ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU Trụ đặc bê tông cốt thép – T5 Loại hình móng: Khối Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn 22TCN272 - 05 Nhịp dầm: Đỡ hai nhịp dầm giản đơn Vật liệu bê tông f’c = 35Mpa

TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

Phần I
Số liệu thiết kế
I. Giới thiệu chung
Loại hình kết cấu:
Loại hình móng:
Tiêu chuẩn thiết kế
Nhịp dầm:
Vật liệu bê tông

Trụ đặc bê tông cốt thép T5
Khối
Tiêu chuẩn 22TCN272 - 05
Đỡ hai nhịp dầm giản đơn
fc = 35Mpa

II. Kết cấu phần trên
Số lượng dầm
Chiều dài dầm
Chiều dài nhịp tính toán
Trọng lượng một phiến dầm chủ
Khổ cầu
Chiều rộng toàn cầu
Chiều dày bản mặt cầu
Số làn xe
Số lề người đi bộ
Bề rộng lề người đi bộ
Trọng lượng riêng của bê tông

Số lượng dầm ngang
Diện tích trung bình một dầm ngang
Chiều rộng dầm ngang dọc cầu
Diện tích của gờ lan can
Chiều dày lớp bê tông phủ mặt cầu
Trọng lượng riêng lớp phủ mặt cầu
Chiều cao gối dầm và đá kê gối
Chiều cao dầm tính đến lớp phủ

N
L
Ls
WG
B
W
hf
n
nng
bng
w
ng
Fng
b
Flc
tap
ap
hg
hdầm

=

=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=

4 dầm
26,0
25,5
550
7,00
8,0
0.2
2
0
0
24,5

15
0.50
0.30
0.23
0.07
22,5
0,23
1,94

m
m
KN
m
m
m
làn
làn
m
KN/m3
dầm
m2
m
m2
m
KN/m3
m
m

III. Số liệu trụ
Loại trụ

Loại móng
Số cọc trong móng
Chiều dài cọc dự kiến
Cao độ mực nước cao nhất
Trần Quang Thắng

Trụ đặc BTCT T5
Móng khối
Nc
= 4
cọc
Lc
= 26
MNCN = 102,404 m
1

66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

Cao độ mực nước thấp nhất
Cao độ mực nước thông thuyền
Cao độ mặt đất
Chiều sâu xói chung + xói cục bộ
Cao độ mặt đất sau xói chung + xói cục bộ
Cao độ đỉnh móng
Cao độ đáy móng

Cao độ đỉnh trụ

MNTN
MNTT
MĐTN
hxc+b
MĐSX
CĐIM
CĐAM
CĐĐT

=
=
=
=
=
=
=
=

91,804 m
99,634 m
90,804 m
1,5
m
89,304 m
89,304 m
87,304 m
102,904 m

IV. Vật liệu kết cấu
Bê tông trụ:
Trọng lượng riêng

c

= 24,5

KN/m3

Cường độ bê tông

fc'

= 35

Mpa

Mô đun đàn hồi của bê tông
Cốt thép thường
Theo tiêu chuẩn ASTM A615

Ec

= 30850

Mpa

Cường độ cốt thép

fy'

= 420

Mpa

Mô đun đàn hồi của cốt thép thường

Es

= 200000

MPa

V. Tải trọng thiết kế
Tải trọng thiết kế theo 22TCN272 - 05 bao gồm các tải trọng sau:
Xe tải thiết kế
Xe hai trục thiết kế
Tải trọng làn

Trần Quang Thắng

2

66dlcd32


TKMH THIẾT KẾ CẦU

Bé m«n C¤NG TR×NH

KÝch th­íc c¬ b¶n cña trô

KÝch th­íc (m)
bh
b1
dh
db
h1
h2
bc1
dc1
hc
hd
hn
b
d
h
b2
h4
h3
b3

TrÇn Quang Th¾ng

3

8,000
1,500
2,100

1,5
1,000
0,500
4,500
1,600
9,260
8,000
5,200
2,000
0,000
0,000
0,220
0,330

66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

Phần II
Tính toán tải trọng
2.1. Tĩnh tải
2.1.1. Tĩnh tải kết cấu phần trên + thiết bị phụ trợ (DC)
- Trọng lượng bản thân dầm
= 2200
- Trọng lượng cột đèn
- Trọng lượng dầm ngang + mối nối
= 55,1

- Trọng lượng gờ chắn lan can
= 318,5
- Trọn lượng lan can
Tổng = 2582,05

KN
KN
KN
KN
KN
KN

2.1.2. Tĩnh tải lớp phủ + tiện ích (DW)
- Trọng lượng lớp phủ

KN

= 286,65

2.1.3. Tĩnh tải kết cấu phần dưới
- Tĩnh tải tiêu chuẩn bản thân trụ theo công thức P =V.
V : Thể tích các bộ phận
Dung trọng riêng của bê tông
24,5

KN/m3

Bảng tính toán tĩnh tải các bộ phận trụ
STT
1

2
3
4
5

Tên
kết cấu
Bệ trụ
Thân trụ
Xà mũ
Đá ke gối
Tường che
Tổng

Thể tích
(m3)
83,20
80,20
23,63
0,10
0,00
187,37

Trọng lượng
(KN/m3)
2038,40
1964,98
578,81
2,35
0,00

4590,66

Bảng tổng hợp nội lực do trọng lượng bản thân trụ tại các mặt cắt
STT
1
2
3
4
5

Trần Quang Thắng

Tên
kết cấu
Bệ trụ
Thân trụ
Xà mũ
Đá ke gối
Tường che
Tổng

Mặt cắt đỉnh bệ
N (KN)
1964,98
578,81
2,35
0,00
2552,26
4

Mặt cắt đáy bệ
N (KN)
2038,40
1964,98
578,81
2,35
0,00
4590,66
66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

2.2. Hoạt tải
Hiệu ứng của xe hai tải trục: xét 2 làn xe
110KN

110KN

1.2m

1

Tung độ
Đ.a.h
1.000
0.953
Tổng

Trục xe
(KN)
110
110

Tổng
(KN)
209,65
220,00
429,65

Hiệu ứng của một xe ba trục: xét 2 làn xe
145KN

35KN

4.3m

145KN

4.3m

1

Tung độ
Đ.a.h
1,00
0.831
0.663

Tổng

Trục xe
(KN)
145
145
35

Tổng
(KN)
290,00
241,10
46,39
577,49

Tải trọng làn thiết kế: xét 2 làn xe
9.3 KN/m

1

Diện tích đường ảnh hưởng: S = 25,5 m2
Trần Quang Thắng

5

66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

q = 9.3 KN/m2
Phản lực gối
Ri
Gối trái
Gối phải
Tổng

N
(KN)
237,15
237,15
474,3

WL = 9.3 KN/m

35 KN

145 KN

145 KN

110 KN
4.3 m

35 KN

145 KN

145 KN

110 KN

4.3 m

15.0 m

4.3 m

4.3 m

1.2
5

1
2

6

4
7

3

Tính toán giá trị hoạt tải
Tải trọng

Điểm

Xe tải

1
2
3
4
5
6

Tung độ
ĐAH
0,663
0,831
1,000
0,412
0,243
0,075

Tải trọng
trục
35
145
145
35
145
145

Phản lực gối trái
Phản lực gối phải
2.3. Tải trọng người đi (PL)

Cầu không bố trí người đi bộ

Phản lực
gối Ri
46,39
241,10
290,00
28,82
70,51
21,61
577,49
120,94

Đơn vị
kN
kN
kN
kN
kN
kN
kN
kN

2.4. Lực hãm xe (BR)
Lực hãm xe bằng 25% tổng trọng lượng xe của tất cả các làn nằm ngang
cách phía trên mặt đường khoảng cách hBR
hBR = 1.8
m
Trần Quang Thắng

6

66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

BR = 162.5

KN

2.5. Lực ly tâm (CE)
Lực ly tâm nằm ngang cách phía trên mặt đường khoảng cách
hCE = 1.8
CE =



P .C Với

P: Tải trọng trục xe
V: Vận tốc thiết kế đường ô tô
g: Gia tốc trọng trường
R: Bán kính cong của làn xe

C

=

4V 2
3gR

V
g
R
C
CE

=
=
=
=
=

16.67
9.81

0
0

hCE
m

m/s
m/s2
m
m
KN/m

2.6. Tải trọng gió
Gió trên hoạt tải LL
hoặc lực lắc ngang

Gió trên lan can

1.8 m

hlc

Gió trên kết cấu nhịp hs

hg
hb
hcb

Lực ngang

hp

Gió trên trụ

z1

Mực nứơc tính toán

hc

z2

áp lực dòng chảy

Mặt đất thiên nhiên

hsf
hso

h

h

Kích thước kết cấu hứng gió
Bề rộng mặt cầu
Chiều cao dầm và bề dầy lớp phủ
Chiều cao toàn bộ kết cấu trên
Chiều cao gối cầu và đá kê gối
Chiều cao xà mũ
Trần Quang Thắng

W
hg
hs
hb
hcb
7

8.000
1.940
2.240
0.230

1.500
66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

Chiều cao lan can
Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm chắn gió
Chiều cao thân trụ trên
Chiều cao thân trụ dưới
Chiều cao bệ trụ
Bề rộng xà mũ
Bề rộng thân trụ
Chiều sâu dòng chảy
Chiều dày lớp phủ trên bệ trụ

hlc
hcg
hc1
hc2
h
bh
bc
hSF
hso

0.400
0,610

1,220
9,260
2,000
8,000
4,500
2,600
1,500

Tốc độ gió thiết kế theo công thức
V = VB .S
VB: Vận tốc gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm
VB = 38
S
= 1
V = 38

S: Hệ số điều chỉnh

m/s
m/s

2.6.1. Tải trọng gió tác dụng lên công trình (WS)
2.6.1.1. Tải trọng gió ngang (PD)
PD = 0.0006V2AtCd > 1.8At
KN
Với:
V: Tốc độ gió thiết kế
V = 38
m/s2
At: Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trong trường

hợp không có hoạt tải tác dụng
Cd: Hệ số cản
Z1: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt xà mũ
Z2: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt đỉnh bệ
Z3: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt đáy bệ
Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhịp (2 nhịp)
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
At
208
m2
Cd
1
1.8At
374,40
kN
0.0006V2AtCd
180,21
kN
PD
374,40
kN
Z1
2,95
m
Z2
12,21
m
Trần Quang Thắng

8

66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

14,21

Z3

m

Tải trọng gió tác dụng lên xà mũ

Kí hiệu
At
Cd
1.8At
0.0006V2AtCd
PD
Z1
Z2
Z3

Giá trị

Đơn vị

3,150

m2

1.00
5,670
2,729
5,670

0,75
10,01
12,01

kN
kN
kN
m
m
m

Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ

Kí hiệu
At
Cd
1.8At
0.0006V2AtCd
PD

Z1
Z2
Z3

Giá trị
8,256
1.00
14,861
7,153
14,861
0.00
6,68
8,68

Đơn vị
m2
kN
kN
kN
m
m
m

2.6.1.2. Tải trọng gió dọc (PD)
Vì bề mặt cản gió nhỏ nên bỏ qua tải trọng gió dọc.
2.6.1.3. Tải trọng gió ngang (PD)
PD = 0.0006V2AtCd > 1.8At
Với:
V: Tốc độ gió thiết kế
Trần Quang Thắng

V
9

= 25

KN
m/s2
66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

At: Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trong trường
hợp không có hoạt tải tác dụng
Cd: Hệ số cản
Z1: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt xà mũ
Z2: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt đỉnh bệ
Z3: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt đáy bệ
Z4: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt thay đổi
Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhịp (2 nhịp)
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
At
208
m2
Cd

1
1.8At
374,40
kN
2
0.0006V AtCd
78
kN
PD
374,40
kN
Z1
2,95
m
Z2
12,21
m
Z3
14,21
m

Tải trọng gió tác dụng lên xà mũ

Kí hiệu
At
Cd
1.8At
0.0006V2AtCd
PD
Z1

Z2
Z3

Giá trị

Đơn vị

3,150

m2

1.00
5,670
1,181
5,670

0,75
10,01
12,01

kN
kN
kN
m
m
m

Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ

Trần Quang Thắng

10

66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

Kí hiệu
At
Cd
1.8At
0.0006V2AtCd
PD
Z1
Z2
Z3

Giá trị
8,256
1.00
14,861
3,096
14,861
0.00
6,68
8,68

Đơn vị
m2
kN
kN
kN
m
m
m

2.6.2. Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL)
2.6.2.1. Tải trọng gió ngang
Phải biểu thị tải trọng ngang của gió lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 1.5
kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở cao
độ 1800 mm so với mặt đường.
WL = 19,5 kN
2.6.2.1. Tải trọng gió dọc
Phải biểu thị tải trọng gió dọc lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 0.75 kN/m
tác dụng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800mm so
với mặt đường. Phải truyền tải trọng cho kết cấu ở mỗi trường hợp.
WL = 19,5 kN
2.7. tải trọng nước
2.7.1. p lực nước tĩnh (WA)
p lực nước tính được tính theo công thức sau :
w h2
WA
2
Trong đó: h là chiều sâu (lực này tự cân bằng không ảnh hưởng đến tính toán tổ
hợp tải trọng tại đỉnh bệ và đáy bệ (không cần thiết tính cho các mực nước
MNCN, MNTN) ở đây ta tính cho MNTT :
Ký

Đơn
Hạng mục
Giá trị
hiệu
vị
Tính tại mặt cắt đỉnh bệ
Chiều cao cột nước từ MNTT đến đáy trụ 1
4,1
m
WA
p lực nước tĩnh
84,05 kN/m
Trần Quang Thắng

11

66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

Vị trí đặt lực so với đỉnh bệ
Tại mặt cắt đáy bệ
Chiều cao cột nước từ MNTT đến đáy trụ 1
p lực nước tĩnh
Vị trí đặt lực so với đỉnh bệ

1,37

m

6,1
m
186,05 kN/m
2,03
m

2.7.2. Lực đẩy nổi B
Lực đẩy nổi tính theo công thức: B = 9.81.Vo
ng với MNTT:
Hạng mục
Tính tại mặt cắt đỉnh bệ
Chiều ngập nước của thân trụ 1
Diện tích mặt cắt thân trụ 1
Chiều ngập nước của thân trụ 2
Diện tích mặt cắt thân trụ 2
Thể tích ngập nước
Lực đẩy nổi
Tại mặt cắt đáy bệ
Chiều ngập nước của thân trụ 1
Diện tích mặt cắt thân trụ 1
Chiều ngập nước của thân trụ 2
Diện tích mặt cắt thân trụ 2
Thể tích trụ ngập nước
Thể tích bệ móng ngập nước
Tổng thể tích ngập nước
Lực đẩy nổi

Ký
hiệu

Giá trị

Đơn vị

B

4,1
4.73
10.00
7.94
81.00
272,63

m
m2
m
m2
m3
kN

0.33
4.73
10.00
7.94
81.00
58.00
139.00

1363.54

m
m2
m
m2
m3
m3
m3
kN

B

ng với MNCN:
Trụ ngập nước
Xà mũ ngập nước
Bệ ngập nước
Tổ hợp tải trọng:

Vtr
Vx
Vb

= 86.94
= 7.18
= 58.00

m3
m3
m3

ng với MNTN:
Trụ ngập nước
Bệ ngập nước
Tổ hợp tải trọng:

Vtr
Vb

= 3.97
= 58.00

m3
m3

Lực đẩy nổi
Trần Quang Thắng

MNCN

MNTT
12

MNTN

Đơn vị
66dlcd32


TKMH THIT K CU

Bộ môn CÔNG TRìNH

Tại mặt cắt đỉnh bệ 923.38 794.56
Tại mặt cắt đáy bệ 1492.36 1363.54

38.97
607.95

kN
kN

2.7.3. p lực dòng chảy p
2.7.3.1. p lực dòng chảy theo phương dọc
p = 5.14.10-4CDV2
Trong đó: p: p lực nước chảy (MPa)
CD: Hệ số cản theo phương dọc cầu, CD = 1
V: Vận tốc nước thiết kế tính theo lũ thiết kế, V = 8m/s
Hạng mục

Trụ tròn

Bệ móng hình vuông

p lực dòng chảy
Mặt cắt đỉnh trụ
Mặt cắt đỉnh bệ
Mặt cắt đáy bệ

Ký hiệu

Giá trị

CD
V
5.14.10-4CDV2
p
CD
V
5.14.10-4CDV2
p

1.00
8.00
23.03
23.03
1.00
8.00
32.90
32.90

Đơn
vị
m/s
kN/m2
kN/m2
m/s
kN/m2
kN/m2

MNCN
MNTT
MNTN
Hy
Mx
Hy
Mx
Hy
Mx
kN
kNm
kN
kNm
kN
kNm
20.72
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
484.95 2916.35 373.87 1686.65 13.82
3.45
813.91 4215.21 702.83 2763.35 342.78 360.05

Phần tổ hợp tải trọng và kiểm toán các mặt cắt trong các bảng tính excel
như sau:

Trần Quang Thắng

13

66dlcd32


TKMH THIẾT KẾ CẦU

TrÇn Quang Th¾ng

Bé m«n C¤NG TR×NH

14

66dlcd32