đồ án cầu bê tông 11823 I căng trước-TCVN11823(thuyêt minh + fie autocad excel)

ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

Mục lục

CHƯƠNG 1. THÔNG

-

1.1. ĐỀ BÀI 2-C-2-A
 Chiều dài nhịp toàn dầm
Lt
dd
 Bề rộng đường xe chạy
B
 Bề rộng lề bộ hành
K
 Vật liệu:
Cấp bê tông dầm chủ

- Cấp bê tông các bộ phận khác
-Thép sinh viên tự chọn.
 Loại thiết diện dầm chính
 Hoạt

SVTH: trần thành nhân

:
: 25,50
: 14,40

: 0,0
: 50
:30

SỐ ĐỀ BÀI
(m)
(m)
(m)
(Mpa)
(Mpa)

: Chữ I : căng trước
: 1
x HL93

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

 Lan can: Tự chọn
1.2. CHỌN SỐ LIỆU THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG
PHÁP THIẾT KẾ:
Thiết kế theo TCVN-11823-2017.
Lan can: Khoảng cách giữa 2 trụ lan can: 1700 mm.
Bản mặt cầu: Tính như bản dầm, bản làm việc theo phương ngang cầu.

Dầm ngang: Tính như dầm liên tục có gối là các dầm chính.
+ Chọn số dầm ngang: 6
+ Khoảng cách giữa các dầm ngang: 5100 mm.
Dầm chính:
+ Chọn số dầm chính: 9
+ Khoảng cách giữa 2 dầm chính: 1750 mm.
+ Dầm chính được thiết kế như dầm giản đơn, được liên tục bằng bản liên tục
nhiệt.
Lan can, tay vịn bằng thép cacbon M270 cấp 250.
Ống thoát nước bằng ống nhựa PVC φ150.
Trình tự thi công: Thi công đúc dầm và căng cáp ứng suất trước trên công
trường, sau đó cẩu lắp lên cầu. Lưu ý phải chừa cốt thép cho việc đổ bêtông bản mặt
cầu, bó vỉa và trụ bêtông lan can.

CHƯƠNG 2. THIẾT

KẾ LAN CAN

2.1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:
2.1.1. Thanh lan can tay vịn
- Chọn thanh lan can thép ống
+ Đường kính ngoài: D = 100 mm
+ Đường kính trong: d = 90 mm
- Khoảng cách 2 cột lan can là: 2000 mm
−4

- Khối lượng riêng của thép lan can: γ s = 0.785 ×10 N / mm
- Thép cacbon số hiệu M270 cấp 250, có fy = 250 MPa
Khả năng chịu lực của thanh lan can
M R = ϕf yS

3

- φ là hệ số sức kháng φ = 0.9
- Mômen kháng uốn của tiết diện
SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

4
πD3   d  
S=
× 1 −  ÷ ÷
32   D  ÷


4
πD3   d  
=> M R = φ× S × f y = ϕ×
× 1 −  ÷ ÷× f y
32   D  ÷

4

π1003   90  
= 0,9 ×
× 1 − 
× 250 = 7,59.106 (N.mm)
÷
÷
  100  ÷
32



2.1.2. Trụ lan can
- Chọn trụ lan can là thép bản làm từ thép M270 cấp 250. Sơ đồ tính của trụ là 1 dầm
congsol ngàm tại mặt bêtông tường chắn

- Ống liên kết giữa các thanh có tiết diện D = 100 mm,d = 90 mm
Hình 1.2 tiết diện cột lan can tại mặt cắt ngàm vào tường
Chon 0=0,9 để tính toán
M
Pp = p
HR
Trong đó chiều cao cột lan can, H R =1010mm.
M R = ϕf yS
là momen kháng uốn tại mặt cắt lan can ngàm vào tường
S: momen kháng uốn của tiết diện đối với trục X-X
Momen quán tính của tiết diện

Ix−x =

 120 × 53

5 × 1703
2
+ 2×
+ 120 × 5 ( 90 − 2.5 ) ÷ = 11237083.33 (mm 4 )
12
 12


⇒S=

I
11237083,33
=
= 124856(mm3 )
h/2
180 / 2

M P = ϕSf y = 0,9 × 124856 × 250 = 28092600(Nmm)
Pp =

M P 28092600
=
= 27814(N)
HR
1010

2.1.3. Tính bulông
Chọn bulông đường kính d=20mm để liên kết trụ lan can với tường bêtông
Bố trí bulông như hình vẽ:
SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

50

100
200

140

35 70 35

4 bu lông Ø= 20mm

50

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí bulông
Đảm bảo khoảng cách mép như hình vẽ
+ Sức kéo danh định của bulông
Tn = 0.76A b Fub

π× d 2 π × 202
Ab =

=
= 314.16 mm 2
4
4
Trong đó:
diện tích bulông theo đường kính
danh định
Fub = 420 MPa cường độ nhỏ nhất của bulông

Sức kháng kéo danh định của bulông

T = 0.76 × 314.16 × 420 = 100279.87 N
+ Sức kéo tác dụng lên bulông

 3b
t3 
Qu =  −
 Pu
 8a 328000 
M ux = Pu × 50 + P × 2 × 100 => P =

Mux-Pu × 50 601018.13 − 3066.96 × 50
=
= 2238.35 N.mm
2 × 100
2 ×100

a = 35 mm
b = 32.5 mm
 3 × 32.5

53 
=> Q u = 
−
 × 2238.35 = 778.57 N
 8 × 35 328000 
T > Qu =>Vậy bulông thỏa mãn điều kiện kéo
2.2. TÍNH TOÁN LAN CAN
Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải:
Phương lực tác dụng

Lực tác dụng (kN)

Chiều dài lực tác
dụng(mm)

Phương nằm ngang

Ft = 240

Lt = 1070

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

Phương thẳng đứng

FV = 80

LV = 5500

Phương dọc cầu

FL = 80

LL = 1070

Lựa chọn và bố trí cốt thép như hình vẽ

-

Hình 1.5 Kích thước bố trí thép lan can
Chọn lớp bảo vệ cốt thép là : 50 mm
Sử dụng thép có : fy = 420 Mpa
Sử dụng bê tông cấp 28Mpa có : f’c = 30 Mpa

2.2.1. Khả năng chịu lực của dầm đỉnh
Do không có dầm đỉnh nên Mb = 0
2.2.2. Khả năng chịu lực của tường quanh trục
thẳng đứng MwH
Do cốt thép bố trí đối xứng nên ta có mômen dương và mômen âm bằng nhau
SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

Đối với tiết diện thay đổi ta quy đổi về tiết diện chử nhật tương đương có diện tích
bằng
với diện tích ban đầu nhưng không làm thay đổi chiều cao của lan can
Chia tường thành 3 phần tại 3 vị trí thay đổi tiết diện như hình vẽ

-

Hình 1.6 Tiết diện tường lan can
Phần 1 : Tiết diện phần 1 như hình vẽ

Hình 1.7 Tiết diện phần 1
Tiết diện là b x h = 310 x 200
3πd 2 2 × π × 142
As =
=
= 461,81 mm 2
4
4
d s = 200 − 50 = 150 mm
=> a =

A s .f y
'

0.85.f c .b

=

461,81 × 420
= 24.54 mm
0.85 × 30 × 310

Hệ số quy đổi chiều cao của bê tông vùng nén là
0.05
0.05
β1 = 0.85 −
× ( f c' − 28 ) = 0.085 −
× ( 30 − 28 )
7
7
= 0.84
a 24.54
=> c = =
= 29.2 mm
β1
0.84

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

=>

GVHD: TS. MAI LỰU

c 29.2
=
= 0.19 < 0.6
d s 150
(thỏa)
Hệ số sức kháng
d

 150

φ = 0.65 + 0.15.  s − 1 ÷ = 0.65 + 0.15 × 
− 1 ÷ = 1.27 > 0.9
 29.2 
 c


=>Chọn φ =0.9 để tính toán
a
24.54 



7
=> φM n1 = φ.As .f y . d s − ÷ = 0.9 × 461.81× 420 ×  150 −
÷ = 2.4 × 10 (N.mm)
2
2 


- Phần 2 : Tiết diện như hình vẽ

Hình 1.8 Tiết diện phần 2 quy đổi như hình vẽ
Tiết diện b x h = 300 x 350
πd 2
As =
= 153.94 mm 2
4
d s = 350 − 50 = 300 mm

As .f y

153.94 × 420
= 8.45 mm
0.85.f c .b 0.85 × 30 × 300
Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén
=> a =

=

'

a 8.45

=
= 10.11 mm
β1 0.84
c 10.11
=>
=
= 0.0337 < 0.6
ds
300
(Thỏa)

β1 = 0.84 => c =

Hệ số sức kháng
d

 300

φ = 0.65 + 0.15.  s − 1÷ = 0.65 + 0.15 × 
− 1 ÷ = 4.95 > 0.9
 10.11 
 c

=>Chọn φ =0.9 để tính toán
a
8.45 


7
=> φM n 2 = φ.A s .f y .  d s − ÷ = 0.9 ×153.94 × 420 ×  300 −

÷ = 1.72 × 10 N.mm
2
2 



SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT
-

GVHD: TS. MAI LỰU

Phần 3 : Tiết diện như hình vẽ

Hình 1.9 Tiết diện phần 3
Tiết diện b x h = 200 x 500
πd 2
As =
= 153.94 mm 2
4
d s = 500 − 50 = 450 mm

=> a =

A s .f y
'

=

153.94 × 420
= 12.67 mm
0.85 × 30 × 200

0.85.f c .b
Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén
a 12.67
β1 = 0.84 => c = =
= 15.08 mm
β1 0.84
c 15.08
=>
=
= 0.0335 < 0.6
ds
450
( Thỏa)

Hệ số sức kháng
d

 450

φ = 0.65 + 0.15.  s − 1÷ = 0.65 + 0.15 × 
− 1÷ = 4.98 > 0.9

 15.08 
 c

=>Chọn φ =0.9 để tính toán
a
12.67 


7
=> φM 3 = φ.A s .f y .  d s − ÷ = 0.9 ×153.94 × 420 ×  450 −
÷ = 2.58 × 10 N.mm
2
2 


Sức kháng của tường lan can quanh trục thẳng đứng là

MwH = φ Mn1+ φ Mn2+ φ Mn3
7
7
7
7
= 2.4 ×10 + 1.72 ×10 + 2.58 ×10 = 6.7 ×10 (N.mm)
2.2.3. Khả năng chịu lực của tường theo trục nằm
ngang Mc
Phần này do cốt thép phía trong chịu và cũng chia làm 3 đoạn để tính trung bình
Thép ở đây dùng thép φ 14 bố trí với khoảng cách a=200 mm theo phương dọc cầu,
khi đó
diện tích cốt thép chịu kéo trên một đơn vị chiều dài As = 153.9/100 = 1.539
mm2/mm

Tất cả các phần sẽ tính với chiều rộng một đơn vị b=1 mm
Phương pháp tính tương tự như MwH
- Phần 1
Cốt thép chọn As= 1.539 mm2/mm
SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

14 12
+
= 164 mm
2
2
As .f y
1.539 × 420
a 25.35
a=
=
= 25.35 mm => c = =
= 30.18 mm
'
0.85.f c .b 0.85 × 30 × 1
β1

0.84
Hệ số sức kháng
d

 164

φ = 0.65 + 0.15.  s − 1÷ = 0.65 + 0.15 × 
− 1÷ = 1.315 > 0.9
 30.18 
 c

φ
=>Chọn =0.9 để tính toán
d s = 200 − 50 +

a
25.35 


4
φM c1 = φ.As .f y .  d s − ÷ = 0.9 × 1.539 × 420 × 164 −
÷ = 8.80 × 10 N.mm / mm
2
2 


- Phần 2
Cốt thép chọn As= 1.539 mm2/mm
 200 + 500
 14 14

ds = 
− 50 ÷+ + = 314 mm
2

 2 2

a=

As .f y
'

0.85.f c .b

=

1.539 × 420
a 25.35
= 25.35 mm => c = =
= 30.18 mm
0.85 × 30 ×1
β1 0.84

Hệ số sức kháng
d

 314

φ = 0.65 + 0.15.  s − 1÷ = 0.65 + 0.15 × 
− 1 ÷ = 2.06 > 0.9
 30.18 

 c


=>Chọn φ =0.9 để tính toán
a
25.35 


4
φM 2 = φ.As .f y . d s − ÷ = 0.9 × 1.539 × 420 ×  314 −
÷ = 17.52 × 10 N.mm / mm
2
2 



-

Phần 3
Cốt thép chọn As=1.539 mm2/mm
14 12
d s = 500 − 50 + +
= 464 mm
2
2
A s .f y
1.539 × 420
a 25.35
a=
=

= 25.35 mm => c = =
= 30.18 mm
'
0.85.f c .b 0.85 × 30 ×1
β1 0.84
Hệ số sức kháng :
d

 464

φ = 0.65 + 0.15.  s − 1÷ = 0.65 + 0.15 × 
− 1÷ = 2.80 > 0.9
 30.18 
 c

=>Chọn ∅=0.9 để tính toán

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

a
25.35 



7
φM c3 = φ.A s .f y .  d s − ÷ = 0.9 × 1.539 × 420 ×  464 −
÷ = 26.25 × 10 N.mm / mm
2
2 



Tổng sức kháng của tiết diện lan can cốt thép đứng là

Mc =

φM c1.h1 + φM c2 .h 2 + φM c3 .h 3
h1 + h 2 + h 3

8.8 × 104 × 310 + 17.52 ×10 4 × 300 + 26.25 × 10 4 × 200
=
310 + 300 + 200
5
= 1.618 × 10 N.mm / mm
2.3. TỔ HỢP VA XE
2.3.1. Va xe ở vị trí giữa tường
Sức kháng của tường

Rw =


M L2 

2
. M b + 8M w H + c c ÷
2Lc − L t 
H 

Trong đó :

Lt = 1070 mm
MwH = 66880000 N.mm
Mc = 161800 N.mm/mm
Mb = 0
Pp = 27814 N
MR = 7590000 N.mm

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

L
 L  8H ( M b + M w H )
Lc = t +  t ÷ +
2
Mc

 2 
2

7
2
1070
 1070  8 × 810 × ( 0 + 6.688 ×10 )
=
+ 
÷ +
2
1.618 × 105
 2 

= 2256 mm
=> R w =


M c Lc 2 
2
M
+
8M
H
+
 b
÷
w
2Lc − L t 
H 


2
1.618 × 105 × 2256 2 
7
=
×  0 + 8 × 6.688 × 10 +
÷
2 × 2256 − 1070 
810

= 901621 N = 901.62 kN
2.3.1.1. Vị trí va xe tại cột
Với Lc = 2256 mm nên chỉ có N= 2 nhịp thanh gia chịu lực vì n.L = 2x1650 =
3300 mm
Số cột tham gia chịu lực là K= 1
Sức kháng kết hợp giữa thanh và cột lan can

R =
'

16M R + Pp N 2 L
2NL − L t

16 × 7590000 + 27814 × 2 2 × 1650
=
2 × 2 × 1650 − 1070
= 55164 N
Chiết giảm khả năng chịu lực của tường
R H − kPp H R 901621 × 810 − 1× 27814 ×1010

R w' = w w
=
Hw
810

= 866939 N
Sức kháng của tường và lan can kết hợp
R = R w ' + R ' = 866939 + 55164 = 922103 N
Chiều cao đặt hợp lực R
R ' w H w + R 'H R 866939 × 810 + 55164 × 1010
Y=
=
= 821.9 mm
R 'w + R '
866939 + 55164
Đối với lan can cấp TL-4 ta có :
Ft = 240 kN
He = 810 mm
SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

R = 922103 N > Ft = 240000 N 

⇒
Y = 821.9 mm > H e = 810 mm 
Lan can đảm bảo chịu va xe
2.3.1.2. Vị trí va tại thanh lan can
Với Lc = 2256 mm có N= 3 nhịp tham gia do L = 1650 mm
Số cột tham gia chịu lực là K=2
Sức kháng của thanh và cột lan can
16M R + (N − 1)(N + 1)Pp L
R' =
2NL − L t
16 × 7.59 × 106 + (3 − 1)(3 + 1) × 27814 × 1650
=
= 55338 N
2 × 3 × 1650 − 1070
Chiết giảm khả năng chịu lực của tường
R H − k.Pp H R 901621 × 810 − 2 × 27814 × 1010
R 'w = w
=
Hw
810

= 832256 N
Sức kháng của tường và lan can kết hợp

R = R w ' + R ' = 832256 + 55338 = 887594 N
Chiều cao đặt hợp lực R
R ' H + RH R 832256 × 810 + 55338 × 1010
Y = w 'w
=
= 822.4 mm

Rw +R
832256 + 55338
Đối với lan can cấp TL-4 ta có
Ft = 240 kN
He = 810 mm
R = 887394 N > Ft = 240000 N 
⇒
Y = 822.4 mm > H e = 810 mm 
Lan can đảm bảo chịu va xe
2.3.2. Va tại đầu tường( cột ngoài cùng)
Sức kháng của tường


M c L2c 
2
Rw =
. M b + M w H +
÷
2Lc − L t 
H 

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

L
 L  H ( Mb + Mw H )
Lc = t +  t ÷ +
2
Mc
 2
2

7
2
1070
 1070  810 × ( 0 + 6.688 × 10 )
=
+ 
÷ +
2
1.62 × 105
 2 

= 1323 mm
=> R w =


McLc2 
2
M
+
M

H
+
 b
÷
w
2Lc − L t 
H 


2
1.62 × 105 × 13232 
7
=
×  0 + 6.68 × 10 +
÷
2 × 1323 − 1070 
810

= 528570 N
Với Lc = 1323 mm nên chỉ có N= 1 nhịp tham gia do L = 1650 mm
Số cột tham gia chịu lực là K=1
Sức kháng của thanh và cột lan can
M + N(N + 1)Pp L
R' = R
2NL − L t
16 × 7.59 × 106 + 1(1 + 1) × 27814 × 1650
= 47970 N
2 × 3 × 1650 − 1070
Chiết giảm khả năng chịu lực của tường
R H − k.Pp H R 528570 × 810 − 2 × 27814 × 1010

R 'w = w
=
Hw
810
=

= 493888 N
Sức kháng của tường và lan can kết hợp

R = R w ' + R ' = 493888 + 47970 = 541858 N
Chiều cao đặt hợp lực R
R ' w H w + RH R 493888 × 810 + 47970 × 1010
Y=
=
= 827.7 mm
R 'w + R
541858
Đối với lan can cấp TL-4 ta có
Ft = 240 kN
He = 810 mm
R = 541858 N > Ft = 240000 N 
⇒
Y = 827.7 mm > H e = 810 mm 
Lan can đảm bảo chịu va xe

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG

ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

2.3.3. Va xe tại khe giãn nở vì nhiệt
Khi va xe tại khe giãn nở vì nhiệt thì cũng giống trường hợp va xe tại đầu
tường nhưng lực Ft phân bố cho hai bên tường. Do đó mỗi bên tường chỉ chịu một
nửa lực Ft nên chắc chắn chịu được va xe
2.4. KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỐNG TRƯỢT
CỦA LAN CAN
Giả sử RW phát triển theo góc nghiêng 1:1 bắt đầu từ Lc. Lực cắt tại chân tường do
va chạm xe cộ Vct trở thành lực kéo T trên một đơn vị chiều dài bản hẩng:
Rw
922103
T = VCT =
=
= 215.59 N / mm
Lc + 2H 2257 + 2 × 1010
Sức kháng cắt danh định của mặt phẳng tiếp xúc giữa lan can với bản mặt cầu:
Vn = C.ACV + µ(AVf . fy + Pc )
Acv = 500.1 =500 mm2/mm diện tích tiếp xúc chịu cắt
AVf = 3x153.9/100= 4.62 mm2/mm diện tích cốt thép chịu cắt
C = 0.52 Hệ số dính bám
µ = 0.6 Hệ số ma sát
Pc trọng lượng tĩnh trên 1 đơn vị chiều di
Để an toàn ta chỉ lấy phần bêtông:
Pc = 267000x0.25x10-4 = 6.67 N/mm
Fy = 420 MPa

⇒ Vn = 0.52x500+0.6x(4.62x420+6.67) = 1428 N/mm
Kiểm tra khả năng chịu lực cắt
Vn ≤ 0.2 × f c' × A CV = 0.2 × 28 × 500 = 2800 N / mm
Vn ≤ 5.5 × A CV = 5.5 × 500 = 2750 N / mm

Vậy Vn = 1428 N/mm > VCT = 215.59 N/mm
Vậy lan can đủ khả năng chống trượt

CHƯƠNG 3. THIẾT

KẾ BẢN MẶT
CẦU

3.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
+
+

Cường độ bê tông: f c = 50 Mpa
Thép AII có fy =280 Mpa

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT
+

GVHD: TS. MAI LỰU

Môđun đàn hồi của bê tông:
E C = 0.043 × γ C1.5 × f c' = 0.043 × 25001.5 × 30 = 29440.08MPa

+
+
+
+

Môđun đàn hồi của thép: Es = 210000Mpa
ES
210, 000
=
= 7.13
Tỷ số môđun đàn hồi của thép và bê tông: EC 29440.08

Chiều dày bản mặt cầu: hf = 200mm
Lớp bê tông atphan

−5
3
: hDW1 = 70mm với γ DW1 = 2.25 ×10 N / mm
−5

+ Lớp phòng nước
: hDW2 = 5 mm với γ DW 2 = 1.5 ×10 N / mm
+ Số dầm chính là 9 dầm. Khoảng cách giữa các dầm: S = 1750 mm
+ Chiều dài cánh hẫng Lc = 700mm.
+

Sđ 1: dầm công xôn

3

Sđ 2: dầm liên tục
Sđ 2: dầm liên tục
Quy về dầm giản đơn

+
+
+
+
+

Hình 3.1.1.1.1: Sơ đồ tính bản mặt cầu
Thiết kế thoát nước cho bản mặt cầu:
Đường kính ống thoát nước: D = 150mm
Diện tích ống thoát nước được tính trên cơ sở 1m2 mặt cầu tương ứng với
1.5cm2 ống thoát nước.
Khoảng cách ống tối đa 15 m, chiều cao ống vượt qua đáy dầm 100mm.
Diện tích mặt cầu: S=LxBtc=25.5 x 14.4 = 367.2 m2
Cần bố trí ít nhất 36720 dm2 = 36720 mm2 ống thoát nước

π× 1502
= 17671mm2
+ Diện tích 1 ống thoát nước: Aốngthoát= 4
36720
n=
= 2.08

17671
+ Số ống thoát nước cần thiết:

Vậy chọn 6 ống, bố trí mỗi bên 3 ống và khoảng cách ống là 8500 mm.

-

3.2. TÍNH TOÁN BẢN HẪNG:
3.2.1. Tĩnh tải tác dụng:
Cắt 1 mm đi theo phương dọc cầu.
Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:
DC2 ' = γ C × h f × l = 2.5 × 10−5 × 200 × 1 = 5 ×10−3 N

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT
-

GVHD: TS. MAI LỰU

Trọng lượng tường lan can:
P1 = γc x Pc= 25x10-6 x267000 = 6.675 N
Trọng lượng thanh lan can:
2
2

πD 2   d  
π1002   90  
−6
P2 =
1 −  ÷  × 1 × γ s =
1 − 
÷  × 1× 78,5 × 10 = 0.095 N
4   D  
4   100  

Trọng lượng cột lan can:
+Tấm thép T1: V1=27736x5=138680 (mm3)
+Tấm thép T2: V2=180x120x5=108000 (mm3)
+Tấm thép T3: V3=2255x120=270600 (mm3)
=> Trọng lượng một cột lan can:
P’3=(V1 + V2 + V3) γ s =(138680+108000+270600)*78.5x10-6=40,6 (Nmm)
- Số nhịp lan can =25500/1700 = 15 nhịp => có 16 cột theo phương dọc cầu =>
P3' × 13 40.6 × 16
=
= 0.025 N
25500
25500

P3=
DC3=P1+P2+P3=6.675+0.025+0.095=6.795 N
Để đơn giản trong tính toán và thiên về an toàn ta xem tĩnh tải và hoạt tải truyền
xuống bản
hẫng ngay tại vị trí đầu mút thừa
-

Trọng lượng bản thân lớp phủ: DW = DW1 + DW2
Trong đó:
+ DW1 1à trọng lượng lớp phủ bê tông asphalt.
DW1 = γ C × t1 ×1 = 2.25 ×10−5 × 70 ×1 = 1.575 ×10−3 N

+ DW2 là trọng lượng bản thân lớp phòng nước.
DW2 = γ C × t2 ×1 = 1.5 × 10−5 × 5 ×1 = 0.075 ×10 −3 N
−3
−3
Vậy DW = DW1 + DW2 = (1.575 + 0.075) × 10 = 1.65 × 10 N
3.2.2. Hoạt tải tác dụng:
Vì khoảng cách giữa 2 dầm chủ là 2000mm < 4600mm nên HL93 thiết kế bản mặt
cầu chỉ cần xét xe 3 trục.
- Bề rộng của vệt bánh xe:

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU
b1 = 510 + 2 × hDW = 510 + 2 × ( 70 + 5 + 2 ) = 664 mm

SW = 1140 + 0.833 × X = 1140 + 0.833 ×125 = 1244.125 mm
b1' =

664
− 50 = 282 mm
2

'
'
Vì b1 = 282mm > 250mm nên lấy b1 = 250mm để tính toán.

-

Với:
Hoạt tải xe:

X=

b1' 250
=
= 125mm
2
2

LL =

P×b
145000 ×1
=
= 0.088 N / mm
2 × b1 × SW 2 × 664 × 1244.125

- Tải trọng va xe truyền từ bản lan can xuống

- Lực kéo tác dụng lên bản mặt cầu:
T = VCT

-

MCT

Ft
240 ×103
=
=
= 89.22 N
Lt + 2 H 1070 + 2 × 810

Mômen truyền xuống bản hẫng:
 Ft × b 
 240× 103 × 1 
= 
÷
÷× H =  1070 + 2× 810 ÷× 810 = 72268 N / mm


 Lt + 2H 

Sơ đồ tính:
Do thiết kế bản hẫng bỏ qua lực cắt nên ta chỉ tổ hợp mômen âm.

-

Mômen lớn nhất tại ngàm do lan can gây ra.

MDC ' = DC3' × l1 = 6.79× 500 = 3395 Nmm

.

3

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT
-

GVHD: TS. MAI LỰU

Mômen lớn nhất tại ngàm do trọng lượng bản thân gây ra.
MDC'

2

-

Mômen lớn nhất tại ngàm do trọng lượng lớp phủ gây ra.
MDW

-

DC2' × l 22 5× 10−3 × 7002
=
=
= 1225 Nmm
2
2
.

DW.l32 1.650× 10−3 × 2002
=
=
= 33 Nmm
2
2
.

Mômen lớn nhất tại ngàm do hoạt tải xe 3 trục gây ra.
MLL = LL × 2X × X = 0,088× 2× 125× 125 = 2750 Nmm.

(

3.2.3. Nội lực trong bảng hẫng:
3.2.3.1. Theo trạng thái giới hạn cường độ I:

)

M u = η . γ DC . M DC2 ' + M DC3 ' + γ DW .M DW + γ LL .m. ( 1 + IM ) .M LL 

Trong đó:
+

Hệ số hiệu chỉnh tải trọng lấy η = 1.05

+ γ DC , γ DW , γ LL là các hệ số điều chỉnh tải trọng theo trạng thái giới hạn cường

độ I.

γ DC = 1, 25
γ DW = 1,5
γ LL = 1, 75

+ Hệ số làn xe: m=1.2 vì 1 làn xe.
+ IM là hiệu ứng xung kích IM=0.33.
Vậy:
M u = 1.05 ×  −1.25 × ( 1256 + 3395 ) − 1.5 × 33 − 1.75 ×1.2 × ( 1 + 0.33 ) × 2750 
= −14142 Nmm / mm

3.2.3.2. Theo trạng thái giới hạn sử dụng:
M S = η  M DC2 ' + M DC3 ' + M DW + m. ( 1 + IM ) .M LL 

Trong đó :
η = 1.
γ DC = γ DW = γ LL = 1
m = 1, 2
1 + IM = 1, 33

Ms = 1×  −1× ( 1256 + 3395) − 1× 33− 1× 1.2× 1.33× 2750

Vây:

= −9013 Nmm/ mm

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU
3.2.3.3. Theo trạng thái giới hạn đặc biệt II:

Mr = η . γ DC .(MDC ' + MDC ' ) + γ DW .MDW + γ LL .m.(1+ IM ).MLL + γ CT .MCT 

2
3


Trong đó:
η = 1.05
γ DC = 1
γ DW = 1
γ LL = 0.5
γ CT = 1

m=1.2
IM=0.33
Vậy:

 −1× (2256+ 3395) − 1× 33−

Mr = 1.05× 
 = −84090.8 Nmm/ mm
 0.5× 1.2× (1+ 0.33) × 2750 − 1× 72268

3.3. TÍNH TOÁN BẢN DẦM GIỮA:
3.3.1. Tĩnh tải tách dụng:
Xét tác dụng của tải trọng theo phương dọc cầu ta có chiều rộng dải bản tương
đương:
SW+ = 660+0.55*S =660+0.55*1750 = 1623 mm
SW- = 1220+0.25*S = 1220+0.25*1750 =1658 mm
3.3.2. Nội lực do tĩnh tải:

1750
Hình 3.3.2.1.1: Sơ đồ tính với tĩnh tải của dầm trong
Trạng thái giới hạn cường độ I:
M

DC + DW
u


DC'2 × S2
DW × S2 
= η×  γ DC2 ×
+ γ DW ×
÷
8
8




SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU


5 ×10−3 × 17502
1.650 ×10 −3 ×1750 2 
3
= 1.05 × 1.25 ×
+ 1.5 ×
÷ = 3.507 × 10 Nmm / mm
8
8



Trạng thái giới hạn sử dụng I:
 DC'2 × S2 DW × S2 
M sDC + DW = η 
+

÷
8
8


 5 × 10−3 × 17502 1.65 ×10−3 × 17502 
3
= 1× 
+
÷ = 2.545 ×10 Nmm / mm
8
8



3.3.3. Hoạt tải tác dụng:
• Vì các dai bản chịu lực chính theo phương ngang cầu và có chiều dài nhịp
S = 1750mm < 4600mm nên hoạt tải thiết kế cho bản mặt cầu chỉ xét cho xe 3 trục.

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU
3.3.4. Nội lực do hoạt tải:

3.3.4.1. Xét trường hợp 1 làn xe: hệ số làn xe m=1.2

b1=650mm

SW

1750

650
p

1750

Hình 3.3.4.1.1: Sơ đồ tính trong trường hợp có 1 làn xe
p=

P
2b1

•Trường hợp chỉ có 1 bánh xe:
+ Trong đó : Tải trọng trục tính toán: P = 145 kN.

Bề rộng vệt bánh xe: b1 = 510 + 2h DW = 510 + 2 × 70 = 650mm

⇒p=

145 ×103
= 111.54 N / mm
2 × 650

 Trạng thái giới hạn cường độ I:
SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU


pb 
b 
+ DW
M DC
= η×  γ LL × ( 1 + IM ) × m × 1  S − 1 ÷÷
u1
4 
2 


111.54 × 650 
650  
= 1.05 ×  1.75 ×1.33 ×1.2 ×
× 1750 −
÷
4
2 ÷




7
= 7.57 × 10 Nmm / mm

 Trạng thái giới hạn sử dụng I:

pb 
b 
M s1DC+ DW = η  ( 1 + IM ) × m × 1  S − 1 ÷÷
4 
2 


111.54 × 650 
650  
= 1×  1.33 × 1.2 ×
× 1750 −
÷
4
2 ÷



= 4.12 ×107 Nmm / mm

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU
3.3.4.2. Xét trường hợp 2 làn xe: hệ số làn xe m=1

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

SVTH: trần thành nhân

GVHD: TS. MAI LỰU

MSSV: 1551090392

TRANG


ĐỒ ÁN CẦU BTCT

GVHD: TS. MAI LỰU

Hình 3.3.4.2.1: Sơ đồ tính trong trường hợp có 2 làn xe
p=

P
b1'

•Trường hợp có 2 bánh xe của 2 xe liền kề:
+ Trong đó : Tải trọng trục tính toán: P = 145 kN.
'
Bề rộng vệt bánh xe: b1 = b1 + 1200 = 650 + 1200 = 1850mm

⇒p=

145 ×103
= 78.38 N / mm
1850

 Trạng thái giới hạn cường độ I:

pS2 
M LL
=
η×
γ
×
1
+
IM
×
m

×
(
)
 LL
÷
u2
8 


78.38 ×1750 2 
7
= 1.05 × 1.75 ×1.33 ×1×
÷ = 7.33 ×10 Nmm / mm
8





Trạng thái giới hạn sử dụng I:

pS2 
M s2LL = η  ( 1 + IM ) × m ×
÷
8 


78.38 ×17502 
7
= 1× 1.33 ×1×

÷ = 3.99 × 10 Nmm / mm
8



3.3.5. Tổng hợp nội lực:
 Nội lực lớn nhất do hoạt tải:
+ Trạng thái giới hạn cường độ I:

LL
LL
7
M LL
u = max ( M u1 ; M u2 ) = 7.57 × 10 Nmm / mm

+ Trạng thái giới hạn sử dụng:

LL
M sLL = max ( M s1
; M s2LL ) = 4.12 ×10 7 Nmm / mm

 Xét tính liên tục của bản mặt cầu:
+ Trạng thái giới hạn cường độ I:


M LL
+ DW
u
M gu = −0.7 ×  M DC
+

u
− ÷
SW 


7.57 ×107
= −0.7 ×  3.507 × 103 +
1658



4
÷ = −3.44 × 10 Nmm / mm


 DC+ DW M LL


7.57 ×107 
3
u
M1/2
=
0.5
×
M
+
=
0.5
×

2.545
×
10
+
 s
÷

÷
u
SW + 
1623 


= 2.45 × 104 Nmm / mm

+

Trạng thái giới hạn sử dụng I:


M LL 
4.12 × 107 
M gu = −0.7 ×  M sDC+ DW + s − ÷ = −0.7 ×  2.545 ×103 +
÷
SW 
1658 


= −1.92 ×104 Nmm / mm

SVTH: trần thành nhân

MSSV: 1551090392

TRANG