luận văn phần cầu đường

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin cảm ơn Ban lãnh đạo trường ĐH Bách Khoa cùng các Thầy giáo,
Cô giáo trong bộ môn Cầu – Đường đã tạo điều kiện tốt nhất cho em có thể hoàn thành
Luận văn tốt nghiệp. Xin cảm ơn các thầy cô ĐH Bách Khoa nói chung và Bộ môn Cầu
đường nói riêng, những người đã mang lại cho em nền tảng kiến thức, khả năng tư duy,
những bài học quý báu trong suốt hơn 4 năm qua làm hành trang cho em khi em bước vào
nghề.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Lê Thị Bích Thủy đã tận tình hướng dẫn và giúp
đỡ em trong suốt quá trình làm Luận văn tốt nghiệp. Thông qua quá trình hoàn thành luận
văn tốt nghiệp, Cô đã bổ sung nhiều kiến thức mới và hoàn thiện thêm nhưng kiến thức
đã học được. Cô cũng đã giúp em nắm bắt được mối liên hệ mật thiết giữa thực tế thi
công và lý thuyết thiết kế để em có thể hoàn thành Luận văn một cách đạt yêu cầu nhất.
Luận văn tốt nghiệp xem như một môn học cuối cùng của sinh viên chúng em. Quá
trình thực hiện luận văn này đã giúp chúng em tổng hợp tất cả kiến thức đã học ở trường
trong suốt 4 năm qua, đồng thời tìm hiểu thêm nhiều kiến thức mới. Đây là thời gian quý
giá để em làm quen với công tác thiết kế, nắm bắt các kiến thức công việc chủ yếu để sử
dụng trong tương lai.
Luận văn này là một công trình nhỏ đầu tay của mỗi sinh viên tự mình phải hoàn thiện
trước khi ra trường. Khi đó đòi hỏi người sinh viên phải nỗ lực không ngừng để học hỏi.
Em hoàn thành luận văn này trước hết nhờ sự chỉ bảo kỹ càng, tận tình của các thầy cô và
sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn.
Mặc dù rất cố gắng trong quá trình thực hiện luận văn nhưng vì kinh nghiệm và quỹ thời
gian hạn chế nên không tránh khỏi sai sót. Em kính mong được sự chỉ dẫn thêm rất nhiều
từ quý thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC
Chương 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH........................................................................................1
Chương 2 Bỏ 5
Chương 3 THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU..........................................................................................6

Chương 5 THIẾT KẾ DẦM CHÍNH............................................................................................57
Chương 6 THIẾT KẾ TRỤ T2....................................................................................................122
Chương 7 THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI TRỤ T2..............................................................159
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................178

DANH SÁCH HÌNH

DANH SÁCH BẢNG



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

Chương 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
1.1

ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN CÔNG TRÌNH.

1.1.1 Địa hình
Công trình được xây dựng bắc qua kênh Xáng (Huyện Bình Chánh) nhắm giảm áp lực
lưu thông cho cầu hiện hữu, cũng như đáp ứng yêu cầu mở rộng, nâng cấp đường TL10.
Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, địa hình bằng phẳng. giao thông thuận lợi cho
việc vận chuyển thiết bị, máy móc, vật liệu phục vụ xây dựng cầu.
1.1.2 Địa chất.
Qua các công tác khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng, cấu trúc địa tầng của
khu vực dự kiến xây dựng cầu gồm các lớp đất sau:
Lớp 1:
Sét pha cát lẫn sỏi sạn Laterite có bề dày trung bình là 7m, độ ẩm W= 34.0%.

Dung trọng tự nhiên 1.738T/m3.
Lực dính đơn vị C=0.125kN/cm2
Góc ma sát trong φ=7010’
Giá trị SPT= 0
Mô đun biến dạng E= 17.25MPa
Lớp 2:
Sét lẫn bột và hữu cơ có bề dày trung bình là 16.0m, độ ẩm W= 75.2%.
Dung trọng tự nhiên 1.407T/m3.
Lực dính đơn vị C=0.207kN/cm2
Góc ma sát trong φ=4030’
Giá trị SPT= 0
Mô đun biến dạng E= 3.65MPa
Lớp 3:
Sét lẫn bột, cát mịn có bề dày trung bình là 6.0m, độ ẩm W= 25.5%.
Dung trọng tự nhiên 1.959T/m3.
Lực dính đơn vị C=0.493kN/cm2
Góc ma sát trong φ=15020’
Giá trị SPT= 5-10
Mô đun biến dạng E= 7.18MPa
Lớp 4:
Cát hạt trung lẫn sỏi sạn, độ ẩm W= 21.2%.
Dung trọng tự nhiên 1.984T/m3.
Lực dính đơn vị C=0.03kN/cm2
1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

Góc ma sát trong φ=37025’
Giá trị SPT= 46-55
Mô đun biến dạng E= 24.15MPa
1.1.3 Thủy văn
Bảng 1. 1 Số liệu thủy văn.
Mực nước thiết kế Hmax - 1%
Mực nước thông thuyền H - 5%
Mực nước thấp nhất Hmin - 95%
Lưu lượng thiết kế (m3/s)
Lư tốc bình quân lòng chủ (m/s)
H1% - Mức nước ứng với tần suất lũ thiết kế P = 1%

+3.5m
+1.6m
+0.9m
36m3/s
1.51m/s

Nước ngầm trong khu vực có tính ăn mòn nên bêtông của các kết cấu phần bị ngập
nước phải là loại bê tông chống ăn mòn.
1.2

QUI MÔ, TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH.

Qui mô: Cầu vĩnh cữu bằng BTCT và BTCT dự ứng lực.
Tiêu chuẩn kỹ thuật: 22TCN 272-05, hoạt tải xe HL-93 và người đi bộ.
Thông thuyền: Sông cấp V
1.3

PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU.

1.3.1 Kết cấu phần trên.
Sơ đồ nhịp: 5 x 35m = 175m
Chiều dài toàn cầu: L = 175.6m
Cầu gồm 5 nhịp dầm giản đơn BTCT dự ứng lực thi công theo công nghệ căng sau có
chiều dài 35m, chiều cao 1.4m.
Cầu nằm trên đường cong đứng có bán kính R = 4000m.
1.3.2 Kết cấu phần dưới
Mố trụ cầu bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ.
Kết cấu móng mố, trụ sử dụng cọc khoan nhồi D1000.

2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

1.4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

SỐ LIỆU THIẾT KẾ

-

Chiều dài nhịp :
Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối :
Số nhịp
Chiều dài toàn dầm :
Tải trọng thiết kế :

-

Mặt xe chạy :
Gờ chắn:
Lề người đi 1 bên :
Lan can :
Khoảng cách vạch sơn tới gờ chắn
Tổng bề rộng cầu :
Dạng kết cấu nhịp :
Dạng mặt cắt :
Vật liệu kết cấu :
Công nghệ chế tạo :
Cấp bê tông :

-

γ c = 2500kg / m3
Tỷ trọng bê tông
Loại cốt thép DUL: Tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính D ps = 12.7 mm
f pu = 1860 MPa
Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn:
f = 620 MPa ; f x = 420 MPa
Thép thường: G60
Quy trình thiết kế
22TCN 272-05

Ltt = 35 m
a = 0.3 m
n=6
Ld = Ltt + 2.a =35.6 m

Hoạt tải thiết kế HL-93
Tải trọng người đi : 3 kN/m2
B1 = 10 m
B2 = 0.5 m
B3 = 1.5 m
B4 = 0.25 m
B5 = 0.3 m
B = B1 + 2xB2 + B3 + B4+ 2xB5=13.35 m
Cầu dầm
Chữ I
BTCT dự ứng lực
Căng sau
dầm chủ: f c'1 = 45MPa
'
Bản mặt cầu: f c 2 = 35MPa

u

1.5

THIẾT KẾ CẤU TẠO

1.5.1 Chọn kích thước sơ bộ cầu
-

Số dầm chính :

-

Khoảng cách giữa hai dầm chính :

Nb = 6
⇒

-

S≈

B 13.35
=
= 2.225 m
Nb
6

Chọn S = 2.25 m

Phần cánh hẫng :
Sk =

B − ( N b −1) S
2

=

13.35 − ( 6 −1) × 2.35
2

= 1.05 m

-

Chiều dày trung bình của bản mặt cầu : hf = 200 mm

-

Lớp phủ mặt cầu gồm :
Lớp bê tông asphalt :

t1 = 0.07 m
3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

-

Lớp phòng nước :
Bố trí 6 dầm ngang theo phương dọc cầu

t2 = 0.004 m

-

Khoảng cách giữa hai dầm ngang theo phương dọc cầu:

35.6
=7.12 m chọn 7
5

m
- Số lượng dầm ngang : Nn = (Nb – 1 ) × 6 = (6 – 1 ) × 6 = 30 dầm ngang
Cấu tạo dầm chính
- Chiều cao dầm chính :chọn H=1.4 m
- Chiều rộng dầm chính: chọn b= 0.6 cm
Cấu tạo dầm ngang
- Chiều cao dầm ngang :
Hn = 1.1 m
- Bề rộng dầm ngang :
bn = 0.2 m
- Chiều dài dầm ngang :
ln = 2.25 m
500
380

1400

1140
180

180

160

1400

800

100 120

500
380

600

600

Mặt cắt ngang dầm

4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 2: KIỂM TOÁN LAN CAN

Chương 2

Bỏ

5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 4: TK DẦM NGANG

Chương 3 THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU

6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

Chương 4

56


LUN VN TT NGHIP PHN CU

CHNG 6 THIT K TR CU
h

Chng 5
5.1

THIT K DM CHNH

GII THIU

Dm chớnh l cu kin ton b ti trng ca phn trờn nú bao gm bn mt cu, dm
ngang cng nh cỏc cu kin t trờn cu khi khai thỏc. Dm chớnh chu ton b hot ti
xe v hot ti ngi truyn xung.
Tng chiu di ton dm l 35.6m, li hai u dm mi bờn 0.3m kờ gi.
Cu gm 6 dm cú mt ct ch I ch to bng bờtụng f c'1 = 45MPa

Sễ ẹOCONGXON

Sễ ẹODA
M LIE
N TUẽC

Mt ct ngang kt cu nhip
5.2

CU TO

5.2.1 Bờ - tụng
Bờ - tụng dm
R45
Cng chu nộn ca bờ - tụng dm chớnh f'c_dm =
Khi lng riờng ca bờ - tụng Wc =
Khi lng riờng ca bờ - tụng ct thộp Wrc =
Module n hi ca bờ - tụng dm chớnh Ec =
Bờ - tụng bn mt cu
R28
Cng chu nộn ca bờ - tụng dm chớnh f'c_dm =
Khi lng riờng ca bờ - tụng Wc =
Khi lng riờng ca bờ - tụng ct thộp Wrc =
Module n hi ca bờ - tụng bn mt cu Ec =

45 Mpa
2400 Kg/m3
2500 Kg/m3
39161.6 Mpa

28 Mpa
2400 Kg/m3
2500 Kg/m3
26752.5 Mpa

5.2.2 Ct thộp
Ct thộp cng cao ASTM - A461M
57


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

Tao thép xoắn 7 sợi
Đường kính tao thép Dps = 15.2mm
Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn fpu = 1860pa
Cốt thép thường TCVN 1651 - 2008: CB400 – V
Giới hạn chảy fy = 400Mpa.
Giới hạn bền fu = 520Mpa.
5.2.3 Kích thước sơ bộ của dầm chính
Chiều dài toàn dầm L = 31m
Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối a = 0.4m
Khẩu độ tính toán Ltt = L - 2a = 31 – 2 x 0.4 =30.2m
500
380

1400

1140
180

1400

180

180 160

800

1120
00

500
380

600

600

Hình 5. 1 Kích thước dầm chính tại vị trí giữa nhịp và vị trí gối
Chiều cao dầm chưa liên hợp H = 1200mm
Chiều cao dầm liên hợp h = H + ts = 1200+200=1400mm

58


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

5.3

TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ

5.3.1 Nội lực do tĩnh tải
Tải trọng tác dụng lên dầm chủ.
- Tỉnh tải: tỉnh tải do giai đoạn 1 DC1 và tỉnh tải do giai đoạn 2 (DC2 + DW).
- Hoạt tải gồm lực xung kích (LL+IM): xe HL 93.
- Ngoài ra còn có các tải trọng: co ngót, từ biến, nhiệt độ, lún, gió
a. Tĩnh tải rải đều lên một dầm chủ
Tỷ trọng của cấu kiện lấy theo bảng 3.5.1.1 của 22TCN 272-05, giả thuyết tính tĩnh
tải phân bố đều cho mỗi dầm, riêng lan can dầm biên chịu.
 Tải trọng do bản thân dầm DCdc

g

DC ( dc )

= γ . Ag

Trong đó:
γ - trọng lương riêng của dầm γ = 25 kN/ m 3
 Ag - diện tích mặt cắt ngang của dầm khi chưa mở rộng. Với kích thước đã chọn


như trên ta tính được Ag =0.406m2. Do dầm có mở rộng về 2 phía gối (1.5m)
nên tính thêm phần mở rộng Ag =0.687m2 nên ta được trọng lượng bản thân

của dầm chủ
g

DC ( dc )

= (0.687 ×1.5 × 2 + 0.406 × 32.6) × 25 / 30 = 10.9kN / m

 Tải trọng ngang do dầm ngang: DCdn

1100

Theo chiều dọc cầu bố trí 6 dầm ngang cách nhau 7 m. theo chiều ngang cầu bố
trí 5 dầm ngang.

2250

20
0

dầm ngang

59


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

Trong lượng một dầm ngang: DC1

dn

= 2200 ×1100 × 200 × 25 ×10−9 = 12.65 kN

Tỉnh tải rải đều lên một dầm chính: g

DC 1( dn )

=

6 × 5 ×12.65
= 2.1 kN/m
6 × 35

 Tải trọng do bản mặt cầu
Bản mặt cầu dày 200 mm, rộng 13.35 m
g

DC 1( bmc )

=

0.2 × 13.35 × 25
= 11.67 kN/m
6

 Tải trọng lan can
DC2 : trọng lượng lan can xuất hiện ở giai đoạn khai thác
Tĩnh tải DC2 tác dụng cho dầm biên: gDC2 = 3.325 kN/m

 Tải trọng gờ chắn bánh xe: g DC3 = 7.5 kN/m
 Tải trọng của lớp phủ: g DW = 13.35 ×1.635 = 22.89 kN/m

Phân bố cho một dầm: g

DW

= 22.89 / 6 = 3.815 kN/m

Bảng tổng kết tĩnh tải
Do bản mặt cầu g DC1(bmc )

11.67

kN/m

Do TLBT dầm chủ g DC1( dc )

10.9

kN/m

Do TLBT dầm ngang g DC1( dn )

2.1

kN/m

Do lớp phủ mặt cầu g DW

3.815

kN/m

Do TLBT lan can g DC 2

3.325

kN/m

Do TLBT gờ chắn g DC 3

7.5

kN/m

b. Các hệ số cho tỉnh tải γ b(22TCN 272-05, Bảng 3.4.1-2)
Bảng hệ số tĩnh tải
Loại tải trọng
DC: cấu kiện và các thiết bị phụ

TTGH Cường độ 1
1.25÷0.9

TTGH sử dụng
1

60

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích

1.5÷0.65

1

c. Xác định nội lực
- Ta tính toán nội lực dầm chủ tại 4 mặt cắt: mặt cắt giữa nhịp, mặt cắt 1/4, mặt cắt
cách gối 0.72h=0.72(1.4+0.2) = 1.152m và mặt cắt gối.
- Để xác định nội lực ta vẽ đah cho các mặt cắt cần tính rồi xếp tĩnh tải rải đều lên
đah. Nội lực được xác định theo công thức;
Mômen: Mu=η .γ p .ω.g
+
−
Lực cắt: Vu=η .g .(γ p .ω − γ p .ω )

Trong đó:
w- diện tích đah mômen tại mặt cắt đang xét
w +- diện tích đah lực cắt dương tại mặt cắt đang xét
w -- diện tích đah lực cắt âm tại mặt cắt đang xét
η - hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư và sự quan trọng trong khai thác xác
định theo TCN 1.3.2,
 η = ηi .η D .η R ≥ 0.95
 Hệ số liên quan đến tính dẻo η D = 0.95 Theo (TCN 1.3.3)
 Hệ số liên quan đến tính dư η R = 0.95 Theo (TCN 1.3.4)

 Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác ηi = 1.05 Theo (TCN 1.3.5)
 Mômen





Tính toán nội lực dầm chủ tại 4 mặt cắt :
Mặt cắt gối :

x0 = 0 m

Mặt cắt cách gối 0.72H m :

x1 = 1.152 m

Mặt cắt thay đổi thiết diện:

x2 = 1.5 m

Mặt cắt L/4:

x3 = 8.75 m

Mặt cắt L/2 :

x4 = 17.5 m

Để xác định nội lực, ta vẽ đường ảnh hưởng cho các mặt cắt cần tính rồi xếp tĩnh
tải phân bố đều lên đường ảnh hưởng.

*Đường ảnh hưởng momen

61


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

xk

L - xk

yk

Đường ảnh hưởng momen do Tĩnh tải
Với :
k = 0 ;1 ; 2 ; 3 ; 4 .

L = 35m

xk × ( L − xk )
L

yk =

Tung độ và diện tích đường ảnh hưởng momen
Mặt cắt

xk (m)

L-xk (m)

yk (m)

wk (m2)

x0

0

35

0

0

x1

1.152

33.848

1.114

19.5

x2 = 1.5m

1.5

33.5

1.436

25.1

x3 = L/4

8.75

26.25

6.563

114.8

x4 = L/2

17.5

17.5

8.75

153.1

Mặt cắt cách gối 1.152m
 Trạng thái giới hạn cường độ 1:

 Dầm trong ( không có tỉnh tải do lan can)
M u = 1× 1.25 × ( g DC1( bmc ) + g DC1( dc ) + g DC1( dn ) + g DC 3 ) + 1.5 × g DW  × wk
= 1× [ 1.25 × (11.67 + 10.9 + 2.1 + 7.5) + 1.5 × 3.815] × 19.5 = 702.35 kNm

 Dầm ngoài (chịu toàn bộ tải trọng do lan can)
M u = 1× 1.25 × ( g DC1( bmc ) + g DC1( dc ) + g DC1( dn ) + g DC 3 + g DC 2 ) + 1.5 × g DW  × wk
62


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

= 1× [ 1.25 × (11.67 + 10.9 + 2.1 + 7.5 + 3.325) + 1.5 × 3.815] ×19.5 = 882.96 kNm

 Trạng thái giới hạn sử dụng:
 Dầm trong ( không có tỉnh tải do lan can)
M u = 1× 1× ( g DC1( bmc ) + g DC1( dc ) + g DC1( dn ) + g DC 3 + g DW )  × wk
= 1× [ 1× (11.67 + 10.9 + 2.1 + 7.5 + 3.815] ×19.5 = 550.21 kNm

Dầm ngoài (chịu toàn bộ tải trọng do lan can)
M u = 1× 1× ( g DC1( bmc ) + g DC1( dc ) + g DC1( dn ) + g DC 3 + g DC 2 + g DW )  × wk
= 1× [ 1× (11.67 + 10.9 + 2.1 + 7.5 + 3.815 + 3.325] ×19.5 = 649.7 kNm

Tương tự cho các mặt cắt còn lại ta có bảng sau
Momen do tĩnh tải
Mặt cắt

cách gối 1.152m

cách gối 1.5m

L/4

L/2

TTGH

CĐ1

SD

CĐ1

SD

CĐ1

SD

Dầm trong

702.35

550.21

961.07

752.81

3722.98

2916.22

4963.82 3888.20

Dầm ngoài

882.96

649.7

1208.08

950.50

4679.86

3682.05

6239.62 4909.25

CĐ1

SD

 Lực cắt
L - xk

xk

1 - yk

(-)
y

k

(+)

Đường ảnh hưởng lực cắt
yk =

( L − xk )
L

63


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

Tung độ và diện tích đường ảnh hưởng lực cắt
ω+k

ω−k

∑ ωk

(m2)

(m2)

(m2)

1.00

17.5

0.00

17.5

33.848

0.97

16.37

0.56

15.81

1.5

33.5

0.96

16.03

0.72

15.31

x3

8.75

26.25

0.75

9.84

3.28

6.56

x4

17.5

17.5

0.50

4.38

4.38

0.00

Mặt cắt

xk
(m)

L – xk
(m)

yk

x0

0

35

x1

1.152

x2

Mặt cắt cách gối 1.152m
 Trạng thái giới hạn cường độ 1

-

Dầm trong ( không có tỉnh tải do lan can)

Vu = 1× 1.25 × ( g DC1( bmc ) + g DC1( dc ) + g DC1( dn ) + g DC 3 ) + 1.5 × g DW  × wk
Vu = 1× [ 1.25 × (11.67 + 10.9 + 2.1 + 7.5) + 1.5 × 3.815] ×15.81 = 598.14 kNm

-

Dầm ngoài (chịu toàn bộ tải trọng do lan can)

Vu = 1× 1.25 × ( g DC1( bmc ) + g DC1( dc ) + g DC1( dn ) + g DC 3 + g DC 2 ) + 1.5 × g DW  × wk
= 1× [ 1.25 × (11.67 + 10.9 + 2.1 + 7.5 + 3.325) + 1.5 × 3.815] ×15.81 = 751.87 kNm

 Trạng thái giới hạn sử dụng
-

Dầm trong ( không có tỉnh tải do lan can)

Vu = 1× 1× ( g DC1( bmc ) + g DC1( dc ) + g DC1( dn ) + g DC 3 + g DW )  × wk
= 1× [ 1× (11.67 + 10.9 + 2.1 + 7.5 + 3.815] ×15.81 = 468.52 kNm

Dầm ngoài (chịu toàn bộ tải trọng do lan can)
M u = 1× 1× ( g DC1( bmc ) + g DC1( dc ) + g DC1( dn ) + g DC 3 + g DC 2 + g DW )  × wk
= 1× [ 1× (11.67 + 10.9 + 2.1 + 7.5 + 3.815 + 3.325] ×15.81 = 591.57kNm

Làm tương tự cho các mặt cắt khác ta có bảng sau
Lực cắt do tĩnh tải
64

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

Mặt cắt

cách gối 1.152m

cách gối 1.5m

L/4

Gối

TTGH

CĐ1

SD

CĐ1

SD

CĐ1

SD

CĐ1

SD

Dầm trong

598.14

468.52

575.63

450.89

252.67

197.92

675.32

528.97

Dầm ngoài

751.87

591.57

723.58

569.30

317.61

249.89

848.89

667.89

Momen và lực cắt do tĩnh tải kN.m TTGH cường độ I
Mặt cắt

Mômen (kN.m)

Lực cắt (kN)

L/2

L/4

Dầm trong

4963.82

Dầm ngoài

Cách gối

Gối

1.5m

1.152m

3722.89

961.07

702.35

0

6239.62

4679.86

1208.08

882.96

0

Dầm trong

0

252.6

575.63

598.14

675.32

Dầm ngoài

0

317.61

723.58

751.87

848.89

Momen với lực cắt do tĩnh tải kN.m TTGH sử dụng
Mặt cắt

Mơmen (kN.m)

Lực cắt (kN)

L/2

L/4

Dầm trong

3888.20

Dầm ngoài

cách gối

Gối

1.5m

1.152 m

2916.22

752.81

550.21

0

4909.25

3682.05

950.50

649.70

0

Dầm trong

0

197.92

450.89

468.52

528.97

Dầm ngoài

0

249.89

569.30

591.57

667.89

5.3.2 Nội lực dầm chủ do hoạt tải
a. Tính toán hệ số phân bố hoạt tải theo lan
- Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 đề cập đến phương pháp gần đúng được dùng để phân bố
hoạt tải cho từng dầm (TCN 4.6.2.2.2). không dùng hệ số làn của TCN 3.6.1.1.2 với
phương pháp này vì các hệ số đó đã được đưa vào trong hệ số phân bố, trừ khi dùng
phương pháp moomen tĩnh hoặc các phương pháp đòn bẩy.

- Những kích thước liên quan: Chiều cao dầm: H=1400mm, khoảng cách của các dầm
S=2250mm, chiều dài nhịp 35000mm, bảng hẫng 1050mm, số dầm chính Nb = 6, Ta thấy:
65


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

1100 ≤ S ≤ 4900
110 ≤ts ≤ 300
6000 ≤ L ≤ 73000
Nb ≥ 4
- Dầm I thuộc phạm vi áp dụng những công thức gần đúng của 22TCN 272-05(bảng
4.6.2.2.1 và 4.6.2.2.2a-1). Hệ số phân bố hoạt tải được tính như sau:
 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mômen uốn
Đối với dầm giữa bảng 4.6.2.2.2a-1


-

Một làn thiết kế chịu tải:
0.4

0.1

0.3

0.4

0.3

 S   S   Kg 
 2250   2250 
g m = 0.06 + 
÷  ÷  3 ÷ = 0.06 + 
÷ 
÷ ×1 = 0.43
 4300   L   Lt s 
 4300   35000 

-

Hai làn thiết kế chịu tải:
0.6

0.2

0.1

0.6

0.2

 S   S   Kg 
 2250   2250 
g m = 0.075 + 
÷  ÷  3 ÷ = 0.075 + 
÷ 

÷ ×1 = 0.614
 2900   L   Lt s 
 2900   35000 

Đối với dầm biên bảng 4.6.2.2.2c-1



Ta có : de = -1200 ⇒ không thỏa điều kiện : − 300≤ de ≤ 1700


-

Sử dụng quy tắc đòn bẩy

Do cự ly theo chiều ngang cầu của xe tải và xe 2 trục đều là 1800mm nên ta có sơ
đồ xếp tải như hình vẽ cho cả hai xe:
250

800

700

500

600

1800

Rlàn

PL

1

0.69

0.47

0.2

1.36

Hình 5.6: Sơ đồ xếp tải
66


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

-

Một làn thiết kế chịu tải :
+ Hệ số làn : m = 1.2

∑y

i

1
= 1.2 × × 0.2 = 0.138
2

+ Xe tải thiết kế :

g HL1 = m

+ Tải trọng người đi :

g PL1 =

1.2 1.5
×
× (1.36 + 0.69) = 1.194
1.5 2

+ Tải trọng làn :

glan =

1.2 1
× × 0.47 ×1.05 = 0.1104
3 2

2

 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt:
+ Đối với dầm giữa bảng 4.6.2.2.3a-1

Một làn thiết kế chịu tải:
g v = 0.36 +

S
2250
= 0.36 +
= 0.676
7600
7600

Hai làn thiết kế chịu tải:
2

S
 S 
g v = 0.2 +
−
÷
3600  10700 
2

= 0.2 +

2250  2250 
−
÷ = 0.465
3600  10700 

+ Đối với dầm biên bảng 4.6.2.2.3b-1:
de = -1050mm, không thỏa điều kiện : − 300≤ de ≤ 1700nên hệ số phân bố giống

như hệ số phân bố cho momen
Khi dùng phương pháp đòn bẩy phải đưa vào hệ số làn m
Hệ số làn
Số làn chất tải

Hệ số làn

1

1.20

2

1.00

Hệ số phân bố của hoạt tải
67


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

Momen
D.giữa

Lực cắt

Dầm biên

D. giữa

Dầm biên

gmg

gmbHL

gmblan

gmbPL

gvg

gvbHL

gvblan

gvbPL

0.614

0.138

0.1104

1.194

0.676

0.138

0.1104

1.194

b. Xác định nội lực:
Hoạt tải xe ô tô thiết kế và xếp tải theo TCN3.6.1.3
Hoạt tải xe HL93


Hoạt tải xe ô tô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ( HL-93) sẽ gồm một tổ hợp
của:
+ xe tải thiết kế hoặc hai trục thiết kế
+ Tải trọng làn thiết kế

-



Hiệu ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích



Quy tắc xếp tải TCN 272-05 mục 3.6.1.3
Hiệu ứng lực lớn nhất phải được lấy theo giá trị lớn hơn của câc trường hợp sau:

+ Hiệu ứng của xe hai trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng làn thiết kế
+ Hiệu ứng của một xe tải thiết kế có cự ly trục bánh thay đổi như trong TCN

3.6.1.2.2 tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế
-

Đối các mômen âm giữa các điểm uốn ngược chiều khi chịu tải trọng rải đều

-

Trên các nhịp và chỉ đối với phản lực gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải
thiết kế có khoảng cách trục bánh trước của xe này đến trục bánh sau của xe kia là
1500mm tổ hợp 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục
145kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm.

-

Các trục bánh xe không gây hiệu ứng lực lớn nhất đang xem xét bỏ qua

-

Chiều dài của làn xe thiết kế hoặc một phần của nó mà gay ra hiệu ứng lực lớn
nhất phải được chất tải trong làn thiết kế

-

Tải trọng người đi bộ (PL)
Tải trọng người đi bộ 3kN/m2 (TCN 3.6.1.5) phân bố trên 1.5m nên tải trọng rải
đều của người đi bộ 3x1.5=4.5 kN/m và phải tính đồng thời cùng hoạt tải xe thiết
kế

68

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

Sơ đồ tính: sơ đồ tính của dầm chủ là dầm giản đơn nên khoảng cách giữa các
trục của xe tải thiết kế đa số các trường hợp đều lấy bằng 4.3m
Cách xếp tải trên đah: xếp xe sao cho hợp lực của các trục xe gây nên momen và lực
cắt lớn nhất
Momen
 Momen do HL93

xk

L= 35m

700

4.3m
35 kN
145 kN

y2

4.3m

145 kN

145 kN

145 kN 35 kN

y4

y3

y1

Đường ảnh hưởng momen
Bảng momen do xe tải 3 trục
Mặt
cắt

xk
(m)

L – xk
(m)

y1
(m)

y2 (m)

y3 (m)

y4 (m)

M3t

(kN.m)

x0

0

35

0

0.00

0.00

0.00

0.00

x1

1.152

33.848

1.114

0.00

0.97

0.83

377.55

x2

1.5

33.5

1.436

0.00

1.25

1.07

510.72

x3

8.75

26.25

6.563

3.34

5.49

4.41

1660.28

x4

17.5

17.5

8.75

6.6

6.6

4.45

2001.75

Ghi chú :

M 3t = 145 × ( y1 + y3 ) + 35 × max(y 2 ; y4 )
69


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

•

Xe hai trục

Sơ đồ xếp tải

xk

L = 35m

1.2m
110kN 110kN

y' y'
1

2

y1 y2
Đường ảnh hưởng momen xe tải 2trục
Momen do xe tải 2 trục
Mặt
cắt

xk
(m)

L – xk
(m)

y1
(m)

y2
(m)

y1'

y2'

M2t
(kN.m)

x0

0

35

0

0.00

0

0.00

0.00

1.152 33.848 1.114 1.075 0.534 1.09

327.8

x1

Ghi chú :

x2

1.5

33.5

1.436 1.385 0.862 1.41

x3

8.75

26.25

6.563 6.263

6.11

6.41 1881.17

x4

17.5

17.5

8.75

8.45

8.45 2260.50

8.15

462.52

M 2t = 110 × max[( y1 + y2 );( y1' + y2' )]

• Tải trọng làn
Momen do hoạt tải làn
Mặt cắt

ω k (m2)

x0

0

Mlan (kN.m)
0.00

x1

19.5

144.49

x2

25.1

197.69

x3

114.8

765.83
70


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRỤ CẦU
h

153.1

x4

1021.07

Momen do tải trọng người đi
ω k (m2)

Mặt cắt
x0

0

MPL (kN.m)
0.00

x1

19.5

68.8

x2

25.1

94.14

x3

114.8

364.68

x4

153.1

486.23

Bảng tổng hợp momen chưa nhân các hệ số
Mặt cắt

M3t
(kN.m)

M2t
(kN.m)

Mlan (kN.m)

MPL
(kN.m)

x0

0.00

0.00

0.00

0.00

x1

377.55

327.8

144.49

68.8

x2

510.72

462.52

197.69

94.14

x3

1660.28

1881.17

765.83

364.68

x4

2001.75

2260.50

1021.07

486.23

Bảng tổng hợp momen đã nhân các hệ số g m
Mặt cắt

MxeTK
(kN.m)

Mlan (kN.m)

MPL (kN.m)

MLLbien
(kN.m)

MLLgiua
(kN.m)

x0

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

x1

377.55

144.49

68.8

163.28

378.49

x2

510.72

197.69

94.14

222.33

513.36

x3

1881.17

765.83

364.68

844.48

1914.02

x4

2260.50

1021.07

486.23

1083.22

2361.87
71