thuyết mình đồ án thiết kế cầu thép

ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. 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 tính toán
: Ltt=30.5m
+ Bề rộng phần xe chạy
: B= 7.5m
+ Bề rộng lề bộ hành
: K=2x1m
+ Tải trọng thiết kế
: 0.5HL93
1.2. 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 :
M270 Cấp 250 có cường độ chảy
Fy=250MPa.
f C′ = 30 MPa
-Bê tông bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành :
-Trọng lượng riêng của thép :

γ S = 7.85 ×10−5 N / mm3
γ C = 2.5 × 10−5 N / mm3

-Trọng lượng riêng của bê tông có cốt thép :
1.3. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU:
1.3.1. Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng LC:
Bề rộng toàn cầu: Btc=7500 + 2 x 1000+ 2 x 250 = 10000 mm
Btc = (n − 1) S + 2 Lc 

 ⇒ Btc ≈ nS
1
Lc ≈ S

2

Ta có:
Khoảng cách giữa các dầm chính: S = 1.6-2.5m
Chọn số dầm chính là 5, khoảng cách giữa các dầm là S = 2100 mm, chiều dài bản hẫng
LC = 800 mm.
1.3.2. Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo các lớp mặt cầu :
Độ dốc ngang thiết kế : 2%.

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1551090084

1

ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

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 : 150 mm.
+ Gối 2 : 150 + S x 2%=192 mm
+ Gối 3 : 192 + S x 2%=234 mm
Các gối còn lại : Đối xứng
1.3.3. Thiết kế thoát nước mặt cầu:
Đường kính ống: D≥100mm. Diện tích ống thoát nước được tính trên cơ sở 1m 2 mặt cầu
tương ứng với ít nhất 1 cm2 ống thoát nước. Khoảng cách ống tối đa 15m, chiều dài ống
vượt qua đáy dầm 100mm.
Diện tích mặt cầu S = L x Btc=31.1 x 10= 311m 2 vậy cần bố trí ít nhất 311cm 2 = 31100mm2
ống thoát nước.

⇒ A1ông =

3.14 × 100 2
= 7850 mm 2
4

Số ống cần thiết :
n=

31100
= 3,96
7850

Vậy ta chọn 6 ống, bố trí đối xứng 2 bên mỗi bên 3 ống ,khoảng cách ống là 9m.

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1551090084

2


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Hình 1.1: Mặt cắt ngang cầu
1.4. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM :
1.4.1. Chiều dài dầm tính toán :
Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối là : a=0.3 m.
Chiều dài dầm tính toán : Ltt = 30.5 m
1.4.2. Chiều cao dầm :
Chiều cao dầm được chọn từ chiều cao tối thiểu trong quy trình và theo kinh nghiệm thiết
kế:

d = 0.033L = 0.033 × 30500 = 1006.5 mm

H ≥ 0.04L = 0.04 × 30500 = 1220 mm

1
1
1

1
H =
L ÷ L = 30500 ÷ 30500 = 1220 ÷ 1525 mm  
25
20
25
20

Vậy chọn chiều cao dầm thép:
Chiều cao dầm liên hợp:

SVTH: ĐỖ HOÀNG

d=1200 mm.
H= 1500 mm

MSSV:1551090084

3


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

1.4.3. Kích thước tiết diện ngang :

Hình 1.2: Tiết diện dầm liên hợp
Chiều cao phần vút :
hV=100mm

Chiều dày bản bê tông :
tS=200mm
Chiều dày sườn dầm :
tW=12mm
Chiều rộng cánh trên :
bC=300mm
Chiều dày cánh trên :
tC=20mm
Chiều rộng cánh dưới :
bf=400mm
Chiều dày cánh dưới :
tf=40mm
1.5. THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH:
1.5.1. Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang:

Hình 1.3: Bố trí STC và hệ liên kết ngang
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 200mm.

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1551090084

4


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1600 mm, riêng tại đoạn đầu dầm (từ
đầu đến hệ khung ngang đầu tiên) thì bố trí cách khoảng 750 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 nhau khoảng 3.2m và sườn tăng cường đứng cách đầu
dầm 2.45m 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.
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
Thiết kế 2 hàng neo với khoảng cách giữa tim của neo đến mép bản cánh trên là 60 mm,
khoảng cách 2 hàng neo là 200 mm.
1.5.2. Mối nối dầm chính:
Mối nối sử dụng bulông cường độ cao.
Số lượng mối nối là 3.

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1551090084

5


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

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.
2.1. LAN CAN:

Hình 2.1: Cấu tạo thanh và cột 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
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

Vcot lancan = 870, 000 + 518, 000 + 75, 000 = 1, 463, 000 mm3

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1551090084

6


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Thanh liên kết:

π
Vlienket = 2 × × (902 − 822 ) × 100 = 216,142 mm3
4

Vtayvin = 2 ×

π
× (802 − 70 2 ) × 2000 = 4,712,389 mm3
4

Tay vịn:
Tổng trọnglượng lan can trên toàn cầu:

DC = γ s × (Vcot lancan + Vlienket + Vtayvin )
= 7.85 × 10−5 × (1, 463,000 × 19 + 216,142 ×18 + 4,712,389 ×18) = 9146 N
Tính trên 1mm theo phương dọc cầu:
P lancan =

9,146
=0.247 N/mm
37,100

2.2. LỀ BỘ HÀNH:

Hình 2.2: Lề bộ hành
Lề bộ hành: (tính trên 1mm theo phương dọc cầu)

V1 =1×650×250=162500 mm 3

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1551090084

7


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

V2 =1×135×1000=135000 mm 3
V3 =1×150×100=15000 mm 3
V4 =1×100×140=14000 mm 3
V5 =1×100×250=25000 mm 3
P1 =V1×γ c =162,500×2.5×10-5 =4,0625 N
P2 =V2 ×γc =135000×2.5×10-5 =3,375 N
P3 =V3×γc =15000×2.5×10-5 =0,375 N
P4 =V4 ×γc =14000×2.5×10-5 =0,35 N
P5 =V5 ×γc =25000×2.5×10-5 =0,625 N
Vậy:

DC3 =P Lan Can +P1 +P2 +P3 +P4 +P5 =9,034 N
Vị trí đặt DC3: Xác định bằng cách cân bằng momen tại điểm mép bó vỉa
P lancan ×x lancan +P1×x1 +P2 ×x 2 +P3×x 3 + P4 × x 4 + P5 × x 5
x'=
DC3

=

0,247×1125+4,0625×1125+3,375 × 550+0,375×950+0,35 × 150 + 0,625 × 50
=768 mm
9,034

Vậy DC3 cách mép trái (ngoài cầu vào) 1 đoạn bằng 482 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.

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1551090084

8


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Hình 2.3: Bố trí thép lề bộ hành

2.3. 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 F y=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 trí thép bản mặt cầu.

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1551090084

9


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ DẦM CHÍNH
3.1. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC :
3.1.1. GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HỢP:

Hình 3.1: Đặc trưng hình học của dầm
Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:

As = bc .tc + D.tw + b f .t f
= 320 × 30 + 1125 × 12 + 400 × 45 = 41100 mm 2
Moment tĩnh của dầm thép đối với trục X-X:

t 
t 
D



K X − X = ∑ Ai ×ycX,i− X = bc × tc ×  t f + D + c ÷+ D × t w ×  t f + ÷+ b f × t f ×  f ÷
2
2


2
30 

 1125

 45 
= 320 × 30 ×  45 + 1125 + ÷+ 1125 × 12 × 
+ 45 ÷+ 400 × 45 ×  ÷
2

 2

2
= 19982250 mm3
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
K
19982250
s ,b
YNC
= c = X −X =
= 486,18 mm
As
41100

s ,t
s ,t
YNC
= d − YNC
= 1200 − 486,18 = 713,82 mm

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

10


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Xác định moment quán tính:
2
s ,b
3
s ,t
3
bc × tc3
 s ,t tc  t w × ( y NC − tc ) t w × (YNC − t f )
=
+ bc × tc ×  YNC − ÷ +
+
12
2

3
3


I NC

+

b f × t 3f
12

2

 s ,b t f 
+ b f × t f ×  YNC
− ÷
2


2

320 × 303
30  12 × (713,82 − 30)3

=
+ 320 × 30 ×  713,82 − ÷ +
12
2 
3


2

12 × (486,18 − 45)3 400 × 453
45 

+
+
+ 400 × 45 ×  486,18 − ÷
3
12
2 

= 10184424676 mm 4
Momen kháng uốn đối với thớ trên t/d dầm thép:
s ,t
S NC
=

I NC 10184424676
=
= 14267619,51 mm3
s ,t
YNC
713,82

Momen kháng uốn đối với thớ dưới t/d dầm thép:
s ,b
S NC
=

I NC 10184424676
=
= 20947583,7 mm3
s ,b
YNC
486,18

Momen tĩnh của tiết diện dầm thép đối với trục trung hoà:
S

c
NC

= tw

( D −Y

s ,t
NC

+ tc )

2

2

t 

s ,t
+ b f t f  d − YNC

− f ÷
2


( 1125 − 713,82 + 30 )
= 12 ×
2

2

45 

+ 400 × 45 × 1200 − 713,82 − ÷
2 


= 9514078,754 mm3

3.1.2. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN 2(GIAI ĐOẠN LIÊN HỢP):
Bề rộng có hiệu dầm trong Bi và dầm ngoài Be:
Dầm trong:
12 × t s + max(t w ; bc / 2)
12 × 200 + max(12;300 / 2)
L
 30500
 tt

Bi = min 
= min 
= 2100 mm

4
 4
 S
 1800
Dầm biên:

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

11


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

 6 × ts + max(tw / 2; bc / 4)
6 × 200 + max(12 / 2;300 / 4)

 30500
B
L
2100
Be = i + min  tt
=
+ min 
= 1850 mm
2
 8

2
 8
S
 800

 hang
3.1.2.1. Đặc trung hình học dầm trong:
3.1.2.1.1Giai 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

Act = 23 ×

π × 142
= 3538,78 mm 2
4

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:

Ac −td =

Ac 2100 × 200 + 320 × 100 + 100 2
=
= 64936, 2 mm 2
n
7,11

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. ( f’c = 30Mpa => n = 7,11 )
Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tông (tính phần vt) đến mép trên dầm thép:
t 
t
2

1

Bi ×t s ×  t h + s ÷+b c ×t h × h +2×  ×t h2 × ×t h ÷
2
2
3
2


c''=
Bi ×t s +t h ×(bc +t h )
200 
100
2

1

2100×200× 100+
+2×  ×100 2 × ×100 ÷
÷+320×100×
2 
2
3


2
 =186, 72 mm
=
2100×200+100×(320+100)

Diện tích mặt cắt ngang dầm:

Ad = As + Act + Ac−cd = 41100 + 3538,78 + 64936, 2 = 109574,98 mm 2
Momen tĩnh của diện tích t/d liên hợp lấy đối với trục TH1:
t 
 s ,t
s ,t
KTH 1 = Act ×  YNC
+ th + s ÷+ Ac −td × (YNC
+ c '')
2

200 

3
= 3538,78 ×  713,82 + 100 +
÷+ 64936, 2 × (713,82 + 186,72) = 61711320,5 mm
2 


Khoảng cách từ trục TH1 đến trục TH2
c′ =

KTH 1 61711320,5
=

= 563,19 mm
Ad
109574,98

Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

12


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Mép trên dầm thép :
s ,t
YSTs ,t = YNC
− c′ = 713,82 − 563,19 = 150,63 mm

Mép

dưới dầm thép :
s ,b
YSTs ,b = YNC
+ c′ = 486,18 + 563,19 = 1049,37 mm

Mép

dưới bản bê tông:

YSTc ,b = YSTs ,t = 150,63 mm
Mép trên bản bê tông:

YSTc ,t = YSTs ,t + th + ts = 150,63 + 100 + 200 = 450,63 mm
Momen quán tính của tiết diện liên hợp : IST
1
IST = I NC + c'2 × A s + × ∑ (Ici + a ci2 × A ci ) + A ct × a ct2
n
2

1  2100 × 2003 
200 
2
= 10184424676 + 563,19 × 41100 +
×
+ 150,63 + 100 +
× 2100 × 200 ÷
÷
÷
7,11 
12
2 


2
2
 1
 100 × 1003 


1  320 × 1003 
100 
2
 1
+
×
+ 150,63 +
× 320 ×100 ÷+
×2×
+ 150,63 + ×100 ÷ × × 100 ×100 ÷
÷
÷ 7,11
 36
÷
7,11  12
2 
3


 2



2

200 

4
+3538,78 × 150,63 + 100 +

÷ = 31361729468 mm
2



Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp : SST
s ,t
S ST
=

I ST 31361729468
=
= 208209519, 4 mm3
s ,t
YST
150,63

s ,b
S ST
=

I ST 31361729468
=
= 29886126, 46 mm3
s ,b
YST
1049,37

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :
c ,t

S ST
= n.

I ST
31361729468
= 7,11 ×
= 495152553,3 mm3
c ,t
YST
450,63

c ,b
S ST
= n.

I ST
31361729468
= 7,11 ×
= 1481343145 mm3
c ,b
YST
150,63

Momen tĩnh của tiết diện liên hợp ngắn hạn đối với trục trung hoà:

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

13

ĐAMH TK CẦU THÉP
S

c
ST

= tw

( D −Y

s ,t
NC

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

+ tc + c ')
2

2

t


s ,t
+ b f t f  d − YNC
− f + c '÷
2




( 1125 − 713,81 + 30 + 563,19 )
= 12 ×

2

2

45


+ 400 × 45 × 1200 − 713,81 − + 563,19 ÷
2



= 24536515,11 mm3

3.1.2.1.2Giai đoạn liên hợp dài hạn (LT):
Trong đó: n là số thanh thép trong đoạn Bi
Diện tích phầnbản bê tông quy đổi về thép:

A c-td =

A c Bi ×t s +t h ×(b c +t h ) 2100×200+100×(320+100)
=
=
= 21645, 4 mm 2
3×n

3×n
3×7,11

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.
Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp : Ad
A d =A s +A ct +A c-cd = 41100+3154,13+21645,4=66284,18 mm2

Momen tĩnh của diện tích t/d liên hợp lấy đối với trục TH1:
t 
 s,t
s,t
K TH1 = A ct ×  YNC
+ t h + s ÷+ A c− td × (YNC
+ c'')
2


200 

= 3538,78 ×  713,81 + 100 +
÷+ 21645, 4 × (713,81 + 186,72)
2 

= 22726297,6 mm 3

Khoảng cách từ trục TH1 đến TH2:
c '' =

KTH 1 22726297,6

=
= 342,86 mm
Ad
66284,18

Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
Mép trên dầm thép:
s ,t
YLTs ,t = YNC
− c′ = 713,81 − 342,86 = 370,95 mm

Mép dưới dầm thép:
s ,b
YLTs ,b = YNC
+ c′ = 486,18 + 342,86 = 829,05 mm

Mép dưới bản bê tông:
YLTc ,b = YLTs ,t = 381,76 mm

Mép trên bản bê tông:
SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

14


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

YLTc ,t = YLTs ,t + t s + th = 100 + 200 + 370,95 = 670,95 mm
Momen quán tính của tiết diện liên hợp : ILT
1
× ∑ ( I ci + aci2 × Aci ) + Act × act2
3× n
2
 2100 × 2003 

1
200 
2
= 10184424676 + 342,86 × 41100 +
×
+  370,95 + 100 +
×
2100
×
200
÷÷
÷
3 × 7,11 
12
2 



I LT = I NC + c '2 × As +

2

2
 320 × 1003 

 100 × 1003
1
100 
1
 2
 1
+
×
+  370,95 +
× 2×
+ 370,95 ×  + ×100 ÷ × ×100 × 100
÷ × 320 × 100 ÷÷+
 36
3 × 7,11  12
2 

 3
 2
 3 × 7,11

2

200 

4
+3538,78 ×  370,95 + 100 +
÷ = 23006630934 mm

2 


Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới t/d dầm thép:
Ss,t
LT =

I LT 23006630934
=
=62020455,02 mm 3
s,t
y LT
370,95

Ss,b
LT =

I LT 23006630934
=
= 27750672,44 mm 3
s,b
YLT
829,05

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :
Sc,t
LT =3.n.

IST
23006630934

=3×7,11×
=731876360,5 mm 3
c,t
YLT
670,95

c ,b
S ST
= 3.n.

I ST
23006630934
= 3 × 7,11×
= 1323766216 mm3
c ,b
YST
370,95

Momen tĩnh của tiết diện liên hợp dài hạn đối với trục trung hoà:
c
S LT
= tw

( D −Y

s ,t
NC

+ tc + c '')
2

2

t


s ,t
+ b f t f  d − YNC
− f + c '' ÷
2



( 1125 − 713,81 + 30 + 342,86 )
= 12 ×
2

= 18206306, 42 mm

2

45


+ 400 × 45 × 1200 − 713,81 −
+ 342,86 ÷
2



3

*Bảng 1: Đặc trưng hình học của dầm trong và dầm biên

Đặc trưng
Diện tích tiết diện
SVTH: ĐỖ HOÀNG

DẦM GIỮA ( DẦM TRONG)
Tiết diện dầm
Tiết diện dầm liên hợp
thép
Đơn
vị
Chưa liên
Ngắn hạn
Dài hạn (LT)
hợp (NC)
(ST)
mm2
41100
109574,98
66284,18
MSSV:1351090174

15


ĐAMH TK CẦU THÉP
Moment kháng uốn thớ dưới

dầm thép
Moment kháng uốn thớ trên
dầm thép
Moment kháng uốn tại mép
dưới bản BT
Moment kháng uốn tại mép
trên bản BT
Moment quán tính của tiết
diện

SVTH: ĐỖ HOÀNG

GVHD: TS Phan Quốc Bảo
mm3
mm3

20947583,69

29886126,46

27750672,44

14267619,51

208209519,4

62020455,02

1481343145

1323766216

495152553,3

731876360,5

3136172946
8

2300663093
4

mm3
mm3
mm4

10184424676

MSSV:1351090174

16


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

DẦM BIÊN ( DẦM NGOÀI)
Tiết diện dầm
Tiết diện dầm liên hợp

thép
Đơn
Đặc trưng
vị
Chưa liên
Ngắn hạn
Dài hạn (LT)
hợp (NC)
(ST)
2
Diện tích tiết diện
mm
41100
102162,6
63556,95
3
Moment kháng uốn thớ dưới mm
20947583,69 29834890,28 27784006,27
dầm thép
Moment kháng uốn thớ trên
mm3
14267619,51
166621617 54463011,04
dầm thép
Moment kháng uốn tại mép
mm3
1185458719 1162459934
dưới bản BT
Moment kháng uốn tại mép
mm3

447985701,6 668058454,3
trên bản BT
Moment quán tính của tiết
mm4
3036481344 2207789203
10184424676
diện
5
2
3.2. TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:
3.2.1. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU:
3.2.1.1. Tĩnh Tải:
Gồm các tĩnh tải: DC1, DC2, DC3, DW.
Trọng lượng bản thân dầm thép:

P1 = AS × γ s =41100 x 7,85 x 10-5=3,226 N/mm
Neo :
P2= 0.5 N/mm
Mối nối: (tạm thời): P3= 0.5 N/mm

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

17


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Hình 3.1: STC gối

Hình 3.2: STC đứng trung gian

Hình 3.3. STC tại liên kết ngang
Sườn tăng cường:
Sườn tăng cường giữa: hình 3.2
SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

18


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Một dầm có:
10x2= 20 sườn tăng cường giữa
Khoảng cách các sườn:
do = 3,2 m
Khối lượng một sườn tăng cường:
g s1 = 100 × 1055 × 14 × 7,85 × 10−5 = 115,9 N
Sườn tăng cường gối:hình 3.1
Một dầm có:
Khoảng cách các sườn:

4x2= 8 sườn tăng cường gối

200 mm
g s 2 = 185, 456 N

Khối lượng một sườn:
Sườn tăng cường tại liên kết ngang: hình 3.3
Một dầm có:
9x2= 18 sườn tăng cường
Khoảng cách các hệ liên kết ngang: Lb = 3,200 mm
g s 3 = 215,13 N

Khối lượng một sườn tăng cường:
Liên kết khung ngang:có 18 liên kết khung ngang trên mỗi dầm
Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3200 mm.
Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang)
g LK = 0,15 N / mm

Trọng lượng mỗi mét dài :
Thanh ngang trên dài:
2028 mm
Thanh ngang dưới dài:
1854 mm
Thanh xiên dài:
754 mm
Mỗi liên kết ngang có: 2 thanh LK ngang, 2 thanh LK xiên.
Liên kết ngang ở đầu dầm:
Dầm ngang W760x196 dài 2040mm có khối lượng:
g=A x 2040 x7,85.10-5 =18320 x 2040 x 7,85.10-5=2993,7 N
Sườn tăng cường tại giữa dầm ngang để đặt kích trong quá trình thay gối sau
này: Có 4 sườn tăng cường g = 4 x 71.787= 287.148N
Bản táp bắt sườn tăng cường:

Tính sơ bộ: gbt=0,128N/mm.
Để đảm bảo chọn: gbt=0,15N/mm
P4 =
=

1  ( glk × (2028 + 1854 + 754 × 2) ) ×18 + 4 g damngang + 4 g STC tren dam ngang 
×

2 
L


1  ( 0,15 × (2028 + 1854 + 754 × 2) ) × 18 + 4 × 2993,7 + 4 × 287,148 
×
 = 0, 445 N / mm
2 
31100


Sườn tăng cường:
g × 20 + g s 2 × 8 + g s 3 × 18
P5 = s1
31100
115,9 × 20 + 185,456 × 8 + 215,13 × 18
=
= 0, 244 N / mm
31100
=>

DC1 = 3, 226 + 0,5 + 0,5+0, 445 + 0, 244 + 0,15 = 5, 065 N / mm

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

19


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:
Diện tích bản mặt cầu: Abmc=Btc.ts=10000 x 200=2000000 mm2
Diện tích bản vút:
Avut



2.hv2 
2 × 1002 
2
= n ×  bc .th +
÷ = 5 ×  320 × 100 +
÷ = 210000 mm
2 
2




=>DC2 = (Abmc+Avút).bt = (2000000+210000) x 2,5x10-5
= 55,25 N/mm (toàn cầu)
Trọng lượng lan can – lề bộ hành (đã tính ở trên):
DC3 = 9,304 N/mm (toàn cầu)
Tĩnh tải lớp phủ DW:

DW = hDW × B × g DW = 75 × 7500 × 2,3 × 10-5 = 12,937 N / mm
3.2.1.2. Hoạt Tải:
Hoạt tải tác dụng lên dầm gồm có: 0.5HL93 + Tải trọng người đi
Tải trọng xe 0.5HL93 gồm có:
Tải trọng xe 3 trục và tải trọng làn
Tải trọng xe 2 trục và tải trọng làn
Xe 3 trục:
Trục trước: P3 = 17500 N
Trục sau:
P1 = P2 = 72500 N
Xe 2 trục:
P1 = P2 = 55000 N
Tải trọng làn:
Wlàn = 9.3 N/mm
Tải trọng người đi: WPL = 3.10-3xB bộ hành= 3.10-3 x 1000= 3 N/mm
3.2.2. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:
Khi bê tông bản mặt cầu chưa đủ cường độ thì tĩnh tải DC2 chia đều cho các dầm
chính do đó hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang của tĩnh tải DC2 được xác định
như sau:

g=

1 1

= = 0.2
n 5

3.2.2.1. Phương pháp đòn bẫy:
3.2.2.1.1Dầm Biên:

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

20


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Hình 3.4.Đường ảnh hưởng dầm biên theo phương pháp đòn bẫy

mg SE = 1,2 ×
Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :

0.5
= 0.3
2

Hoạt tải làn:
m
× ∑ Ω LANE
3,000

1.2 × 651, 42
=
= 0, 26
3000

mg SE =
mg SE

Hoạt tải người đi bộ:
1
1
mg SE =
× ∑ Ω PL =
× 1028 = 1,028
BPL
1000

g SE =
DW:

0,785 × 1650 × 0.5
= 0,086
7500

g = 1,15

DC3:

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

21


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

g SE =
DC2:

(1,38 + 1) × 800 × 0,5 + 0,5 ×1 × 2100
= 0, 2
10000

3.2.2.1.2Dầm Trong
Xét cho dầm 3:

Hình 3.5.Đường ảnh hưởng dầm 3 theo phương pháp đòn bẫy
Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :

mg SI = 1, 2 ×
1 làn:

0,714
= 0, 428
2

mg SI = 1,0 ×

2 làn:

0,714 + 0,714
= 0,714
2

Hoạt tải làn:
1 làn :
mg SI =

m
1.2 
(0, 285 + 1) ×1500 
× ∑ Ω LANE =
×2×
÷ = 0,77
3,000
3,000 
2


(chú ý : xếp 1 làn thì tải trọng làn xếp vào giữa đường ảnh hưởng)
mg SI =
2 làn:

m
1.0
2 × 2100 × 1
× ∑ Ω LANE =
×

= 0,7
3,000
3,000
2

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

22


ĐAMH TK CẦU THÉP

g DW =

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

2 ×1 × 2100
= 0, 28
2 × 7500

DW:
Xét cho dầm 2:

Hình 3.6.Đường ảnh hưởng dầm 2 thep pp đòn bẫy
Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :

mg SI = 1, 2 ×
1 làn:

0,5 + 0,642
= 0,685
2

mg SI = 1,0 ×
2 làn:

0,5 + 0,642
= 0,571
2

Hoạt tải làn:
1 làn xe:
mg SI =

m
1.2
(1 + 0, 214) × 1650 + (1 + 0,357) × 1350
× ∑ Ω LANE =
×
= 0,767
3,000
3,000
2

2 làn xe:

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

23


ĐAMH TK CẦU THÉP
mg SI =

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

m
1
(1 + 0, 214) × 1650 + (1 + 0,357) × 1350 + 0,191× 250
× ∑ Ω LANE =
×
= 0,647
3,000
3,000
2
g =0

Hoạt tải người đi bộ:
g = 0, 273
DW:
g = −0,151

( Không đặt hoạt tải người đi bộ vì g<0)

DC3:
TẢI TRỌNG

BIÊN
TRONG
T.KẾ

DC2
0,2

DC3
1,15

DW
0,086

TRUCK LANE
0,3
0,26

PL
1,028

0,21

0.000

0,28

0,714

0,77

0.000

0,195

-0,151

0,273

0,685

0,767

0.000

0,21

0.000

0,28

0,714

0,77

0.000

Từ kết quả tính cho dầm 2 và dầm 3, chọn dầm số 3 là dầm đại diện cho các dầm trong
vì có hệ số phân bố ngang lớn hơn, kết quả nội lực sẽ lớn hơn.
3.2.2.2. Phương pháp dầm đơn: Chỉ tính cho HL93
3.2.2.2.1.Dầm Trong:

 Điều kiện áp dụng phương pháp dầm đơn:
1,100 ≤ S=2100≤ 4,900
110 ≤ ts=200 ≤ 300

=> Thỏa mãn

6,000 ≤ L=31100 ≤ 73,000
Nb=5≥ 4
 Hệ số phân bố cho moment:
Một làn chất tải:
0.4

m.g

SI
momen

0.3

0.1

 S   S   Kg 
= 0.06 + 
÷  ÷  3÷
 4300   L   Lt s 

Trong đó:
K g = n × (I NC + A × eg2 )

Kg

: Tham số độ cứng dọc.
Mô đun đàn hồi BMC xác định như sau:

ED = 0.0017 × K1 × Wc2 × ( f c' )0,33 = 0,0017 × 2320 × 300,33 = 28110,9 MPa

Dầm chủ làm bằng thép có
SVTH: ĐỖ HOÀNG

EB = 200000 MPa

MSSV:1351090174

24


ĐAMH TK CẦU THÉP
n=

Vậy:

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

EB 200,000
=
= 7,11
ED 28110,9

s ,t
eg = YNC

+ th +

ts
200
= 713,81 + 100 +
= 913,81 mm
2
2

K g = 3,166 × 1011 mm 4

Vậy:
0.4

mg

SI
moment

0.1

0.3

 3,166 ×1011 
 2100 
 2100 
= 0.06 + 
= 0, 402
÷ ×
÷ ×

3 ÷
 4300 
 31100 
 31100 × 200 

Hai hay nhiều làn chất tải:
0.6

mg

MI
moment

0.1

0.2

 3,166 ×1011 
 2100 
 2100 
= 0,075 + 
= 0,567
÷ ×
÷ ×
3 ÷
 2900 
 31100 
 31100 × 200 

 Hệ số phân bố cho lực cắt:

Một làn chất tải:
SI
mg luccat
= 0.36 +

S
2100
= 0,36 +
= 0,636
7600
7600

Hai hay nhiều làn chất tải:
2

mg

MI
luccat

2

S
2100  2100 
 S 
= 0.2 +
-
-
÷ = 0.2 +
÷ = 0,745

3,600  10700 
3600  10700 

gMI
luccat : Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp xếp >1 làn xe trên cầu.

3.2.2.2.2Dầm Biên: Do de=-600 nên không thỏa phương pháp dầm đơn.
TẢI TRỌNG
TRONG

M
V

DC2

DC3

DW

-

-

-

TRUCK LANE
0,569
0,745

0,569

0,745

PL
-

3.2.2.3. Phương pháp nén lệch tâm:
3.2.2.3.1.Hệ Số mềm :
S3
α=
6 × I '× ∆ p
Khi tính mặt cắt ở giữa nhịp giản đơn ta có:

SVTH: ĐỖ HOÀNG

MSSV:1351090174

25