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

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 Phơng 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
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

Nguyễn Xuân Diệu

1

Lớp TĐHTKCĐ - K41


Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

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
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

Nguyễn Xuân DiƯu

2

Líp T§HTKC§ - K41


Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

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

3

Lớp TĐHTKCĐ - K41


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
động...........................................................................................................................110

di

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. KÝch thíc h×nh häc.......... .................................................................................................112

II.1. H×nh häc...................................................................................................................112
II.1.1. KÝch thíc 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

4

Lớp TĐHTKCĐ - K41

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 nớc ,
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 lợng 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 đà 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 trờng , 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 đà đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn
TĐHTKCĐ , đặc biệt là sự giúp đỡ trực tiÕp cđa thÇy :
+) KS.Ngun Träng NghÝa.
Do thêi gian tiÕn 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

5

Lớp T§HTKC§ - K41


Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

Phần I
yêu cầu

Nguyễn Xuân DiƯu

6

Líp T§HTKC§ - K41


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.
+ Mùc níc th«ng thun (MNTT): +36.00 m.
+ Mùc nớc thấp nhất (MNTN): +35.00 m.
+ Cấp đờng sông là cấp III đối với cầu qua sông. Khổ giới hạn th«ng thun:
+ Theo chiỊu ngang B = 50m.
+ Theo chiỊu thẳng đứng (trên toàn chiều rộng) H = 70m.

Nguyễn Xuân DiƯu

7

Líp T§HTKC§ - K41


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 tr×nh thiÕt kÕ : 22TCN – 272 –2001 Bé 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

8

Lớp TĐHTKCĐ - K41


Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

Phần Ii
Thiết kế sơ bộ
hai phơng án cầu

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)

Nguyễn Xuân Diệu

9

Lớp TĐHTKCĐ - K41

Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

- 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 (thÐp m¹ kÏm), gê lan can b»ng BTCT.
I.2. KÕt cÊu 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

10

Lớp TĐHTKCĐ - K41


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: fc = 50000(KN/m2).
+ Tỷ trọng Bê tông : c = 25 (kN/m3).
+ Mô đun đàn hồi của Bê tông: Ec = 31798929 (kN/m3)
+ HÖ sè gi·n në nhiÖt αc = 1,08E- 0,5 (1/°C)
2- Cèt thÐp D¦L cđa h·ng 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 (m2)

-

Trọng lợng danh định: 0,775 (Kg/m)

-

Giới hạn chảy: 1670000 (kN/m2)

-

Giới hạn bền: 1860000 (KN/m2)

-

Lực kéo ®øt nhá nhÊt mét tao: 183,7 (KN)

-

§é chïng 70% øng suất ở 20C sau 10000h = 25%.

+ Loại cáp DUL 25T13 (Sử dụng căng kéo bản nắp)
-

Số lợng tao trong mét bã: 25tao

-

DiƯn tÝch 1 bã: 24675E-7 (m2)

-

Lo¹i èng gen : - §êng kÝnh trong : 0,10 (m)
- §êng kÝnh ngoài : 0,107 (m)
- Đờng kính ống gen: 89920E-7 (m2)

-

Hế sè ma s¸t : 0,2 (1/m)

-

HƯ sè ma s¸t cong: 0,001

-

Tơt neo lín nhÊt: 0,006 mm

- Lùc kÐo kÝch cho 1 bó cáp 25T1: 3444 (KN)
+ Loại cáp DUL 19T13 (Sử dụng căng kéo bản bụng)
-

Số lợng tao trong một bã: 19tao

-

DiƯn tÝch 1 bã: 18753E-7 (m2)

-

Lo¹i èng gen : - Đờng kính trong : 0,090 (m)
- Đờng kính ngoài : 0,097 (m)
- §êng kÝnh èng gen: 73898E-7 (m2)

-

HÕ sè ma sát: 0,2 (1/m)

Nguyễn Xuân Diệu

11

Lớp TĐHTKCĐ - K41

Trờng đại học GTVT
-

Hệ số ma sát cong: 0,001

-

Đồ án tèt nghiƯp

Tơt neo lín nhÊt: 6E-6 (m)

- Lùc kÐo kÝch cho 1 bã c¸p 19T1: 2618 (KN)
3- Cèt thÐp thêng: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiªu:
+ Rs = 300000 (KN/m2).
+ Es = 200000000 (KN/m2).
+ fy = 420000 (KN/m2).

Nguyễn Xuân Diệu

12

Lớp TĐHTKCĐ - K41


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 Lng để đảm bảo đờng bao mô men đợc hài hoà.
+ Trong phơng án này chọn Lng = 90m.
+ Lấy : Lnb = 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

13

Lớp TĐHTKCĐ - K41


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 : tb = 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 : hc = 30 cm.
+ Chiều dày sờn dầm : ts = 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
210000/2=105000

60000
14000

90000/2=45000

5@4000=20000

2000

6@3000= 18000

2500

2000

1500 1500

2000

6@3000=18000

2500

5@4000=20000

1000

S16b

S15b

1000

6500

S14b

S13b

S12b

S11b

S10b

S9b

S8b

S7b

S6b

S5b

S4b

S3b

S2b

S1b

tim trụ t3, t4

12000

S1g

S2g

S3g

S4g

S5g

S6g

S7g

S8g

S9g

S10g

S11g

S12g

S13g

S14g

6500

58500

3000

43500

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= x2+bx+c:
+ Tại vị trí x = 0 thì y = 0 say ra c = 0
+ Tại vị trí x =

b
= 0 suy ra b=0
2a

+ Tại vị trí x = ld thì y = Hd - hd suy ra:

Nguyễn Xuân Diệu

14

Lớp TĐHTKCĐ - K41


Trờng đại học GTVT
y=

Đồ án tốt nghiệp

(H d - h d ).x 2
2
ld

Trong đó :
y : Chiều dày bản đáy tại mặt cắt cách mặt cắt giữa nhịp một khoảng x.
Hd : Chiều dày bản đáy tại mặt cắt trên trụ.
hd : Chiều dày bản đáy tại mặt cắt giữa nhịp .
ld : 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=

5.0 2.5 2
x
42.5 2

y = 0.00138x2
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*x3
Trong đó:
a=

H d hd
L3
k

Lk : Là chiều dài thay đổi bản đáy trên nhịp
- Giải ra ta đợc phơng trình thay đổi chiều dày bản đáy là:
y = 0.00000407x3

Nguyễn Xuân Diệu

15

Lớp T§HTKC§ - K41


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:
Chiều dài Chiều cao
Số hiệu mc đốt li (cm) tiết diện H Chiều dày bản Chiều rộng
đáy hb
bản đáy b

S0
S1

0
150
200
250
300
300
300
300

300
300
400
400
400
400
400

80.0
80.0
75.6
70.0
63.9
58.3
53.3
48.7
44.6
41.1
37.1
34.0
31.8
30.4
30.0

630
630
635
640
646
652

657
661
665
669
673
676
678
680
680

200

S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
S11
S12
S13
S14
Mặt cắt
Giữa nhịp

500
500

477.5
449.9
419.6
391.7
366.4
343.6
323.2
305.4
285.4
269.9
258.9
252.2
250.0
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=

1
(x i x i +1 ).(y i y 2i +1 )
2

- Toạ độ trọng tâm mặt cắt.
yc =

1
6f

(x x
i

i +1

).( yi2 + yi . yi +1 + yi2+1 )

- Mô men quán tính ®èi víi trơc trung hoµ.
Jth

=

Jx - y 2 . f
c

Ngun Xuân Diệu

16

Lớp TĐHTKCĐ - K41


Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

* Bảng tính đặc trng tiết diện hình học:

Số hiệu mc
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
S11
S12
S13
S14

Chiều dài
Vị trí trục
đốt li (cm) Diện tích fbt trung hoà yo
0
150
200
250
300
300
300
300
300
300

400
400
400
400
400

133327
133327
129456
123127
116872
111074
105746
100903
96556
92717
88405
85031
82610
81154
80668

257.0
257.0
248.6
225.4
206.4
189.1
173.4
159.4

147.0
136.2
124.2
115.0
108.6
104.7
103.4

jx cm4
4398479652
4398479652
3816945488
3339508908
2779081532
2315880871
1935583882
1625641784
1375159834
1174781462
972039097
829260072
735088306
681659314
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:
qTC = V x

Nguyễn Xuân Diệu

17

Lớp TĐHTKCĐ - K41


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
1 phần đốt Ko
(Tính từ m/c sát
trụ ra S1 S3)
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7

K8
K9
K10
K11
Đoạn đúc trên đà
giáo
Đốt hợp long

F2(m2)

Ftb(m2)

DC(T/m)

Chiều
dài (m)

Khối lợng
(T)

13.3327
12.3127
11.6872
11.1074
10.5746
10.090
10.5746
3
10.0903 9.6556
9.6556 9.2717

9.2717 8.8405
8.8405 8.5031
8.5031 8.2610
8.2610
8.1154

13.3327
12.8227
12.0000
11.3973
10.8410

33.3318
32.0568
29.9999
28.4933
27.1025

4.5
3
3
3
3

149.9929
96.17025
89.99963
85.47975
81.3075

10.3325
9.8730
9.4637
9.0561
8.6718
8.3821
8.1882

25.8311
24.6824
23.6591
22.6403
21.6795
20.9551
20.4705

3
3
4
4
4
4
4

77.49338
74.04713
94.6365
90.561
86.718
83.8205

81.882

8.1154
8.1154

20.2885
20.2885

14
2

284.039
40.577

F1(m2)
13.3327
13.3327
12.3127
11.6872
11.1074

8.1154
8.1154

8.1154
8.1154

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/m3
qa = 2.25*0.07*11 = 1.7325(T/m)
+ Lớp phòng nớc dày 0,4mm ( = 1.5 T/m3)
qpn = 1.5*0.004*11 = 0.066(T/m)
+ Tỉng céng träng lỵng lớp phủ mặt cầu là:
DWTCLP = 1.7325 + 0.066 = 1.7985(T/m)
III.2.2.Trọng lợng lan can, tay vịn:

Nguyễn Xuân Diệu

18

Lớp TĐHTKCĐ - K41


Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

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.

DWTCLC = 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.
DWTCGC = 0.24(T/m)
Tổng tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II là:
DWTC = 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

hinh

Trọng lợng và khoảng cách các trục và bánh xe cđa xe t¶i thiÕt kÕ ph¶i lÊy theo

35 kN
4300 mm

145 kN
145 kN
4300 mm tíi 900mm
mmm

600 mm nãi chung
300mm mót thừa của mặt cầu

Làn thiết kế 3600 mm

+ Xe hai trơc thiÕt kÕ:
Xe hai trơc gåm mét cỈp trơc 110.000N c¸ch nhau 1200mm. Cù ly chiỊu ngang
cđa c¸c b¸nh xe lấy bằng 1800mm. Tải trọng động cho phép lấy theo Điều 3.6.2.
+ 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.

Nguyễn Xuân Diệu

19

Lớp TĐHTKCĐ - K41


Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

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. qTC = 0,02*12 =0.24 T/m
+ Tải trọng xe đúc : Pxe = 80 T
+ Trọng lợng bê tông ớt của đốt đúc.

IV.2. Sơ đồ 2:
Sau khi đốt hợp long nhịp biên đà 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.

IV.3. Sơ đồ 3:

Nguyễn Xuân Diệu

20

Lớp TĐHTKCĐ - K41


Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

Xét thời điểm bê tông đốt hợp long đà hoá cứng, ván khuôn và xe đúc đà 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 đà 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.

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 = ηi.γp.MDC1 + ηi.γp.MDC2 + ηi.γp.MDW + ηi.1,75.MLL+IM + ηi.1,75.MPL

NguyÔn Xuân Diệu

21

Lớp TĐHTKCĐ - K41


Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

- 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 vµ lùc xung kÝch do xe
(HƯ sè xung kÝch IM=25% (điều 3.4.1-1)
p-Hệ số đợc xác định (bảng 3.4.1-2)
Đối với DC1,DC2: γpmax= 1.25, γpmin= 0.9
§èi víi DW: γpmax= 1.5, γpmin= 0.65
ηi- 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

Nguyễn Xuân Diệu

22

Lớp TĐHTKCĐ - K41


Trờng đại học GTVT

Đồ án tốt nghiệp

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:
- 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

S0
S2g
S3g
S4g
S5g
S6g
S7g
S8g

K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6

Nguyễn Xuân Diệu

M
(TTGHSD)
386560,598
329480,319
244399,761
161223,388
131806,994
105724,632
82775,043
62780,643

M
(TTGHCĐ1)
465700,748
371850,399
330499,701
281529,235
224758,743
162155,790
123468,804
88475,804

23

Q
Q
(TTGHSD) (TTGHCĐ1)
15767,934

12614,347
13986,950
11189,560
12976,058
10380,846
12012,280
9609,824
11093,975
8875,180
9875,015
7900,012
8729,429
6983,543
7649,289
6119,431

Lớp TĐHTKCĐ - K41


Trờng đại học GTVT
S9g
S10g
S11g
S12g
S13g
S14g

K7
K8
K9

K10
K11
Key

Nguyễn Xuân Diệu

45587,529
31065,473
19107,926
9632,013
1178,544
0,000

Đồ án tốt nghiệp
56984,411
38831,841
23884,908
12040,169
25973,180
0,000

24

5301,289
4522,681
3777,121
3058,075
679,156
0,000

6626,611
5653,351
4721,401
3822,594
848,945
0,000

Lớp TĐHTKCĐ - K41


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
S0
S14g

M
(TTGHSD)
KNm
-43577,6
0

M

(TTGHCĐ1)
KNm
-54472
0

Q (TTGHSD
)
KN
-990,400
-679,156

Q
(TTGHCĐ1)
KN
1238
-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
S0
S14g

M
(TTGHSD)
KNm
13262,696

-689,542

Nguyễn Xuân Diệu

M
(TTGHCĐ1)
KNm
16578,37
827,450

25

Q
(TTGHSD)
KN
595,200
491,840

Q
(TTGHCĐ1)
KN
744,0
614,8

Lớp T§HTKC§ - K41