Đồ án cầu bê tông cốt thép DUL

ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
THIẾT KẾ MÔN HỌC
CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
***********************
MỤC LỤC
PHẦN I
THUYẾT MINH
I. CHỌN CẤU TẠO CỦA KẾT CẤU NHỊP
I.1.Chiều dài tính toán của kết cấu nhịp
- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp là L
nh
= 33 m.
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối tùy thuộc vào loại gối, ở đây ta sử dụng gối con
lăn bằng thép lấy a = 0.3 m.
→ Chiều dài tính toán nhịp: L
tt
= L
nh
– 2a = 33 – 2. 0,3 = 32,4 m
I.1.1.Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
Khi lựa chọn số dầm nên đảm bảo khoảng cách giữa các dầm S = 1,9÷3,0m là hợp
lí nhất, không nên thiết kế khoảng cách giữa các dầm chủ lớn hơn 3m vì khi đó bản mặt
cầu sẽ làm việc rất bất lợi.
1
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
→ Trong bài toán thiết kế này căn cứ vào bề rộng thiết kế của cầu bằng 11m nên ta chọn
số dầm chủ bằng n = 5 dầm.
Khi đó, khoảng cách giữa các dầm chủ S = 220 cm.
→ Cầu gồm 5 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng bê tông f
c
’

= 45 MPa, bản mặt cầu có
chiều dày 20cm được đổ tại chỗ tạo thành mặt cắt liên hợp. Để tạo độ dốc ngang thoát
nước trong quá trình thi công sẽ kết hợp thay đổi chiều cao đá kê gối.
Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp
Giữa phần xe chạy và lề người đi phân cách bằng giải phân cách mềm.
Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu:
+ Bề rộng phần xe chạy: B
xe
= 700 cm
+ Số làn xe thiết kế: n
l
= 2 làn
+ Bề rộng lề đi bộ: B
le
= 2 × 150cm
+ Bề rộng chân lan can: b
clc
= 2 × 50cm
+ Bề rộng toàn cầu: B
cau
= 700 + 2×150 +2×50 = 1100cm
+ Số dầm chủ thiết kế: n = 5 dầm
+ Khoảng cách giữa các dầm: S = 220 cm
+ Chiều dài phần cánh hẫng: d
e
e
= 110 cm
I.1.2.Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
Để chọn chiều cao dầm chủ ta lựa chọn phụ thuộc vào:
+ Chiều dài nhịp tính toán

+ Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang
+ Quy mô của tải trọng khai thác
Trong bước tính toán sơ bộ ta chọn chiều cao dầm chủ theo công thức kinh nghiệm:
H
b
=( ). 32,4 = 1,62 – 2,16 (m)
2
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
Ở đây, ta chọn chiều cao dầm chủ H
b
= 165 cm
Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với các kích thước sau:
-Bản cánh trên:
- Chiều dày bản cánh trên: t
t
= 20cm
- Bề rộng bản cánh trên: b
t
= 80 cm
- Chiều cao vút bản cánh trên: t
ht
= 10cm
- Bề rộng vút bản cánh trên: b
ht
= 30cm
-Bản cánh dưới:
- Chiều cao bầu dầm: t
b
= 25 cm
- Bề rộng bầu dầm: b

b
= 60 cm
- Chiều cao vút bầu dầm: t
hb
= 20cm
- Bề rộng vút bầu dầm: b
hb
= 20cm
-Bản bung:
- Chiều cao bản bụng: D
w
= 90cm
- Chiều dày bản bụng: t
w
= 20cm
Tại khu vực 1,5m đầu dầm sườn dầm được mở rộng bằng bề rộng bầu dầm nhằm mục
đích tạo ra vùng bê tông đặt bát neo ở đầu dầm, tăng cường khả năng chịu cắt cho mặt
cắt dầm tại khu vực gối và tăng cường bê tông chịu lực nén cục bộ truyền vào từ các đầu
neo của các bó cáp DUL.
Các kích thước khác như hình vẽ:

I.2.Chiều cao nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)
Yêu cầu: h
min
=0,045.L < h
3
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
Trong đó ta có:
L: Chiều dài nhịp tính toán L=32400mm
h

: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu; h=1650+200=1850mm
suy ra: h
min
=0,045.L=0,045.32400=1458mm< h

= 1850mm => Thỏa mãn
I.2.1.Cấu tạo bản bê tông mặt cầu
- Kích thước của bản bê tông được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác dụng
của tải trọng cục bộ.
- Theo quy định của 22TCN 272-05 thì chiều dày bản bê tông mặt cầu phải lớn hơn
175mm. Đồng thời bản phải đảm bảo điều kiện chịu lực.
- Khi thiết kế theo 22TCN 272-05 thì chiều dày bản bê tông thường chọn t
s
= (18÷20)cm
→Ở đây ta chọn chiều dày bản bê tông mặt cầu là t
s
= 20cm
- Bản bê tông có thể cấu tạo vút dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong tròn. Mục
đích của việc cấu tạo vút bản bê tông là nhằm làm tăng chiều cao dầm, tăng khả năng
chịu lực của dầm và chống hiện tượng tập trung ứng suất tại vị trí nách dầm.
-Cấu tọa kết cấu mặt cầu:
+Lớp bê tông atphalt dày 5cm
+Lớp phòng nước dày 1cm
→Chiều dày trung bình của lớp phủ mặt cầu là: t
mc
= 5+1 = 6cm
I.3 Xác định sơ bộ đặc trưng hình học mặt cắt dầm chủ
I.3.1 Xác định kích thước của mặt cắt quy đổi
I.3.1.1 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông.

Trong tính toán không phải toàn bộ bản bê tông mặt cầu tham gia làm việc chung
với dầm chủ theo phương dọc cầu. Bề rộng bản bê tông làm việc chung với dầm chủ hay
còn gọi là bề rộng có hiệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều dài tính toán của dầm,
khoảng cách giữa các dầm chủ và bề dày bản bê tông mặt cầu. Các quy trình khác nhau
có những quy định khác nhau về bề rộng hữu hiệu này nhưng tựu chung lại đây là phần
bề rộng chịu lực chính cùng dầm chủ, ngoài bề rộng này bản bê tông chủ yếu làm việc
theo phương ngang cầu.
-Theo 22TCN 272-05 bề rộng bản cánh( bản bê tông) lấy như sau:
4
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
-Xác định b
1
: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
+ . L
tt
= . 3240 = 405 cm
+6.t
s
+ max = 6.20 + .80 = 140 cm
+d
0
e
= 110 cm
→ Vậy b
1
= 110 cm
-Xác định b
2
: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
+ . L

tt
= . 3240 = 405 cm
+6.t
s
+ max = 6.20 + .80 = 140 cm
+ = = 110 cm
→ Vậy b
2
= 110 cm
→Bề rộng tính toán của bản bê tông dầm biên: b
s
= b
1
+ b
2
= 110 + 110 = 220 cm
→Bề rộng tính toán của bản bê tông dầm trong: b
s
= 2.b
s
= 2.110 = 220 cm
Trong đó:
+L
tt
: Chiều dài tính toán của nhịp, L
tt
= 32,4m
+t
s
: Chiều dày bản bê tông mặt cầu, t

s
= 20cm
+b
s
: Bề rộng tính toán của bản bê tông
+S: Khoảng cách giữa các dầm chủ, S = 220cm
+b
c
: Bề rộng bản cánh chịu nén của dầm chủ, b
c
= 80cm
+t
w
: Chiều dày bản bụng của dầm chủ, t
w
= 20cm
+d
e
0
: Chiều dài phần cánh hẫng, d
e
0
= 110cm
I.3.1.2Cấu tạo dầm ngang.
Chiều cao dầm ngang
Wn hb ht
H D t t f= + + + =
20+90+10+12 =132 cm
Với f là chiều cao gờ trên của bản cánh.
Chiều dày dầm ngang: t

tb
= 25cm
5
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
Chiều dài một dầm ngang: L
tb
= S – t
w
= 220 -20 =200 cm
I.3.2 Tính toán đặc trưng hình học mặt cắt chưa liên hợp.
Xét tại 5 mặt cắt đặc trưng :
• Mặt cắt gối
0
0x m=
• Mặt cắt cách gối 0,72h ( kiểm tra lực cắt)
1
0,72 0,72.1.85 1,33x h m= = =
• Mặt cắt thay đổi tiết diện
2
x
=1,5m
• Mặt cắt
3
; 8,1
4 4
tt
L
L
x m
= =

• Mặt cắt
4
; 16,2
2 2
tt
L
L
x m= =

3
x
1
2
0
17
16
15
14
13
12
y
10
9
7
5
6
11
8
4
Tính các đặc trưng hình học theo các công thức sau:

Diện tích mặt cắt:
( ) ( )
16
0 1 1
1
1
2
i i i i
A X X Y Y
+ +
= − + 
 
∑
Toạ độ trọng tâm mặt cắt :
( )
( )
16
2 2
1 1
1
1
1
.
6
C i i i i i
i
Y X X Y Y Y Y
A
+ +
+

 
= − + +
 
∑
Mô men tĩnh đối với trục X:
6
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
( )
( )
16
2 2
1 1
1
1
1
.
6
x i i i i i
i
S X X Y Y Y Y
+ +
+
 
= − + +
 
∑
Mô men quán tính đối với trục X:
( )
( )
16

3 2 2 3
1 1 1
1
1
1
. .
12
X i i i i i i i
i
J X X Y Y Y Y Y Y
+ + +
+
 
= − + + +
 
∑
Mô men quán tính đối với trục trung hoà:
2
.
d x c
J J Y A= −
Kết quả tổng hợp trong bảng sau:
A(
2
m
)
Y
c
(
m

) S
x
(
3
m
) J
x
(
4
m
)
J
d
(
4
m
)
X=0 1.017
3 0.8432 0.8577 0.9600 0.2368
X=1,33
m
0.867
8 0.8430 0.7316 0.8378 0.2211
X=1,5m 0.604
0 0.8281 0.5002 0.6131 0.1989
X=8,1m 0.604
0 0.8281 0.5002 0.6131 0.1989
X=16,2
m
0.604

0 0.8281 0.5002 0.6131 0.1989
I.3.3.Tính hệ số làn
Số làn thiết kế
1
3,5
lan
B
n =
nếu
1
B ≥
7m
=2 nếu
1
6 7B m≤ ≤
=1 nếu
1
B ≤
6m
ở đây
1
7B m=
khổ đường cho xe chạy nên
lan
n =
2làn
Hệ số làn
lan
m =
1,2 nếu

lan
n =
1
7
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
=1 nếu
lan
n =
2
=0,85 nếu
lan
n =
3
Vậy hệ số làn là m=1
I.3.4.Tính hệ số phân bố ngang momen.
a/.Hệ số phân bô hoạt tải đối với mô men trong các dầm giữa( đối với tải trọng
HL93)
Với số dầm chủ
≥
4 dầm thì hệ số phân bô ngang với các dầm giữa tính theo công
thức:
• Khi cầu thiết kế một làn chịu tải:
0,1
0,4 0,3
1
2
0,06
4300
g
M

damtrong
s
K
S S
g
L Lt
 
   
= +
 ÷
 ÷  ÷
   
 
• Khi thiết kế cho nhiều làn chịu tải:
0,1
0,6 0,2
2
3
0,075
2900
g
M
damtrong
s
K
S S
g
L Lt
 
   

= +
 ÷
 ÷  ÷
   
 
Trong đó
S: là khoảng cách giữa các dầm chủ thoã mãn 1100
≤
S=2200<4900mm
L: chiều dài nhịp tính toán thoã mãn 6000<L=32400mm<72000mm
s
t
: là chiều dày bản mặt cầu 110<
s
t
=200<300mm
g
K
: là hệ số tính theo công thức
( )
2
.
g g
K n I Ae= +
Với n: tỉ số giữa mô đun đàn hồi bê tông làm bản mặt và bê tông làm dầm n=1

g
e
: là khoảng cách từ trọng tâm bản mặt đến trọng tâm dầm
( ) ( )

0,2
1,65 0,8281 0,7219
2 2
f
g c
h
e H Y m= − − = − − =
I: mô men quán tính chống uốn của tiết diện dầm chủ không kê bản mặt
A: là diện tích mặt cắt ngang của phần dầm chủ không tính bản mặt
I=0.1989
4
m
;A=0.6040
3
m
Thay vào
( )
2 4
1 0,1989 0,6040.0,7219 0,5137
g
K m= + =
Do đó
( )
0,1
0,4 0,3
12
1
3
2200 2200 0,5137.10
0,06

4300 32400
32400. 200
g
 
   
= +
 ÷
 ÷  ÷
 ÷
   
 
=0,425
8
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT

( )
0,1
0,6 0,2
12
2
3
2200 2200 0,5137.10
0,075
2900 32400
32400. 200
g
 
   
= +
 ÷

 ÷  ÷
 ÷
   
 
=0,605
Hệ số phân bố mô men cho dầm giữa lấy hệ số lớn hơn trong 2 giá trị trên
M
damtrong
g⇒
=0,605
- Hệ số phân bố ngang momen cho dầm biên(do hoạt tải)
Trường hợp số làn xếp tải lớn hơn hoặc bằng 2(xếp tải 2 làn)
g
M
dambien
= e. g
M
damtrong
với e = 0,77 +
Với d
e
là chiều dài phần hẫng xếp tải, d
e
= d
e
o
– b
lc
= 1,1 – 0,5 = 0,6m
Suy ra: e = 0,77 + = 0,984

Suy ra: g
M
dambien
= 0,984 . 0,605 = 0,595
c/.Hệ số phân bố ngang momen đối với dầm biên(tính bằng phương pháp đòn bẩy)
-Điều kiện tính toán:
+Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng người.
+Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên do tải trọng HL93 trong trường hợp xếp tải
trên 1 làn.
-Vẽ tung độ ĐAH áp lự gối R1.
1 2 3 4 5
1,00 0,18
0,6m
0,6m
1,8m
1,5
1,0 0,18
1,27
0,59
DAH R1
-Xếp tải trọng bất lợi lên đường ảnh hưởng phản lực gối: Khi xếp xe lệch tâm thì tim của
bánh xe ngoài cùng phải xếp cách mép chân lan can hoặc gờ chắn bánh tối thiểu là 0,6m.
-Tính hệ số phân bố ngang đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế:
9
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
+Công thức tính: g = ∑Y
i
+Hệ số phân bố ngang của xe tải và xe 2 trục thiết kế đối với dầm biên khi xếp
trên 1 làn:
g = .(1,00 + 0,18) = 0,59

+Hệ số phân bô ngang của tải trọng làn lấy bằng hệ số phân bố ngang của xe tải và
xe 2 trục.
-Hệ số phân bố ngang đối với tải trọng người dải đều:
g = ∑. B
le
= (1,27 + 0,59). 1,50 = 1,395
Trong đó:
+b
le
: Là bề rộng của lề đi bộ
+y
1
: Là tung độ đường ảnh hưởng tại vị trí mép ngoài của ĐAH phản lực khi xếp
tải trọng người
+y
2
: Là tung độ đường ảnh hưởng tại vị trí mép trong ĐAH phản lực khi xếp tải
trọng người.
-Kết quả tổng hợp hệ số phân bố ngang cho dầm biên:
Hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy
Xếp tải trọng
Tung độ ĐAH
Hệ số g
y1 y2 y3 y4
Tải trọng người 1,27 0,59 1,395
Xe tải thiết kế 1,00 0,18 0,590
Xe 2 trục thiết kế 1,00 0,18 0,590
Tải trọng làn thiết kế 0,590
d.Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong(do tải trọng người).
- Đối với dầm trong thì ảnh hưởng của trải trọng người là không đáng kể. Khi đó ta xếp

tải trọng người lên cả 2 lề đi bộ và coi như tải trọng này phân bố đều cho các dầm chủ:
g = = = 0,4
Với: +n: Là số dầm chủ n = 5 dầm
+2: Số làn đi bộ thiết kế.
I.3.5.Hệ số phân bố hoạt tải với lực cắt:
-Đối với dầm chủ giữa
Với thiết kế một làn chịu tải
1
2200
0,36 0,36 0,649
7600 7600
V
damtrong
S
g = + = + =
Với nhiều làn thiết kế chịu tải thì
2,0
2
0,2 0, 447
3600 10700
V
damtrong
S S
g
 
= + − =
 ÷
 
Hệ số phân bố lực cắt được chọn là giá trị max trong 2 giá trị trên
0,649

V
damtrong
g =
Điều kiện áp dụng công thức trên thoã mãn
Số dầm chủ
4≥
10
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT

1100 2200 4900
110 200 300
6000 32400 73000
f
S
h
L mm

< = <

< = <


< = <

-Đối với dầm biên:
+Trong trường hợp có 1 làn xếp tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy(đã tính ở trên)
ta có: = 0,59
+Trong trường hợp số làn xếp tải ≥2 làn:
= e. Với e = 0,6 + = 0,6 + = 0,8
Suy ra: = 0,800 . 0,447 = 0,358

I.3.5 Tổng hợp hệ số phân bố ngang
I.3.5.1 Hệ số phân bố ngang đối với dầm biên.
STT Số làn
Hệ số
PBN
Kí hiệu
Tải trọng
g
xetai
g
xe2ruc
g
lan
g
nguoi
1
1 làn
Momen g
M
0,590 0,590 0,590 1,395
2 Lực cắt g
V
0,590 0,590 0,590 1,395
3
2 làn
Momen g
M
0,595 0,595 0,595 1,395
4 Lực cắt g
V

0,358 0,358 0,358 1,395
I.3.5.2 Hệ số phân bố ngang đối với dầm trong.
STT Số làn
Hệ số
PBN
Kí hiệu
Tải trọng
g
xetai
g
xe2ruc
g
lan
g
nguoi
1
1 làn
Momen g
M
0,425 0,425 0,425 0,400
2 Lực cắt g
V
0,649 0,649 0,649 0,400
3
2 làn
Momen g
M
0,605 0,605 0,605 0,400
4 Lực cắt g
V

0,447 0,447 0,447 0,400
II. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG
II.1 Xác định tĩnh tải giai đoạn 1
a. Tĩnh tải do dầm chủ
Xét đoạn dầm từ đầu dầm đến mặt cắt thay đổi tiết diện gồm 2 đầu
11
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
( ) ( )
2
1 1 .2
2
o
dc c o
A A
DC A a x
γ
+
 
= + + −
 
 
Trong đó
3
2500 /
c
Kg m
γ
=
;
2

0,8678
o
A m
=
;
2
0,6040A m
=
;
2
1,5x m=
;a=0,3m
⇒
( ) ( )
3
0,8678 0,6040
2500 0,8678 0,3 1 1,5 1 .2 7,4805.10
2
dc
DC Kg
+
 
= + + − =
 
 
Xét đoạn dầm còn lại :lấy diện tích tiết diện là
2
0,6040A m
=
Trọng lượng đoạn dầm:

( ) ( )
3
2
. 2 2500.0,6040. 32,4 2.1,5 44,394.10
d c tt
DC A L x Kg
γ
= − = − =
Coi tĩnh tải của dầm chủ là tải trọng rải đều trên suốt chiều dài dầm.
3 3
7,4805 44,394
.10 1,6011.10 /
32,4
do d
dc
DC DC
DC Kg m
L
+
+
= = =
= 16,011 KN/m
b. Tĩnh tải bản mặt cầu
Bề rộng bản: b
s
= 220 cm
Chiều dày bản: t
s
= 20cm
Diện tích bản: A

s
= b
s
.t
s
= 220.20 = 4400cm
2
Trọng lượng dải đều trên dầm chủ:
DC
bm
= 4400. 10
-4
.2500 = 1,1.10
3
Kg/m = 11KN/m
c. Tỉnh tải của dầm ngang
Chiều cao của dầm ngang: H
tb
= 132cm
Chiều dày của dầm ngang: t
tb
= 25 cm
Chiều dài một dầm ngang: L
tb
= S – t
w
= 220 -20 =200 cm
Diện tích mặt cắt ngang dầm ngang: A
tb
= H

tb
.t
tb
= 132.25 = 3300 cm
2
Trọng lượng của một dầm ngang: P
tb
=A
tb
.L
tb
.γ
c
= 3300.10
-4
.200.10
-2
.2500 = 1,65.10
3
kg/m
Số dầm ngang trên một hệ theo phương ngang cầu:
n
ngang
= 4 dầm
Tổng số dầm ngang trên toàn cầu: n
tb
= 5.4 = 20 dầm
Trọng lượng dầm ngang dải đều trên một dầm chủ:
DC
damngang

= = = 0,2037.10
3
kg/m = 2,037 KN/m
d. Tĩnh tải ván khuôn láp ghép
Chiều dày tấm ván khuôn: t
vk
= 8cm
Bề rộng tấm ván khuôn: b
vk
= 160cm
Chiều dài một tấm ván khuôn: L
vk
=33m = 3300cm
Trọng lượng một tấm ván khuôn:
P
1vk
= t
vk
.b
vk
.L
vk
.γ = 8. 160. 3300. 10
-6
. 25 = 101,38 KN
Số tấm ván khuôn trên toàn cầu: n
vk
= 4 tấm
Tổng trọng lượng tấm ván khuôn:
P

vk
= n
vk
. P
1vk
= 4. 101,38 = 405,52 KN
12
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
Trọng lượng tấm ván khuôn dải đều trên 1 dầm chủ:
DC
vk
= = = 2,43 KN/m
II.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn 2
-Cấu tạo kết cấu mặt cầu:
+Lớp bê tông asphalt dày 5cm
+Lớp phòng nước dày 1cm
Chiều dày trung bình của lớp phủ mặt cầu là: t
mc
= 6cm
-Tĩnh tải giai đoạn 2:
+Trọng lượng lớp phủ lề đi bộ
+Trọng lượng lớp phủ mặt cầu xe chạy
+Trọng lượng phần chân lan can
- Trọng lượng dải đều của lớp phủ lề đi bộ:
+Bề rộng lề đi bộ: b
le
= 150cm = 1,5m
+Chiều dày trung bình của lớp phủ lề đi bộ: t
s
=6cm = 0,06m

+Trọng lượng riêng của bê tông asphalt: γ
a
= 23kN/m
3
Suy ra: DW
le
= = 1,5 . 0,06 . 23 = 2,07 kN/m
-Trọng lượng dải đều lớp phủ mặt cầu trong phạm vi phần xe chạy:
+Bề rộng phần xe chạy: B
xe
= 7m
+Chiều dày trung bình của lớp phủ phần xe chạy t
mc
= 0,06m
+Trọng lượng riêng của bê tông asphalt: γ
a
= 23kN/m
3
Suy ra:
DW
mc
= = = 1,93 kN/m
-Trọng lượng phần chân lan can:
+Bề rộng chân lan can: B
clc
= 0,5m
+Chiều cao chân lan can: h
clc
= 0,5m
+Hệ số xét đến cấu tạo thực của chân lan can là 0,75

+γ
c
: Trọng lượng riêng của bê tông
Suy ra:
DW
clc
= = 4,69kN/m
-Trọng lượng lan can, tay vịn trong tính toán sơ bộ có thể lấy sơ bộ DC
tv
= 0,1 kN/m cho
mỗi bên lan can.
Suy ra trọng lượng dải đều của lan can: DW
lc
= 4,69 + 0,1 = 4,79 kN/m
-Phân bố tĩnh tải lan can gờ chắn và các tiện ích công cộng:
+ Cho dầm biên: dùng đường ảnh hưởng phản lực gối
13
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
1100 2200
DWlc
1,0
1,5
250
01,39
-Tĩnh tải lan can cho dầm biên:
DW
lcb
= DW
lc
. 1,39 = 4,79 . 1,39 = 6,6581 kN/m

-Tĩnh tải do lớp phủ lề đi bộ cho dầm biên:
DW
lb
= DW
le
.
( )
1
. 1,39 1 (1,1 0,25)
2
+ −
= 2,07 .
( )
1
. 1,39 1 (1,1 0,25)
2
+ −
= 2,1 kN/m
II.3Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên các dầm dọc chủ
• Đối với dầm giữa
-Giai đoạn I: DC
dc
= 16,011+11+2,037+2,43 = 31,478 kN/m
-Giai đoạn II: DW
g
=DW
mc
= 1,93kN/m
• Đối với dầm biên
-Giai đoạn I: DC

dc
= 31,478 kN/m
-Giai đoạn II: DW
db
= DW
lcb
+ DW
lb
+DW
mc
= 6,6581+2,1+1,93 = 10,6881 kN/m
II.4 Xác định hoạt tải
a.Xe tải thiết kế
14
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT

35 kN
145 kN
145 kN
4300 mm
4300 mm tíi 900mm
mmm
600 mm nãi chung
300mm mót thõa cña mÆt cÇu

b.Xe 2 trục thiết kế
1,2m
Xe hai trôc thiÕt kÕ (Tandem)
c.Tải trọng làn
3m

9,3kN/m q lµn
phân bố hết bề rộng làn 9,3KN/m trên suốt chiều dài toàn càu trên bề rộng 3m
II.5 Đường ảnh hưởng mômen lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng
Các mặt cắt đặc trưng :gồm có 5 mặt cắt :
• Mặt cắt gối
0
0x m=
• Mặt cắt cách gối 0,72h ( kiểm tra lực cắt)
1
0,72 0,72.1.85 1,33x h m= = =
• Mặt cắt thay đổi tiết diện
2
x
=1,5m
• Mặt cắt
3
; 8,1
4 4
tt
L
L
x m= =
15
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
• Mặt cắt
4
; 16,2
2 2
tt
L

L
x m= =
Đường ảnh hưởng tại các mặt cắt:
Ltt
X
§uêng ¶nh huëng m«men
tai mÆt c¾t x
§uêng ¶nh huëng lôc c¾t
tai mÆt c¾t x
1
+Diện tích đường ảnh hưởng mômen:
( )
1
.
2
M tt
L x x
ω
= −
+Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt:
+Dương
( )
2
1
2
Vd
L x
L
ω
−

=
+Âm
2
1 .
2
Va
x
L
ω
=
V Vd Va
ω ω ω
⇒ = +
Từ đó ta có bảng giá trị sau:
X
2
( )
M
m
ω
2
( )
Vd
m
ω
2
( )
Va
m
ω

2
( )
V
m
ω
0.000 0.000 16.200 0.000 16.200
1.330 20.662 14.897 -0.027 14.870
1.500 23.175 14.735 -0.035 14.700
8.100 98.415 9.113 -1.013 8.100
16.200 131.220 4.050 -4.050 0.000
II.6.Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ
-Tính toán nội lực theo các công thức:
M = ( DC+DW ).
M
ω
16
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
V = (DC +DW ).
V
ω
Trong đó:
+DC,DW: Tĩnh tải giai đoạn I và tĩnh tải giai đoạn II cho các dầm chủ và dầm
biên.
+
M
ω
,
V
ω
: Tổng diện tích đường ảnh hưởng momen và lực cắt của mặt cắt cần

xác định nội lực.
-Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải:
NỘI LỰC DO TĨNH TẢI CHO DẦM TRONG
Nội lực
Diện tích
ĐAH
Tĩnh tải(kN/m) Giá trị nội lực(kN.m)
ω DC DW DC. ω DW. ω Tổng
M
0
0.000
31,478 1,93 0.000 0.000 0.000
M
1
20.662
31,478 1,93 650.398 39.878 690.276
M
2
23.175
31,478 1,93 729.503 44.728 774.230
M
3
98.415
31,478 1,93 3097.907 189.941 3287.848
M
4
131.220
31,478 1,93 4130.543 253.255 4383.798
V
0

16.200
31,478 1,93 509.944 31.266 541.210
V
1
14.870
31,478 1,93 468.078 28.699 496.777
V
2
14.700
31,478 1,93 462.727 28.371 491.098
V
3
8.100
31,478 1,93 254.972 15.633 270.605
V
4
0.000
31,478 1,93 0.000 0.000 0.000
NỘI LỰC DO TĨNH TẢI CHO DẦM BIÊN
Nội lực
Diện tích
ĐAH
Tĩnh tải(kN/m) Giá trị nội lực
ω DC DW DC. ω DW. ω Tổng
M
0
0.000
31,478 10,69 0.000 0.000 0.000
M
1

20.662
31,478 10,69 650.398 220.877 871.275
M
2
23.175
31,478 10,69 729.503 247.741 977.243
M
3
98.415
31,478 10,69 3097.907 1052.056 4149.964
M
4
131.220
31,478 10,69 4130.543 1402.742 5533.285
V
0
16.200
31,478 10,69 509.944 173.178 683.122
V
1
14.870
31,478 10,69 468.078 158.960 627.038
V
2
14.700
31,478 10,69 462.727 157.143 619.870
V
3
8.100
31,478 10,69 254.972 86.589 341.561

V
4
0.000
31,478 10,69 0.000 0.000 0.000
17
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
II.7.Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ
a. Mômen do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ
Đối với các mặt cắt đặc trưng trong phạm vi từ gối đến giữa nhịp
2
tt
L
, ta
xét 2 trường hợp xếp xe bất lợi trên đường ảnh hưởng mômen của các mặt cắt đó như
hình vẽ sau:
Xe t¶i thiÕt kÕ (Truck)
Xe hai trôc thiÕt kÕ (Tandem)
4,3m4,3m
1,2m
§¶h Mk
y1 y2
y3
y4
q lµn
Truêng hîp 1
y'1
§¶h Mk
1,2m
4,3m 4,3m
Xe hai trôc thiÕt kÕ (Tandem)

Xe t¶i thiÕt kÕ (Truck)
y'5
y'2
y'3
y'4
q lµn
Truêng hîp 2
Tung độ ảnh hưởng của mômen tại các mặt cắt đặc trưng trong hai trường hợp:
X
0.000 1.330 1.500 8.100
16.20
0
Trườn
g hợp 1
y
1
0.00 1.28 1.43 6.08 8.10
y
2
0.00 1.23 1.38 5.78 7.50
y
3
0.00 1.10 1.23 5.00 5.95
y
4
0.00 0.92 1.03 3.93 3.80
18
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
Trườn
g hợp 2

'
1
y
0.00 1.28 1.43 6.08 8.10
'
2
y
0.000 0.70 0.86 5.63 7.80
'
3
y
0.000 1.10 1.23 5.00 5.95
'
4
y
0.000 0.000 0.000 2.85 5.95
'
5
y
0.000 1.25 1.40 5.93 7.80
• Mô men do xe tảI thiết kế trong 2 trường hợp:
1 1 3 4
145 145 35
trucK
M y y y= + +
1 3
' ' '
2 4
145 145 35
truch

M y y y
= + +
Lấy giá trị lớn nhất
( )
1 2
max ,
truch truch truch
M M M=
• Mô men do xe 2 trục thiết kế trong 2 trường hợp
( )
2
tan 1 1
110
dem
M y y= +
( )
5
' '
tan 2 2
110
dem
M y y= +
( )
tan tan 1 tan 2
,
dem dem dem
M max M M=
Mô men hoạt tải tác dụng bất lợi nhất ta lấy giá trị max tại các mặt cắt trên
trong cả 2 trường hợp xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế
( )

tan
max ,
xetk truch dem
M M M=
MÔME
N
X
0.000 1.320 1.500 8.050 16.100
Xe tải
thiết kế
1
Truck
M
0.000 376.556 422.130 1743.250 2170.250
2
Truck
M
0.000 344.273 385.995 1705.625 2245.500
Truck
M
0.000
376.55
6
422.130
1743.25
0
2245.50
0
Xe hai
trục

1
tandem
M
0.000 275.170 308.611 1303.500 1716.000
19
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
thiết kế
2
tandem
M
0.000 0.000 214.589 248.722 1270.500
tandem
M
0.000
275.17
0
308.611
1303.50
0
1716.00
0
Chọn
max
Xetk
M
0.000
376.55
6
422.130
1743.25

0
2245.50
0
• Mômen gây ra do tải trọng làn
Tải trọng làn rải đều suất chiều dài cầu và có độ lớn q=9,3KN/m
Mômen do tải trọng làn gây ra tại các mặt cắt đặc trưng xác định bằng phương pháp
đường ảnh hưởng nhân giá trị của tải trọng làn với diện tích đường ảnh hưởng
.
lan lan M
M q
ω
=
X 0.000 1.330 1.500 8.100 16.200
M
ω
0.000 20.662 23.175 98.415 131.220
M
làn
0.000
192.15
7
215.52
8
915.26
0
1220.34
6
• Mô men do tải trọng người đi bộ gây ra ở dầm biên
Coi như dầm biên chịu toàn bộ tải trọng người đi PL=300Kg/m
2

3
. . .
PL M
M PL g B
ω
=
với
3
B
=1,5m bề rộng người đi bộ
g=9,81m/s
2
X 0.000 1.330 1.500 8.100 16.200
M
ω
0.000 20.662 23.175 98.415
131.22
0
M
PL
0.000 91.212
102.30
6
434.45
3
579.27
1
• Tổng hợp mô men do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ có tính đến hệ số phân bố
ngang
Tại mặt cắt dầm biên hệ số xung kích IM=25%

(lực xung kích không tính cho tải trọng người đi và tải trọng làn
( )
. 1 . . .
LLb MbHL xetk mblan lan mbPL PL
M g IM M g M g M= + + +
Trong đó hệ số phân bố hoạt tải
Với xe tải thiết kế
20
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
0,595
MbHL
g =
;
0,595
Mblan
g =
;
1,395
MbPL
g =
Tại mặt cắt dầm giữa IM=25%
( )
. 1 . .
LLg Mg xetk Mglan lan
M g IM M g M
= + +
Trong đó hệ số phân bố hoạt tải với mômen của dầm giữa
0,605
Mg
g

=
, g
Mglan
= 0.605,
g
MgPL
= 0,4
X 0.000 1.330 1.500 8.100 16.200
M
xetk
0.000 376.556 422.130 1743.250 2245.500
M
làn
0.000
192.15
7
215.52
8
915.260
1220.34
6
M
PL
0.000 91.212
102.30
6
434.453 579.271
M
LLb
0.000 521.638 584.915 2447.184 3204.280

M
LLg
0.000 437.510 490.553 2045.846 2668.177
b.Lực cắt do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ
Đối với các mặt cắt đặc trưng trong phạm vi từ đầu gối đến
2
tt
L
, trường hợp xếp xe bất
lợi nhất trên đường ảnh hưởng lực cắt của mặt cắt đó thể hiện trên hình vẽ sau:
1,2m
4,3m 4,3m
Xe hai trôc thiÕt kÕ (Tandem)
Xe t¶i thiÕt kÕ (Truck)
q lµn
Xk
y1
y2 y3
y4
§¶h Qk
• Lực cắt do xe thiết kế gây ra lấy giá trị lớn nhất giữa xe tải thiết kế và xe 2 trục
thiết kế
1 3 4
145 145 35
trucK
V y y y= + +
( )
2
tan 1
110

dem
M y y= +
21
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
( )
tan
max ,
xetk truch dem
V V V=
• Lực cắt gây ra do tải trọng làn
Lực cắt do tảI trọng làn gây ra tại các mặt cắt xác định bằng phương pháp đường ảnh
hưởng giá trị của
lan
q
với diện tích đường ảnh hưởng phần dương tại các mặt cắt
.
lan lan Vd
V q
ω
=
• Lực cắt do tải trọng người đi gây ra ở dầm biên: coi như dầm biên chịu toàn bộ
tải trọng người đI PL=300Kg/m
2
thì
3
. .
PLx Vd
V PL B
ω
=

X 0.000 1.330 1.500 8.100 16.200
1
y
1.000 0.959 0.954 0.750 0.500
2
y
0.963 0.922 0.917 0.713 0.463
3
y
0.867 0.826 0.821 0.617 0.367
4
y
0.735 0.694 0.688 0.485 0.235
truck
V
296.466 283.125 281.420 215.216 133.966
tan dem
V
215.926 206.895 205.741 160.926 105.926
xetk
V
296.466
283.12
5 281.420 215.216 133.966
Vd
ω
16.200 14.897 14.735 9.113 4.050
lan
V
150.660 138.542 137.036 84.751 37.665

PL
V
72.9 67.0365 66.3075 41.0085 18.225
Tổ hợp lực cắt do hoạt tải ( đã nhân hệ số phân bố ngang):
Dầm biên
( )
. 1 . . .
LLb VbHL xetk Vlan lan VbPL PLx
V g IM V g V g V= + + +
Với
0.590
VbHL
g =
,
0.590
Vlan
g =
,
1.395
VbPL
g =
Dầm giữa
( )
. 1 . . .
LLg vg xetk vlan lanx VPLg PLg
V g IM V g V g V
= + + +
IM=25%;
0,649
Vg

g
=
;
1
0.4
VPL
g =
;
0,649
Vlan
g =
22
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
X 0.000 1.330 1.500 8.100 16.200
xetk
V
296.466 283.125 281.420 215.216 133.966
lan
V
150.660 138.542 137.036 84.751 37.665
PL
V
72.9 67.0365 66.3075 41.0085 18.225
LLb
V
409.229 384.060 380.897 265.932 146.446
LLg
V
367.446 346.414 343.761 246.001 140.415
II.8.Tổ hợp tải trọng tại các mặt cắt đặc trưng

a.Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn tại các mặt cắt dầm giữa
Trạng thái giới hạn cường độ I.
( )
1
. 1,75. 1,25. 1,5.
ucd g LLg DCg DWg
M M M M
η
= + +
( )
1
. 1,75. 1,25. 1,5.
ucd g LLg DCg DWg
V V V V
η
= + +
Trạng thái giới hạn sử dụng
( )
. 1. 1. 1.
usdg LLg DCg DWg
M M M M
η
= + +
( )
. 1. 1. 1.
usdg LLg DCg DWg
V V V V
η
= + +
b. Tổ hợp cho dầm biên

Trạng thái giới hạn cường độ I.
( )
1
. 1,75. 1,25. 1,5.
ucd b LLb DCb DWb
M M M M
η
= + +
( )
1
. 1,75. 1,25. 1,5.
ucd b LLb DCb DWb
V V V V
η
= + +
Trạng thái giới hạn sử dụng
( )
. 1. 1. 1.
usdb LLb DCb DWb
M M M M
η
= + +
( )
. 1. 1. 1.
usdb LLb DCb DWb
V V V V
η
= + +
Ở đây ta chọn hệ số điều chỉnh tải trọng η = 1.
DẦM

GIỮA
X 0.000 1.330 1.500 8.100 16.200
DC
M
0.000
650.39
8
729.50
3
3097.90
7
4130.54
3
DW
M
0.000 39.878 44.728 189.941 253.255
23
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
LL
M
0.000 437.510 490.553 2045.846 2668.177
DC
V
509.94
4
468.07
8
462.72
7
254.972 0.000

DW
V
31.266 28.699 28.371 15.633 0.000
LL
V
367.446 346.414 343.761 246.001 140.415
TTGH
Cường
độ 1
M
0.000 1638.457 1837.439 7737.526 10212.371
V
1327.360 1234.371 1222.547 772.666 245.726
TTGH
Sử
dụng
M
0.000 1127.786 1264.784 5333.694 7051.975
V
908.656 843.191 834.859 516.606 140.415
DẦM
BIÊN
X 0.000 1.330 1.500 8.100 16.200
DC
M
0.000 650.398 729.503 3097.907 4130.543
DW
M
0.000 220.877 247.741 1052.056 1402.742
LL

M
0.000 521.638 584.915 2447.184 3204.280
DC
V
509.944 468.078 462.727 254.972 0.000
DW
V
173.178 158.960 157.143 86.589 0.000
LL
V
409.229 384.060 380.897 265.932 146.446
TTGH
Cường
độ 1
M 0.000 2057.180 2307.092 9733.040 12874.782
V
1613.348 1495.643 1480.693 913.980 256.281
TTGH
Sử
dụng
M 0.000 1392.913 1562.159 6597.147 8737.565
V
1092.351 1011.098 1000.767 607.493 146.446
III. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP.
24
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
III.1 BỐ TRÍ CỐT THÉP THƯỜNG
1. Bố trí cốt thép đai
- Cốt thép đai được bố trí nhằm tạo ra khung cấu tạo, định vị cốt thép dọc đồng thời
Tăng cường khả năng chịu cắt cho dầm chủ.

Cốt thép đai gồm 2 loại:
+Cốt đai chính có chiều cao bằng với chiều cao của dầm chủ.
+Cốt đai phụ được bố trí trong phạm vi bầu dầm theo kích thước của bầu.
Bước cốt đai:
+Các mặt cắt trong phạm vi từ đầu dầm đến mặt cắt ¼ dầm, cốt đai nên bố trí với
bước @≤30cm. Khu vực đầu dầm cốt đai nên bố trí mau hơn để tăng cường khả năng
chịu cắt cho dầm, vì tại đầu dầm lực cắt rất lớn.
+Các mặt cắt trong khu vực giữa dầm nên bố trí với bước @≤50cm
Thép sử dụng làm cốt đai thường là thép tròn trơn Φ6÷ Φ8
2. Bố trí cốt thép dọc cấu tạo
-Cốt thép dọc cấu tạo được bố trí nhằm tạo ra khung cấu tạo, đồng thời làm giảm hiện
tượng co ngót và từ biến gây nứt bề mặt cho bê tông dầm chủ.
-Thép sử dụng để làm cốt thép cấu tạo thường là thép có gờ Φ10÷ Φ14.
-Khoảng cách giữa các thanh cốt thép cấu tạo khoảng 20÷30cm
3. Bố trí cốt thép trong bản bê tông
-Cốt thép trong bản bê tông mặt cầu được bố trí thành 2 lưới là lưới trên và lưới dưới.
-Lưới cốt thép trên:
+Đường kính cốt thép: Φ = 12mm
+Khoảng cách giữa các thanh: @=10cm
+Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản bê tông: a
rt
=5cm
Lưới cốt thép phia dưới:
+Đường kính cốt thép: Φ=12mm
+Khoảng cách giữa các thanh: @=10cm
+Khoảng cách từ tim cốt thép phia dưới đến mép dưới của bản bê tông: a
rb
=5cm
III.2 BỐ TRÍ CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC
1. Tính diện tích cốt thép

Chọn loại tao thép dự ứng lực có độ chùng thấp, có cường độ chịu kéo tiêu chuẩn
3
1,86.10
pu
f MPa=
Hệ số quy đổi ứng suất
1
0,9
φ
=
, chiều dài tụt neo
l∆
=0,01m
Giới hạn chảy
3
0,9 0,9.1,86 1,674.10
py pu
f f MPa
== = =
ứng suất trong thép DƯL khi kích là
3
0,75 1,395.10
pj pu
f f MPa= =
Diện tích 1 tao cáp
2
1
140
ps
A mm=

25