đồ án cầu thép phần nội lực

ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG
I: số liệu thiết kế:
Thiết kế một kết cấu nhịp giản đơn, dầm thép liên hợp bản BTCT với các số liệu đầu
vào sau :

chiều dài nhịp tính toán
Bề rộng phần xe chạy
Bề rộng lệ bộ hành
Tải trọng

33000
11000
2000
HL93

m
m
m
m

II:VẬT LIỆU:
-Thép làm dầm chủ : Thép tấm M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy=250MPa.
-Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang và khung ngang), sườn tăng cường : M270
cấp 250 có cường độ chảy Fy=250MPa.
-Thép bản mặt cầu, lề bộ hành :
+ Thép đai :

CI có Fy=240MPa.

+ Thép chịu lực, cấu tạo :

CII có Fy=280MPa.

-Thép làm thanh lan can, cột lan can :
Fy=250MPa.

M270 cấp 250 có cường độ chảy

-Bê tông bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành :

C30 có

-Trọng lượng riêng của thép :
-Trọng lượng riêng của bê tông có cốt thép :

III.THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU:
1. Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng
L C:
Bề rộng toàn cầu

Btc =

13500mm

1

ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

khoảng cách các dầm chính : S = 1.6 – 2.2

Chọn n =7

1928.57mm

Chọn khoảng cách dầm chính S=2000mm

Suy ra chiều dài đoạn hẫng
-Chọn số dầm chính là 7, khoảng cách giữa các dầm là S = 2000 mm, chiều dài bản
hẫng
LC =750.00mm.

2. Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo các lớp mặt cầu
Độ dốc ngang thiết kế : 2%.
Tạo dốc bằng thay đổi chiều cao đá kê gối : Là dùng đá kê gối có chiều cao tăng
dần để tạo độ dốc ngang của mặt đường sau khi hoàn thiện. Chiều cao tối thiểu của
gối là 150 mm.
Chiều cao gối thiết kế:

gối 1:
gối 2
gối 3
gối 4:

150 mm

150+ Sx2%=
190+ Sx2%=
230+Sx2%=

mm
190 mm
230 mm
270 mm

IV.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM
1. Chiều dài dầm tính toán
Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối là : a=0.3 m.
2


ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

Chiều dài dầm tính toán : Ltt = 33000 mm

2.Chiều cào dầm
Chiều cao dầm được chọn từ chiều cao tối thiểu trong quy trình và theo kinh nghiệm
thiết kế:

0.033.33000 =1100mm
0.04.33000= 1320mm

1100
1030

1320÷ 1650

420

100

25

Vậy chọn
cao diện
dầm dầm
thép:liên hợp
d= 1100 mm.
Hìnhchiều
1.2: Tiết
Chiều cao dầm liên hợp:

H= 1400 mm

3.Kích thước tiết diện ngang :

200

1400

45

350

3


ĐAMH TK CẦU THÉP

Chiều cao phần vút :

hV=100mm

Chiều dày bản bê tông :

tS=200 mm

Chiều dày sườn dầm :

tW=12 mm

Chiều rộng cánh trên :

bC=350 mm

Chiều dày cánh trên :

tC=25 mm

Chiều rộng cánh dưới :

bf=420 mm

Chiều dày cánh dưới :

tf=45 mm

chiều cao sườn

T.S PHAN QUỐC BẢO

: D= 1030mm

chiều cao dầm chính : d=1100mm

V.THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH:
1.Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang

4


ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, không bố trí sườn tăng cường dọc.
Bố trí 2 sườn tăng cường đứng gối tại đầu mỗi dầm, khoảng cách 200 mm.
Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1500 mm, riêng tại đoạn đầu
dầm (từ đầu đến hệ khung ngang đầu tiên) thì bố trí cách khoảng 550 mm.
Tại sườn tăng cường đứng gối đầu tiên, bố trí hệ dầm ngang bằng thép cán chữ I, loại
dầm cánh rộng W760 x 196.
Tại các sườn tăng cường đứng cách khoảng 3000mm thì bố trí hệ khung ngang bằng
thép L100 x 100 x 10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang).
Bề dày của tất cả các sườn tăng cường là 14mm, kích thước còn lại xem hình vẽ.

2.Neo chống cắt:

Hình 1.4: Bố trí neo chống cắt

Thiết kế loại neo hình nấm với các số liệu sau :
Đường kính đinh:

dS = 20 mm

Chiều cao:

h = 230 mm
5


ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

Thiết kế 2 hàng neo với khoảng cách giữa tim của neo đến
mép bản cánh trên là 75 mm, khoảng cách 2 hàng neo là 200 mm

3.Mối nối dầm chính
Mối nối sử dụng bulông cường độ cao.

Số lượng mối nối là 2 , đặt đối xứng nhau qua tim cầu, vị trí đặt mối nối là
dài dầm, cách đầu dầm 11000mm

chiều

Chương 2:THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU
Ở phần này chỉ thiết kế cấu tạo và bố trí thép, tính tĩnh tải, không tính toán nội lực và
tính toán cốt thép.

I.LAN CAN:

Cột lan can: chiều dài nhịp 37.1 m, bố trí khoảng cách 2 cột lan can là 2 m vậy mỗi
bên cầu gồm 19 cột lan can, 18 cặp thanh liên kết, 18 cặp tay vịn.
Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép:
T1 100 x 1,740 x 5
T2 140 x 740 x 5
T3 100 x 150 x 5
6


ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

Thể tích các tấm thép là:
Thể tích tấm thép T1: VT1 = 100 x 1,740 x 5 =870,000 mm3
Thể tích tấm thép T2: VT2 = 140 x 740 x 5 =518,000 mm3
Thể tích tấm thép T3: VT3 = 100 x 150 x 5 = 75,000 mm3

Thanh liên kết:860
1

4
5

Tay3vịn:
6

Tổng 2trọnglượng lan can trên toàn cầu: 140
250

15

30

650

Tính trên 1mm theo phương dọc cầu:

120

II.LỀ BỘ HÀNH

100

7


ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

Lề bộ hành: (tính trên 1mm theo phương dọc cầu)

V1=1.h1.b
1
V2=1.h2.b
2
V3=1.h3.b
3
V4=1.h4.b
4
V5=1.h5.b
5
V6=1.h6.b
6

162500 mm3
12000 mm4
113400 mm5

P1=V1.YC
P2=V2.YC
2

P3=V3.YC

4.0625 N
0.3 N

3

2.835 N

25800 mm6

P4=V4.YC

0.645 N

42000 mm7

P5=V5.YC

1.05 N

12000 mm8

P6=V6.YC

0.3 N

DC3=Plancan + P1+P2+P3+P4+P5+P6

=

9.4345 N

Vị trí đặt DC3: Xác định bằng cách cân bằng momen tại điểm A

= 530.44mm

8

ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

Vậy DC3 cách mép trái 1 đoạn bằng 530.44 mm
Chọn và bố trí cốt thép trong bản mặt cầu như hình sau:
Thép dùng cho lề bộ hành là thép CII có Fy=280 MPa.
Bê tông sử dụng có F’c=30 MPa.

III.BẢN MẶT CẦU
Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm. Trong đó
phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính
toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu.
Cốt thép dùng trong bản mặt cầu là thép CII có cường độ Fy=280 MPa, bê tông dùng
cho bản mặt cầu là loại bê tông có cường độ chịu nén f’c=30 MPa
Do trong phạm vi hẹp của đồ án môn học nên ta bố trí cốt thép trong bản mặt cầu theo
yêu cầu cấu tạo như hình dưới.

Hình 2.4: Bố trí9thép bản mặt cầu.


ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH

I.ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
1.GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HỢP

ST
T

X

Y

TIẾT DIÊN DẦM THÉP CHỮ I GIAI ĐOẠN 1
Xi+1 Y+Yi (Xi+1-X). Yi2+Yi+1.Yi+Y Yi3+Y2i+1.Yi+Yi+1.Yi2+
-X +1
(Y+Yi+1) i+12
Yi+13

1

-175

1100

350

2200

770000

1270500000

2
3

175
175

1100
1075

0
-169

2175
2150

0
-363350

0
-585901875

4
5
6
7
8
9
10

6
6
210

210
-210
-210
-6

1075
45
45
0
0
45
45

0
204
0
-420
0
204
0

1120
90
45
0
45
90
1120

0

18360
0
0
0
18360
0

0
1239300
0
0
0
1239300
0

10

1.8634.
0
-8.39793.
0
74358000
0
0
0
74358000
0


ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

11

-6

1075

-169

2150

-363350

-585901875

12
13

-175
-175

1075
1100

0
0

2175

2200

0
0

0
0

80020

101174850

Tổng

Ys,tNC=
Ys,bNC=
INC=

1.8396.

40010.00 mm

A

KX-X=

-8.39793.
0
0

27148525.00 (mm3)
678.54
421.46 mm
8223478538.50 mm4

2.ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN 2(GIAI ĐOẠN LIÊN
HỢP):
a.Bề rộng có hiệu dầm trong Bi và dầm ngoài Be
Dầm trong:

Chọn
Dầm biên:

11


ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

3.Đặc trung hình học dầm trong:
a.Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (ST)
Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là φ14a200 và bê tông bản mặt cầu có cường độ
f’c=30MPa
Diện tích cốt thép dọc bản:
Trong đó: n là số thanh thép trong đoạn Bi
Diện tích phần bản bê tông quy đổi về thép:

Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép, phụ thuộc vào cường độ của
bê tông làm bản mặt cầu.

Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tông (tính phần vt) đến mép trên dầm thép:

=

Diện tích mặt cắt ngang dầm:

Momen tĩnh của diện tích t/d liên hợp lấy đối với trục TH1:

Khoảng cách từ trục TH1 đến trục TH2

Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
Mép trên dầm thép :
12


ĐAMH TK CẦU THÉP

T.S PHAN QUỐC BẢO

mm
Mép

Mép

dưới dầm thép :

dưới bản bê tông:

Mép trên bản bê tông:

Momen quán tính của tiết diện liên hợp : IST

Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp : SST

13