đồ án tốt nghiệp dầm hộp

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

MỤC LỤC
PHẦN 1 : SỐ LIỆU THIẾT KẾ
CHƯƠNG 1 : Giới thiệu công nghệ cầu bê tông cốt thép DUL thi công đúc hẫng cân bằng
CHƯƠNG 2 : Các thông số cơ bản của cầu
CHƯƠNG 3 : Tính toán lan can, lề bộ hành
CHƯƠNG 4 : Tính toán bản mặt cầu
1.2Hoạt tải...................................................................................................................20
2Thiết kế cốt thép.........................................................................................................29
3Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng..................................................................33
CHƯƠNG 5 : Thiết kế kết cấu nhòp
4.Chọn các thông số kết cấu nhòp................................................................................36
5.Tính các đặc trưng hình học của tiết diện.................................................................38
3.1.Công thức xác đònh các đặc trưng hình học của tiết diện nguyên ..........................36
3.2.Đặc trưng hình học của tiết diện nguyên có xét đến giảm yếu do ống gen của cáp 38
3.3.Tính các giá trò đặc tính của bê tông :....................................................................41
3.4.Tính đặc trưng hình học ứng với các giai đoạn thi công :.......................................44
6Tính nội lực trong giai đoạn thi công.........................................................................49
7.Tính mất mát ứng suất :
4.1Mất mát ứng suất do ma sát :
4.2Mất mát ứng suất do tụt neo :.................................................................................54
4.3Mất mát ứng suất do nén đàn hồi :.........................................................................56
4.4Mất mát ứng suất do từ biến :.................................................................................61
4.5Mất mát ứng suất do co ngót :.................................................................................64
4.6Mất mát ứng suất do cáp tự chùng :........................................................................66
8Kiểm toán giai đoạn thi công.....................................................................................67
5.1Kiểm tra ứng suất trong giai đoạn thi công đúc hẫng cân bằng :
5.2Kiểm tra ứng suất trong giai đoạn thi công đúc đốt HLB (chưa kéo cáp HLB) :

5.3Kiểm tra trong giai đoạn tháo ván khuôn đoạn đúc trên đà giáo............................76
5.2.1Nội lực..................................................................................................................76
5.2.2Tính mất mát ứng suất trong cáp chòu momen dương :
5.2.3Kiểm toán............................................................................................................79
5.4Kiểm tra trong giai đoạn hợp long nhòp giữa (chưa kéo cáp HLG).........................81
10Kiểm tra giai đoạn khai thác....................................................................................88
7.3Sự phân phối lại nội lực do từ biến.........................................................................91
7.10Kiểm tra sức kháng cắt.......................................................................................113
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

CHƯƠNG 4 : Tính toán độ vồng ván khuôn
Error: Reference source not foundError: Reference source not found Error: Reference
source not found
Error: Reference source not foundError: Reference source not found Error: Reference
source not found
Error: Reference source not foundError: Reference source not found Error: Reference
source not found
Error: Reference source not foundError: Reference source not found Error: Reference
source not found
Error: Reference source not foundError: Reference source not found Error: Reference
source not found

Error: Reference source not foundError: Reference source not found Error: Reference
source not found
Error: Reference source not foundError: Reference source not found Error: Reference
source not found
Error: Reference source not foundError: Reference source not found Error: Reference
source not found
1.Các bảng liên quan đến tính toán của cáp âm :......................................................117
CHƯƠNG 5 : Tính toán bản mặt cầu
CHƯƠNG 6 : Phụ lục

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

Phần 1:

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
ĐỒ ÁN

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu
CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG
(MSS)
Công nghệ đà giáo di động thuộc phương thức đúc từng nhòp bêtong tại chỗ. Các nhòp cầu
được đúc 1 lần toàn bộ tiết diện ngang tiến triển tuần tự và liên tíếp theo dọc cầu mà vẫn
tạo được khoảng trống dưới cầu cho giao thông thủy bộ. Dầm BTCT DUL chủ thể có thể
thực hiện theo sơ đồ là dầm giản đơn hoặc liên tục từ 3-5 nhòp và chiều dài nhòp với chiều
cao nhòp không đổi. Chiều dài nhòp thuận lợi thực hiện trong phạm vi 33-60m. tối ưu nhất
là từ 40-50m. Số lượng nhòp trong 1 cầu về nguyên tắc là không hạn chế. Trên thực tế, lực
đẩy dọc ở đây không quá lớn và cự ly đẩy chỉ ghới hạn trong phạm vi 1 nhòp. Mặc dù vậy
công trình phụ tạm trong công nghệ này cũng khá cồng kền: Dàn cứng đẩy dọc, trụ tạm
mũi dẫn. Vì tính chất vạn năng của

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN LAN CAN-LỀ BỘ HÀNH
1 Kích thước lan can, lề bộ hành :

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 4

GVHD : Th.S Mai Lựu

350

350

80

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

300

100

600

15

250

750

250

2 Kiểm toán thanh lan can :
Sơ đồ tính toán thanh lan can

Thanh lan can được xem như dầm liên tục nhưng để đơn giản trong tính toán ta đưa

về sơ đồ dầm giản đơn để tính rồi sau đó điều chỉnh bằng các hệ số
Tónh tải gồm trọng lượng bản thân thanh lan can

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

Hoạt tải thiết kế gồm lực tập trung P = 890 N và w = 0.37 N/mm phân bố trên chiều dài
của thanh lan can ( L th ) theo hai phương
Kích thước mặt cắt ngang thanh lan can

γ th = 7850 kg/m3 = 77008.5 N/m3 = 7.7 × 10−5 N/mm3
Diện tích mặt cắt ngang thanh lan can :
A th = π × D 2 / 4 − π × d 2 / 4 = π × 902 / 4 − π × 80 2 / 4
= 1334.5 ( mm 2 )

Trọng lượng trên một mét dài thanh lan can :
q th = A th × γ th = 7.7 × 10−5 × 1334.5 = 0.103 N/mm
Chọn các hệ số tải trọng
ηD = 1 cho các thiết kế thông thường
ηR = 1 cho các mức dư thông thường
ηI = 1.05 đối với cầu quan trọng
η = ηD × ηR × ηI = 1.05 > 0.95

Momen tại giữa nhòp trạng thái giới hạn cường độ:
2
M1 = η × ( γ PL
q
× (P × L th /4 + w × L2th /8)+ γ DL
p
p × th × L th /8)
= 1.05 × (1.75 × ( 890 × 2000/4 + 0.37 × 20002 /8) + 1.25 × 0.103 × 20002 /8)
= 1225066 N.mm
2
M 2 = η × γ PL
p × (P × L th /4 + w × L th /8)
= 1.05 × 1.75 × ( 890 × 2000/4 + 0.37 × 20002 /8)
= 1157625 N.mm
Momen tổng hợp tại mặt cắt giữa nhòp ở trạng thái giới hạn cường độ :
M =

M12 + M 22 = 12250662 + 11576252 = 1685492 N.mm

Ta đưa sơ đồ dầm giản đơn về sơ đồ dầm liên tục bằng các hệ số điều chỉnh :
Momen tại giữa nhòp ở trạng thái giới hạn cường độ :
M gn = 0.5 × M = 0.5 × 1685492 = 842746 N.mm
Momen tại gối ở trạng thái giới hạn cường độ :
M g = 0.7 × M = 0.7 × 1685492 = 1179844 N.mm
Tính sức kháng của thanh lan can
S = 0.1 × D3 × (1 − α 4 ) với α = d/D = 80 /90 = 0.89
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

3
4
= 0.1 × 90 × (1 − 0.89 )
= 27389 mm3
Sức kháng đường chảy của thanh lan can :
Mp = φ × fs × S = 0.9 × 240 × 27389 = 5916000 N.mm
M g = 1179844 N.mm < Mp = 5916000 N.mm
Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chòu lực

3 Kiểm toán cột lan can :

qh

Chọn các hệ số tải trọng
ηD = 1 cho các thiết kế thông thường
ηR = 1 cho các mức dư thông thường
ηI = 1 cho các thiết kế thông thường
η = ηD × ηR × ηI = 1 > 0.95
3.1 Tính trọng lượng cột lan can :
Chiều dài tấm thép T1 :
LT1 = π × 80 + 2 × (350 + 350) = 1651.2 mm
Để đơn giản tính toán và dễ thi công chọn chiều dài tấm thép là 1660 mm
Thể tích tấm thép T1 :

V1 = t × b × h = 10 × 120 × 1660 = 1992000 mm3
Diện tích tấm thép T2 :
A2 = π × 702/2 + ((350 + 350) × (170+2 × 70)/2 - 2 × π × 902 / 4
= 103476 m2
Thể tích tấm thép T2 :
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

V2 = A2 × t2 = 103476 × 10 =1034760 mm3
Thể tích tấm thép ở đáy :
V3 = 130 × 220 × 5 = 143000 m3
Thể tích cột lan can :
Vc = V1 + V2 +V3 = 1992000 +1034760+143000 = 3169760 m3
Trọng lượng của cột lan can :
Qc = Vc × γ th = 3169760 × 7.7 × 10−5 = 244.098 N
3.2 Tính nội lực tại chân cột :
Hoạt tải thiết kế gồm lực tập trung P = 890 N và W = 0.37 N/mm phân bố trên chiều dài
của thanh lan can ( L th ), ta qui về thành lực Ppw tác dụng lên cột lan can
Tónh tải gồm trọng lượng bản thân phân bố dọc theo chiều dài cột lan can qh thay đổi dần
từ trên xuống
Ppw = P + W × L th = 890 + 0.37 × 2000 = 1630 N
Lực dọc tại mặt cắt chân cột lan can :

Lực dọc do tónh tải : NDC1 = Qc = 244.09 N
Lực dọc do hoạt tải : NLL = 2 × Ppw = 2 × 1630 = 3260 N
Momen tại mặt cắt chân cột lan can :
MLL = 1630 × 700 + 1630 × 350 = 1711500 N.mm
Nội lực tại mặt cắt chân cột lan can ở trạng thái giới hạn cường độ :
Lực dọc :
PL
DC
Nu = η × ( γ p × NLL + γ p × NDC1) = 1 × (1.75 × 3260 + 1.25 × 244.098) = 6010.123 N
Momen :
PL
Mu = η × γ p × MLL = 1 × 1.75 × 1711500 = 2995125 N.mm
3.3 Kiểm tra khả năng chòu lực của tiết diện đường hàn tại chân cột :

Diện tích chòu lực : A = 2 × (10 × 120) + (190 – 2 × 10 ) × 10 = 4100 mm2
Momen quán tính của tiết diện chòu lực :
120x103  (190 − 10)  2

bi × h i 3 2
10x(190 − 2x10)3
I = ∑(
+a × F) =
+ 2
+
x10x120

÷
12
12
2




 12
= 19484083 ( mm 4 )

Momen kháng uốn của tiết diện :
S= I/(y/2) = 19484083/(190/2) = 205095.6 mm3
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

Sức kháng momen của tiết diện đường hàn :
Mp = φ × f y × S
PL
= 0.9 × 240 × 205095.6= 44300649.6 N.mm > Mu= η × γ p × MLL = 2995125 N.mm
Vậy tiết diện đường hàn tại chân cột đảm bảo khả năng chòu lực
3.4 Kiểm tra khả năng chòu lực của bulông tại chân cột :

Dùng 4 bulông φ20 CT3
Diện tích tiết diện thân bulông (trừ giảm yếu do ren ) là : F = 2.45 cm 2 = 245 mm 2
Cường độ kéo nhỏ nhất của bulông : Fub = 170 MN/m2 = 170 N/mm2
* Sức kháng cắt danh đònh của bulông ở trạng thái giới hạn cường độ

Vì các đường ren bao gồm trong mặt phẳng cắt nên theo (6.13.2.7-1 của 22TCN-272-05) ta
có :
R n = 0.38 × A b × Fub × N s
A b là diện tích của bulông tương ứng với đường kính danh đònh , A b = 245 mm 2
Fub là cường độ kéo nhỏ nhất của bulông
N s là số lượng các mặt phẳng chòu cắt tính cho mỗi bulông, N s = 1
R n = 0.38 × 245 × 170 × 1 = 15827 N
* Sức kháng kéo danh đònh của bulông ở trạng thái giới hạn cường độ
Tn = 0.76 × A b × Fub (6.13.2.10.2-1 của 22TCN-272-05)
A b là diện tích của bulông tương ứng với đường kính danh đònh
Fub là cường độ kéo nhỏ nhất của bulông
Tn = 0.76 × 245 × 170 = 31654 N
Lực cắt tác dụng lên 1 bulông :
1
1
Nc = × (2 × Ppw) = × (2x1630) = 815 N < R n = 15827 N
4
4
Lực kéo tác dụng lên 1 bulông :
M u × l1
Nk =
m × ∑ li 2
l1 là khoảng cách giữa 2 dãy bulông ngoài cùng, ở đây l1 = 110 mm
m là số bulông trên 1 dãy , m = 2
M u × l1
2995125 × 110
Nk =
=
= 13614.2 < Tn = 31654 N
2

m × ∑ li
2 × 1102
Vậy bulông đảm bảo khả năng chòu lực

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

4 Tính bản lề bộ hành :
4.1 Tính nội lực trong bản lề bộ hành :
Sơ đồ tính :

Chiều dày bản lề bộ hành : 10 cm
Chiều dài nhòp tính toán : Ltt = 800 (mm)
Tải trọng người bộ hành tác dụng lên bản lấy bằng 3.10 -3 MPA
Xét 1 đơn vò chiều dài theo phương dọc cầu để tính toán ,lấy bề rộng là 1m
Tải trọng người bộ hành tác dụng lên bản lề bộ hành trên một đơn vò chiều dài của bản lề
bộ hành:
PL = 3.10-3 × 1000
= 3 N/mm
Tải trọng bản thân tác dụng lên bản lề bộ hành trên một đơn vò chiều dài của bản lề bộ
hành:
DL = γ c × A

Trong đó A là diện tích mặt cắt ngang theo phương dọc cầu
A = tbh × 1000 = 100 × 1000 = 100000 mm2
γ c = 2500 kg/m3 = 2.5 × 10−5 N/mm3
DL = 2.5 × 10−5 × 1000 = 2.5 N/mm
Chọn các hệ số tải trọng
ηD = 1 cho các thiết kế thông thường
ηR = 1 cho các mức dư thông thường
ηI = 1.05 cầu quan trọng
η = ηD × ηR × ηI = 1.05 > 0.95
Momen tại giữa nhòp ở trạng thái giới hạn cường độ :
DL
PL
2
Mu = η × ( γ p × DL + γ p × PL ) × L tt / 8
2
=1.05 × ( 1.25 × 2.5 + 1.75 × 3 ) × 800 / 8= 703500 N.mm
Momen tại giữa nhòp ở trạng thái giới hạn sử dụng :
DL
PL
2
Ms = η × ( γ p × DL + γ p × PL ) × L tt / 8
2
=1.05 × ( 1 × 2.5 + 1 × 3 ) × 800 / 8= 462000 N.mm
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

Để thiên về an toàn ta lấy momen tại giữa nhòp của dầm giản đơn để thiết kế cốt thép
4.2 Thiết kế cốt thép cho bản lề bộ hành :
Chiều cao tiết diện : h = 100 mm
Chiều rộng tiết diện : b = 1000 mm
Bê tông cấp 28
Cường độ chảy của cốt thép f y = 280 MPA
Chọn chiều dày lớp phủ : dc = 25 mm
Chiều cao có hiệu của mặt cắt : ds =h - dc = 100 – 25 = 75 mm
Chọn hệ số sức kháng : φ = 0.9
Chiều dày của khối ứng suất tương đương :
2 × Mu
2 × 703500
2
2
a = ds - d s −
= 75 - 75 −
= 0.439 mm
'
φ × 0.85 × f c × b
0.9 × 0.85 × 28 × 1000
f c' = 28 MPA nên β1 = 0.85
Chiều cao trục trung hoà :
c = a/ β1 = 0.439 / 0.85 = 0.516 mm
Tính giá trò c/ds = 0.516/75 = 0.0006 < 0.45
0.85 × f c' × a × b × β1
0.85 × 28 × 0.439 × 1000 × 0.85

As =
=
= 31.717 mm2
fy
280
Diện tích cốt thép tối thiểu :
0.03 × f c'
0.03 × 28
A s min =
× b × h=
× 1000 × 100 = 300 mm2
fy
280
Vì A s < A s min nên lấy A s = A s min để tính toán diện tích cốt thép
A s = 300 mm2
Chọn φ10 a200 để bố trí cốt thép chòu momen dương củabản lề bộ hành
Bố trí cốt thép chòu momen âm cũng như momen dương
*Kiểm tra lại điều kiện c/ds < 0.45
Với cốt thép đã bố trí trong phạm vi 1m bố trí được 5 thanh φ10 có A s = 392.69 mm2
As × f y
392.69 × 280
=
= 5.435 ( mm )
Ta tính lại a =
'
0.85 × f c × b × β1 0.85 × 28 × 1000 × 0.85
Tính lại chiều cao trục trung hoà: c = a/ β1 = 5.435/0.85 = 6.39 mm
Tính giá trò c/ds = 6.39/75 = 0.085 < 0.45 (thỏa)
2.4.3 Kiểm tra ở trạng thái giới hạn sử dụng:
Momen tác dụng ở trạng thái giới hạn sử dụng là : 462000 N.mm

Diện tích cốt thép chòu kéo : A s = 392.69 mm2
Chiều cao có hiệu của mặt cắt : d s = h - d c = 100 -25 = 75 mm
Giả sử dầm đặt trong điều kiện khí hậu bình thường nên có Z = 30000 N/mm
Với cách bố trí φ10 a200 thì trong 1 m theo phương dọc cầu bố trí được 5 thanh
Ứng suất cho phép trong cốt thép :
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

fsa = Z / (d c × A)1/3 = 30000 / (25 × 10000 )1/3
= 476.22 MPA > 0.6 × f y = 0.6 × 280 = 168 MPA

Với A là diện tích bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chòu kéo chính chia cho số thanh
A = (25 × 2 ) × 1000 / 5 = 10000 mm2
D10a200

A

Lấy fsa = 0.6 × f y = 168 MPA
Môđun đàn hồi của cốt thép thường : E s = 200000 MPA
'
Môđun đàn hồi của bê tông : E c = 0.043 × γ1.5
với γ c = 2400 kg/m3

c × fc
1.5
= 0.043 × 2400 × 28 = 26752.5 MPA
Tỷ số mun đàn hồi : n = E s / E c = 200000/26752.5 = 7.476
Bề rộng bêtông chòu nén :

n × As 
2 × ds × b
x=
×  1 +
− 1) ÷
÷
b
n × As



7.476 × 392.69 
2 × 75 × 1000
=
× 1+
− 1) ÷ = 18.25 ( mm )
1000
7.476 × 392.69


Momen quán tính của tiết diện :
Icr = b × x 3 / 3 + n × A s × (d s − x) 2

= 1000 ×18.253 / 3 + 7.476 × 392.69 ×(75 − 18.25) 2

= 11482039 ( mm 4 )

Ứng suất trong cốt thép :
fs = n × M s × (d s − x) / I cr
= 7.476 × 462000 × (75 − 18.25) / 11482039
= 17.07 ( MPA )
Kiểm tra : fs = 17.07 MPA < fsa = 168 MPA => Thỏa điều kiện ở trạng thái giới hạn sử
dụng
2.5 Kiểm toán va xe cho gờ chắn bánh (bó vỉa)

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

Chọn lan can thiết kế là lan can cấp L-3
Theo bảng 13.7.3.3-1 của 22TCN-272-05 ta có:
Chiều dài phân bố của lực theo phương dọc
L t = 1070 mm
Lực va ngang của ôtô
Ft = 240 KN
Tính sức kháng của bó vỉa
Sức kháng của bêtông được xác đònh theo phương pháp đường chảy
* Đối với các va xô trong một phần đoạn tường


2
M c L2c 
Rw =
 8M b + 8M w H +
÷ ( theo 13.7.3.4-1 của 22TCN272-05)
2Lc − L t 
H 
Ta tính chiều dài đường chảy theo công thức
2

L
 L  8.H.(M b + M w .H)
Lc = t +  t ÷ +
( theo 13.7.3.4-2 của 22TCN272-05)
2
Mc
 2 
*Đối với các va xô tại đầu tường hoặc mối nối

2
M c L2c 
Rw =
M
+
M
H
+
( theo 13.7.3.4-3 của 22TCN272-05)
 b

÷
w
2Lc − L t 
H 
Ta tính chiều dài đường chảy theo công thức
2

L
 L  H.(M b + M w .H)
Lc = t +  t ÷ +
( theo 13.7.3.4-4 của 22TCN272-05)
2
Mc
 2 
Trong đó : R w là sức kháng của bó vỉa
Lc là chiều dài xuất hiện cơ cấu chảy
L t là chiều dài phân bố của lực theo phương dọc
M b là sức kháng của dầm tại đỉnh tường
M w là sức kháng uốn của thép ngang trên 1 đơn vò chiều dài
M c là sức kháng uốn của thép đứng trên 1 đơn vò chiều dài
H là chiều cao của bó vỉa
Trong trường hợp tính cho bó vỉa thì M b = 0

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 13

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

Ta có thể tính sức kháng uốn của cốt thép ngang trên 1 đơn vò chiều dài rồi thay vào công
thức trên nhưng do ở đây bề dày bó vỉa không đổi nên ta có thể tính luôn sức kháng của
toàn bộ cốt thép ngang trên bó vỉa , tức là ta tính luôn giá trò M w . H
Tính sức kháng uốn của thép ngang trên toàn chiều cao của bó vỉa
Tính sức kháng uốn của thép ngang thực ra là bài toán tính khả năng chòu lực của bài toán
cốt đơn tiết diện chữ nhật

Tiết diện tính toán có kích thước

chiều cao bằng B1
chiều rộng bằng chiều cao gờ chắn bánh H1
Chiều cao có hiệu của mặt cắt : d s = B1 − d c
= 20 – 3.5 = 16.5 cm
Số thanh cốt thép ngang dọc theo chiều cao bó vỉa : n n = 3
Diện tích cốt thép dọc trên mặt cắt ngang :
A s = n n × π × d n2 / 4 = 3 × π × 1.2 2 / 4 = 3.3929 ( cm 2 )
Kiểm tra điều kiện A s > A s min
0.03 × f c'
A s min =
× b × h = 0.03 × 28 × 30 × 20 = 1.8 cm2
fy
280
Ta có A s = 3.3929 cm2 > A s min = 1.8 cm2 => Thỏa điều kiện A s > A s min
Ta tính sức kháng uốn của thép ngang
Giả sử : fs = f y = 280 MPA
Chiều dày của khối ứng suất tương đương :

As × f y
3.3929 × 280
a=
=
= 1.3306 cm
'
0.85 × f c × H1
0.85 × 28 × 30
Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất β1 :
'
Vì f c = 28 MPA nên β1 = 0.85
Chiều cao trục trung hoà : c = a/ β1 = 1.3306 /0.85 = 1.565 cm
Tính giá trò c/ds = 1.565 /16.5 = 0.09 < 0.45
Ta tính được khả năng chòu lực của tiết diện :
M n = φ × A s × f y × (d s − a / 2) = 0.9 × 339.29 × 280 × (165 - 13.306 /2)
= 1356043264.5 N.mm = 15043.3 KN.mm
M
=> w × H = 15043.3 KN.mm
Tính sức kháng uốn của thép đứng trên một đơn vò chiều dài (ở đây lấy 1 m để tính toán )
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

Tính sức kháng uốn của thép ngang thực ra là bài toán tính khả năng chòu lực của bài toán
cốt đơn tiết diện chữ nhật

Tiết diện tính toán có kích thước chiều cao bằng B1
chiều rộng bằng 1m
Số thanh cốt thép đứng dọc theo chiều dài cầu : n d = 7
Diện tích cốt thép đứng trong 1m dài theo phương dọc cầu :
A s = n d × π × d n2 / 4 = 7 × π × 1.22 / 4 = 7.9128 cm2
Chiều cao có hiệu của mặt cắt : d s = B1 − (d c − d) = 20 – ( 3.5 – 1.2 ) = 17.7 cm
Kiểm tra điều kiện A s > A s min
0.03 × f c'
A s min =
× b × h = 0.03 × 28 × 100 × 20 = 6 cm2
fy
280
Ta có A s = 7.9128 cm2 > A s min = 6 cm2 => Thỏa điều kiện A s > A s min
Ta tính sức kháng uốn của thép đứng
Giả sử : fs = f y = 280 MPA
Chiều dày của khối ứng suất tương đương :
As × f y
7.9128 × 280
a=
=
= 0.931 cm
'
0.85 × f c × b
0.85 × 28 × 100
Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất β1 :
f c' = 28 MPA nên β1 = 0.85
Chiều cao trục trung hoà : c = a/ β1 = 0.93092 /0.85 = 1.0952 cm

Tính giá trò c/ds = 1.0952 /16.9 = 0.0648 < 0.45
Ta tính được khả năng chòu lực của tiết diện :
M n = φ × A s × f y × (d s − a / 2) = 1 × 791.28 × 280 × (177 - 9.31 /2)
= 38184573.7 N.mm = 38184.6 KN.mm
=> M c = 38184.6/1000 = 38.185 KN.mm/mm
*Đối với các va xô trong một phần đoạn tường :
Chiều dài đường chảy
2

L
 L  8.H.(M b + M w .H)
Lc = t +  t ÷ +
2
Mc
 2 

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

2

1070

 1070  8 × 300 × 15043.3)
= 1645 mm
=
+ 
÷ +
2
38.185
 2 
Sức kháng của bêtông:

2
M c L2c 
Rw =
 8M b + 8M w H +
÷
2Lc − L t 
H 

2
38.185 × 16452 
=
 8 × 15043.3 +
÷
2 × 1645 − 1070 
300

= 418.7154 KN > Ft = 240 KN
R w > Ft => đảm bảo khả năng chòu lực đối với va xô trong một phần đoạn tường
*Đối với các va xô tại đầu tường hoặc mối nối
Ta tính chiều dài đường chảy theo công thức

2

L
 L  H.(M b + M w .H)
Lc = t +  t ÷ +
2
Mc
 2 
2

1070
 1070  300 × 15043)
=
+ 
= 1171 mm
÷ +
2
38.185
 2 

2
M c L2c 
Rw =
 Mb + Mw H +
÷
2Lc − L t 
H 

2
38.1846 × 11712 

Rw =
15043.3 +
÷= 298.1 KN > Ft = 240 KN
2 × 1171 − 1070 
300

R w > Ft => đảm bảo khả năng chòu lực đối với va xô tại đầu tường hoặc mối nối
2.6 Kiểm tra sức kháng cắt tại vò trí tiếp xúc :
Tính toán trên 1 đơn vò theo phương dọc cầu (1mm)
Sứckháng cắt danh đònh của mặt cắt tiếp xúc
Vn = cA cv + µ  A vf f y + Pc  (theo 5.8 .4.1-1 của 22 TCN 272-05)
Diện tích bêtông tham gia truyền lực :
A cv = B1 × 1 = 200 × 1 = 200 mm2
Diện tích cốt thép chòu cắt đi qua mặt phẳng cắt :
A vf = ( 1000 / ad ) × ( π × d d2 / 4 )/1000
2
= ( 1000 / 150 ) × ( π × 12 / 4 )/1000 = 0.7536 mm2
Kiểm tra điều kiện : A vf ≥ 0.35 × b v / f y ( theo 5.8.4.1-4 của 22TCN 272-05)
b v là bề rộng mặt tiếp xúc b v = B1= 200 mm
0.35 × b v / f y = 0.35 × 200 / 280 = 0.25 mm2
Kiểm tra A vf = 0.7536 mm2 > 0.35 × b v / f y = 0.25 mm2 ⇒ thoả điều kiện về diện tích cốt
thép chòu cắt
c là hệ số dính bám ở đây lấy c = 0.52 MPA ứng với bê tông đổ phủ lên bê tông sạch,đã
cứng và không được tạo nhám

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 16

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

µ là hệ số ma sát µ = 0.6 × λ ,với bê tông tỷ trọng thường lấy λ = 1
Lực nén tónh thường xuyên xuống mặt phẳng cắt trên một đơn vò chiều dài (mm)
Pc = B1 × H1 × λ c với λ c = 2400 kg/m3 = 2.3544 × 10−5 N/mm3
= 200 × 300 × 2.3544 × 10−5 = 1.41264 N
Sứckháng cắt danh đònh của mặt cắt tiếp xúc :
Vn = cA cv + µ  A vf f y + Pc  = 0.52 × 200+(0.7536 × 280+1.41264)
= 231.452 N/mm = 231.452 KN/m
0.2 × f c' × A cv = 0.2 × 28 × 200 = 1120 N/mm > Vn = 231.452 N/mm
5.5 × A cv = 5.5 × 200
= 1100 N/mm > Vn = 231.452 N/mm
_ Lực cắt tại chân tường do va chạm xe cộ trở thành lực kéo T trên một đơn vò chiều dài
+Đối với các va xô trong một phần đoạn tường
T = R w / (L c + 2 × H) = 418.72/(1.64 + 2 × 0.3) = 180.904 KN/m
T = 180.904 KN/m < Vn = 231.452384 KN/m
+Đối với các va xô tại đầu tường hoặc mối nối
T = R w / (L c + 2 × H) = 298 /(1.17 + 2 × 0.3) = 168.317 KN/m
T = 168.317 KN/m < Vn = 231.452384 KN/m
Vậy đảm bảo sức kháng cắt tại vò trí tiếp xúc

Diện tích mặt cắt ngang của phần bê tông của lan can và lê bộ hành
A bt = 600 × 250 + 200 × 300 + 800 × 100 = 290000 ( mm 2 )
Diện tích mặt cắt ngang thanh lan can :
2
2

2
2
2
Ath = π × D / 4 − π × d / 4 = π × 90 / 4 − π × 80 / 4 = 1334.5 ( mm )
Diện tích tấm thép T2 :
A 2 = π × 702 / 2 + ( 350 + 350 ) × ( 170 + 2 × 70 ) / 2 − 2 × π × 90 2 / 4 = 103476 ( mm 2 )
Diện tích tấm thép T1 :
A1 = 10 × 1660 = 16600 ( mm 2 )

CHƯƠNG 2:

TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
Bản mặt cầu là phần bản nắp trên của dầm hộp đổ cùng lúc với dầm hộp. Làm việc theo
phương vuông góc với hướng xe chạy. Trong đồ án này sẽ mô hình sự làm việc của bản
mặt cầu là sơ đồ khung. Xét tại mặt cắt đỉnh trụ vì tại đây chiều cao của các vách dầm là
lớn nhất nên ảnh hưởng đến độ cứng của kết cấu ít nhất. Theo dọc cầu, cắt một dải bản dài
1m để tính toán
Ta tiến hành qui đổi phần cánh dựa trên sự tương đương về mặt tiết diện
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

Tiết diện qui đổi :

1 Tải trọng tác dụng
1.1 Tónh tải
+ Trọng lượng bản thân kết cấu DC
Thực hiện mô hình hóa trên MiDas, gán tải trọng bản thân vào ta có biểu đồ momen và
bảng tổng hợp momen tại các nút

Hình : Biểu đồ momen do TLBT.
Mặt cắt M(DC1)(N.mm)
1-1(-)
-65994119
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu
1-1(+)
2-2
3-3
4-4
5-5
6-6

-31219835
4513090

-9506807
6283292
24376365
-45964922

+ Trọng lượng lớp phủ tác dụng lên bản mặt cầu :
Do lớp phòng nước :
q pn = γ pn × h pn × 1000 = 1.5 × 10 −5 × 10 × 1000 = 0.15 ( N / mm )
Do lớp bê tông át phan :
q pn = γ pn × h pn × 1000 = 2.3 × 10 −5 × 50 × 1000 = 1.15 ( N / mm )
→ DW = 0.15 + 1.15 = 1.3 ( N / mm )

Mặt cắt M(DW)(N.mm)
1-1(-)
-3911186
1-1(+)
-2740915
2-2
993482
3-3
-1991564
4-4
431515
5-5
116288
6-6
-198938

Hình : Biểu đồ momen do lớp phủ.
+ Do lan can, lề bộ hành :

Coi gần đúng tải truyền xuống tại tim mỗi bó vỉa là :
Trọng lượng bê tông của lề bộ hành trong 1 m :
Pbh = 800 × 100 × 2.5 × 10 −5 × 1000 = 2000 ( N )

(

)

Trọng lượng của bó vỉa bên trong :

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(

GVHD : Th.S Mai Lựu

)

Pbv2 = 250 × 300 × 2.5 × 10 −5 × 1000 = 1875 ( N )

Lực truyền xuống bó vỉa bên trong :
P2 = Pbv2 + Pbh / 2 = 1875 + 2000 / 2 = 2875 ( N )
Trọng lượng của bó vỉa phía ngoài :

Pbv1 = 600 × 250 × 2.5 × 10 −5 × 1000 = 3750 ( N )

(

)

Trọng lượng của cột lan can truyền xuống bó vỉa phía ngoài :
Pclc = ( A th × 1000 + A T1 × 1000 / 2000 + A T2 × 1000 / 2000 ) × γ

= ( 1334.5 × 1000 + 16600 × 1000 / 2000 + 103476 × 1000 / 2000 ) × 7.8 × 10−5
= 222.13 ( N )

Lực truyền xuống bó vỉa phía ngoài :
P1 = Pbv1 + Pbh / 2 + Pclc = 3750 + 2000 / 2 + 222.13 = 4972.13 ( N )

Hình : Biểu đồ momen do lan can.
Mặt cắt M(DC3)(N.mm)
1-1(-)
-25202031
1-1(+)
-7155260
2-2
-1859873
3-3
3435514
4-4
7078773
5-5
1895589
6-6

-3287594
1.2 Hoạt tải
Tải trọng người và HL93
 Do người bộ hành :
Tải trọng người bộ hành tác dụng lên bản lấy bằng 3.10 -3 MPA
Tính gần đúng tải truyền xuống bản mặt cầu thành 2 lực tập trung
PL = 3 × 10 −3 × 1000 × 1000 / 2 = 1500 ( N )

SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

Hình : Biểu đồ momen do tải trọng người.
Mặt cắt M(PL)
1-1(-) -9234000
1-1(+) -2620517
2-2
-681458
3-3
1257602
4-4
2594676
5-5

694619
6-6
-1205438

 Hoạt tải HL93 :
Tổ hợp xe 3 trục và tải trọng làn được xếp theo phương ngang của BMC để được nội lực
lớn nhất. Tải xe phải đđược xếp theo đúng qui đđònh của tiêu chuẩn TK 272TCN-05.
Tải trọng làn được qui đổi theo phương ngang như sau :
9,3N / mm
.1000mm = 3,1N / mm
3000mm
3000
Tải trọng làn

p=3,1 N/mm
1800

Xe tải

72.5KN

P=72.5KN

Hình : Tổ hợp xe 3 trục + tải trọng làn
Chú ý khi xếp xe:
- Bánh xe phải cách bó vỉa - nằm ngoài bản hẫng - ít nhất 0.3m.
- Khoảng cách giữa 2 xe ít nhât là 1.2m
- Phạm vi tác dụng của tải trọng bánh xe không phải không đổi trên suốt chiều dài
truyền lực mà mở rộng ra, gọi là SW. Vì thực chất bản mặt cầu là cấu kiện tấm làm
việc 1 phương, nhưng ta qui về gần đúng là cấu kiện dầm. Bề rộng ảnh hưởng của

bánh xe (SW) được tính như sau :
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu
P

SW

1m

b1

x

Hình : Lực bánh xe tác dụng lên cánh hẫng.
Dầm côngsol :
SWcs = 1440 + 0.833 × X ( mm )
X là khoảng cách từ vi trí ngàm đến trọng tâm bánh xe.
Dầm liên tục :
SW + = 660 + 0.55 × S = 660 + 0.55 × 4547 = 3160.85 ( mm )

SW − = 1220 + 0.25 × S = 1220 + 0.25 × 4547 = 2356.75 ( mm )

Xe được xếp lên 1 làn, 2 hoặc 3 làn, miễn sao đạt được giá trò nội lực lớn nhất tại mặt cắt
nguy hiểm. Hệ số làn xe :
 Xếp 1 làn m=1,2.
 Xếp 2 làn m=1.
 Xếp 3 làn m=0,85.
 Xếp 4 làn m=0,65.
Đường ảnh hưởng, và cách xếp xe để tạo nội lực lớn nhất tại các mặt cắt tính toán :
1.2.1. Mặt cắt 1-1:
Trái :
1800
72.5KN P=72.5KN

3703

2153

Ứng với mỗi bánh xe ta tính được một bề rộng ảnh hưởng :
SV : Đỗ Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

SWcs = 1440 + 0.833 × 2153 = 3233.5 ( mm )

SWcs = 1440 + 0.833 × 353 = 1734.049 ( mm )


 y1
y2  
1−1 −
M LL ( ) = m × (1 + IM) × P × 1000 × 
+

1
2
 SWcongsol SWcongsol  


−353  
 −2153
= 1.2 × 1.25 × 72.5 × 103 × 1000 × 
+

 3233.5 1734.049  

= − 94548529.14 ( Nmm )
Phaûi :
Xeùt momen döông :
1454

1800
845.38
-

794
40

-

72.5KN

1200

72.5KN72.5KN

1800
72.5KN

8.674
45.36

1250 300 2153
3703

397.53


 y
y 
y
M1LL−1 = m × (1 + IM) × P × 1000 ×  1 + + 2 1 + 3 2  
SWcs SWcs  
 SW



250
78  
 14 + 35
= 1 × 1.25 × 72.5 × 103 × 1000 × 
+
+

 3160.85 3233.5 1734.049  

= 12488051.54 ( Nmm )
Xeùt momen aâm :

 y
y 
y
M1LL−1 = m × (1 + IM) × P × 1000 ×  1 − + 2 1 + 3 2  
SWcs SWcs  
 SW


−175  
 321 + 665 −862
= 1 × 1.25 × 72.5 × 103 × 1000 ×  −
+
+

 2356.75 3233.5 1734.049  

= −71220087.36 ( Nmm )

SV : Ñoã Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu

1800

1200

1800

72.5KN72.5KN

72.5KN

72.5KN

1454
845.38

794

-

40

-

8.674

45.36

397.53

1.2.2. Maët caét 2-2:
Momen döông :
1800
72.5KN

72.5KN
385.296

6.78

-

671.50

0.89

60.98

5.4

+

1250 300 2153
3703

110.723


 y + y 
M1LL−1 = m × (1 + IM) × P × 1000 ×  1 + 2  
 SW  


134 + 671.5  
= 1.2 × 1.25 × 72.5 × 103 × 1000 × 

 3160.85  

= 27713471.06 ( Nmm )

Momen aâm :
1800
72.5KN
385.296
1250 300 2153
3703

SV : Ñoã Minh Duy

6.78

671.50
+

0.89

60.98

5.4
110.723

MSSV : CD03031

Trang 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S Mai Lựu


 y
y 
M1LL−1 = m × (1 + IM) × P × 1000 ×  1 1 + 2 2  
 SWcs SWcs  


−43  
 −227

= 1.2 × 1.25 × 72.5 × 103 × 1000 × 
+

 3233.5 1734.049  

= −10331252.25 ( Nmm )
1.2.3. Maët caét 3-3:
Momen döông :
1800
72.5KN
684.048 409
-+

26.999
161

467.7
+

173

10.459

34.525

176.083


 y
y 

M1LL−1 = m. (1 + IM) × P × 1000 ×  1 1 + 2 2  
 SWcs SWcs  


90  
 409
= 1.2 × 1.25 × 72.5 × 103 × 1000 × 
+

 3233.5 1734.049  

= 19399909.55 ( Nmm )
Momen aâm :
1800

1800
72.5KN

72.5KN

72.5KN

467.7
684.048
+

26.999
76

-

10.459

72.5KN

173

203

34.525

176.083

1250 300 2153
3703

SV : Ñoã Minh Duy

MSSV : CD03031

Trang 25