không bố trí sườn tăng cường dọc.
Bố trí 2 sườn tăng cường đứng gối tại đầu mỗi dầm, khoảng cách 200mm.
Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1400mm, riêng tại đoạn đầu
dầm (từ đầu đến hệ khung ngang đầu tiên) thì khoảng cách sườn đầu tiên là 500 mm,
các khoảng sau là 1000 mm.
SVTH:PHAN THANH NAM –LỚP CD09B Trang 4
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Tại sườn tăng cường đứng gối đầu tiên, bố trí hệ dầm ngang bằng thép cán chữ I,
loại dầm cánh rộng W690x240. Tại các sườn tăng cường đứng cách khoảng 2.8 m thì bố
trí hệ khung ngang bằng thép L 100 x 100 x 10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang).
Bề dày của tất cả các sườn tăng cường là 14mm, kích thước còn lại xem hình vẽ :
I.5.1.Neo chống cắt:
Thiết kế loại neo hình nấm với các số liệu sau :
Đường kính đinh: d

S
= 20mm
Chiều cao: h = 230mm
Thiết kế 2 hàng neo với khoảng cách giữa tim của neo đến
mép bản cánh trên là 75mm, khoảng cách 2 hàng neo là 200mm
I.5.2.Mối nối dầm chính:
Mối nối sử dụng bulong cường độ cao.
Số lượng mối nối là 2, chia thành 3 đoạn có chiều dài lần
lượt 10.5 m-10 m-10.5 m.
SVTH:PHAN THANH NAM –LỚP CD09B Trang 5
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU
Ở phần này chỉ thiết kế cấu tạo và bố trí thép, tính tónh tải, không tính toán nội
lực và tính toán cốt thép.
II.1.LAN CAN:
Ø
Ø
Ø18
Cột lan can: chiều dài nhòp 31m, bố trí khoảng cách 2 cột lan can là 2 m vậy mỗi
bên cầu gồm 17 cột lan can, 16 cặp thanh liên kết, 16 cặp tay vòn.
Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép:
T
1
100 x 1740 x 5
T
2
140 x 740 x 5
T
3
100 x 150 x 5

Thể tích các tấm thép là:
Thể tích tấm thép T1: VT1 = 100 x 1740 x 5 =870000 mm3
Thể tích tấm thép T2: VT2 = 140 x 740 x 5 =518000 mm3
Thể tích tấm thép T3: VT3 = 100 x 150 x 5 = 75000 mm3
3
V 870000 518000 75000 14630000mm
cot lancan
⇒ = + + =
Thanh liên kết:

( )
π
2 2 3
V 2 90 82 100 216141.58mm
lienket
4
= × × − × =
Tay vòn:
( )
π
2 2 3
V 2 80 70 2000 4712388.98mm
tayvin
4
= × × − × =
Tổng trọng lượng lan can trên toàn cầu:
DC (V V V )
s cot lancan lienket tayvin
5
7.85 10 (14630000 216141.58 4712388.98)

24178.62N
= γ × + +
−
= × + +
=
Tính trên 1mm theo phương dọc cầu:
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 6
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
×
= =
1 24178.62
lancan
P 0.780N
31000
II.2.LỀ BỘ HÀNH:
Lề bộ hành: (tính trên 1mm theo phương dọc cầu)
3
1
1 650 200 130000V mm= × × =
3
2
1 800 100 80000V mm= × × =
3
3
1 200 300 60000V mm= × × =
5
2
1 1
80000
2.5 10 130000 4.25

2 2
c
V
P V N
γ
−
 
 
=> = × + = × × + =
 ÷ ÷
 
 
5
2
2 3
80000
2.5 10 60000 2.5
2 2
c
V
P V N
γ
−
 
 
=> = × + = × × + =
 ÷
 ÷
  
Vậy

3 3 1 2
0.780 4.25 2.5 7.53
lancan
DC DC P P N= + + = + + =
Vò trí đặt DC3: xác đònh bằng cách cân bằng momen tại vò trí đặt
2
P
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 7
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
1
3
( ) 1000 (4.25 0.780) 1000
' 668
7.53
lancan
P P
x mm
DC
+ × + ×
= = =
200
1200 ' 1200 100 668 432
2
x x mm
= − − = − − =
Vậy DC3 cách mép trái 1 đoạn bằng: 432 mm
Chọn và bố trí cốt thép trong bản mặt cầu như hình sau:
Thép dùng cho lề bộ hành là thép CII có F
y
=280 MPa.

Bê tông sử dụng có F’
c
=30 MPa.
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 8
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ

II.3.BẢN MẶT CẦU:
Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm. Trong
đó phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính
toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu.
Cốt thép dùng trong bản mặt cầu là thép CII có cường độ F
y
=280 MPa, bê tông
dùng cho bản mặt cầu là loại bê tông có cường độ chòu nén f’
c
=30 MPa
Do trong phạm vi hẹp của đồ án môn học nên ta bố trí cốt thép trong bản mặt cầu
theo yêu cầu cấu tạo như hình dưới.
Ø
12a200
Ø
10a200
Ø
12a200
Ø
12a200
Ø
12a200
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 9
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ DẦM CHÍNH
III.1.ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC :
III.1.1.GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HP:
Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:
2
. . . ' . '
350 23 937 12 450 20 550 21 39,832
s c c w f f f f
A b t D t b t b t
mm
= + + +
= × + × + × + × =
Moment tónh của dầm thép đối với trục X-X:
,
'
3
2 2
'
'
2 2
23 936
350 23 936 12 23
2 2
20 21
450 20 23 936 550 21 1000
2 2
25,757,212
X X
c
X X i c i c c w c

f f
f f c f f
t
D
K A y b t D t t
t t
b t t D b t d
mm
−
−
 
= × = × × + × × +
 ÷
 
   
+ × × + + + × × −
 ÷  ÷
   
 
= × × + × × + +
 ÷
 
   
+ × × + + + × × −
 ÷  ÷
   
=
∑
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
,

, ,
25,757,212
646.65
39,832
1000 646.65 353.35
s t
X X
NC
s
s b s t
NC NC
K
Y c mm
A
Y d Y mm
−
= = = =
= − = − =
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 10
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Xác đònh moment quán tính:
( )
2
, 3
3 , 3
,
2 2
3 3
, ,
3

2
3
( ' )
( )
12 2 3 3
' ' '
' '
12 2 12 2
12 646.65 23
350 23 23
350 23 646.65
12 2 3
s b
s t
w NC f f
s t
c c c w NC c
NC c c NC
f f f f f f
s b s b
f f NC f f f NC
t Y t t
b t t t Y t
I b t Y
b t t b t t
b t Y t b t Y
× − −
× × −
 
= + × × − + +

 ÷
 
× ×
   
+ + × × − − + + × × −
 ÷  ÷
   
× −
×
 
== + × × − +
 ÷
 
+
( )
3
2
3
2
3
4
12 353.35 20 21
450 20 20
450 20 353.35 20
3 12 2
550 21 21
550 21 353.35
12 2
6,633,560,356 mm
× − −

×
 
+ + × × − −
 ÷
 
×
 
+ + × × −
 ÷
 
=
Momen kháng uốn đối với thớ trên t/d dầm thép:
,
, 3
,
6,633,560,356
10,258,347.42
646.65
s t
s b
NC
NC
s t
NC
I
S mm
Y
= = =
Momen kháng uốn đối với thớ dưới t/d dầm thép:
,

, 3
,
6,633,560,356
18,773,341.89
353.35
s t
s b
NC
NC
s b
NC
I
S mm
Y
= = =
Momen tónh của tiết diện dầm thép đối với trục trung hoà:
( )
( )
2
0 c
f f
c
NC w f f 0 f f f 0
2
3
D Y t
t t '
S t b t d Y t' b' t ' d Y
2 2 2
936 646.65 23

20
12 450 20 1000 646.65 21
2 2
21
550 21 1000 646.65
2
7,446,442.64 mm
− +
   
= × + × − − − + × − −
 ÷  ÷
   
− +
 
= × + × × − − −
 ÷
 
 
+ × × − −
 ÷
 
=
III.1.1.ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN 2(GIAI ĐOẠN LIÊN HP):
III.1.1.1.Bề rộng có hiệu dầm trong B
i
và dầm ngoài B
e
:
Dầm giữa:


× +

× +


 
= = =
 
 
 


s w c
tt
i
12 t max(t ,b / 2)
12 200 max(15,350 / 2)
L
30400
B min min 2100 mm
4 4
S 2100
Dầm biên:
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 11
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ

× +

× +





= + = + =







s w c
tt
i
e
hang
6 t max(t / 2,b / 4)
6 200 max(15/ 2,350 / 4)
L
B
2100 30400
B min min 2050 mm
2 8 2 8
S 1000
III.1.1.2.Đặc trung hình học dầm trong:
III.1.1.2.1.Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (ST):
 Đối với dầm giữa:
Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là φ12a200 và bê tông bản mặt cầu có cường độ
f’
c

=30MPa
Diện tích cốt thép dọc bản:
π×
= × =
2
2
ct
12
A 22 2,488.14 mm
4
Trong đó: n là số thanh thép trong đoạn Bi
Diện tích phần bản bê tông quy đổi về thép:
−
× + +
= = =
2
c
c tđ
A
2100 200 100(350 100)
A 58,125 mm
n 8
Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép, phụ thuộc vào cường
độ của bê tông làm bản mặt cầu. ( f’c = 30Mpa => n = 8 )
Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tông (tính phần vút) đến mép trên dầm thép:
2
s
h
s h c h h h
s h c h

2
t
t 1 2
B ×t × t + +b ×t × +2× ×t × ×t
2 2 2 3
c''=
B ×t +t ×(b +t )
200 100 1 2
2100×200× 100+ +350×100× +2× ×100 × ×100
2 2 2 3
=
2100×200+100×(350+100)
=185.84mm
i
i
 
 
 ÷
 ÷
 
 
   
 ÷  ÷
   
Diện tích mặt cắt ngang dầm:
−
= + + = + + =
2
d s ct c td
A A A A 39832 2488.14 58125 100,445.14mm

Momen tónh của diện tích t/d liên hợp lấy đối với trục TH1:
−
 
= × + + + × +
 ÷
 
 
= × + + + × +
 ÷
 
=
s,t s,t
s
TH1 ct NC h c td NC
3
t
K A Y t A (Y c'')
2
200
2488.14 646.65 100 58125 (646.65 185.84)
2
50,495,198.31mm
Khoảng cách từ trục TH1 đến trục TH2
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 12
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
′
= = =
TH1
d
K

50,495,198.31
c 502.71mm
A 100,445.14
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
-
Mép trên dầm thép :
′
= − = − =
s,t s,t
ST NC
Y Y c 646.65 502.71 143.94mm
-
Mép dưới dầm thép :
′
= + = + =
s,b s,b
ST NC
Y Y c 353.35 502.71 856.06mm
-
Mép dưới bản bê tông:
= =
c,b s,t
ST ST
Y Y 143.94 mm
-
Mép trên bản bê tông:
= + + = + + =
c,t s,t
ST ST h s
Y Y t t 143.94 100 200 443.94mm

Momen quán tính của tiết diện liên hợp : I
ST
= + × + × + × + ×
 
×
= + × + × + × ×
 ÷
 
   
× ×
+ × + × × + × × + × ×
 ÷  ÷
   
+ ×
∑
2 2 2
ST NC s ci ci ci ct ct
3
2 2
3 3
2 2
1
I I c' A (I a A ) A a
n
1 2100 200
6,633,560,356 502.71 39832 343.94 2100 200
8 12
1 350 100 1 100 100 1
193.94 350 100 2 210.61 x100 100
8 12 8 36 2

2488.14 343.94
=
2
4
23,603,944,333 mm
Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp : S
ST
= = =
s,t 3
ST
ST
s,t
ST
I
23,603,944,333
S 163,984,607 mm
143.94
Y
= = =
s,b 3
ST
ST
s,b
ST
I
23,603,944,333
S 27,572,768.65 mm
856.06
Y
Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :

= = × =
c,t 3
ST
ST
c,t
ST
I
23,603,944,333
S n. 8 425,353,774.5 mm
443.94
Y
= = × =
c,b 3
ST
ST
c,b
ST
I
23,603,944,333
S n. 8 1,311,876,856 mm
143.94
Y
Momen tónh của tiết diện liên hợp ngắn hạn đối với trục trung hoà:
( )
( )
2
0 c
f f
c
w f f 0 f f f 0

2
3
D Y t c'
t t '
S t b t d Y t ' c' b' t ' d Y c'
2 2 2
936 646.65 23 502.71
20
12 450 20 1000 646.65 21 502.71
2 2
21
550 21 1000 646.65 502.71
2
21,177,694.82 mm
− + +
   
= × + × − − − + + × − − +
 ÷  ÷
   
− + +
 
= × + × × − − − +
 ÷
 
 
+ × × − − +
 ÷
 
=

SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 13
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
 Đối với dầm biên:
Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là φ12a200 và bê tông bản mặt cầu có cường độ
f’
c
=30MPa
Diện tích cốt thép dọc bản:
π×
= × =
2
2
ct
12
A 22 2,488.14 mm
4
Trong đó: n là số thanh thép trong đoạn Be
Diện tích phần bản bê tông quy đổi về thép:
−
× + +
= = =
2
c
c tđ
A
2050 200 100(350 100)
A 56,875 mm
n 8
Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép, phụ thuộc vào cường
độ của bê tông làm bản mặt cầu. ( f’c = 30Mpa => n = 8 )

Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tông (tính phần vút) đến mép trên dầm thép:
2
s
h
s h c h h h
s h c h
2
t
t 1 2
B ×t × t + +b ×t × +2× ×t × ×t
2 2 2 3
c''=
B ×t +t ×(b +t )
200 100 1 2
2050×200× 100+ +350×100× +2× ×100 × ×100
2 2 2 3
=
2050×200+100×(350+100)
=185.53mm
e
e
 
 
 ÷
 ÷
 
 
   
 ÷  ÷
   

Diện tích mặt cắt ngang dầm:
−
= + + = + + =
2
d s ct c cd
A A A A 39832 2488.14 56875 99,195.14mm
Momen tónh của diện tích t/d liên hợp lấy đối với trục TH1:
−
 
= × + + + × +
 ÷
 
 
= × + + + × +
 ÷
 
=
s,t s,t
s
TH1 ct NC h c td NC
3
t
K A Y t A (Y c'')
2
200
2488.14 646.65 100 56875 (646.65 185.53)
2
49,436,885.81mm
Khoảng cách từ trục TH1 đến trục TH2
′

= = =
TH1
d
K
49,436,885.81
c 498.38mm
A 99,195.14
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
-
Mép trên dầm thép :
′
= − = − =
s,t s,t
ST NC
Y Y c 646.65 498.38 148.27mm
-
Mép dưới dầm thép :
′
= + = + =
s,b s,b
ST NC
Y Y c 353.35 498.38 851.73mm
-
Mép dưới bản bê tông:
= =
c,b s,t
ST ST
Y Y 148.27 mm
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 14
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ

-
Mép trên bản bê tông:
= + + = + + =
c,t s,t
ST ST h s
Y Y t t 148.27 100 200 448.27mm
Momen quán tính của tiết diện liên hợp : I
ST
= + × + × + × + ×
 
×
= + × + × + × ×
 ÷
 
   
× ×
+ × + × × + × × + × ×
 ÷  ÷
   
+ ×
∑
2 2 2
ST NC s ci ci ci ct ct
3
2 2
3 3
2 2
1
I I c' A (I a A ) A a
n

1 2050 200
6,633,560,356 498.38 39832 348.27 2050 200
8 12
1 350 100 1 100 100 1
198.27 350 100 2 214.94 x100 100
8 12 8 36 2
2488.14 348.27
=
2
4
23,450,049,565 mm
Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp : S
ST
= = =
s,t 3
ST
ST
s,t
ST
I
23,450,049,565
S 158,157,749.8 mm
148.27
Y
= = =
s,b 3
ST
ST
s,b
ST

I
23,450,049,565
S 27,532,257.37 mm
851.73
Y
Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :
= = × =
c,t 3
ST
ST
c,t
ST
I
23,450,049,565
S n. 8 418,498,664.9 mm
448.27
Y
= = × =
c,b 3
ST
ST
c,b
ST
I
23,444,621,196
S n. 8 1,265,261,999 mm
148.27
Y
Momen tónh của tiết diện liên hợp ngắn hạn đối với trục trung hoà:
( )

( )
2
0 c
f f
c
w f f 0 f f f 0
2
3
D Y t c'
t t '
S t b t d Y t ' c' b' t ' d Y c'
2 2 2
936 646.65 23 498.38
20
12 450 20 1000 646.65 21 498.38
2 2
21
550 21 1000 646.65 498.38
2
21,047,350.93 mm
− + +
   
= × + × − − − + + × − − +
 ÷  ÷
   
− + +
 
= × + × × − − − +
 ÷
 

 
+ × × − − +
 ÷
 
=
III.1.1.2.2.Giai đoạn l iên hợp dài hạn (LT):
 Đối với dầm giữa:
Diện tích cốt thép dọc bản:
π×
= × =
2
2
ct
12
A 22 2,488.14 mm
4
Trong đó: n là số thanh thép trong đoạn B
i
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 15
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Diện tích phầnbản bê tông quy đổi về thép:
2
c s h c h
c-td
A B ×t +t ×(b +t )
2100×200+100×(350+100)
A = = = =19,375mm
3×n 3×n 3×8
i
Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép, phụ thuộc vào

cường độ của bê tông làm bản mặt cầu.
Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp : A
d
2
d s ct c-cd
A =A +A +A =39832+2488.14+19375=61,695.14 mm
Momen tónh của diện tích t/d liên hợp lấy đối với trục TH1:
−
 
= × + + + × +
 ÷
 
 
= × + + + × +
 ÷
 
=
s,t s,t
s
TH1 ct NC h c td NC
3
t
K A Y t A (Y c'')
2
200
2488.14 646.65 100 19375 (646.65 185.84)
2
18,236,122.77mm
Khoảng cách từ trục TH1 đến TH2:
= = =

TH1
d
K
18,236,122.77
c' 295.58mm
A 61,695.14
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
-
Mép trên dầm thép:
′
= − = − =
s,t s,t
LT NC
Y Y c 646.65 295.58 351.07mm
-
Mép dưới dầm thép:
′
= + = + =
s,b s,b
LT NC
Y Y c 353.35 295.58 648.93mm
-
Mép dưới bản bê tông:
= =
c,b s,t
LT LT
Y Y 351.07mm
-
Mép trên bản bê tông:
= − = − =

c,t s,b
LT LT
Y h Y 1300 648.93 651.07 mm
Momen quán tính của tiết diện liên hợp : I
LT
 
 ÷
 
   
+
 ÷  ÷
   
∑
'2 2 2
LT NC s ci ci ci ct ct
3
2 2
3 3
2 2 2
1
I =I +c ×A + × (I +a ×A )+A ×a
3n
1 2100×200
=6,633,560,356+295.58 ×39832+ × +551.07 ×2100×200 +
3×8 12
1 350×100 1 100×100 1
× +401.07 ×350×100 +2× +417.74 × ×100
3×8 12 3×8 36 2
+2488
2

4
.14×551.07
=16,550,619,042 mm
Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới t/d dầm thép:
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 16
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
s,t 3
LT
LT
s,t
LT
I 16,550,619,042
S = = =47,143,358.99mm
y 352.07
s,b 3
LT
LT
s,b
LT
I 16,550,619,042
S = = =25,504,475.12mm
y 648.93
Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :
c,t 3
ST
LT
c,t
LT
I
16,550,619,042

S =3.n. =3×8× =610,095,469 mm
651.57
Y
= = × × =
c,b 3
ST
ST
c,b
LT
I
16,550,619,042
S 3.n. 3 8 1,131,440,616 mm
351.07
Y
Momen tónh của tiết diện liên hợp dài hạn đối với trục trung hoà:
( )
( )
2
'
0 c
f f
c
LT w f f 0 f f f 0
2
3
D Y t c
t t '
S t b t d Y t ' c' b' t ' d Y c'
2 2 2
936 646.65 23 295.58

20
12 450 20 1000 646.65 21 295.58
2 2
21
550 21 1000 646.65 295.58
2
15,152,709.81 mm
− + +
   
= × + × − − − + + × − − +
 ÷  ÷
   
− + +
 
= × + × × − − − +
 ÷
 
 
+ × × − − +
 ÷
 
=
 Đối với dầm biên:
Diện tích cốt thép dọc bản:
π×
= × =
2
2
ct
12

A 22 2,488.14 mm
4
Trong đó: n là số thanh thép trong đoạn B
e
Diện tích phầnbản bê tông quy đổi về thép:
2
c s h c h
c-td
A B ×t +t ×(b +t )
2050×200+100×(350+100)
A = = = =18,958.33mm
3×n 3×n 3×8
e
Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép, phụ thuộc vào
cường độ của bê tông làm bản mặt cầu.
Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp : A
d
2
d s ct c-cd
A =A +A +A =39832+2488.14+18958.33=61278.47 mm
Momen tónh của diện tích t/d liên hợp lấy đối với trục TH1:
−
 
= × + + + × +
 ÷
 
 
= × + + + × +
 ÷
 

=
s,t s,t
s
TH1 ct NC h c td NC
3
t
K A Y t A (Y c'')
2
200
2488.14 646.65 100 18958.33 (646.65 185.53)
2
17,883,348.32mm
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 17
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Khoảng cách từ trục TH1 đến TH2:
= = =
TH1
d
K
17,883,348.32
c' 291.84mm
A 61278.47
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
-
Mép trên dầm thép:
′
= − = − =
s,t s,t
LT NC
Y Y c 646.65 291.84 354.81mm

-
Mép dưới dầm thép:
′
= + = + =
s,b s,b
LT NC
Y Y c 353.35 291.84 645.19mm
-
Mép dưới bản bê tông:
= =
c,b s,t
LT LT
Y Y 354.81mm
-
Mép trên bản bê tông:
= − = − =
c,t s,b
LT LT
Y h Y 1300 645.19 654.81 mm
Momen quán tính của tiết diện liên hợp : I
LT
 
 ÷
 
   
 ÷  ÷
   
∑
'2 2 2
LT NC s ci ci ci ct ct

3
2 2
3 3
2 2 2
1
I =I +c ×A + × (I +a ×A )+A ×a
3n
1 2050×200
=6,633,560,356+291.84 ×39832+ × +553.81 ×2100×200 +
3×8 12
1 350×100 1 100×100 1
× +404.81 ×350×100 +2× +421.48 × ×100
3×8 12 3×8 36 2
+2488.
2
4
14×554.81
=16,421,838,964 mm
Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới t/d dầm thép:
s,t 3
LT
LT
s,t
LT
I 16,421,838,964
S = = =46,283,472.74 mm
y 354.81
s,b 3
LT
LT

s,b
LT
I 16,421,838,964
S = = =25,452,717.75mm
y 645.19
Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :
c,t 3
ST
LT
c,t
LT
I
16,421,838,964
S =3.n. =3×8× =601,890,831.1 mm
654.81
Y
= = × × =
c,b 3
ST
ST
c,b
LT
I
16,421,838,964
S 3.n. 3 8 1,110,803,346 mm
354.81
Y
Momen tónh của tiết diện liên hợp dài hạn đối với trục trung hoà:
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 18
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ

( )
( )
2
'
0 c
f f
c
LT w f f 0 f f f 0
2
3
D Y t c
t t '
S t b t d Y t ' c' b' t ' d Y c'
2 2 2
936 646.65 23 291.84
20
12 450 20 1000 646.65 21 291.84
2 2
21
550 21 1000 646.65 291.84
2
15,048,652.84 mm
− + +
   
= × + × − − − + + × − − +
 ÷  ÷
   
− + +
 
= × + × × − − − +

 ÷
 
 
+ × × − − +
 ÷
 
=
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 19
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Bảng tổng hợp các đặc trưng hình học của dầm trong và dầm biên:
Dầm giữa
Đặc trưng
TD dầm thép
Tiết diên dầm liên hợp
Giai đoạn
1(NC)
Ngắn hạn(ST) -
GĐ2
Dài hạn(LT) -
GĐ2
Diện tích tiết diện (mm) 39,832 100,445.14 61,695.14
Momen kháng uốn thớ dưới dầm
thép (mm
3
) 18,773,341.89 27,572,768.65 25,504,475.12
Momen kháng uốn thớ trên dầm
thép (mm
3
) 10,258,347.42 163,984,607 47,143,358.99
Momen kháng uốn tại mép dưới

bản BT (mm
3
) 1,311,876,856 1,131,440,616
Momen kháng uốn tại đỉnh bản BT
(mm
3
) 425,353,774.5 610,095,469
Momen qn tính của tiết diện
(mm
4
) 6,633,560,356 23,603,944,333 16,550,619,042
Dầm biên
Đặc trưng
TD dầm thép
Tiết diên dầm liên hợp
Giai đoạn
1(NC)
Ngắn hạn(ST) -
GĐ2
Dài hạn(LT) -
GĐ2
Diện tích tiết diện (mm) 39,832 99,195.14 61,278.47
Momen kháng uốn thớ dưới dầm
thép (mm
3
) 18,773,341.89 27,532,257.37 25,452,717.75
Momen kháng uốn thớ trên dầm
thép (mm
3
) 10,258,347.42 158,157,749.8 46,283,472.74

Momen kháng uốn tại mép dưới
bản BT (mm
3
) 1,265,261,999 1,110,803,346
Momen kháng uốn tại đỉnh bản BT
(mm
3
) 418,498,664.9 601,890,831.1
Momen qn tính của tiết diện
(mm
4
) 6,633,560,356 23,450,049,565 16,421,838,964
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 20
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:
III.1.2.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU:
III.1.2.1.Tónh Tải:
Gồm các tĩnh tải DC
1
,DC
2
,DC
3
,DW.
-Trọng lượng bản thân dầm thép:

1 S
P A
s
γ

= ×
=39832x7.85x10
-5
=3.13 N/mm
-Neo :
2
P =0.5N/mm
-Mối nối (chọn trước): P
3
=0.5N/mm
Hình3.1.STC trung gian Hình 3.2.STC gối
Hình 3.3.STC tại liên kết ngang
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 21
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Hình 3.4.STC tại dầm ngang
-Sườn tăng cường:
+Sườn tăng cường giữa: Hình 3.1
Một dầm có: 13 x 2 = 26 sườn tăng cường giữa
Khoảng cách các sườn: d
o
= 2800 mm
Khối lượng một sườn tăng cường:
1
93.20
s
g N=
+ Sườn tăng cường gối:hình 3.2
Một dầm có: 4 x 2 = 8 sườn tăng cường gối
Khoảng cách các sườn: 200 mm
Khối lượng một sườn:

2
151.17
s
g N=
+ Sườn tăng cường tại liên kết ngang: hình 3.3
Một dầm có: 10 x 2 = 20 sườn tăng cường
Khoảng cách các sườn: d
o
= 2800 mm
Khối lượng một sườn tăng cường:
3
217.67
s
g N=
-Liên kết khung ngang: có 20 liên kết khung ngang trên mỗi dầm
+ Khoảng cách giữa các liên kết ngang 2800 mm.
+ Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang)
+ Trọng lượng mỗi mét dài:
168
lk
g N=
+Thanh ngang dài: 2030 mm
+Thanh xiên dài: 1098 mm
+ Mỗi liên kết ngang có: 2 x 1 = 2 thanh liên kết ngang, 2 x 1 = 2 thanh liên
kết xiên
-Liên kết ngang ở đầu dầm:
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 22
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
+Dầm ngang W690x240 dài 2085mm có khối lượng:
g=A.1985.γ=30600.2085.7,85.10

-5
=5008.38N
+Sườn tăng cường tại giữa dầm ngang để đặt kích trong quá trình thay gối sau
này:có 4 sườn tăng cường g=4.130.89=523.59N
-Mỗi dầm có 20 liên kết khung ngang và 4 dầm ngang
( )
( )
4
2030 2 1098 2 20 4. 4.
1
1000
2
168
2030 2 1098 2 20 4 5008.38 4 523.59
1
1000
0.710 /
2 30400
lk
damngang STCtrendamngang
tt
g
g g
P
L
N mm
 
 
× × + × × + +
 ÷

 
 
 
= ×
 
 
 
 
 
× × + × × + × + ×
 ÷
 
 
 
= × =
 
 
 
-Sườn tăng cường:
1 2 3
5
26 8 18
93.20 26 151.17 8 217.67 20
0.263 /
30400
s s s
tt
g g g
P N mm
L

× + × + ×
× + × + ×
= = =
=>DC
1
=P
1
+ P
2
+P
3
+P
4
+P
5
=3.13+0.5+0.5+0.710+0.263
=5.103 N/mm
-Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:
+Diện tích bản mặt cầu: A
bmc
=B
tc
.t
s
=10400.200=2080000 mm
2
+Diện tích bản vút:
2
2
2

v
Vút c h
2×h
2 100
A =b .t + 350 100 45000
2 2
mm
×
= × + =
=>DC
2
=(A
bmc
+n*A
vút
).
γ
bt
=(2080000+5*45000).2,5.10
-5
=57,625 N/mm
-Trọng lượng lan can – lề bộ hành:đã tính ở trên.
DC
3
= 7.53 N/mm(tính cho toàn cầu)
-Tónh tải lớp phủ DW:
5
75 8000 2.3 10 13.8 /
DW DW
DW h B N mm

γ
−
= × × = × × × =
III.1.2.2.Hoạt Tải:
-Hoạt tải tác dụng lên dầm gồm có: HL93 + Tải trọng người đi
-Tải trọng xe HL93 gồm có:
+ Tải trọng xe 3 trục và tải trọng làn
+ Tải trọng xe 2 trục và tải trọng làn
-Xe 3 trục:
+ Trục trước: P
3
= 35000 N
+ Trục sau: P
1
= P
2
= 145000 N
-Xe 2 trục: P
1
= P
2
= 110000 N
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 23
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
-Tải trọng làn: W
làn
= 9.3 N/mm
-Tải trọng người đi: W
PL
= 3.10

-3
xB
bộ hành
=3.10
-3
x 1000 = 3 N/mm
III.1.3.XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:
III.1.3.1.Phương pháp đòn bẫy:
III.1.3.1.1.Dầm Biên:
Hình 3.3.Đường ảnh hưởng dầm biên theo phương pháp đòn bẫy
 Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :
0.619
1,2 0.371
2
SE
mg = × =
 Hoạt tải làn:
1.2 1
1900 0.905 0.344
3000 3000 2
SE
LANE
m
mg
 
= × Ω = × × =
 ÷
 
∑
 Hoạt tải người đi bộ:

1 1 1000 (1.381 0.905)
1.143
1000 2
SE
PL
PL
mg
B
× +
= × Ω = × =
∑
 DW:
1 1900 0.905
0.107
8000 2
SE
g
×
= × =
 DC3:
1.270g =
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 24
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
 DC2:
1 3100 1.476
0.220
10400 2
g
×
= × =

III.1.3.1.2.Dầm Giữa :
a.Xét cho dầm 3 :
Hình 3.4.Đường ảnh hưởng dầm 3 theo phương pháp đòn bẫy
 Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :
+1 làn:
0.143 1
1,2 0.686
2
SI
mg
+
= × =
+2 làn:
0.143 1 0.429
1,0 0.786
2
SI
mg
+ +
= × =
 Hoạt tải làn:
+1 làn :
1.2 1
1500 (0.286 1) 2 0.772
3000 3000 2
SE
LANE
m
mg
 

= × Ω = × × × + × =
 ÷
 
∑
(chú ý : xếp 1 làn thì tải trọng làn xếp vào giữa đường ảnh hưởng)
+2 làn:
1.0 1 4200
0.7
3000 3000 2
SE
LANE
m
mg
×
= × Ω = × =
∑
SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B Trang 25