Đồ án, bài tập lớn thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL chữ I kéo sau L = 31 m

Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

Mục lục
Phần 1: Nội dung thuyết minh
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa
3.2 Đối với dầm biên
4. Tính toán bản mặt cầu
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
5. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải
5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ
5.2 Các hệ số cho tĩnh tải p (Bảng A.3.4.1-2)
5.3 Xác định nội lực
6. Nội lực dầm chủ do hoạt tải
6.1. Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn
6.2 Tính toán hệ số phân phối của tải trọng ngời đi bộ

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ1


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

6.3 Xác định nội lực.
7. Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ
7.1 Thép
7.2 Bêtông
8. Chọn và bố trí cáp dự ứng lực
8.1 Chän c¸p dù øng lùc
8.2 Bè trÝ c¸p dù øng lực
8.3 Tính tính các đặc trng hình học
9. Tính toán các mất mát ứng suất
9.1 Xác định một số thông sè cho c¸c bã c¸p
9.2 MÊt m¸t do ma s¸t fpF
9.3 MÊt m¸t do tơt neo
9.4 MÊt m¸t øng st do co ngắn đàn hồi
9.5 Mất mát ứng suất do co ngãt (A.5.9.5.4.2)
9.6 MÊt m¸t øng suÊt do tõ biÕn
9.7 MÊt m¸t do d·o thÐp øng st tríc
10. KiĨm to¸n theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I
10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn
10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc
10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1
10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng
11. Tính toán dầm ngang

11.1 Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây ra

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ2


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

11.2 Nội lực do tải trọng phân bố (tĩnh tải)
11.3 Bố trí cốt thép
11.4 Duyệt cờng độ kháng uốn
11.5 Duyệt cờng độ kháng cắt

12. Tính độ võng cầu
12.1 Tính độ võng lực DƯL
12.2 Tính độ võng do tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải)
12.3 Tính độ võng tức thới do hoạt tải có xét lực xung kích

Phần 2: bản vẽ kỹ thuật
(Bản vẽ khổ A1)

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ3

Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế 1 cầu Bê tông cốt thép DƯL
* Các số liệu cho trớc:
- Dầm I, chiều dài toàn dầm L=31m, kết cấu kéo sau
- Khổ cầu K8+2 x1,5m
- Tải träng thiÕt kÕ: HL93
- Bã cèt thÐp D¦L: Bã 7 tao 12,7
* Vật liệu sử dụng:
- Bêtông dầm chủ mác 400 có các chỉ tiêu sau:
+ fc = 45 Mpa

+ c = 24 KN/m3

+ Ec = 36056,596 Mpa

+ HÖ sè poisson = 0,2

- Bêtông bản mặt cầu mác 400 có các chỉ tiêu sau:
+ fc = 40 Mpa

+ c = 24 KN/m3

+ Ec = 33994,48 Mpa

+ HÖ sè poisson = 0,2

- Líp phđ cã: c = 22,5 KN/m3
- Cèt thÐp D¦L cã:
+ fy = 420 Mpa

+ Ep = 197000 Mpa

+ Es = 200000 Mpa
mm

+ DiÖn tÝch 1 tao = 98,7

2

* Yêu cầu:
- Nội dung bản thuyết minh đầy đủ rõ ràng
- Bản vẽ thể hiện mặt chính dầm, mặt cắt ngang, bố trí cốt
thép

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ4


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt

thép DƯL

bản vẽ trên giấy A1 hoặc A0

Phần 1: Nội dung thuyết minh
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
Tổng chiều dài toàn dầm là 21 mét, để hai đầu dầm mỗi
bên 0,4 mét để kê gối. Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp
cầu là 20,2 mét.
Cầu gồm 5 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng bêtông có
fc=45MPa, bản mặt cầu có chiều dày 20cm, đợc đổ tại chỗ bằng
bêtông fc=40MPa, tạo thành mặt cắt liên hợp. Trong quá trình thi
công, kết hợp với thay đổi chiều cao đá kê gối để tạo dốc ngang
thoát nớc. Lớp phủ mặt cầu gồm có 3 lớp: lớp phòng nớc có chiều dày
0,5cm,, lớp bêtông Asphalt trên cùng có chiều dày 7cm. Lớp phủ đợc
tạo độ dốc ngang bằng cách kê cao các gối cầu.

1100

120

240

240

240

240

120

Khoảng cách giữa các dầm chủ S=2400 mm
Giữa phần xe chạy và lề ngời đi phân cách bằng giải phân
cách mềm
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
Dầm chủ có tiết diện hình chữ T với các kích thớc sau:

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ5


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

-

Chiều cao toàn dầm: 1500mm

-

Chiều dày sờn dầm: 200mm

-

Chiều rộng bầu dầm: 600mm

-

Chiều cao bÇu dÇm: 250mm

-

ChiỊu cao vót cđa bơng bÇu dÇm: 200mm

-

Chiều rộng cánh dầm: 800mm

-

Phần gờ dỡ bản bêtông đổ trớc: 100mm (mỗi bên)

Các kích thớc khác nh hình vẽ:

10 12 8

80
60

6,67

20

85

160

85

20

25

20

20

20

60

Mặt cát dầm chủ

Mặt cắt tại gối (Mở rộng s -

ờn dầm)
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)
Yêu cầu: hmin=0,045.L

Trong đó ta có:

L: Chiều dài nhịp tính toán L=30200mm
hmin: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp k cả bản mặt cầu,
Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ6


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

hmin=1600+200=1800mm
suy ra: hmin=0,045.L=0,045.30200=1359mm< h = 1600mm =>
Thỏa mÃn
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa
Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của
+ 1/4 chiều dài nhịp (=

30200
7550 mm)
4

+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của
bề dày bản bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm
200
= 2800
800 / 2

=12.200+max

+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau (S= 2400)Khống chế

3.2 Đối với dầm biên
Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng
hữu hiệu của dầm kề trong(=2400/2=1200) cộng trị số nhỏ nhất
của
+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu(=

30200
3775 )
8

+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa
1/2 độ dày bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm
chính
200 / 2
=1400
800 / 4

=6.200+max

+ Bề rộng phần hẫng( =1200) Khống chế

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ7


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt

thép DƯL

Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu
Dầm
(bi)

giữa 2400 mm

Dầm
(be)

biên 2400 mm

Bảng 3

4. Tính toán bản mặt cầu

1100

120

240
a

b

0

240
c

d

1

240

240

120

e

2

3

4

4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
áp

dụng

phơng

pháp

tính

toán

gần

đúng

theo

Điều

4.6.2(AASHTO98).
Mặt cầu có thể phân tích nh một dầm liên tục trên các gối đàn
hồi là các dầm chủ.
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực
Theo Điều (A.4.6.2.1) : Khi áp dụng theo phơng pháp giải phải lấy
mô men dơng cực trị để đặt tải cho tất cả các vùng có mô men dơng, tơng tự đối với mô men âm do đó ta chỉ cần xác định nội
lực lớn nhất của sơ đồ. Trong dầm liên tục nội lực lớn nhất tại gối và
giữa nhịp. Do sơ đồ tính là dầm liên tục 3 nhịp đối xứng, vị trí
tính toán nội lực là: a, b, c, d, e nh hính vẽ.

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ8


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt

thép DƯL

Theo Điều (A.4.6.2.1.6): Các dải phải đợc coi nh các dầm liên tục
hoặc dầm giản đơn. chiều dài nhịp phải đợc lấy bằng khoảng cách
tâm đến tâm giữa các cấu kiện đỡ. Nhằm xác định hiệu ứng lực
trong các dải , các cấu kiện đỡ phải đợc giả thiết là cứng vô hạn .
Các tải trọng bánh xe có thể đợc mô hình hoá nh tải trọng tập
trung hoặc nh tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều
dài của diện tích tiếp xúc đợc chỉ trong điều (A.3.6.1.2.5) cộng với
chiều cao của bản mặt cầu, ở đồ án này coi các tải trọng bánh xe
nh tải trọng tập trung.
Xác định nội lực do tĩnh tải
Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng (A.3.5.1.1) AASSHTO
Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do
TTBT của bản mặt cầu, TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can
tác dụng lên phần hẫng.
Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu
Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT bản
mặt cầu:
gDC(bmc)=200.1000.24.10-6= 4,8 KN/m
Thiết kế lớp phủ dày 75mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ:
gDW=75.1000.22,5.10-6=1,665 KN/m
Tải träng do lan can cho phÇn hÉng: Thùc chÊt lùc tập trung quy
đổi của lan can không đặt ở mép bản mặt cầu nhng để đơn
giản tính toán và thiên về an toàn ta coi đặt ở mép. gDC(Lan

can)

=

4,148 KN/m
+ Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e ta vẽ đờng ảnh hởng của các mặt cắt rồi xếp tải lên đơng ảnh hởng. Do sơ đồ tính

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu §9


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

toán bản mặt cầu là hệ siêu tĩnh bậc cao nên ta sẽ dùng chơng
trình Sap2000 để vẽ DAH và từ đó tính toán nội lực tác dụng lên
bản mặt cầu.
+ Công thức xác định nội lực tính toán:
MU= (P.M

DC1

+ P M

DC2

+P M

DW

)

: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong
khai thác xác định theo Điều 1.3.2
=iDR 0,95
Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0,95 (theo Điều 1.3.3)
Hệ số liên quan đến tính d R = 0,95 (theo Điều 1.3.4)
Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác i = 1,05 (theo
§iỊu 1.3.5)
=>  = 1,05.0,95.0,95 = 0,95
p: HƯ sè tÜnh tải (Bảng A.3.4.1-2)
Loại tải trọng

TTGH
độ1

Cờng TTGH Sử dụng

DC: Cấu kiện và các thiết bị
phụ

1,25/0,9

1

DW: Lớp phủ mặt cầu và các
tiện ích

1,5/0,65

1

4.2.1 Nôi lực mặt cắt a
Mômen tại mặt cắt a là mômen

Lớ p phủ

Bản mặt cầu
Lan
can

phần hẫng.
Sơ đồ tính dạng công xon chịu

500
1200

uốn

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

700

Lớp Cầu §10


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt

thép DƯL

Ma=[. p .

g DC1(bmc) .1200.1200
2.10

6

 . p .

g D¦W .(1200  500 ) 2
2.106

 . p .g DC 2 (lcncan ) .1200.10 3 ]

Trong THGH C§1 Ma=
0,95.[

4,8.1200.1200.1,25 1,665.700.700.1,5

 4,148.1200.1,25.10  3 ] =10,596 kNm
6
6
2.10
2.10

Trong THGH SD Ma=
0,95.[

4,8.1200.1200.1 1,665.700.700.1

 4,148.1200.1.10  3 ] =9,399 kNm
6
6
2.10
2.10

4.2.2 Nội lực mặt cắt b

+
-

Đ ờng ảnh h ởng Mb
Để tạo ra ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần Đah dơng ta xếp tĩnh
tải với hệ số lớn hơn 1, trên phần Đah âm ta xếp tĩnh tải với hệ số
nhỏ hơn 1.Cụ thể xếp nh sau:
Bmc

Phủ

+
-

Xếp tải lên phần Đ ah d ơng

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ11

Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

Bmc

Phủ

+
-

Xếp tải lên phần Đ ah â
m

Tính nội lực theo công thức:
MU= (P.M

DC1

+ P M

DC2

+P M

DW

)

Trên phần Đah dơng:
Với bản mặt cầu lấy hƯ sè p= 1,25 trong THGH C§1, b»ng 1
trong THGH SD
Víi líp phđ lÊy hƯ sè p= 1,5 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong
THGH SD
Trên phần Đah

Mặt
cắt
b

Đah
+
-

DC1
2.8
-2

DW
1
-0.4

âm:

Với bản mặt cầu lÊy hƯ sè p= 0,9 trong THGH C§1, b»ng 1 trong
THGH SD
Víi líp phđ lÊy hƯ s« p= 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH

SD
Sau khi giải sơ đồ bằng Sap2000 kết quả mô men M b trong bảng
dới đây
Bảng 4.2.2

4.2.3 Nội lực mặt cắt Mc

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ12


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

+

+
-

-

Đ ờng ảnh h ởng Mc
Làm tơng tự nh trên , ta có bảng kết quả sau:
Bảng 4.2.3

Mặt

cắt
c

Đah
+
-

DC1
1.2
-3.2

DW
0.2
-1.1

4.2.4 Nội lực mặt cắt Md

+

+
-

-

Đ ờng ảnh h ởng Md
Bảng 4.2.4

Mặt
cắt
d

Đah
+
-

DC1
2.5
-1.3

DW
0.8
-0.4

4.2.5 Nội lực mặt cắt e

-

+

+
-

-

-

Đ ờng ảnh h ởng Me
Bảng 4.2.5

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh

ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ13


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

Mặt
cắt
e

Đah
+
-

DC1
0.8
-3.3

DW
0.3
-1

Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải tại các mặt cắt (a, b, c, d, e) là:

TTGHSD
Mặt

cắt
b
c
d
e

Đah
+
+
+
+
-

DC1
2.8
-2
1.2
-3.2
2.5
-1.3
0.8
-3.3

TTGHCĐ1

DW
1
-0.4
0.2
-1.1

0.8
-0.4
0.3
-1

DC1
3.5
-1.8
1.5
-2.88
3.125
-1.17
1
-2.97

DW
1.5
-0.26
0.3
-0.715
1.2
-0.26
0.45
-0.65

4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ
Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải
áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (AASHTO98) :
Do nhịp của bản S=2400<4600mm phải đợc thiết kế theo các
bánh xe của trục 145KN.

Tải trọng bánh xe phải đợc giả thiết là bằng nhau trong phạm một
đơn vị trục xe và sự tăng tải trọng bánh xe do các lực ly tâm và lực
hÃm không cần đa vào tính toán bản mặt cầu.
Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều
ngang sao cho tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần
hơn (3.6.1.3.1) :
+ 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can:

Khi thiết kế bản

mút thừa
+ 600mm tính từ mép làn xe thiết kế:

Khi thiết kế các bộ phận

khác

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ14


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần
bộ hành

Khi xếp xe lên đờng ảnh hởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực
hạn cả âm và dơng
Bề rộng dải tơng đơng :áp dụng Điều 4.6.2.1.3

P
x

300

Phần hẫng: SW = 1140 + 0,833X
SW=1140+0,083.200=1306,6 mm
Mô men dơng M+: SW

= 660 + 0,55S = 660+0,55.2400=1980

mm
Mô men âm M- : SW = 1220 + 0,25S =1220+0,25.2400=1820
mm
Trong đó
X = Khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm), X=200
mm
S

= Khoảng cách của trục cấu kiện đỡ

SW = Bề rộng dải tơng đơng
P

= Tải trọng trục xe (N)

Tải trọng bộ hành
Theo Điều 3.6.1.5 lấy tải trọng ngời đi bộ 3x10-3 Mpa và phải tính
đồng thời cùng hoạt tải xe thiết kế.
4.3.1 Nội lực do Truck Load
Do TruckLoad và TendomLoad có khoảng cách 2 trơc theo chiỊu
ngang cÇu nh nhau(1800mm) nhng TruckLoad cã trục sau(145 KN)

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu §15


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

nặng hơn TendomLoad(110 KN) nên ta chỉ tính nội lực trong bản
mặt cầu do TruckLoad.
Vẽ Đờng ảnh hởng và xếp tải

Đ ờng ảnh h ởng Mb

Đ ờng ảnh h ởng Mc

Đ ờng ảnh h ởng Md

Đ ờng ảnh h ởng Me

Sơ đồ tính mômen phần hẫng của bản
mặt cầu

P=72,5/2
x

3

00

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ16


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

+ Công thức xác định mômen trong THGH CĐ1 cho 1 mét dài bản
mặt cầu:

MTruckLoad+=

MTruckLoad-=

.( Pi IM ). yi
1,75.72,5.1,25. yi
0,95

SW
1,980

.( Pi  IM ).  yi
1,75.72,5.1,25.  yi
0,95

SW
1,820

MTruckLoadhÉng=



.( Pi  IM ).x
1,75.1,25.72,5.x
0,95

2.SW
2.1,3066

Trong đó =1,75 (Xem phần 7), =0,95
yi: Tung độ ®êng ¶nh hëng

Ma

  0,95

0,95

Mb=

1,75.72,5.1,25.(0,48  0,08346)

1,980
30,174 KNm

 0,95

Mc=

0,95

Md=

Mc=

1,75.72,5.1,25.200
  11,533
2.1,3066
KNm

1,75.72,5.1,25.(0  0,206  0,167  0)
  30,88

1,820
KNm

1,75.72,5.1,25.(0,416  0,0679)
 26,488
1,980
KNm

 0,95

1,75.72,5.1,25.( 0  0,18  0,18  0)
 29,8
1,820
KNm

Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad

Bảng

4.3.1-a
Mặt cắt
Giá
trị(KNm)

Trạng thái gới hạn cờng độ 1
a

b

c

d

e

11,53

30,174

-30,88

26,48
8

-29,8

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ17


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

3

+ Công thức xác định mômen trong THGH SD cho 1 mét dài bản

mặt cầu:

MTruckLoad+=

MTruckLoad-=





.( Pi IM ). yi
1.72,5.1,25. yi
0,95

SW
1,980

.( Pi  IM ).  yi
1.72,5.1,25.  yi
0,95

SW
1,820

MTruckLoadhÉng=



.( Pi  IM ).x
1.1,25.72,5.x

0,95

2.SW
2.1,3066

Trong đó =1(Bảng A3.4.1-2), =0,95, yi: tung độ đờng ¶nh hëng

Ma

  0,95

Mb=

Mc=

Md=

Mc=

0,95

1.72,5.1,25.200
  6,59
2.1,3066
KNm

1.72,5.1,25.(0,48  0,08346)
17,242
1,980
KNm

 0,95

0,95

1.72,5.1,25.(0  0,206  0,167  0)
  17,644
1,820
KNm

1.72,5.1,25.(0,436  0,0679)
16,005
1,980
KNm

 0,95

1.72,5.1,25.(0  0,18  0,18  0)
  17,029
1,820
KNm

B¶ng kÕt qu¶ mômen tại các mặt cắt do TruckLoad

Bảng

4.3.1-b
Mặt cắt

Trạng thái gới hạn sử dụng

a

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

b

c

d

e

Lớp Cầu §18


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

Giá
trị(KNm)

-6,590 17,242

17,644

16,00
5

-17,029

4.3.2 Nội lực do PeopleLoad
Xếp tải trọng ngời lên Đah các mặt cắt a, b, c, d, e ta có bảng kết
quả sau
Bảng 4.3.2
THGH

Mặt cắt
a

b

c

d

e

Cờng độ1

-3,44

0,305

0,12

-0,05

0,12

Sử dụng

-0,3

1,33

-2,755

1,52

-3,04

Vậy nội lực để thiết kết bản mặt cầu là:
Mômen

Âm

Dơng

Hẫng

TTGH Cờng
độ1

37.758

39.674

23.002

TTGH Sử dụng

22.029

21.252

15.688

4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
+ Bê tông bản mặt cầu
fC = 40 Mpa Cờng độ nén quy định ở tuổi ë ti 28
ngµy
Ec = 0,043. y1c,5 . f c'

(A5.4.2.4-1)

=> Ec= 33994,48 MPa
+ Cốt thép
fy= 420 Mpa Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh
cốt thép

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ19


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

Es= 200000 MPa
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
+ Lớp bảo vệ
Theo bảng (A.5.12.3-1)
Mép trên bản : a = 60 mm vì bản chịu mài mòn của vấu
lốp xe
Mép dới bản : a= 25 mm
+ Sức kháng uốn của Bản
Mr = .Mn


: Hệ số sức kháng quy định theo Điều (A.5.5.4.2.1) ta có =

0,9 Đối với trạng thái giới hạn cờng độ 1 (Cho BTCT thêng)
Mr : Søc kh¸ng uèn tÝnh to¸n
Mn : sức kháng uốn dang định
Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng theo
hình chữ nhật nh quy định của Điều 5.7.2.2 thì M n xác định Điều
5.7.3.2.3
a
a
a



a h

M n a ps f ps  d p    As f y  d s    A' s f ' y  d s'    0.85 f c' (b  bw ) 1hr   r 
2
2
2



2 2

Vì không có cốt thép ứng suất trớc ,b=bW và coi As’ = 0



 M n  As f y d s

a

2

Trong đó:
AS =

Diện tích cốt thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm2)

fy =

Giới hạn chảy qui định của cốt thép (Mpa).

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ20


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

dS =

Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng

tâm cốt
thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm)
A'S =

Diện tích cốt thép chịu nén (mm2)

f'y =

Giới hạn chảy qui định của cốt thép chịu nén (Mpa).

d'p =

Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm

cốt thép
chịu nén (mm)
f'c =

Cờng độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày

(Mpa)
b

=

Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)

bw =

Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)

1 =

HƯ sè chun ®ỉi biĨu ®å øng st qui định trong

điều (A.5.7.2.2)
h1 = Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)
a = c1 ; chiều dày của khối ứng suất tơng đơng (mm) điều
(A.5.7.2.2)
a c 1 

A ps f ps  As f y  Ac' f y'
0.85 f c'  1bw

1 

As f y

0.85 f c' b

Theo trạng thái giới hạn cờng độ I Cốt thép phải bố trí sao cho
mặt cắt đủ khả năng chịu lực
4.5.1 Bố trí cốt thép chịu mômen âm của bản mặt cầu(cho 1
mét dài bmc) và kiểm toán theo THGH Cờng độ 1.

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ21


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

+ Không xét đến cốt thép chịu nén (sẽ bố trí cho mômen dơng
của bản mặt cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
Mu= 37,758 KNm (Bảng trên)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 5 thanh cèt thÐp 16
3,1416.162
=> DiÖn tÝch cèt thÐp As=5.
=1005,312mm2
4

dp=ts- 60-

d0
16
= 200 - 60- =132 mm
2
2

1=0,85-(12/7)0,05=0,764 > 0.65
c

As f y
'
c 1 f

0.85 f  b



1005,312.420
= 6,773 mm
0,85.40.0,764.2400

a=.c=0,764. 6,773 =5,1744 mm
a
2

Mn=As.fs.(dp- )=1005,312.420.(132-

5,1744
).10-6= 54,64 KNm

2

Mr=.Mn=0,9. 54,64 = 49,18 KNm > Mu=37,758KNm => (Thoả
mÃn)
Vậy mặt cắt thoả mÃn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mÃn điều kiện

c
0.42
de

de = dP =132 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2))

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ22


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

c: khoảng cách từ

thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH,

c=6,773 mm

c
6,773
=
= 0,051 < 0,42
de
132

=> Thoả mÃn

Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mÃn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Mr > min ( 1,2Mcr, 1,33Mu) (Điều A.5.7.3.3.2)
Trong đó Mcr : Sức kháng nứt đợc xác định trên cơ sở phân bố
phân bố ứng suất đàn hồi và cờng độ chÞu kÐo khi uèn, f r
(A.5.4.2.6)
fr 0.63 f c' 0.63 40 3,984Mpa

Trong trạng thái GHSD, ở trạng thái cuối cùng(mc liên hợp), ƯS kéo BT

f=

M .y
I

200

68

ở đáy dầm do các loại tải trọng là:

1000

trong đó
Mu= 22,029 KNm
y: Khoảng cách từ trục TH đến thớ trên

200.1000.100 1005,312.68
y= 1000.200 1005,312. 200000 =97,460 mm
33994,48

I: Mômen quán tính của mặt cắt
I=

1000.2003
1000.200.(100  97,460) 2  1005,312.(97,460  68) 2 =668829488,5
12

mm4

Sinh viªn: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ23


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

Thay vào ta đợc f=

22,8368.97,460 6
10 =3,334 MPa
668829488,5

Nh vậy Mcr là mômen gây thêm cho dầm để ƯS thớ dới của bêtông
đạt đến ¦S suÊt keã:
M cr . y
I .106=ff-f=3,894-3,334=0,65 MPa

Mcr=

0,65.668829488,5.10  6
=4,46 KNm
97,46

VËy min ( 1.2Mcr, 1.33Mu)=min(5,352 ; 29,298)= 5,352 KNm
=> Mr > 5,352 Thoả mÃn
Vậy mặt cắt thoả mÃn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều (A.5.10.3.2) Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc vợt quá 1,5 chiều dày cấu kiƯn hc 450mm
Smax  1,5x200=250 (mm)
4.5.2 Bè trÝ cèt thÐp dơng cho bản mặt cầu( cho 1 mét dài bmc)
và kiểm toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho mômen âm của
bản mặt cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen dơng của bản mặt cầu
Mu=39,674 KNm (Xem bảng trên)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ

+ Bố trí 5 thanh cốt thép 16

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu §24


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt
thép DƯL

=> Diện tích cèt thÐp As=5.

dp=ts- 60-

3,1416.162
=1005,312mm2
4

d0
16
= 200 - 60- =132 mm
2
2

1=0,85-(12/7)0,05=0,764 > 0.65
c

As f y
'
c 1 f

0.85 f  b



1005,312.420
= 6,773 mm
0,85.40.0,764.2400

a=.c=0,764. 6,773 =5,1744 mm
a
2

Mn=As.fs.(dp- )=1005,312.420.(132-

5,1744
).10-6= 54,64 KNm
2

Mr=.Mn=0,9. 54,64 = 49,18 KNm > M u=39,674 KNm

=>

(Thoả mÃn)
Vậy mặt cắt thoả mÃn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mÃn điều kiện

c
0.42
de

de =dP =168 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH,
c=9,952
c
9,952
=
=0,059<0,42 Thoả mÃn
de
1168

Vậy mặt cắt thoả mÃn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Mr > min ( 1.2Mcr, 1.33Mu) (Điều A5.7.3.3.2)

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Linh
ờng Bộ A-K41

Lớp Cầu Đ25