THIẾT kế cầu dầm LIÊN tục BTCT dưl THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP đúc HẪNG cân BẰNG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.46 MB, 119 trang )

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
CHƯƠNG 1:
THIẾT KẾ LAN CAN, HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC.
oOo
1.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ.
Đường thiết kế tốc độ cao với hỗn hợp các xe tải và các xe nặng nên chọn mức độ ngăn
chặn của tổ hợp lan can và tường phòng hộ bê tông cấp L – 3
Lan can bằng thép kết cấu theo tiêu chuẩn AASHTO M270M giới hạn chảy f
y
= 250MPa,
cường độ chịu kéo nhỏ nhất f
u
= 400MPa. (6.4.1.1)
Các bộ phận của lan can có tiết diện như sau:
Thanh lan can: Đường kính ngoài D = 108 mm
Đường kính trong d = 100 mm
Trọng lượng riêng W
s
= 7850 kg/m
3

Khoảng cách giữa 2 trụ lan can l = 1500mm
Cột lan can sử dụng thép tấm tổ hợp hàn, chiều dày các thép tấm cơ bản δ = 6 mm
200 250 330 30
220 30
46
250 810
1310
250
150
120

220
150 399
610
100
80
150
610
399
61
80
100
65
R = 2400
R = 2400
2
6
°
375149
53
162
94
R
6
1
500
R = 2400
100
80
88
108

Hình 1.1. Chi tiết lan can.
1.2. THIẾT KẾ TƯỜNG CHẮN XE VA.
1.2.1. Kích thước tường chắn.
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 39
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH

Hình 1.2. Tiết diện hệ lan can quy đổi.
Bảng thông số hình học của tường chắn (mm)
A B b1 b2 b3 H
w
H
R
300 500 360 250 200 810 1359
1.2.2. Các thông số thiết kế.
Cường độ bê tông sử dụng f '
c
= 30 MPa
Khối lượng riêng của bê tông W
C
= 2400 Kg/m
3
Module đàn hồi của bê tông E
c
= 27691 MPa
Cốt thép có giới hạn chảy F
y
= 420 MPa
Module đàn hồi của thép E
s
= 200000 MPa

Lớp bê tông bảo vệ cốt thép 50 mm
Đường kính cốt thép dọc d = 10 mm
Đường kính cốt thép đai d' = 14 mm
Bước cốt đai @ = 200 mm
Cường độ các lực thiết kế cấp L – 3 như sau: 13.7.3.3-1)
F
t
ngang 240 kN
F
L
dọc 80 kN
F
V
80 kN
L
t
và L
L
1070 mm
L
v
5500 mm
H
e
(min) 810 mm
H (min) 810 mm
1.2.3. Yêu cầu thiết kế.
Lan can thiết kế phải thỏa mãn điều kiện sau:

t
FR ≥
−
(Điều kiện 1)
và
e
HY ≥
−
(Điều kiện 2)
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 40
Hình 1.3. Các lực thiết kế lan can đường ô tô
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
Trong đó:
-
−
R
là sức kháng cực hạn của tường chắn ôtô.
- F
t
là lực va ngang của xe vào lan can
-
−
Y
Chiều cao của R về phía trên mặt cầu
-
e
H
Chiều cao lực va ngang của xe vào lan can phía trên mặt cầu
1.2.4. Sức kháng của tường chắn (13.7.3.4-1)
1.2.4.1. Sức kháng danh định của tường chắn khi va trong 1 phần đoạn tường.









++
−
=
H
LM
HMM
LL
R
cc
wb
tc
w
2
88
2
2
Trong đó:
 R
w
– sức kháng của gờ chắn
 L

t
– chiều dài phân bố của lực theo hướng dọc, cấp L3 có L
t
= 1070mm
 L
c
– chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy
 M
w
– sức kháng uốn của tường theo phương đứng
 M
c
– sức kháng của tường đối với trục ngang.
 M
b
– sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với M
w
tại đỉnh tường
 H – chiều cao của tường bê tông.
Chiều dài tường tới hạn L
c
trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy phải lấy bằng:










+
+






+=
c
wbtt
c
M
HMM
H
LL
L .8
22
2
Hình 1.4. Sự phá hoại của tường chắn bê tông.
* Sức kháng uốn của tường theo cốt thép nằm ngang (d = 10) tính theo phân đoạn như sau:
Bố trí cốt thép chịu lực trong tường chắn với chiều dài các đoạn thép neo l
neo
≥ 30d (mm)
Bề dày của lan can thay đổi nên ta chia lan can làm 3 đoạn khác nhau, chiều cao hi mỗi
phân đoạn như phần trên, sức kháng uốn của tường theo phân đoạn lấy như sau:

i
wi i s y e

a
M h A F (d )
2
= ϕ −
Trong đó:
M
w
– sức kháng uốn của tường.
H – chiều cao tường (mm)
φ
– hệ số kháng uốn,
φ
= 0.9
A
s
– diện tích cốt thép chịu kéo.
d
s
– trung bình khoảng cách từ mép ngoài vùng bê tông chịu nén đến tim cốt thép chịu
kéo.
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 41
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
d
s
= chiều rộng tiết diện – lớp bê tông bảo vệ – d
doc
- d
ngang
/2 (mm)
a – chiều dày của khối ứng suất tương đương.

0.85 '
s y
c
A f
a
f b
=

+ Phân đoạn 1 có 2 thanh d10 chịu uốn, tiết diện 300 x 275
+ Phân đoạn 2 có 1 thanh d10 chịu uốn, tiết diện quy về hình chữ nhật 400 x 275
+ Phân đoạn 3 có 1 thanh d10 chịu uốn, tiết diện 500 x 260
BẢNG TÍNH GIÁ TRỊ M
W
H
Phân đoạn
gờ bê tông
Chiều cao
đoạn b
(mm)
Diện tích
cốt thép
As
(mm2)
Chiều
cao
có hiệu
d (mm)
0.85 '
s y
c

A f
a
f b
=
)
2
(
a
dfAHM
ysiwi
−=
φ
(KNmm)
HM
w
(KNmm)
1 360 157.08 181 7.187 10533.72
32240.99
2 250 78.5398 306 5.174 9007.73
3 200 78.5398 431 6.468 12699.54
* Sức kháng uốn của tường theo cốt thép dọc(d = 14) tính theo 1m dài:

( )
2
ci s y
a
M A f d
φ
= −
(KNmm/mm).

[ ( )]/
c ci i w
M M b H=
∑
(KNmm/mm).
Trong đó: a – chiều cao vùng bê tông chịu nén,
0.85 '
s y
c
A f
a
f B
=
với B = 1000mm
Các thông số khác tương tự như trên.
+ Xét dải 1m theo chiều dài của lan can có 5 thanh d14, @200 chịu uốn.
+ Chiều cao có hiệu d
s
= chiều rộng tiết diện – lớp bê tông bảo vệ – d
dọc
/2.
Phân
đoạn gờ
bê tông
Chiều cao
phân đoạn
b (mm)
Diện
tích cốt
thép As

(mm2)
Chiều
cao có
hiệu d
(mm)
(mm)
(KN.mm/mm)
(KN.mm/mm)
1 360 769.69 193 12.677 54307.80
83491.89
2 250 769.69 318 12.677 90675.66
3 200 769.69 443 12.677 127043.52
Chiều dài tường tới hạn L
c
:






+
××+






+=→

45.97410
19.359150
8108
2
1070
2
1070
2
c
L
= 1072.228 mm
* Tính sức kháng cực hạn của tường chắn:
GIÁ TRỊ Rw KHI VA XÔ TRONG ĐOẠN TƯỜNG
L
t
M
b
M
c
M
w
H L
c
R
w
(mm) (KNmm) (KNmm/mm) (KNmm) (mm) (KN)
1070 0 83491.89 32240.99 1072.334 221.065
1.2.4.2. Sức kháng danh định của tường chắn khi va ở đầu tường hoặc mối nối.
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 42
Bf

fA
a
c
ys
'85.0
=






−=
2
a
dfAM
ysci
φ
∑
=
wic ic
HbMM /)(
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH









++
−
=
H
LM
HMM
LL
R
cc
wb
tc
w
2
2
2









+
+







+=
c
wbtt
c
M
HMM
H
LL
L .
22
2
Các thông số tương tự như trên.
GIÁ TRỊ Rw KHI VA XÔ Ở ĐẦU TƯỜNG HOẶC MỐI NỐI
L
t
M
b
M
c
M
w
H L
c
R
w
(mm) (KNmm) (KNmm/mm) (KNmm) (mm) (KN)

1070 0 83491.89 32240.99 1070.29 220.644
1.3. THIẾT KẾ TRỤ LAN CAN VÀ TAY VỊN.
1.3.1. Trường hợp va xe vào giữa nhịp lan can.
Khi xe va vào giữa nhịp lan can, dạng phá hoại gồm số lượng nhịp lan can là lẻ
Sức kháng của hệ dầm và cột:

t
Pp
R
LNL
LPNNM
R
−
+−+
=
2
)1)(1(16
Trong đó:
−
R
R
Khả năng cực hạn của thanh lan can
−
P
M
sức kháng phi đàn hồi hoặc sức kháng đường chảy của thanh lan can (Nmm)
−
P
P
sức kháng tải trọng ngang cực hạn của cột đứng đơn lẻ ở độ cao

R
H
phía trên
mặt cầu (N)
L – chiều dài một nhịp thanh lan can (mm)
−
t
L
chiều dài phân bố của lực va xe theo hướng dọc (mm)
Hệ số sức kháng uốn: φ
r
= 1
Với N = 1 có:
t
P
R
LNL
M
R
−
=
2
16
D d
α
W=0.1D
3
(1-α
4
) M

p
= φ*f
u
*W
L
R
R
(mm) (mm) (mm3) (kNmm) (mm) (kN)
108 100 0.926
33379 13351
1500
110.686
1.3.2. Trường hợp va xe vào trụ lan can.
Khi xe va vào cột lan can, dạng phá hoại gồm số lượng nhịp lan can N là chẵn (N=2).
Sức kháng của hệ dầm và cột:

t
PP
R
LNL
LPNM
R
−
+
=
2
16
2
Ý nghĩa của các thông số giống như trên
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 43

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
BẢNG TỔNG HỢP TÍNH TOÁN
B b' δ A
s
= B* δ d = b' - δ H
cột
= H
R
-H
w
P
p
= A
s
f
u
d/H
ct
R
R
(mm) (mm) (mm) (mm2) (mm) (mm) (kN) (kN)
130 180 6 780 174 549 98.89 163.678
Trong trường hợp xe va xô vào cột lan can thì sức kháng của phần gờ bêtông bị giảm do phải
chịu tải trọng cột và dầm lan can.
Sức kháng của gờ bê tông trong trường hợp này được xác định như sau:

w
RPww
w
H

HPHR
R
−
=
'
1.4. KIỂM TOÁN TƯỜNG CHẮN.
1.4.1. Kiểm toán theo điều kiện 1:
t
FR ≥
−
. (13.7.3.3-
1)
BẢNG TỔNG HỢP KIỂM TOÁN LAN CAN THEO ĐIỀU KIỆN (1)
Tổ hợp va xô
Sức kháng
gờ bê tông
Sức kháng
cột+dầm
Sức kháng
hệ lan can
Chiều cao
kháng
ĐK kiểm
toán (1)
R
W
(kN) R
R
(kN) R (kN)
−

Y
(mm)
4
Cột lan can + một phần
đoạn tường
91.984 163.678 255.663 1161.476 THỎA

R
HRHR
Y
RRww
+
=
−
;
=
e
H
810 mm
1.4.2. . Kiểm toán theo điều kiện 2:
e
HY ≥
−
. (13.7.3.3-2)
Tổ hợp va xô
Sức kháng
tối thiểu
lan can
Sức kháng
cột+dầm

Sức kháng
gờ bê tông
Chiều cao
kháng
ĐK kiểm
toán (1)
R(kN) R
R
(kN) R
w
(kN)
−
Y
(mm)
Kết luận: Tường chắn đảm bảo mức độ ngăn chặn cấp L-3.
1.5. THIẾT KẾ BU LÔNG NỐI.
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 44
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
Sử dụng loại bu lông thường có cường độ chịu kéo 420MPa, ASTM A307 (6.4.3.1)
Giới hạn chảy của bu lông F
ub
= 420 MPa
Chiều dày bản đế t = 10 mm
Đường kính bu lông d = 20 mm
Diện tích tiết diện A
b
= 314.16 mm2
Số mặt chịu cắt N
s
= 1

Số bu lông cho 1 trụ n
b
= 4
Bố trí các kích thước và vị trí lỗ bu lông như bản vẽ
1.5.1. Sức kháng cắt của bu lông. (6.13.2.7.)
Đối với bu lông A307 thì sức kháng cắt của 1 bu lông tính theo công thức
R
n
= 0.38A
b
F
ub
N
s

= 0.38×314.16×420×1 = 50140 N
Trong đó: A
b
: diện tích của bulong tương ứng với đường kính danh định (mm
2
)
F
ub
: cường độ kéo nhỏ nhất quy định của bulong (MPa)
N
s
: số lượng các mặt phẳng chịu cắt tính cho mỗi mặt cắt.
Lực cắt 1 bu lông:
b

p
b
n
P
Q =
=
=
4
98885
24721 N

< R
n
=50140 N nên bu lông đủ khả năng
chịu lực cắt.
1.5.2. Sức kháng kéo của bu lông. (6.13.2.10.2.)
Sức kháng kéo danh định của bu lông
T
n
= 0.76A
b
F
ub
= 0.76×314.16×420 = 100280 N
Lực kéo lớn nhất trong 1 bu lông

∑
=
2
max

max
i
p
Lm
LM
N
=
2
1002
1008192343
×
×
= 40962 N
Trong đó: L
max
= 100 mm – khoảng cách lớn nhất giữa các hàng bulong
L
i
= 100 mm – khoảng cách các hàng bulong.
m = 2 – số bulong trên 1 hàng.
Kết luận: T
n
> N
max
Bu lông đảm bảo khả năng chịu kéo.
1.6. SỰ TRUYỀN LỰC CẮT VÀO BẢN HẪNG MẶT CẦU.
Lực kéo dọc trục do tường chắn truyền vào bản mặt cầu với trường hợp nguy hiểm, trường
hợp va vào 1 phần đoạn tường, lấy như sau:

w

c
R
T
L 2H
=
+
Trong đó: Sức kháng lớn nhất của tường R
w
= 221.065 kN
Chiều dài đường chảy L
c
= 1072.334 mm
Chiều cao tường chắn H = 810 mm
T =
=
×+
×
8102334.1072
1000 221.065
82.109 N/mm.
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 45
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
1.7 THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC MẶT CẦU (2.6.6.)
Chọn ống thoát nước dọc cầu có đường kính trong D
d
= 200mm
Ống thoát nước ngang có đường kính trong 150 mm
Diện tích MCN một ống thoát nước ngang A
1
= 314.16 cm

2
Chiều dài cầu dầm liên tục và nhịp dẫn L = 56+84+56 + 2×34×3 = 400m
Diện tích bề mặt cần thoát nước A
2
= 12.5×400 = 5000m
2

Diện tích tiết diện ống thoát nước yêu cầu A
d
= 5000cm2 (2.6.6.3)
Số lượng ống thoát nước tối thiểu yêu cầu n
d
= A
d
/A
1
= 15.91 ống
Chọn số lượng ống thoát nước là 16 ống.
Vì cầu làm nghiêng một mái với độ dốc ngang cầu là 2% nên ta bố trí một hàng ống thoát
nước tại vị trí cuối mái dốc trong bản mặt cầu.
Khoảng cách yêu cầu giữa 2 ống thoát nước kề nhau
1−
=
d
n
L
S
= 26.67 m.
Theo 22TCN 272 – 05 thì khoảng cách tối đa giữa 2 ống thoát nước mặt cầu là 15m. Như vậy,
trong trường hợp này, khoảng cách giữa 2 ống thoát nước kề nhau trên cùng một hàng sẽ là: S

d
=
15m. Bố trí hệ thống thoát nước như trong bản vẽ chi tiết thi công.
1.8. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG MẶT CẦU.
Chiều cao và khoảng cách giữa các cột đèn chiếu sáng mặt cầu tham khảo trong Bài giảng
“Thiết kế đường đô thị” của Th.S Nguyễn Văn Mùi.
Các cột đèn được bố trí so le qua tim mặt cầu đối với mặt cầu nhằm để ánh sáng tương đối
đồng đều.
− Chọn công suất đèn 250W, chiều cao cột
đèn tương ứng sẽ là H
đèn
= 7500mm.
Khoảng cách giữa 2 đèn trong cùng hàng e =
24m.
CHƯƠNG 2:
THIẾT KẾ HỆ MẶT CẦU
oOo
2.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU
2.1.1 Kích thước mặt cắt ngang và sơ đồ tính toán
Phương pháp thi công đúc hẫng cân bằng phù hợp với nhiều dạng mặt cắt ngang khác
nhau. Trong đồ án thiết kế này, mặt cắt hộp bê tông cốt thép có vách nghiêng được đề nghị. Dựa
vào yêu cầu này, ta chọn các kích thước tiết diện dầm phù hợp với chiều dài nhịp và điều kiện thi
công.
Chiều dài các nhịp cầu như sau:
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 46
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
− Chiều dài nhịp chính L
c
= 78000mm
− Chiều dài mỗi nhịp biên L

b
= 52000mm
Bề rộng mặt cầu B = 17600mm bao gồm:
− Dải phân cách cứng 600mm
− Phần xe cơ giới 17000mm
− Chiều rộng lan can 2×500mm
Dạng mặt cắt ngang hộp bê tông cốt thép
2.1.1.1 Tiêu chí chọn lựa các kích thước của mặt cắt ngang cầu ([1]5.14.2.3.10)
Chiều cao dầm tại vị trí trụ H ≈ 1/18L
c
= 4333mm
H ≥ H
min
= 0.055L
c
= 4290mm ([1]2.5.2.6.3)
Do đó chọn H = 5000mm
Bề rộng mặt cầu 13m ≤ B = 18m ≤ 18m thông thường theo kinh nghiệm trước đây thì nên
chọn hộp 2 khoang có 3 sườn đứng.Ta chọn một hộp có 3 vách như bản vẽ kèm theo.
Khoảng cách giữa tim các sườn dầm L
2
= 6100mm
Chiều dài cánh hẫng L
1
= 2700mm
Chọn chiều dày của sườn dầm biên khi không có thép dự ứng lực theo phương đứng t =
500mm, chiều dày của sườn dầm giữa t = 400 mm.`
Chiều dày bản mặt cầu được chọn lớn hơn trong các trị số sau: ([4] trang 105)
g
b

t
t
1
225mm; S 168mm
30 2 2
 
 
 
− − =
 
 ÷
 
 
 
< t
s
= 250mm
Chiều dày đáy dầm tại vị trí trụ thường chọn trong khoảng (2 ÷ 3)t
s
= 500 ÷ 750mm, ta
chọn chiều dày bản đáy dầm tại vị trí trụ 600mm.
Chiều dày đáy dầm tại nhịp giữa chọn 250mm
Chiều cao dầm tại giữa nhịp thông thường h ≈ 1/50L
c
= 1560mm và chiều cao lòng hộp
nên ≥ 1600mm để thuận tiện trong thi công, chọn chiều cao dầm tại giữa nhịp h = 2500mm.
Độ dốc ngang của bản mặt cầu 2% để thoát nước tự nhiên cho mặt cầu, nhằm làm giảm chi
phí cho lớp phủ dày và giảm tĩnh tải không cần thiết trên bản mặt cầu.
2.1.1.2 Sơ đồ tính toán
Ngày nay, sự phát triển của các công cụ tính toán giúp việc giải quyết bài toán thiết kế

được thuận tiện và nhanh chóng hơn. Bản mặt cầu có thể mô hình hóa theo phương pháp phần tử
hữu hạn hay sử dụng sơ đồ tính phù hợp trong cơ học kết cấu cổ điển. Trong phần trình bày sau
đây, bản mặt cầu được thiết kế theo sơ đồ khung với sự hỗ trợ của phần mềm Midas.
Có thể dùng dự ứng lực sau hoặc trước theo phương ngang khi khoảng cách tịnh giữa các
bụng dầm hoặc nách dầm bằng hoặc lớn hơn 4500 mm. ([1]5.14.2.3.10a)
Tuy nhiên, theo một số dự án đã thực hiện ở Việt Nam trong thời gian gần đây thì với tiết
diện dầm đã chọn như trên ta không nhất thiết thực hiện dự ứng lực theo phương ngang cầu, nếu
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 47
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
các kiểm toán là đạt yêu cầu khi sử dụng cốt thép thường, và theo một số chuyên gia nước ngoài,
thực hiện dự ứng lực ngang với nhịp tính toán như trên sẽ kém kinh tế và thi công phức tạp hơn.
Do đó, ta thiết kế bản không có cốt thép dự ứng lực ngang.
Theo phương pháp tính mặt cầu theo qui định của điều 4.6.2.1.6. thì các dải phải được coi
như các dầm liên tục hoặc dầm giản đơn. Chiều dài nhịp phải được lấy bằng khoảng cách tâm
đến tâm giữa các cấu kiện đỡ. Nhằm xác định hiệu ứng lực trong các dải , các cấu kiện đỡ phải
được giả thiết là cứng vô hạn.
Mặt cắt thiết kế cho các moment âm và lực cắt được lấy như sau:
− Cho dầm hộp bêtông và đúc liền khối : Ở mặt cấu kiện đỡ.
_ Mỗi bản bụng dầm của dầm hộp thép hoặc bê tông có thể coi như là một cấu kiện đỡ riêng
biệt.([1]4.6.2.1.6)
2.1.2 Số liệu thiết kế
Độ dốc ngang mặt cầu 2%
Chiều dày trung bình lớp bê tông Asphalt t
o
= 70mm
Chiều dày lớp phòng nước t
1
= 4mm
Khối lượng riêng trung bình của lớp phủ W
FWS

= 2250Kg/m
3
= 2.25e-5 N/mm
3
Cường độ chịu nén của bê tông f ‘
c
= 44Mpa, W
C
= 2400Kg/m
3

Module đàn hồi của bê tông
( )
==
'5.1
043.0
ccc
fWE
33536MPa
Giới hạn chảy của cốt thép f
y
= 420MPa
Khối lượng riêng BTCT W
RC
= 2500Kg/m
3

= 2.5e-5 N/mm
3
Khối lượng riêng của thép W

s
= 7850Kg/m
3
= 7.85e-5 N/mm
3
Module đàn hồi của thép E
s
= 200000Mpa
Tỉ số quy đổi từ thép sang bê tông
5.964
s
c
E
n
E
= =
2.1.3 Hệ số dùng trong thiết kế
2.1.3.1 Hệ số làn xe, m ([1]3.6.1.12)
Những quy định của Điều này không được áp dụng cho TTGH mỏi, trong trường hợp đó
chỉ dùng với một xe tải thiết kế, bất kể số làn xe thiết kế. Khi dùng hệ số phân phối gần đúng của
1 làn xe đơn như trong Điều 4.6.2.2 và 4.6.2.3, khác với quy tắc đòn bẩy và phương pháp tĩnh
học, ứng lực phải được chia cho 1.20
Ứng lực cực hạn của hoạt tải phải xác định bằng cách xét mỗi tổ hợp có thể của số làn chịu
tải nhân với hệ số tương ứng trong Bảng 1.
Số làn chất tải 1 2 3 > 3
Hệ số làn xe m 1.2 1 0.85 0.65
2.1.3.2 Hệ số tải trọng, γ ([1]3.4.1)
TTGH Loại tải trọng
DC DW LL, IM
Cường độ I 1.25 0.9 1.5 0.65 1.75

Sử dụng 1.0 1.0 1.0
Mỏi và phá hoại giòn 0 0 0.75
2.1.3.3 Hệ số lực xung kích, IM ([1]3.6.2)
TTGH IM
Mỏi và phá hoại giòn 15%
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 48
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
Khác 25%
2.1.3.4 Hệ số điều chỉnh tải trọng, η ([1]1.3.2.1)
η = η
D
.η
R
.η
I
= 1.00
Đối với tải trọng sử dụng giá trị γ
max
thì η = 1/(η
R
.η
D
.η
I
) = 1.00, trong đó:
η
D
= 1.00 cho các thiết kế thông thường
η
R

= 1.00 cho các mức dư thông thường
η
I
= 1.00 cho các cầu điển hình
2.2 NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU:
2.2.1 Tính toán tải trọng:
2.2.1.1 Bề rộng tính toán của dải bản tương đương
Bản hẫng mặt cầu được thiết kế theo các tải trọng quy định trong Điều 3.6.1 các tải trọng
này chất lên phần hẫng ở trạng thái giới hạn Cường độ 1.
Áp dụng điều 3.6.1.3.3. trong 22TCN 272 – 05 khi thiết kế bản đỉnh của dầm tiết diện hộp
theo phương pháp dải bản tương đương. Bố trí xe thiết kế cách mép tường chắn va xe 1 đoạn là
300mm đối với bản hẫng và 600mm cho các bộ phận khác. Bề rộng dải bản tương đương lấy
theo điều 4.6.2.1.3. Nhịp tính toán lớn nhất của bản S = 5500mm.
− Khi tính moment dương E
+
= 660 + 0.55S = 660 + 0.55×6100 = 4015mm
− Khi tính moment âm E
−
= 1220 + 0.25S = 1220 + 0.25×6100 = 2745mm
− Bản hẫng E
h
= 1140 + 0.833x
Với x(mm) khoảng cách từ điểm đặt tải đến mặt cắt xác định moment.
x = 2700 – 500 – 1800 -300 = 100 mm
Chiều rộng dải bản tương đương ứng với mỗi trục xe:
E
h
= 1223 mm
Vì chiều rộng dải bản tương đương E > 1200mm, nên sẽ có khả năng hai bánh xe của xe 2
trục đặt trong phạm vi chiều rộng của dải bản tương đương. Khoảng cách giữa 2 bánh xe theo

phương ngang cầu 1800mm.
2.2.1.2 Hoạt tải xe thiết kế ([1]3.6.1.2.1.)
− Tải trọng làn thiết kế ω = 9.3/3000N/mm phân bố trên 1mm theo phương ngang cầu.
− Xe tải thiết kế như qui định của điều 3.6.1 có các đặc trưng như sau:
Hình 2.3 Đặc trưng của xe tải thiết kế
Tải trọng của bánh Xe tải P
tr
= 72500 N
Xe 2 trục P
ta
= 55000 N
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 49
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
Áp lực do bánh xe truyền xuống bản mặt cầu tính theo mỗi loại xe như sau:
a) Đối với bản bên trong:
- Đối với xe 3 trục :
72.5
18.057
4.015
tr
P
LL kN
E
+
+
= = =

72.5
26.412
2.745

tr
P
LL kN
E
−
−
= = =
-Đối với xe 2 trục : E > 1200mm nên
2
2 55
21.093
( 1.2) (4.015 1.2)
ta
ta
P
LL kN
E
+
+
×
= = =
+ +
2
2 55
27.883
( 1.2) (2.745 1.2)
ta
ta
P
LL kN

E
−
−
×
= = =
+ +
-So sánh các giá trị quy đổi của bánh xe ta chọn giá trị thiết kế là :
LL
+
= 21.093kN và LL
-
= 27.883kN
b) Đối với bản hẫng :

2
2 55
45.398
( 1.2) (1.223 1.2)
ta
ta
P
LL kN
E
−
−
×
= = =
+ +
72.5
59.280

1.223
tr
P
LL kN
E
−
−
= = =
-So sánh các giá trị quy đổi của bánh xe ta chọn giá trị thiết kế là :
LL
-
= 59.280 kN
2.2.1.3. Tĩnh tải
− Trọng lượng lớp phủ DW = (t
1
+t
0)
.W
FWS
.1m = 1.665 N/mm
− Trọng lượng tường chắn xe giữa cầu
− DC
wall
= A
wall
.W
RC
.1mm với A
wall
là diện tích tiết diện tường chắn xe va, đo từ phần

mềm AutoCad ta được A
wall
= 0.250685m
2
. Từ đó,
− DC
wall
= 0.250685 × 25×1m = 6267 N
− Trọng lượng phần lan can
Thể tích phần thép lan can : V
t
= 5598727mm
3
Thể tích phần bêtông lan can V
bt
=533794652 mm
3
DC
t
= 439.5 N
DC
bt
= 13344.9 N
(xem mục 1.3.1)
− Trọng lượng nước trong ống thoát nước dọc cầu (thời điểm ống đầy nước)
− DC
water
=
2 6 2 6
9.81 10 1 200 9.81 10 1

4 4
d
D
π π
− −
× × × = × × × =
0.31N
− Trọng lượng lan can và ống thoát nước (thiên về an toàn coi như tập trung như ở mép
bản hẫng) DC
lancan
= DCt + DC
bt
+ DC
water
= 13785N
2.2.2. Moment.
2.2.2.1.Moment do tĩnh tải:
a/ Do trọng lượng bản thân dầm:
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 50
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
b/ Do trọng lượng lan can gờ chắn:
c/ Do trọng lượng lớp phủ:
Kết qủa moment do tĩnh tải ( chưa có hệ số tải trọng) được tổng hợp trong các bảng tính
sau :
Mặt cắt
M
TLBT
M
LCGC
M

LOPPHU
(Nmm) (Nmm) (Nmm)
Bản hẫng -26260296 -33676755 -4968567
Gối ngoài -40573891 -10233088 -7854099
Gối trong -26193493 2869112 -6492425
Giữa nhịp 2867152 0 845323
2.2.2.2.Moment do hoạt tải:
a/ Tại cánh hẫng:
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 51
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
b/ Tại gối ngoài:
c/Tại gối trong:
d/Tại giữa nhịp:

Kết qủa moment do hoạt tải ( chưa có hệ số tải trọng)
• M
LL
= ∑y
i
x LL
M
làn
= 9.3/3 x S
ĐAH
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 52
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
• Trường hợp 1 : 1 làn xe
• Trường hợp 2 : 2 làn xe
Mặt cắt S
ĐAH

(m
2
) y1(m) y2(m) y3(m) y4(m) M
LL
(kNm) M
lan
(kNm)
Gối ngoài BMC -4.569 -0.774 -0.25 -0.98 -1.036 -78.82 -13.008
Giữa nhịp BMC 0.85 0 0.14 0.467 0.068 23.045 4.461
Gối trong BMC -3.248 -0.761 -0.725 -0.306 -0.277 -52.357 -8.5
Bản hẫng -1.643 o 0 0 -97.397
• Trường hợp 3 : 3 làn xe
Mặt cắt S
ĐAH
(m
2
) y1(m) y2(m) y3(m) y4(m) y5(m) y6(m) M
LL
(kNm) M
lan
(kNm)
Gối ngoài -4.569 -0.774 -0.25 -0.98 -1.036 0 0 -84.76432 -14.1639
Giữa nhịp 0.909 0 0.14 0.467 0.068 0 0.037 15.018216 2.8179
Gối trong -3.917 -0.076 -0.604 -0.931 -0.361 -0.312 -0.277 -71.408 -12.1427
Bản hẫng -1.643 0 0 0 0 0 -97.39704
• Trường hợp 4 : 4 làn xe
Mặt cắt
S
ĐAH
(m

2
)
y1(m) y2(m) y3(m) y4(m) y5(m) y6(m) y7 y8
M
LL
(kNm)
M
lan
(kNm)
Gối ngoài -4.57 -0.77 -0.25 -0.98 -1.04 0.00 0.00 0.00 0.00 -84.76 -14.16
Giữa nhịp 0.91 0.00 0.14 0.47 0.07 0.00 0.04 0.00 0.00 15.02 2.82
Gối trong -4.21 -0.08 -0.60 -0.93 -0.36 -0.31 -0.28 -0.04 -0.19 -77.99 -13.06
Bản hẫng -1.64 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -97.40
 Tổ hợp moment :
M = η(γ
DC
.M
TLBT
+ γ
DC
.M
LCGC
+ γ
DW
.M
LOPPHU
+ m.γ
LL
.(1+IM).M
LL

+ m. γ
LL
.M
làn
)
1 làn 2 làn 3 làn 4 làn
Mặt cắt CD1 SD CD1 SD CD1 SD CD1 SD
Gối ngoài
-95.360 -70.130 -285.499 -178.780 -253.967 -160.762 -211.926 -136.739
Giữa nhịp
38.615 23.006 40.608 24.145 36.968 22.065 29.411 17.746
Gối trong
-162.866 -100.658 -182.711 -111.998 -189.731 -116.009 -164.637 -101.670
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 53
Mặt cắt S
ĐAH
(m
2
) y1(m) y2(m) M
LL
(kNm) M
lan
(kNm)
Gối ngoài BMC -3.083 -0.98 -1.036 -56.212128 -9.5573
Giữa nhịp BMC 0.636 0.467 0.068 11.284755 1.9716
Gối trong BMC -2.336 -0.761 -0.725 -41.434138 -7.2416
Bản hẫng -1.643 -97.39704
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
Bản hẫng
-338.041 -211.001 -295.430 -186.652 -263.472 -168.390 -220.861 -144.041

2.2.3. Lực cắt:
2.2.3.1.Lực cắt do tĩnh tải:
a/ Do trọng lượng bản thân dầm:
b/ Do trọng lượng lan can gờ chắn:
b/ Do trọng lượng lớp phủ:
* Kết qủa lực cắt do tĩnh tải ( chưa có hệ số tải trọng) được tổng hợp trong các bảng tính
sau :
Mặt cắt Q
TLBT
Q
LCGC
Q
LOPPHU
(N) (N) (N)
Bản hẫng 24855 13750 4057
Gối ngoài -32643 -2128 -5347
Gối trong
-24987 -771 -4949
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 54
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
2.2.3.1.Lực cắt do hoạt tải:
a/ Tại cánh hẫng:
b/ Tại gối ngoài:
c/ Tại gối trong:
* Kết qủa moment do hoạt tải ( chưa có hệ số tải trọng)
Q
LL
= ∑y
i
x LL

Q
làn
= 9.3/3000 x S
ĐAH
• Trường hợp 1 : 1 làn xe

Mặt cắt S
ĐAH
(m2) y1(m) y2(m) Q
LL
(kN) Q
lan
(kN)
Bảng hẫng 1 59.28
Gối ngoài -2.165 -1.011 -0.811 -50.802826 -6.7115
Gối trong -2.178 -0.556 -0.885 -40.179403 -6.7518
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 55
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
• Trường hợp 2 : 2 làn xe
Mặt cắt S
ĐAH
(m2) y1(m) y2(m) y3(m) y4(m) Q
LL
(kN) Q
lan
(kN)
Bảng hẫng 1 59.28
Gối ngoài -3.215 -0.155 -0.985 -0.835 -0.459 -67.867 -9.967
Gối trong -2.629 -0.03 -0.265 -0.556 -0.885 -48.405 -8.150
 Tổ hợp lực cắt :

Q = η(γ
DC
.Q
TLBT
+ γ
DC
.Q
LCGC
+ γ
DW
.Q
LOPPHU
+ m.γ
LL
.(1+IM).Q
LL
+ m. γ
LL
.Q
làn
)
Mặt cắt 1 làn 2 làn
CD1 SD CD1 SD
Bảng hẫng 209.952 131.582 184.017 116.762
Gối ngoài -198.936 -124.376 -217.385 -134.919
Gối trong
-159.271 -99.078 -159.769 -99.363
2.2.4. Nội lực thiết kế.
Sau khi tổ hợp nội lực tại các mặt cắt ở hai trạng thái giới hạn CĐ1 và Sử Dụng, ta
chọn nội lực lớn nhất để thiết kế chung cho cả Bản Mặt Cầu, kết quả như sau :

Bản trong Cánh hẫng
Thiết kế M + ( kNm) M- (kNm) Q (kN) M (kNm) Q (kN)
CD1 40.608 -285.499 -217.385 -338.041 209.952
SD 24.145 -178.780 -134.919 -211.001 131.582
2.3. THIẾT KẾ CỐT THÉP BẢN MẶT CẦU.
2.3.1. Thiết kế cốt thép phần hẫng mặt cầu.
Moment tính toán bản hẫng M
u
= 338041 Nmm/mm
2.3.1.1. Xác định cốt thép hướng chính.
- Lớp bê tông bảo vệ a
0
= 50 mm
- Đường kính danh định cốt thép bar_Dia = 22 mm
- Diện tích mcn cốt thép bar_Area = 380.13 mm
2
- Chiều cao của tiết diện đang xét h
bh
= 600mm
- Chiều cao làm việc của tiết diện d
e
= 600 – 50 - 22/2 = 539 mm
- Hệ số sức kháng
f
φ
= 0.9
- Sức kháng danh định:
2

ef

u
n
db
M
R
φ
=
= 1.293 N/mm
2
với b = 1mm

=








−−








=

'
'
.85.0
.2
11 85.0
c
n
y
c
f
R
f
f
ρ
3.133E-3
- Lượng cốt thép cần thiết /1mm BMC
. 3.133 3 540 1.6889
S e
A d E
ρ
= = − × =
mm
2
/mm
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 56
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
- Khoảng cách tính toán giữa các thanh cốt thép :
Bar_sp* = bar_Area/A
s
= 380.13/1.6889 = 225.08mm

Chọn bước cốt thép hướng chính lưới dưới Bar_sp = 200 mm
2.3.1.2. Kiểm tra cự ly cốt thép.
+ Cự ly tối thiểu các thanh cốt thép : ([1]5.10.3.1.1)
Đối với Bêtông đúc tại chỗ, cự ly giữa các thanh song song trong 1 lớp không được
nhỏ hơn
 1.5 lần đường kính danh định của thanh = 1.5
×
22 =
33mm
 1.5 lần kích thước tối đa của cấp phối thô, hoặc
 38 mm
Đã chọn Bar_sp = 200 mm ≥ (33mm; 38mm) (THỎA)
+ Cự ly tối đa các thanh cốt thép : ([1]5.10.3.2)
 1.5 lần chiều dày bản = 1.5 x 600 = 900 mm
 450 mm
Đã chọn 200 ≤ Min (450mm; 900mm ) (THỎA)
2.3.1.3. Kiểm toán theo điều kiện kháng uốn.
-Sức kháng uốn của bản:
nr
MM
φ
=
Trong đó :
-
φ
: hệ số sức kháng theo (TTGH CĐ1,
9.0=
φ
) ([1]5.5.4.2.1)
- M

r
: sức kháng uốn tính toán.
- M
n
: sức kháng uốn danh định.
Tính toán cho cốt đơn thì M
n
xác định như sau:






−=
2
a
dfAM
eysn
Trong đó:
- A
s
: diện tích cốt thép chịu kéo không dự ứng lực.
- f
y
: giới hạn chảy quy định của cốt thép.(Mpa)
- d
e
: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo.
- b: bề rộng của mặt cắt chịu nén của cấu kiện.

-
1
β
: hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất ([1]5.7.2.2.)

1
β
= 0.85 – 0.05(44-28)/7 = 0.7357
Không xét đến cốt thép chịu nén
- T : Lực hóa dẻo của cốt thép

_ 380.13 420
y
T bar Area f= × = ×
= 159656N
- a =
c.
1
β
: chiều cao khối ứng suất tương đương.

'
159656
0.85 _ 0.85 44 200
c
T
a
f bar sp
= =
× × × ×

= 21.344 mm
- c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa (mm)

==
1
/
β
ac
29.012 mm
Diện tích cốt thép thực/1mm bản mặt cầu: A
s
= bar_Area/ bar_sp = 1.901 mm
2
=> M
n
= 421753 Nmm/mm
==
nr
MM
φ
379578 Nmm > M
u
= 338041 Nmm => Thỏa điều kiện về sức kháng uốn.
2.3.1.4. Kiểm toán theo hàm lượng cốt thép.
* Hàm lượng thép dự ứng lực và thép không dự ứng lực tối đa phải được giới hạn sao cho:

42.0≤
e
d
c

([1] 5.7.3.3.1-1)
Trong đó:
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 57
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
- d
e
: Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm của
cốt thép chịu kéo.
- c : Khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt chịu nén ngoài cùng
Vậy
29.012
0.0538 0.42
539
e
c
d
= = ≤
(THỎA)
* Đối với các cấu kiện không có thép dự ứng lực thì lượng cốt thép tối thiểu quy định ở đây có
thể coi là thỏa mãn nếu:
'
min
0.03
c
y
f
P
f
≥
([1] 5.7.3.3.2-

1)
Trong đó:
-
min
P
: Tỷ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích nguyên
-
'
c
f
: cường độ quy định của bê tông bản mặt cầu
- f
y
: giới hạn chảy quy định của cốt thép.(Mpa)

min
1.901
. 600 1
s
A
P
h b
= =
×
= 0.00317;

'
44
0.03 0.03 0.00314
420

c
y
f
f
× = × =
Vậy
'
min
0.03
c
y
f
P
f
>
=> THỎA.
2.3.1.5. Thiết kế cốt thép hướng phụ của cánh hẫng.
Chiều dài hữu hiệu của bản hẫng lấy theo điều 9.7.2.3 S = 2700 mm
Lượng cốt thép bố trí hướng phụ khi hướng chính vuông góc làn xe:
%67
3840
≤
S
(9.7.3.2)
Ta có:
3840 3840
2700S
= =
73.9% > 67%. do đó hàm lượng cốt thép theo hướng phụ chiếm
67% của cốt thép hướng chính: A

s_per
= 67 %A
s
.
Chọn lượng cốt thép hướng phụ A
s_per
= 1.273 mm
2
/mm
Đường kính côt thép hướng phụ D
_per
= 18 mm
Diện tích tiết diện thanh thép A
bar_per
= 254.47 mm
2
Bước cốt thép yêu cầu bar_space
_req
= A
bar_per
/A
s_per
= 199.90 mm
Bước cốt thép hướng phụ @
_per
= 200 mm
2.3.2. Thiết kế bản phía trong chịu moment âm tại ngàm.
Moment tính toán M
u
= 285499 Nmm/m

2.3.2.1. Xác định cốt thép hướng chính.
- Lớp bê tông bảo vệ a
0
= 50 mm
- Đường kính danh định cốt thép bar_Dia = 22 mm
- Diện tích mcn cốt thép bar_Area = 380.13 mm
2
- Chiều cao của tiết diện đang xét h
bh
= 600mm
- Chiều cao làm việc của tiết diện d
e
= 600 – 50 - 22/2 = 539 mm
- Hệ số sức kháng
f
φ
= 0.9
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 58
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
- Sức kháng danh định:
2

ef
u
n
db
M
R
φ
=

= 1.0919 N/mm
2
với b = 1mm

=−−= ]
.85.0
.2
11).[.(85.0
'
'
c
n
y
c
f
R
f
f
ρ
0.0026
- Lượng cốt thép cần thiết /1mm BMC:
eS
dA .
ρ
=
= 1.4224 mm
2
/mm
- Khoảng cách tính toán giữa các thanh cốt thép : Bar_sp* = bar_Area/A
s

= 267.2564mm
Chọn bước cốt thép hướng chính lưới dưới Bar_sp = 200 mm .
2.3.2.2. Kiểm tra cự ly cốt thép.
+ Cự ly tối thiểu các thanh cốt thép : ([1]5.10.3.1.1)
Đối với Bêtông đúc tại chỗ, cự ly giữa các thanh // trong 1 lớp ≥
 1.5 lần đường kính danh định của thanh = 1.5
×
22 =
33mm
 1.5 lần kích thước tối đa của cấp phối thô, hoặc
 38 mm
Đã chọn Bar_sp = 250 mm ≥ (33mm; 38mm) (THỎA)
+ Cự ly tối đa các thanh cốt thép : ([1]5.10.3.2)
 1.5 lần chiều dày bản = 1.5 x 600 = 900 mm
 450 mm
Đã chọn 200 ≤ Min (450mm; 900mm ) (THỎA)
2.3.2.3. Kiểm toán theo điều kiện kháng uốn.
-Sức kháng uốn của bản:
nr
MM
φ
=







−=

2
a
dfAM
eysn
Ý nghĩ các thông số như trên.

spbarf
fAreabar
spbarf
T
a
c
y
c
_ 85.0
_
_ 85.0
''
×
==
= 21.344mm
Diện tích cốt thép thực/1mm bản mặt cầu: A
s
= bar_Area/ bar_sp = 1.901 mm
2
=> M
n
= 421753 Nmm.
==
nr

MM
φ
379578 Nmm > M
u
= 285499 Nmm => Thỏa điều kiện về sức kháng uốn.
2.3.2.4. Kiểm toán theo hàm lượng cốt thép.
* Hàm lượng cốt thép tối đa:

42.0≤
e
d
c
([1] 5.7.3.3.1-1)

==
1
/
β
ac
29.0117 mm
Vậy
29.0117
0.0484 0.42
540
e
c
d
= = ≤
(THỎA)
* Hàm lượng cốt thép tối thiểu:

'
min
0.03
c
y
f
P
f
≥
([1] 5.7.3.3.2-1)
Vậy
min
1.901
0.00317 0.00314
. 600 1
s
A
P
h b
= = = >
×
=> THỎA.
2.3.2.5. Thiết kế cốt thép hướng phụ lớp dưới ở giữa nhịp.
Chiều dài hữu hiệu của nhịp giữa lấy theo điều 9.7.2.3 S = 6100 mm
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 59
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
Lượng cốt thép bố trí hướng phụ khi hướng chính vuông góc làn xe:
%67
3840

≤
S
Ta có:
3840 3840
6100S
= =
49.17% < 67%. do đó hàm lượng cốt thép theo hướng phụ chiếm
50.42% của cốt thép hướng chính: A
s_per
= 49.17 %A
s
.
Chọn lượng cốt thép hướng phụ A
s_per
= 0.935 mm
2
/mm
Đường kính côt thép hướng phụ d
_per
= 16 mm
Diện tích tiết diện thanh thép A
bar_per
= 201.06 mm
2
Bước cốt thép yêu cầu bar_space
_req
= A
bar_per
/A
s_per

= 215.04 mm
Bước cốt thép hướng phụ @
_per
= 200 mm
2.3.3. Thiết kế bản chịu moment dương giữa nhịp.
Moment tính toán bản chịu moment dương tại giữa nhịp
M
u
= 40608Nmm/mm
Mặt cắt thiết kế cốt thép: mặt cắt ở giữa hộp.
2.3.3.1. Xác định cốt thép hướng chính.
- Lớp bê tông bảo vệ a
0
= 25 mm
- Đường kính danh định cốt thép bar_Dia = 18 mm
- Diện tích mcn cốt thép bar_Area = 254.469mm
2
- Chiều cao của tiết diện đang xét h
bh
= 250mm
- Chiều cao làm việc của tiết diện d
e
= 250 - 25 - 18/2 = 216 mm
- Hệ số sức kháng
f
φ
= 0.9
- Sức kháng danh định:
2

ef
u
n
db
M
R
φ
=
= 0.9671 N/mm
2
với b = 1mm

=−−= ]
.85.0
.2
11).[.(85.0
'
'
c
n
y
c
f
R
f
f
ρ
2.333E-3
- Lượng cốt thép cần thiết /1mm BMC:
eS

dA .
ρ
=
= 0.504 mm
2
/mm
- Khoảng cách tính toán giữa các thanh cốt thép : Bar_sp* = bar_Area/A
s
= 505mm
Chọn bước cốt thép hướng chính lưới dưới Bar_sp = 250 mm .
2.3.3.2. Kiểm tra cự ly cốt thép.
+ Cự ly tối thiểu các thanh cốt thép : ([1]5.10.3.1.1)
Đối với Bêtông đúc tại chỗ, cự ly giữa các thanh // trong 1 lớp ≥
 1.5 lần đường kính danh định của thanh = 1.5
×
18 =
27mm
 1.5 lần kích thước tối đa của cấp phối thô, hoặc
 38 mm
Đã chọn Bar_sp = 300 mm ≥ (27mm; 38mm) (THỎA)
+ Cự ly tối đa các thanh cốt thép : ([1]5.10.3.2)
 1.5 lần chiều dày bản = 1.5 x 250 = 375 mm
 450 mm
Đã chọn 250 ≤ Min (450mm; 375mm ) (THỎA)
2.3.3.3. Kiểm toán theo điều kiện kháng uốn.
-Sức kháng uốn của bản:
nr
MM
φ
=

SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 60
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH







−=
2
a
dfAM
eysn
Ý nghĩa các thông số như trên.

spbarf
fAreabar
spbarf
T
a
c
y
c
_ 85.0
_
_ 85.0
''
×
==

= 5.659 mm
Diện tích cốt thép thực/1mm bản mặt cầu: A
s
= bar_Area/ bar_sp = 1.018 mm
2
=> M
n
= 91132 Nmm.
==
nr
MM
φ
82019 Nmm > M
u
= 40608 Nmm => Thỏa điều kiện về sức kháng uốn.
2.3.3.4. Kiểm toán theo hàm lượng cốt thép.
* Hàm lượng cốt thép tối đa:

42.0≤
e
d
c
([1] 5.7.3.3.1-1)

==
1
/
β
ac
7.692mm

Vậy
8.732
0.036 0.42
191
e
c
d
= = ≤
(THỎA)
* Hàm lượng cốt thép tối thiểu:

'
min
0.03
c
y
f
P
f
≥
([1] 5.7.3.3.2-1)
Vậy
min
1.018
0.00407 0.00314
. 250 1
s
A
P
h b

= = = >
×
=> THỎA.
2.3.3.5. Thiết kế cốt thép hướng phụ lớp dưới ở giữa nhịp.
Chiều dài hữu hiệu lấy theo điều 9.7.2.3 S = 6100 mm
Lượng cốt thép bố trí hướng phụ khi hướng chính vuông góc làn xe:
%67
3840
≤
S
Ta có:
3840 3840
49.17
6100S
= =
% < 67%. do đó hàm lượng cốt thép theo hướng phụ chiếm
50.422% của cốt thép hướng chính: A
s_per
= 49.17 %A
s
.
Chọn lượng cốt thép hướng phụ A
s_per
= 0.501 mm
2
/mm
Đường kính côt thép hướng phụ d
_per
= 14 mm
Diện tích tiết diện thanh thép A

bar_per
= 153.938 mm
2
Bước cốt thép yêu cầu bar_space
_req
= A
bar_per
/A
s_per
= 307.537 mm
Bước cốt thép hướng phụ @
_per
= 300 mm
2.4. KIỂM TOÁN ĐIỀU KIỆN KHÁNG CẮT BẢN MẶT CẦU.
Kiểm toán sức kháng cắt của BMC theo công thức:
V
u
≤ V
r
= ɸV
n
Trong đó: V
u
(N) lực cắt tính toán tại tiết diện đang xét
ɸ = 0.9 hệ số sức kháng cắt của bê tông có tỉ trọng thông thường ([1]5.5.4.2.)
V
n
(N) sức kháng cắt danh định của mặt cắt ([1]5.8.3.3)
Sức kháng cắt danh định của mặt cắt là trị số nhỏ hơn trong 2 giá trị sau:
V

n
= V
c
+ V
s
+ V
p

V
n
= 0.25f
c
’b
v
d
v
+ V
p

SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 61
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
Trong đó:
c
'
c v v
V 0.083 f b d
β
=
v y v
s

A f d (cot g cot g )sin
V
s
θ+ α α
=
, bản không có cốt đai nên không tính V
s

V
p
= 0 (N) bản không cốt thép dự ứng lực.
Chiều cao chịu cắt hữu hiệu d
v
lấy bằng khoảng cách giữa hợp lực gây kéo và
lực nén do uốn theo hướng vuông góc với trục trung hòa. Trị số d
v
lấy theo điều kiện: (5.8.2.7)
max ;0.9 ;0.72
2
v e e s
a
d d d t
 
= −
 
 
=
21.3444
max 539 ;0.9 540;0.72 600
2

 
− × ×
 
 
= 528.328mm
b
v
= 1mm chiều rộng tiết diện tính toán BMC
Đối với các mặt cắt bê tông không ứng suất trước, không chịu kéo dọc trục, có thể dùng
các giá trị sau đây:
β = 2.0 hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo khi truyền lực kéo
θ = 45
o
góc nghiêng của ứng suất nén chéo (5.8.3.4)
Từ đó ta có:
vvcc
dbfV 083.0
'
β
=
=
0.083 2 44 1 528.328× × × ×
= 581.752N/mm
V
n
= 0.25f
c
’b
v
d

v
= 0.25× 44 × 1× 528.328= 5812N/mm
Sức kháng cắt danh định của BMC V
n
= min{581.752; 5812} = 581.752N/mm
Sức kháng cắt tính toán V
r
= ɸV
n
= 0.9×581.752= 523.5768N/mm
Lực cắt tính toán lớn nhất tại bản hẫng V
u
= 209.952N/mm < V
r
= 523.5768N/mm Thỏa
2.5. KIỂM TOÁN BẢN MẶT CẦU Ở TTGH SỬ DỤNG.
2.5.1. Khống chế nứt của tiết diện. ([1]5.7.3.4)
Theo điều 5.7.3.4 thì các cấu kiện phải được cấu tạo sao cho ứng suất kéo trong cốt thép ở
trạng thái giới hạn sử dụng, f
sa
, không được vượt quá trị số sau đây:
( )
y
c
sas
f
Ad
Z
ff 6.0
3/1

≤=≤
=
0.6
× 420 = 252 Mpa (5.7.3.4-1)
Trong đó:
2
0
d
ad
c
+=
(mm) chiều cao phần bê tông tính từ thớ ngoài cùng chịu kéo cho
đến tâm của thanh cốt thép đặt gần nhất. Theo qui định, d
c
≤ 50mm.
a
0
và d (mm) lần lượt là chiều dày lớp bê tông bảo vệ và đường kính thanh
thép. Nhằm mục đích tính toán chiều dày tịnh của lớp bê tông bảo vệ thỏa mãn a
0
≤ 50mm.
Z = 23000N/mm thông số bề rộng vết nứt. Điều kiện Z ≤ 23000N/mm khi thiết
kế theo phương ngang đối với dầm hộp bê tông phân đoạn khi chịu tải trọng bất kỳ trước khi đạt
tới toàn bộ sức kháng danh định của bê tông. Ngoại trừ đối với cống hộp bê tông cốt thép đúc tại
chỗ, đại lượng Z không được lấy vượt quá 30000N/mm đối với các cấu kiện trong môi trường
thông thường, 23000N/mm đối với các cấu kiện trong môi trường khắc nghiệt và 17500 đối với
cấu kiện vùi trong đất.
A = 2×@×d
c
(mm

2
): diện tích bê tông cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu
kéo.
@ (mm): khoảng cách giữa các thanh thép chịu kéo.
Tỉ số quy đổi từ thép sang bê tông
c
s
E
E
n =
= 5.964 (mục 2.1.2)
Hệ số qui đổi biểu đồ ứng suất
1
β
= 0.85 – 0.05(44-28)/7 = 0.7357 (mục 2.5.2.3)
2.5.2. Kiểm toán các ứng suất ở TTGH Sử dụng.
2.6.2.1. Bản hẫng mặt cầu.
SVTH:BÙI VĂN ĐƯỢC 80500639 Trang 62
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD:TS LÊ BÁ KHÁNH
Thông số bề rộng vết nứt Z = 23000 N/mm
Moment tính toán ở TTGH SD M
u
= 211001 Nmm/mm
Lớp bảo vệ trên a
0
50 mm
Đường kính thanh thép chịu kéo d =
22
mm
Chiều cao làm việc của tiết diện d

e
=
539
mm
Bước cốt thép chọn @ =
200
mm
Diện tích tiết diện thanh thép A
bar
=
380.13
mm
2
Lượng cốt thép chịu kéo A
s
= A
bar
/ @ =
1.901
mm
2
/mm
Chiều cao phần bê tông d
c
= a
o
+ d/2 ≤ 50 50 mm
Diện tích bê tông A = 2×@×d
c
20000 mm

2
Ta tính được:
( )
3/1
Ad
Z
f
c
sa
=
= 230MPa < 252 MPa.
Sử dụng giá trị f
sa
=
230
MPa
Hàm lượng cốt thép ρ = A
s
/d
e
= 0.00353
Tỉ số quy đổi từ thép sang bê tông
c
s
E
E
n =
= 5.964 (mục 2.1.2)
2
( . ) 2. . .k n n n

ρ ρ ρ
= + −
= 0.185

Moment quán tính của tiết diện
23
) (.).(
3
1
eeset
dkdAndkI −+=
= 2518316 mm
4
y = d
e
– k.d
e
= 439.285 mm
Ứng suất ở TTGH Sử dụng
t
u
s
I
yMn
f

=
= 219.512MPa
Kiểm tra điều kiện: f
sa

=
219.512
MPa ≥ f
s
=24 MPa THỎA.
2.6.2.2. Bản phía trong (bản chịu moment dương và moment âm).
Bản chịu moment dương Bản chịu moment âm
d
e
= 191 mm d
e
= 539 mm
d
c
= 25 mm d
c
= 50 mm
A = 25000 mm
2
A = 20000 mm
2
Z= 23000 N/mm Z= 23000 N/mm

269.01 Mpa 230 Mpa

0.6f
y
= 252 Mpa 0.6f
y
= 252 Mpa

f
sa
= 252 Mpa f
sa
= 230 Mpa
Moment tồng cộng Moment tồng cộng
M
uSD
= 40608 Nmm/mm M
uSD
= 178780 Nmm/mm
A
s
= 1.018 mm
2
/mm A
s
= 1.9007 mm
2
/mm

0.00533 0.00353

n = E
s
/E
c
= 5.9637 n = E
s
/E