Chương 2: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường
Chương 2:



Khoa xây dựng cầu

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU

1. PHƯƠNG ÁN I:
- Kết cấu thượng bộ:
+ Cầu dây võng dầm cứng liên tục BTCT f'c = 50 Mpa, 3 nhịp 100 + 400+100 (m)
+ Trụ lan can tay vịn, tay vịn bằng Inox
+ Các lớp mặt cầu:
- Lớp tạo mui luyện dày trung bình 7 cm
- Lớp phòng nước dày 1 cm
- BTN hạt mịn rải nóng dày 5cm
+ Khe co giản bằng cao su cốt thép bản
+ Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 10 cm
- Kết cấu hạ bộ:
+ Tháp cầu bằng BTCT f'c = 50 Mpa tiết diện hộp
+ Mố neo (móng giếng chìm) f'c = 30 Mpa
+ Cọc khoan nhồi BTCT f'c = 30 Mpa
- Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:
+ Dầm liên tục được thi công theo phương pháp lắp hẫng cân bằng qua tim tháp
+ Thi công mố: Thi công móng giếng chìm
+ Thi công tháp: đổ bêtông tại chỗ sử dụng ván khuôn trượt.
2. PHƯƠNG ÁN II:
- Kết cấu thượng bộ:
+ Dầm liên tục BTCT f'c = 50 Mpa: 75 + 5x90 + 75 (m)

+ Lan can bằng thép lá, tay vịn bằng ống thép tráng kẽm.
+ Khe co giản bằng cao su cốt thép bản
+ Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 10 cm
+ Các lớp mặt cầu:
- Lớp tạo mui luyện dày trung bình 5 cm
- Lớp phòng nước dày 1 cm
- BTN hạt mịn rải nóng dày 5cm
- Kết cấu hạ bộ:
+ Trụ cầu liên tục bằng BTCT f'c = 30 Mpa
+ Mố cầu dạng mố chữ U cải tiến BTCT f'c = 30 Mpa
+ Cọc khoan nhồi BTCT f'c = 30 Mpa
- Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

+ Dầm liên tục được thi công theo công nghệ đúc đầy theo chu kỳ
+ Thi công mố: Lắp dựng ván khuôn và đổ Bêtông tại chỗ
+ Thi công trụ: Lắp dựng ván khuôn và đổ Bêtông tại chỗ.
+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc khoan nhồi.

Phần I:




Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường

Khoa xây dựng cầu

THIẾT KẾ SƠ BỘ HAI PHƯƠNG ÁN
Chương 1 :

THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I:
CẦU DÂY VÕNG DẦM LIÊN TỤC BTCT THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ
LẮP HẪNG CÂN BẰNG
1. Tính toán khối lượng các hạng mục công trình:
1.1 Tính toán khối lượng dầm cứng BTCT:
Dầm liên tục BTCT của cầu dây võng được thi công theo công nghệ lắp
hẫng.Khoảng cách giữa hai cáp chủ là 23.5 m.Cáp chủ sơ bộ chọn đường kính 0.6
m.Khoảng cách giữa các cáp treo là 10m .Sơ bộ chọn đường kính của cáp treo là
0.15m. Tháp cầu có chiều cao tính từ đỉnh bệ móng lên đỉnh tháp là 68.4m.
Dầm liên tục BTCT dài 600 (m) .Mặt cắt ngang được cấu tạo từ 3 hộp 4 sườn.
Dầm cầu được cấu tạo từ các khối đúc .
Cấu tạo các khối dầm như sau:

30

150

1050

30

30

1050

30

50

275

30

25

B? TÄNG NHÆÛ
A HAÛ
T MËN DA?
Y 5 Cm
LÅÏP PHO?
NG NÆÅÏC DA?
Y 1Cm
LÅÏP TAÛ
O MUI LUY?Û
N DA?
Y TB 7 Cm
BAÍN MÀÛ
T CÁÖ
U DA?
Y 30 Cm

30

275
31

25

30

30

143

640

757

640

Sử dụng công thức trong AutoCad ta có:
+ Diện tích MCN: 24.07 (m2)
+ Thể tích bêtông của 1 khối neo: 0,75x0,68 = 0,51 (m3)
→ khối lượng của dầm bê tong:
(24.07.600 + 0,51)x2.5 = 36106.275(T)
+ Lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m3 bêtông dầm là 0.2 T/m3.
→ Tải trọng dầm tính ra phân bố đều:

DC = 36106.275/600 = 60.177 (T/m)
1.2 Tính toán khối lượng Tháp cầu:

117

364


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

- Hai tháp cầu có cấu tạo hoàn toàn giống nhau, chi tiết kích thước như hình vẽ:
- Thể tích bêtông phần bệ tháp:
V1 = 5x14x46.1 = 3227 (m3)
- Thể tích bêtông của trụ tháp:
V2 = 68.77x2.2x4= 605.176 (m3)
- Thể tích bêtông đoạn tháp xiên, rỗng:
V3 = 65.75x3x1.2= 236.7 (m3)
- Thể tích bêtông dầm ngang trên:
V5 = (3,4.3,4 – 2,4.2,4).21,72 = 92,7 ( m3)
- Thể tích bêtông dầm ngang dưới
V6 = (3,4.3,4 – 2,4.2,4).32,1 + 2.2,4.2,4.1 = 148,6 ( m3)
→ Tổng thể tích bêtông 1 tháp cầu:

V = 3227+605.176-236.7+92.7+148.6 = 3836.776(m3)
→ Tổng trọng lượng của 1 tháp :

Ptháp = 3836.776x2,5=9591.94 (T)

Cấu tạo tháp cầu:




Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường

Khoa xây dựng cầu

CÁÚ
U TAÛ
O THAÏP CÁÖ
U , TL 1/200
2350

400

1655

340

4030

340

340

50

1158

220

300
1885

1885

1400
500

218

150
900
4610

1.3 Tính toán khối lượng mố neo:
cấu tạo mố neo:




Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường

Khoa xây dựng cầu

MÀÛ

T CÀÕ
T NGANGMÄÚ
NEO - TÈLÃÛ
1/100
BÃTÄNGNHÆÛ
A HAÛ
T MËN5 CM

ÂÁÚ
T ÂÀÕ
P SAU MÄÚ

BÃTÄNGNHÆÛ
A HAÛ
T THÄ 7 CM
CÁÚ
P PHÄÚ
I ÂAÏDÀM LOAÛ
I 130CM
CÁÚ
P PHÄÚ
I ÂÁÚ
TÂÄÖ
I

500

300

300

1800

2700

1800

900

100

-13.46m

100
100 100
3000

MÀÛ
T CÀÕ
T NGANG CÁÖ
U, TL 1/100

25

25

BÃ TÄNG NHÆÛ
A HAÛ
T MËN DAÌY 5 Cm
LÅÏP PHOÌNG NÆÅÏC DAÌY 1Cm

LÅÏP TAÛ
O MUI LUYÃÛ
N DAÌY TB 7 Cm
BAÍN MÀÛ
T CÁÖ
U DAÌY 30 Cm
275

30

150

1050

1050

30

275

20
30
2272

1000

4000

-

Sử dụng công thức trong AutoCad ta có mố trái:

Diện tích phần bêtông mố neo: F=484.3 (m2)

30

20

60

20

100

30
60

80

30
60

80

50
30

20

60

20

100

20

80

20

100

20

50

30

20

20

500

30

143

100

1000


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

Thể tích phần mố neo:
484.3 x 40 = 19372 (m3)
Trọng lượng mố neo:
19372 x 2.5 =48430 (T)
1.4 Khối lượng mố phải giống mố trái
1.5 Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu:
1.5.1 Khối lượng các lớp mặt cầu:
- Lớp BTN dày 5cm: DW1= 0,05. 28. 2,25.9,8 = 30,87 (KN/m)
- Lớp phòng nước dày 1cm: DW2 = 0,01 .28. 1,5.9,8 = 4,12 (KN/m)
→ Trọng lượng các lớp mặt cầu: 30,87 + 4,12 = 34,99 (KN/m)

1.5.2 Trọng lượng lan can, tay vịn, gờ chắn bánh:
- Lan can tay vịn làm bằng ống thép tráng kẽm, lấy Wlctv= 0,4(KN/m).
+Trọng lượng Bêtông phần bệ lan can, tay vịn (tính cho 1 m dài):
0,25.0,3.2,4.9,8 = 1,76 (KN/m)
+Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m3 bêtông là 0,60KN. =>Trọng lượng
lan can tay vịn là:

20

- Thể tích bêtông của phần gờ chắn bánh:

30

0,5.(0,2 + 0,3).0,3= 0,075 (m3)
=> Trọng lượng của phần chắn bánh:

30

0,4+1,76+0,25.0,3.0,6=2,21(KN/m)

25

0,075.2,4.9,8 + 0,075.0,6 = 1,81 (KN)

30

⇒ Tỉnh tải giai đoạn II tính ra phân bố đều:
DW = 34,99+(2,21.2 + 1,81.4) = 46,65 (KN/m) =4.665 (T/m)
1.6 Chi tiết cấu tạo và tính toán khối lượng dây võng:
- Sơ đồ kết cấu trong cầu dây võng là hệ siêu tỉnh, nội lực trong hệ phụ thuộc độ cứng
của của các bộ phận cấu thành nên hệ. Do đó để tính toán được nội lực trong hệ phải
sơ bộ lựa chọn cấu tạo tiết diện dây .
- Sử dụng các bó cáp CĐC gồm nhiều tao có đường kính danh định 5 mm.
- Các chỉ tiêu các bó cáp sử dụng như sau:

15 tao



Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường

Khoa xây dựng cầu

Tải trọng giới hạn
( β z ) (T)

2790

Tải trọng sử dụng
(0,45. β z ) (T)

1255.5

Ta chọn sơ bộ tiết diện cho cáp chủ :
Tiết diện cáp chủ: F= Stt/f =9873/75150 = 131.4x10-3 (m2)=1310.4
f: Cường độ giố hạn chảy của vật liệu làm dây. Ta sở dụng thép có đường kính
5mm,tiết diện ngang danh định 0.196cn2 .Giới hạn chảy của thép fby=1670Mpa suy ra
f=0.45x1670000 =751500KN/m2
Số sợi cáp 5mm: n=1310.4 /0.196 = 6685(sợi)
Chọn cáp chủ 136bó ,mỗi bó 20 tao , mỗi tao 7 sợi,
Chọn cáp treo 9bó , mỗi bó 15 tao, mỗi tao 7 sợi
Các Thông Số Của Dây Võng
Số tao
Tên dây

trong 1

bó

Chiều

Khối lượng

dài(1dây)

1 dây(T)

Dây 1

15

6.18

0.97

Dây 2

15

10.29

1.62

Dây 3

15

14.46

2.28

Dây 4

15

18.67

2.95

Dây 5

15

22.93

3.62

Dây 6

15

27.23

4.30

Dây 7

15

31.58

4.98

Dây 8

15

35.97

5.67

Dây 9

15

40.41

6.37

Dây 10

15

41

6.47

Dây 11

15

37.3

5.88

Dây 12

15

33.8

5.33

Dây 13

15

30.5

4.81

Dây 14

15

27.4

4.32

Dây 15

15

24.5

3.86




Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường

Khoa xây dựng cầu

Dây 16

15

21.8

3.44

Dây 17

15

19.3

3.04

Dây 18

15

17

2.68

Dây 19

15

14.9

2.35

Dây 20

15

13

2.05

Dây 21

15

11.3

1.78

Dây 22

15

9.8

1.55

Dây 23

15

8.5

1.34

Dây 24

15

7.4

1.17

Dây 25

15

6.5

1.03

Dây 26

15

5.8

0.91

Dây 27

15

5.3

0.84

Dây 28

15

5

0.79

- Tổng khối lượng thép cường độ cao dùng cho các cáp treo: 320.01 (T)
- Khối lượng cáp chủ là: 2.99x103(T),
-Tổng Chiều dài cáp chủ hai bên là :1280m (xem phụ lục 1)
2.Tính toán số lượng cọc trong tháp:
2.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:
- Sử dụng cọc khoan nhồi BTCT đường kính 1,5 m, f'c = 30 Mpa
Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau:
Ptt= min{Qr, Pr}
* Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
- Sức kháng dọc trục danh định:
Pn= 0,85[0,85.f'c.(Ap-Ast) +fy.Ast]; (N)
Trong đó:
f'c: Cường độ chụ nén của BT cọc(Mpa); f'c = 30Mpa .
Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap = 1766250 mm2.
Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 22φ20 : Ast = 6908 mm2
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420 Mpa
Thay vào ta được:
Pn = 0,85.[0,85.30.(1766250 - 6908) + 420.6908] = 40,6.106 (N) = 40,6 (MN)
- Sức kháng dọc trục tính toán:
Pr = φ.Pn (MN)




Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường

Khoa xây dựng cầu

Với : Hệ số sức kháng mũi cọc, φ = 0,75 (TCN-5.5.4.2)
Pr = 0,75.40,6 = 30,45(MN)
* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:
- Sức kháng mũi danh định: qp= 3.qu.Ksp.d (Mpa)
Trong đó:

3+

Ksp =

Sd
D

10 1 + 300

td
Sd

d: Hệ số chiều sâu không thứ nguyên:
d = 1 + 0,4

Hs
≤ 3.4
Ds

qu: Cường độ nén dọc trục trung bình của lõi đá, qu = 30 Mpa
Ksp: Hệ số khả năng chịu tải không thứ nguyên
Sd: Khoảng cách các đường nứt, Sd = 300 mm
td: Chiều rộng các đường nứt; td =1 mm

D : Đường kính cọc; D = 1500 mm
Ds: Đường kính hố đá, D = 1500 mm
Hs: Chiều sâu chôn cọc vào trong hố đá; Hs = 2300 mm
Thay số vào các công thức ta được: d =1,6; Ksp = 0,23
→ qp=3.30.0,23.1,6 = 33.12 (Mpa)

- Sức kháng dọc trục tính toán:
Qr= ϕqp qp.Ap
ϕ qp : Hệ số sức kháng lấy theo bảng 10.5.5.2; ϕ qp = 0,5
Qr = 0,5.33,12.1,766 = 29.25 (MN)
Sức chịu tải tính toán của cọc:
Ptt = min{Qr, Pr} = min{19,5; 30,45} = 29.25 (MN)

2.2 Tính toán áp lực tác dụng lên bệ mố, tháp:
Để xác định phản lực lớn nhất tại đáy bệ mố, bệ trụ em sử dụng chương trình
Midas Civil.
2.2.1 Các bước chính thực hiện trong chương trình:
- Mô hình hóa kết cấu
- Khai báo các làn xe
- Khai báo các tải trọng theo 22TCN272-05: Xe Tadem+Lan, Xe Tai+ Lan
- Khai báo các lớp xe


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

- Khai báo các trường hợp tải trọng di động, gán các tải trọng di động vào các làn cho
phù hợp.
- Khai báo các truờng hợp tải trọng di động và các tổ hợp tải trọng có xét đến hệ số tải
trọng, hệ số xung kích.
- Cụ thể các bước mô hình hóa kết cấu và tổ hợp tải trọng như sau:
2.2.2 Mô hình hóa kết cấu:
- Toàn bộ kết cấu cầu dây võng sẽ được mô hình vào trong chương trình gần đúng như
kết cấu thật, mô hình bài toán là mô hình không gian
- Dầm liên tục tiết diện hộp được mô tả trong chương trình là phần tử Beam. Mặt cắt
ngang dẩm chủ được khai báo trong chương trình với các thông số cụ thể như sau:
(Xem hình vẽ)

- Tháp cầu có kết cấu dạng hộp rỗng làm việc chủ yếu chịu nén uốn nên sẽ được khai
báo bằng phần tử Beam với các dạng MCN có kích thước như sau:


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

- Trong cầu dây võng nội lực xuất hiện trong dây võng chủ yếu là lực kéo do đó dây
văng sẽ được khai báo là phần tử TENS-TRUSS, loại Cable
2.2.3 Khai báo các điều kiện biên:
- Liên kết neo giữa cáp chủ với đất được mô tả là 4 ngàm cứng
- Liên kết giữa chân tháp với nền đất được mô tả là ngàm
- Hai đầu dầm được mô tả bằng gối cố định và di động.
- Để mô tả sự làm việc của gối cầu tại vị trí dầm liên tục tựa lên dầm ngang dưới của

tháp ,tại vị trí trụ tháp dầm chủ dược kê trên gối di đông bằng liên kết RIGID LINK
- Liên kết giữa đầu neo dây võng với dầm cứng được mô tả bằng các ràng buộc
chuyển vị RIGID LINK thể hiện sự chuyển vị đồng thời của chúng theo các phương.

Kết quả mô hình hóa kết cấu


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

Kết cấu được hiện dưới dạng không gian

2.2.4 Khai báo các làn xe:


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

- Cầu gồm 6 làn xe chạy rộng 21 m và 2 làn người đi bộ rộng 2x2.75 đó sẽ khai báo
trong chương trình 8 làn xe với các độ lệch tâm như sau:
Tên làn

Độ lệch tâm (m)

Làn 1

2,5

Làn 2

6,0

Làn 3

9,5

Làn 4

13,375

Làn 5

-2,5

Làn 6

-6,0

Làn 7

-9,5

Làn 8

-13,375

- Làn 1, Làn 2, Làn 3, Làn 5, Làn 6, Làn7, sẽ chịu hoạt tải xe chạy gồm các trường hợp
tải trọng: xe hai trục+ tải trọng làn ( Hoat TademLan) và xe tải + tải trọng làn (Hoat
TruckLan)
- Làn 4, Làn 8 được gán cho tải trọng người đi bộ.
2.2.5 Khai báo xe tiêu chuẩn theo AASHTO-LRFD (22TCN272-05)
- Chọn mã thiết kế AASHTO-LRFD
- Khai báo 2 trường hợp hoạt tải theo AASHTO-LRFD bao gồm:
o HL-93TDM: hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn
o HL-93 TRK: hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu




Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường

Khoa xây dựng cầu

2.2.6 Khai báo các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng:
- Tải trọng tác dụng thẳng đứng tính đến đáy bệ gồm:
o Trọng lượng bản thân dầm, trọng lượng bản thân mố, trụ (tỉnh tải giai đoạn 1)
o

Trọng lượng thân các lớp mặt cầu, lan can tay vịn (tỉnh tải giai đoạn 2)

o

Hoạt tải HL-93, tải trọng người đi bộ

-

Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo theo TTGH cường độ:
Stt

Trường hợp tải

Hệ số tải

Mô tả

trọng

trọng

1

TT1

Tỉnh tải giai đoạn 1

1.25

2

TT2

Tỉnh tải giai đoạn 2

1.5

3

Hoạt Tademlan

4

Hoạt Trucklan

Hoạt tải xe tải và tải trọng làn

1.75

5

Hoạt Nguời

Tải trọng người

1.75

Hoạt tải xe 2 trục và tải trọng
làn

1.75

- Các tổ hợp tải trọng được khai báo trong chương trình để có tổ hợp được các giá trị
bất lợi nhất:
Stt

Tên tổ
hợp

Mô tả

Loai tổ
hợp

1

Hoat1

Hoạt tải xe tandem,tải trọng làn
cộng tác dụng với tải trọng người

ADD

1.75(Hoat TandemLan
+ Hoat Nguoi)

2

Hoat2

ADD

1.75(Hoat TruckLan
+ Hoat Nguoi)

3

Hoatmax

ENVE

Max( Hoat1, Hoat2)

4

TinhMax

ADD

(1,25TT1+
1,5TT2)

5

T+H

ADD

Hoatmax+Tinhmax

6

BaoTH

ENVE

Max(Hoatmax,
Tinhmax, T+H)

Hoạt tải xe trục,tải trọng làn cộng
tác dụng với tải trọng người
Lấy giá trị bất lợi của Hoat1 và
Hoat2
Cộng tác dụng của Tỉnh tải giai
đoạn 1 và tỉnh tải giai đoạn 2
Cộng tác dụng của Tỉnh tải và hoạt
tải( TinhMax, HoatMax)
Lấy giá trị bất lợi nhất trong 3 tổ
hợp( Hoatmax, Tinhmax, T+H)

Công thức


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

Ghi chú:
-Hệ số xung kích được khai báo cùng với việc khai báo tải trọng xe hai trục và tải
trọng xe tải: IM = 25%
- Hệ số tải trọng được khai báo cùng với việc khai báo các trường hợp tải
- Sau khi khai báo đầy đủ các thông số như Làn xe, Loại xe, Lớp xe, các trường hợp tải
trọng và các tổ hợp tải trọng, chương trình sẽ tự động vẽ các ĐAH, xếp xe lên các
ĐAH sao cho gây ra hiệu ứng bất lợi nhất đúng theo yêu cầu của qui trình thiết kế cầu
AASHTO-LRFD (22TCN272-05).
2.2.7 Kết quả chạy chương trình:

KẾT QUẢ PHẢN LỰC TẠI CÁC GỐI
Vị Trí

Giá trị (T)

Tháp 1

52524.11

Tháp 2

52525.23

- Các giá trị phản lực tại các gối chưa xét đến tải trọng bản thân của mố do đó cần phải
cộng thêm chúng vào để có được Ap

AP = Nmax + 1,25.DCMT (KN)
Trong đó:
+ Ap : Phản lực tính toán tính đến đáy bệ móng.
+ Nmax: Phản lực lớn nhất do tác dụng của trọng lượng bản thân dầm tháp, tỉnh
tải giai đoạn 2 và hoạt tải
+ DCMT : trọng lượng bản thân của mố
+ 1,25: hệ số tải trọng
2.3. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho tháp cầu:
+ Công thức tính toán :




Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường
n = β.

Trong đó :

Khoa xây dựng cầu

AP
Ptt

n là số lượng cọc tính toán.
β: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng , β = 1,15

AP : Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng.
Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc.
Cấu kiện

AP (T)

Ptt (T)

n (cọc)

Chọn

Tháp 1

52524.11

2925

20.65

21

Tháp 2

52525.23

2925

20.65

21

- Bố trí cọc trong bệ tháp cầu, mố cầu:

200

700

700

700

700

700

700

200

150

550

1400

550

150

Bố trí cọc trong bệ Tháp cầu

Mố em dùng móng giếng chìm nên em chỉ di kiểm tra kích thước móng giếng chìm sao

cho hợp lý
3.Kiểm toán khả năng chịu lực của cáp treo:
- Để tính nội lực dây võng em sử dụng chương trình Misdas-Civil. Các tổ hợp tải trọng,
hệ số tải trọng được lấy như trong phần tính toán phản lực.
- Giá trị nội lực trong các tổ hợp bất lợi và kết quả kiểm toán như sau:
Số tao

TỉnhMax

HoạtMax

Bao TH

Lực Căng

trong 1 bó

(T)

(T)

(T)

Dây 1

15 tao

-48.53

14.85

-63.60

sủ dụng (T)
1722.7

Dây 2

15 tao

203.42

24.9

228.33

1722.7

Đạt

Dây 3

15 tao

235.79

27.56

263.35

1722.7

Đạt

Dây 4

15 tao

239.55

28.43

267.98

1722.7

Đạt

Dây 5

15 tao

220.72

28.39

249.10

1722.7

Đạt

Tên Dây

Kết Luận
Đạt


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

Dây 6

15 tao

116.57

27.53

204.11

1722.7

Đạt

Dây 7

15 tao

102.78

26.06

128.84

1722.7

Đạt

Dây 8

15 tao

3.25

26.56

29.81

1722.7

Đạt

Dây 9

15 tao

-60.3

75.99

-139.08

1722.7

Đạt

Dây 10

15 tao

105.99

84.57

190.56

1722.7

Đạt

Dây 11

15 tao

161.08

38.89

199.97

1722.7

Đạt

Dây 12

15 tao

230.27

36.78

267.05

1722.7

Đạt

Dây 13

15 tao

282.99

38.05

321.04

1722.7

Đạt

Dây 14

15 tao

319.65

39.22

358.87

1722.7

Đạt

Dây 15

15 tao

344.63

40.04

384.67

1722.7

Đạt

Dây 16

15 tao

361.59

40.59

402.18

1722.7

Đạt

Dây 17

15 tao

373.11

40.97

414.08

1722.7

Đạt

Dây 18

15 tao

380.92

41.23

422.15

1722.7

Đạt

Dây 19

15 tao

386.21

41.42

427.63

1722.7

Đạt

Dây 20

15 tao

389.77

41.57

431.34

1722.7

Đạt

Dây 21

15 tao

392.14

41.69

433.83

1722.7

Đạt

Dây 22

15 tao

393.69

41.78

435.47

1722.7

Đạt

Dây 23

15 tao

394.66

41.88

436.50

1722.7

Đạt

Dây 24

15 tao

395.24

41.89

437.11

1722.7

Đạt

Dây 25

15 tao

395.54

41.90

437.43

1722.7

Đạt

Dây 26

15 tao

395.66

41.90

437.56

1722.7

Đạt

Dây 27

15 tao

395.68

41.90

437.58

1722.7

Đạt

Dây 28

15 tao

395.67

41.90

437.56

1722.7

Đạt

Dây 29

15 tao

395.66

41.90

437.55

1722.7

Đạt

4.Kiểm toán sơ bộ diện tích tối thiểu của tiết diện dầm chủ:
Diện tích tối thiểu của dầm chủ tại tiết diện có lực dọc lớn nhất:
A≥

k .S max
R

Trong đó:
+ Smax : Lực dọc tính toán lớn nhất trong dầm chủ do tỉnh tải và hoạt tải

Biểu đồ mômen trong dầm chủ như sau:


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

Biểu đồ bao mômen trong dầm chủ như sau:

- Kết quả chạy chương trình ta có được Smax = - 117.06 (T) được lấy trong tổ hợp tải
trọng bất lợi nhất BaoT +H
+ k = ( 2 ÷ 3): hệ số phụ thuộc vào nhiều yếu tố: độ lớn của lực dọc và momen uốn
trong tiết diện, chiều cao dầm chủ và tổ chức tiết diện. Bất lợi nhất chọn k = 3.
+ R : Cường độ tính toán của vật liệu liệu làm dầm chủ
R = fc’ = 50 (Mpa) = 50000 (KN/m2)
A≥

k .S max 3.117,06
=
= 0.007 (m2)
R
50000

→ Dầm chủ tiết diện hộp có A = 24.07 (m2) > 0.07 (m2): Thỏa yêu cầu.

5. Tính toán cáp DƯL trong dầm chủ:
- Sơ bộ chỉ tính toán số bó thép cần thiết chịu momen dương ở nhịp và chịu momen âm

ở gối.Ta có bảng momen tính toán như sau:
Momen tính toán trong Dầm chủ
Mtt (T.m)
Nhịp 1

32471.56

Nhịp 2

14882.00

Nhịp 3

32471.56

Tháp 1

-70992.05

Tháp 2

-70992.05

- Tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt ngang:
Sử dụng chức năng SECTION PROPERTY trong MIDAS CIVIL ta có được đặc
trưng hình học của mặt cắt ngang dầm chủ như sau:


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

Đại
Lượng
H

-

Giá trị

Đơn vị

2

m

A

24.07

m2

I

12.30

m4

Yt
Yd

0,91
1,09

m
m

Wt

13.52

m3

Wd

11.18

m3

Sử dụng cáp DƯL với các đặc trưng sau:
Loại Cáp DƯL
Diện tích 1 tao
Diện tích 1 bó
Giới hạn bền fpu

50 tao 15,24 mm
140 mm2

7000 mm2
1860 Mpa

Giới hạn chảy fpy
Môdun đàn hồi

1670 Mpa
197000 Mpa

+ Công thức tính toán số bó cáp:
- Trong cầu dây võng nội lực dầm chủ vừa có thành phần momen uốn vừa có thành
phần lực dọc. Lực dọc trong dầm thường gây hiệu ứng có lợi, làm triệt tiêu một phần
ứng suất kéo do tác dụng của momen uốn (Chỉ có khoan dầm giữa nhịp chịu lực kéo).
Do vậy để đảm bảo số bó cáp DƯL tính ra là hợp lý, trong tính toán số bó cáp DƯL
cần phải xem xét thành phần lực dọc trong dầm.
- Với bó chịu mômen âm:


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường



Khoa xây dựng cầu

a'T
N'T

e'T

h
yd

+ Ứng suất thớ trên:

N T' ≥ (

 N'
N ' .e'
f tr =  T + T T
Wtr
 A

Mmin

 M min N
 −
+ ≥0
W
A
tr


A.Wtr
A.Wtr
M min N
M
N
1
− )(

) → nb' ≥ ( min − )(
)(
)
'
'
Wtr
A W tr + A.eT
Wtr
A W tr + A.eT f KT . Abo

+ Ứng suất thớ dưới:

N T' ≤ (

truûc trung hoaì

yT

 N'
N ' .e'
f d =  T − T T
Wd
 A

 M min N
 +
+ ≥0
A
 Wd

A.W
A.W
M min N
M
N
1
+ )( ' d ) → nb' ≤ ( min + )( ' d )(
)
Wd
A A.eT − Wd
Wd
A A.eT − Wd f KT . Abo

- Bó chịu mômen dương:(Các tiết diện ở nhịp)

Mmax
yT
h
yd

truûc trung hoaì

eT
NT

aT
-Ứng suất thớ dưới:

NT ≥ (

M max
Wd

- Ứng suất thớ trên:

N
N .e  M
N
f d =  T + T T  − max + ≥ 0
Wd  Wd
A
 A
A.Wd
M
A.Wd
N
N
1
− )(
) → nb ≥ ( max − )(
)(
)
A Wd + A.eT
Wd
A Wd + A.eT f KT . Abo




Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

đường

NT ≤ (

M max
Wd

Khoa xây dựng cầu

N
N .e  M
N
f tr =  T − T T  + max + ≥ 0
Wtr  Wtr
A
 A
A.Wtr
M
A.Wtr
N
N
1
+ )(
) → nb ≤ ( max + )(
)(
)
A A.eT − Wtr
Wd
A A.eT − Wtr f KT . Abo

Trong đó :
+ N'T: Lực căng trong bó cốt thép dự ứng lực chịu mômen âm.
N'T =n'b .fKT.Abó
+ NT: Lực căng trong bó cốt thép dự ứng lực chịu mômen dương.
NT = nb.fKT.Abó
+ e'T, eT: Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm cốt thép dự ứng lực.
+ A: Diện tích tiết diện bêtông.
+ M: Mômen do tải trọng tác dụng gây ra tại tiết diện tính toán.
+ W: Mômen kháng uốn tiết diện.
+ n'b, nb : Số bó cốt thép cần tính.
+ fKT: Ứng suất cho phép khi căng kéo cốt thép:
fKT = 0,75.fpy = 1252,5 Mpa = 1,2525 (KN/mm2)
+ Abó: Diện tích một bó cáp; fbó = 7000mm2
Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp đến thớ ngoài cùng chịu kéo là
aT = 150 (mm).
+ N : Lực nén trong dầm chủ tại tiết diện tính toán do tác dụng của tỉnh tải .Cụ
thể giá trị lực dọc N như sau:
Lực dọc

Giá trị (T)

N1

85.06

N2

53.46

N3

85.06

NT1

117.06

NT2
117.06
+ Qui ước lực dọc nén là dương+ (*): Tại tiết diện giữa nhịp 3 dầm chủ chịu kéo
+ N1, N2, N3 lần lượt là lực dọc trong dầm chủ tại tiết diện có momem uốn bất lợi
nhất trong nhịp 1, nhịp 2, nhịp 3.
+ NT1 , NT2 lần lượt là lực dọc trong dầm chủ tại các tiết diện trên dầm ngang duới của
tháp 1 và trên tháp 2.




Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường

Khoa xây dựng cầu

Số bó thép chịu momen dương tại các tiết bất lợi ỏ nhịp
Nhịp 1
Nhịp 2
Nhịp 3
Trãn
Dæåïi
Trãn

Dæåïi
Trãn
Dæåïi

Tiết diện
Thåï
+
M (max)
(T.m)
N (T)

32471.56

32471.56

14882.00

14882.00

32471.56

32471.56

106.88

106.88

255.402

255.402

106.88

106.88

W (m 3 )

13.52

11.18

13.52

11.18

13.52

11.18

A (m 2 )

24.07

24.07

24.07

24.07

24.07

24.07

e T (m)

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

f KT (T/mm 2 )

0.12525

0.12525

0.12525

0.12525

0.12525

0.12525

A bo (mm 2 )

7000

7000

7000

7000

7000

7000

Säú boï tênh

n'b<=

n'b>=

n'b<=

n'b>=

n'b<=

n'b>=

128.71

28.19

58.99

12.84

128.71

28.19

Säú boï choün

24

Tiết diện
Thớ
M + (max)
(KN.m)

10

24

Số bó thép chịu momen âm
Tháp 1
Tháp 2
Dưới
Trên
Dưới

Trên

N (KN)

152268.85
106.88

152268.85
106.88

152268.85
106.88

152268.85
106.88

W (m 3 )

11.18

13.52

11.18

13.52

A (m 2 )

24.07

24.07

24.07

24.07

e T (m)

0.875

0.875

0.875

0.875

f KT (T/mm 2 )

0.12525

0.12525

0.12525

0.12525

A bo (mm 2 )

7000

7000

7000

7000

n'b<=

N'b>=

n'b<=

n'b>=

195.00

135.00

195.00

135.00

Säú boï tênh
Säú boï choün

135

135

Do cầu chỉ chịu tải 0.8HL93 nên số bó chọn như trên và với đặc điểm của cầu dây

võng là một loại cầu dự ứng lực ngoài thì cáp chủ cùng tham gia chịu lực với kết cấu
nhịp.
Như vậy ta dựa khả năng chịu lực của dây dưới tác động của lực dọc trong cáp để chọn
tiết diện dây. Sau đó ta suy ra tiết diện cần thiết của cáp chịu momen âm trong dầm.




Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
đường

Khoa xây dựng cầu

Cụ thể như sau:
Dựa vào khả năng chịu lực của dây chịu lực dọc trong dây ta chọn được dây: 15tao
15,.2mm.
Ta suy ra số bó cáp còn lại cần bố trí trong dầm:
Số tao cáp cần bố trí trong dầm:
= 135x 50 –136x2x20 = 1310 tao
Suy ra số bó cần thiết: 1310/50 = 26.2bó. Chọn 28 bó
Bố trí thép trong dầm chủ :

200

Đối với mômen dương: Nhịp 1 và mhịp 3
1500

5x20

Nhịp giữa:

5x20

200

1500

2x20

2x20

Tại tháp:
1500

6x20

30

200

6x20

6.Kiểm toán dầm chủ theo TTGH cườngđộ:

30

- Ta quy đổi tiết diện hộp về tiết diện tiết diện chữ I lệch và sử dụng công thức tính
như đối với tiết diện chữ T trong quy trình:

37

130

33

3000