đồ án cầu thép theo TCVN 11823 ( gồm fie thuyết minh + bản vẻ + excel tính nộp lực tự động)

ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG.....................................................................................4
1.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ:..................................................................................................4
1.2. VẬT LIỆU...................................................................................................................4
1.3. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU:.......................................................................4
1.3.1. Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng LC:....................4
1.3.2. Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo các lớp mặt cầu :...........................................4
1.3.3. Thiết kế thoát nước mặt cầu:.................................................................................5
1.4. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM :............................................................................6
1.4.1. Chiều dài dầm tính toán :......................................................................................6
1.4.2. Chiều cao dầm :....................................................................................................6
1.4.3. Kích thước tiết diện ngang :..................................................................................7
1.5. THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH:....................................7
1.5.1. Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang:..................................................................7
Neo chống cắt:................................................................................................................ 8
1.5.2. Mối nối dầm chính:...............................................................................................9
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU.............................10
2.1. LAN CAN:................................................................................................................10
2.2. LỀ BỘ HÀNH:..........................................................................................................12
2.3. BẢN MẶT CẦU:......................................................................................................13
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ DẦM CHÍNH..............................................................................14
3.1. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC :.....................................................................................14
3.1.1. GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HỢP:.......................................................................14
3.1.2. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN 2(GIAI ĐOẠN LIÊN HỢP):.............15
3.2. TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:............................................................20

3.2.1. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU:...............................................................20
3.2.2. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:..........................................................23
3.3. NỘI LỰC – TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TTGH................................................37
3.3.1. KIỂM TRA DẦM CHỦ TẠI CÁC MẶT CẮT SAU:.........................................37
3.3.2. BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC...........................................................................51
SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

1


ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

3.4. KIỂM TOÁN CÁC ĐIỀU KIỆN CẤU TẠO DẦM THÉP........................................57
3.4.1. Kiểm tra tỉ lệ cấu tạo chung................................................................................57
3.4.2. Kiểm tra độ mảnh bản bụng................................................................................58
3.4.3. Kiểm tra yêu cầu bốc xếp...................................................................................58
3.5. KIỂM TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC Ở GIAI ĐOẠN 1.......................................59
3.5.1. Tính toán các tham số kiểm toán........................................................................59
3.5.2. Phân loại tiết diện chịu uốn.................................................................................60
3.5.3. Kiểm tra sức kháng uốn của dầm không liên hợp...............................................61
3.6. KIỂM TOÁN DẦM THÉP LIÊN HỢP THEO CÁC TTGH.....................................62
3.6.1. Tính toán các tham số kiểm toán........................................................................62
3.6.2. Kiểm toán ở TTGH Cường Độ 1........................................................................71
3.6.3. Kiểm toán ở TTGH Sử Dụng..............................................................................74

3.6.4. Thiết kế độ vồng ngược cấu tạo,kiểm tra độ võng:.............................................75
3.6.5. Kiểm toán ở TTGH Mỏi.....................................................................................78
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM THÉP...................................84
4.1. THIẾT KẾ NEO CHỐNG CẮT................................................................................84
4.1.1. Sơ bộ cấu tạo và bố trí........................................................................................84
4.1.2. Sức kháng của neo..............................................................................................84
4.1.3. Thiết kế neo ở TTGH Mỏi..................................................................................85
4.1.4. Kiểm toán neo ở TTGH Cường độ.....................................................................86
4.2. THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG..........................................................................87
4.2.1. Sơ bộ cấu tạo và bố trí........................................................................................87
4.2.2. Kiểm toán sườn tăng cường đứng trung gian......................................................88
4.2.3. Kiểm toán sườn tăng cường đứng gối.................................................................90
4.3. THIẾT KẾ MỐI NỐI.................................................................................................92
4.3.1. Sơ bộ cấu tạo và bố trí........................................................................................92
4.3.2. Thiết kế mối nối bản cánh trên...........................................................................92
4.3.3. Thiết kế mối nối bản cánh dưới..........................................................................94
4.3.4. Thiết kế mối nối bản bụng..................................................................................96
4.4. THIẾT KẾ HỆ LIÊN KẾT NGANG.......................................................................102

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

2


ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

4.4.1. Sơ bộ cấu tạo và bố trí......................................................................................102
4.4.2. Thiết kế dầm ngang..........................................................................................102
4.4.3. Thiết kế hệ liên kết khung ngang......................................................................104
4.5. THIẾT KẾ MỐI HÀN SƯỜN DẦM VÀ CÁNH DẦM..........................................108
4.5.1. Mối nối hàn góc chịu kéo và nén:.....................................................................108
4.5.2. Mối nối hàn góc chịu cắt:.................................................................................109

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

3




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
Mã đề: 5
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=33.5m

+ Bề rộng phần xe chạy

: B= 11m

+ Bề rộng lề bộ hành

: K=2 x 1.4m

+ Tải trọng thiết kế

: 0.65HL93

+ Chọn bề rộng chân lan can: 0.25(m)
1.1. VẬT LIỆU
- Thép làm dầm chủ : Thép tấm M270M345 có cường độ chảy Fy = 345 MPa, Fu= 450 MPa
- Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang và khung ngang), sườn tăng cường : M270M345
có cường độ chảy Fy=345 MPa, Fu= 450 MPa.
- Thép bản mặt cầu, lề bộ hành :
+ Thép đai :

CI có Fy = 240 MPa.

+ Thép chịu lực, cấu tạo :

CB-300V có Fy = 300 MPa.

- Thép làm thanh lan can, cột lan can :

M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy = 250MPa.

- Bê tông bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành : C30 có f C� 28 MPa
- Trọng lượng riêng của thép :

 S  7.85 �105 N / mm3

5
3
- Trọng lượng riêng của bê tông có cốt thép :  C  2.5 �10 N / mm

1.2. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU:
1.2.1. Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng LC:
- Bề rộng toàn cầu: Btc=11000 + 2 x 1400+ 2 x 250 = 14300 mm

- Ta có:

Btc  (n  1)S  2Lc �
�
� Btc
1
Lc � S
�
2
�

nS

- Khoảng cách giữa các dầm chính: S = 1.6-2.2m
- Chọn số dầm chính là 7, khoảng cách giữa các dầm là S = 2100 mm, chiều dài bản hẫng
LC = 850 mm.
1.2.2. Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo các lớp mặt cầu :

- Độ dốc ngang thiết kế : 2%.
SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

4




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
+ Gối 4 : 234 + S x 2%=276 mm
- Các gối còn lại bố trí đối xứng
1.2.3. 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=34.2 x 14.3 = 489.06 m2 vậy cần bố trí ít nhất 489.06 cm2 =
48906mm2 ống thoát nước.

� A1ông 

3.14 �1002
 7850 mm 2
4

- Số ống cần thiết :
n

48906
 6.23
7850

- Vậy ta chọn 8 ống, bố trí đối xứng 2 bên mỗi bên 4 ống ,khoảng cách ống là 9m.

Hình 1.1: Mặt cắt ngang cầu

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

5




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

1.3. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM :

1.3.1. Chiều dài dầm tính toán :
- Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối là : a=0.35 m.
- Chiều dài dầm tính toán : Ltt = 33.5 m
1.3.2. Chiều cao dầm :
- Chiều cao dầm được chọn từ chiều cao tối thiểu trong quy trình và theo kinh nghiệm thiết
kế:
+ Chiều cao dầm thép tối thiểu theo quy trình:
d min  0.033Ltt  0.033 �33500  1105.5 mm
+ Chiều cao dầm liên hợp tối thiểu theo quy trình:
H min  0.04Ltt  0.04 �33500  1340 mm
+ Chiều cao dầm liên hợp theo kinh nghiệm:
H

1
1
1
1
Ltt � Ltt  �33500 � �33500  1340 �1675 mm
25
20
25
20

- Tăng chiều cao dầm thêm 10- 15% để đảm bảo về độ võng.
=> Vậy chọn chiều cao dầm thép: d = 1200 mm.
- Chiều cao dầm liên hợp:

H = 1500 mm

1.3.3. Kích thước tiết diện ngang :

Hình 1.2: Tiết diện dầm liên hợp
- Ta có các kích thước tiết diện ngang như sau:
+ Chiều cao phần vút :

hV=100mm

+ Chiều dày bản bê tông : tS=200 mm

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

6




ĐAMH TK CẦU THÉP
+ 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

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

1.4. THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH:
1.4.1. 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( d< 2m).
- 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 1450 mm, riêng tại đoạn đầu dầm thì
bố trí cách khoảng 700 mm (Hình vẽ).
- Tại sườn tăng cường đứng gối đầu tiên, bố trí hệ dầm ngang bằng thép cán chữ I, loại dầm
cánh rộng W 610 x 180 (Tiêu chuẩn ASTM A6).

- Tại các sườn tăng cường đứng cách khoảng 2900mm thì bố trí hệ khung ngang bằng thép
L100 x100x10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang) như hình vẽ bên dưới:

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

7

ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

D
1130
bt �  40 
 40  77.67(mm)
30
30
* Chọn bề rộng sườn tăng cường:
(Kết cấu thép)

=> Chọn:
+ Bề rộng sườn tăng cường tại vị trí đầu dầm, nơi găn dầm ngang: bt  150 (mm)
+ Bề rộng sườn tăng cường tại vị trí gối, liên kết ngang: bt  150 (mm)
+ Bề rộng sườn tăng cường trung gian: bt  150 (mm)

* Chọn chiều dày của sườn tăng cường (Cho tất cả các sườn):
�
Fy
250
t s �2bs
 2 �150 �
 10.61 (mm)
�

�
E
200000
�
t s �14 (mm)
�

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

8




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

=> Chọn: ts  14 ( mm)
* Kiểm tra về điều kiện độ mảnh của sườn tăng cường trung gian theo AASHTO:
�
d
E
� 1200
200000
50 
�bt �0.48t p
�

50 
 90 mm  150 mm  0.48 �14 �
 190.07 mm
�
Fy � �
30
250
� 30
�
�
16 �14  224 mm  150 mm  0.25 �350  87.5 mm
16t p �bt �0.25b f
�
�

=> Thỏa điều kiện ổn định về độ mảnh theo AASHTO.
Neo chống cắt( Neo mềm):

Hình 1.4: Bố trí neo chống cắt
- Sử dụng loại đinh hàn M22 (Theo tiêu chuẩn ISO 13918) với các kích thước như sau:
+ Đường kính mũ đinh: 35
+ Chiều cao đinh: 250
+ Đường kính thân đinh: 22
+ Chiều cao mũ đinh: 10

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

9



ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

- Thiết kế 2 hàng neo với khoảng cách giữa 2 hàng neo theo phương dọc cầu là 4d= 88mm<
190mm< 600mm, khoảng cách giữa 2 hàng đinh theo phương ngang cầu là 200mm> 4d=
88mm, khoảng cách từ mép ngoài biên trên tới tim hàng đinh đầu tiên là 75mm> 25mm.
- Bố trí theo phương dọc cầu: Khoảng cách từ tim neo đinh đầu tiên đến mép tự do của dầm
thép là 95mm, ta có tổng số neo đinh trên chiều dài dầm 34200mm là 180 neo.
1.4.2. 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, cách đầu dầm 10500 mm (Chia
thành 3 đoạn, đoạn 1 và đoạn 3 có chiều dài mỗi đoạn là 10500 mm, đoạn 2 (Giữa) có chiều
dài là 13200 mm.

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

10




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 lan can đoạn giữa nhịp
- Chiều dài nhịp 34.2 m, bố trí khoảng cách 2 cột lan can là 2 m vậy mỗi bên cầu gồm 18
cột lan can, 34 thanh lan can dài 2m, 4 đoạn thanh lan can ngắn ở 2 đầu dầm dài 0.1m và số
ống nối thanh lan can 1 bên cầu là 36.
- Số đai thép trong đoạn giữa 2 thanh lan can là 323 đai thép dày 5mm rộng 50mm với diện
2
tích một đai thép là 19837.72 mm ( Đo trong ACAD).

Hình 2.1: Cấu tạo bản đai thép
3
- Thể tích một đai thép: Vdai  19837.72 �5  99188.6(mm )

- Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép:

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

11




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Hình 2.1: Cấu tạo thanh và cột lan can
* Tấm thép T1
+ Chiều dày: 8mm
� 200  140  �
140
2 � 670  �
�   �  1561.25( mm)
2
2
�
�
+ Chiều dài:
2

2

+ Chiều rộng : 150mm
3
=> Thể tích tấm thép T1 = 1873500 mm

* Tấm thép T2
+ Chiều dày : 8mm
(184  124) �670 1  �1242
 �922
 �
 2�

 95922.92( mm 2 )
2
2
4
4
+ Diện tích :
3
=> Thể tích tấm thép T2= 767383.36 mm

* Tấm thép T3
+ Chiều dày :10mm
+ Chiều dài : 200mm
+Chiều rộng :150mm
3
=> Thể tích tấm thép T3= 300000 mm

=> Thể tích cột lan can:

Vcot lancan  VT 1  VT 2  VT 3  2940883.36(mm3 )
- Thanh lan can dài 2m:
+ Chiều dài : 2000mm
+ Đường kính ngoài : 80mm

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

12



ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

+ Đường kính trong : 70mm
=> Thể tích thanh : 2356194.49 mm

3

- Thanh lan can phụ ở 2 đầu dầm:
+ Chiều dài: 100mm
+ Đường kính ngoài: 80mm
+ Đường kính trong: 70mm
=> Thể tích thanh: 117809.72 mm

3

- Ống liên kết:
+ Chiều dài ống: 120mm
+ Đường kính ngoài: 90mm
+ Đường kính trong: 82mm
=> Thể tích ống liên kết: 129684.94 mm

3

=> Tổng trọng lượng phần lan can bằng thép trên 1 phía của cầu:
Vlancan  99188.6 �323  2940883.36 �18  2356194.49 �34  117809.72 �4  129684.94 �36
 170224327.7(mm3 )

5
=> Plancan  Vlancan �  170224327.7 �7.85 �10  13362.61( N )

- Tính trên 1mm theo phương dọc cầu:
qlancan 

Plancan 13362.61

 0.399( N / mm)
Ltt
33500

2.2. LỀ BỘ HÀNH:

Hình 2.2: Lề bộ hành

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

13


ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

- Ta chia phần lề bộ hành ra thành 5 phần như hình vẽ( phần mặt lề bộ hành có độ dốc 1%

nhỏ nên xem như không có độ dốc và xem như không có phần vát).
- Ta tính trọng lượng của từng phần theo phương dọc cầu( Tính cho chiều dài Ldam=
34200mm).
- Ta có:

P1  250 �313 �34200 �2.5 �10 5  66903.75( N )
P2  P4  100 �172 �34200 �2.5 �10 5  14706( N )
P3  1150 �141 �34200 �2.5 �10 5  138638.25( N )
P5  250 �657 �34200 �2.5 �10 5  140433.75( N )
- Vậy tổng trọng lượng lan can phần bê tông trên chiều dài cầu L=34200mm:

PDC 3  P1  P2  P3  P4  P5
 66903.75  14706  138638.25  14706  140433.75
 375387.75( N )
- Ta có trọng lượng lan can (Phần thép+ phần bê tông) phân bố trên chiều dài nhịp tính toán:

DC3  qlancan 

PDC 3
375387.75
 0.399 
 11.605( N / mm)
Ltt
33500

- Vị trí đặt DC3: Xác định bằng cách cân bằng momen quay quanh trục đi qua mép dưới của
bó vỉa:
x' 

P lancan �x lancan  P1 �x1  P2 �x2  P3 �x3  P4 �x4  P5 �x5

DC3

13362.61 �1525  66903.75 �125  14706 �300  138638.25 �825  14706 �1350  140433.75 �1525
13362.61  375387.75
 981.46(mm)

Vậy vị trí đặt DC3 cách mép ngoài bó vỉa một đoạn là 981.46 (mm).
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 CB300-V có cường độ F y=300 MPa, bê tông dùng
cho bản mặt cầu là loại bê tông có cường độ chịu nén f’c=28 MPa

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

14




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

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: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

15


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.t w  b f .t f
 350 �25  1130 �12  420 �45  41210mm 2
- Moment tĩnh của dầm thép đối với trục X-X:

t �
�
t
� D�

K X  X  �Ai �ycX,i X  bc �tc �c  D �tw ��tc  � b f �t f ��tc  D  f �
2
2�
� 2�
�
25
45 �
�1130
�
�
 350 �25 �  1130 �12 ��  25 � 420 �45 ��25  1130  �
2
2�
�2
�
�
 30364525mm3
- Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
s ,t
YNC
c

K X  X 30364525

 736.82mm
As
41210

s ,b
s ,t

YNC
 d  YNC
 1200  736.82  463.18mm

- Xác định moment quán tính:

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

16


ĐAMH TK CẦU THÉP
I NC



GVHD: TS Phan Quốc Bảo

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
�



b f �t 3f
12

2

� s ,b t f �
 b f �t f ��
YNC  �
2�
�
2

350 �253
25 � 12 �(736.82  25)3
�

 350 �25 ��
736.82  �
12
2 �
3

�
2

12 �(463.18  45)3 420 �453
45 �
�


 420 �45 ��
463.18  �
3
12
2 �
�
 9999796783.67 mm 4
- Momen kháng uốn đối với thớ trên tiết diện dầm thép:
s ,t
S NC


I NC 9999796783.67

 13571559.92 mm3
s ,t
YNC
736.82

- Momen kháng uốn đối với thớ dưới tiết diện dầm thép:
s ,b
S NC



I NC 9999796783.67

 21589439.92 mm3
s ,b
YNC
463.18

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 �ts  max(tw ; bc / 2)
12 �200  max(12;350 / 2)
�
�
�L
�34200
�
�
Bi  min � tt
 min �
 2100 mm
4
4
�
�
S
�
�2100

�
�
Dầm biên:
6 �200  max(12 / 2;350 / 4)
�6 �t s  max(tw / 2; bc / 4)
�
�
�
B
L
2100
34200
Be  i  min � tt

 min �
 1900 mm
�8
2
2
�8
�S
�
850
�
�hang
3.1.1.1. Đặc trưng hình học dầm trong:
3.1.1.1.1Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (ST):
- Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là 14a200 và bê tông bản mặt cầu có cường độ
f’c=30MPa

 �142
Actb  nbanmatcau �A1thanh  22 �
 3386.64 mm 2
4
- Diện tích cốt thép dọc bản:
- Trong đó: nbanmatcau là số thanh thép trong đoạn Bi nằm trong phần bản mặt cầu
- Diện tích phần bê tông quy đổi về thép:
SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

17




ĐAMH TK CẦU THÉP

Ac td

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Ac 2100 �200  350 �100  100 2


 63873.63mm 2
n
7.28

- Trong đó: n là tỷ số giữa mô đun đàn hồi vật liệu dầm và vật liệu bản mặt cầu

- Với:
+ EB : Mô đun đàn hồi của vật liệu dầm, EB  200000( MPa )
+ ED : Mô đun đàn hồi của vật liệu bản mặt cầu

 

0.33

0.33
ED  0.0017 �K1 �w � f c�  0.0017 ��
1 23202 � 28   27478.12( MPa )
2
c

�n

EB
200000

 7.28
ED 27478.12

- Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tông (tính phần vát) đến mép trên dầm thép:
t
2
� t �
�1
�
Bi ×t s × �t h + s �
+bc ×t h × h +2× � ×t h2 × ×t h �

2
3
� 2�
�2
�
c''=
Bi ×t s +t h ×(b c +t h )
200 �
100
2
�
�1
�
2100×200× �
100+
+350×100×
+2× � ×100 2 × ×100 �
�
2 �
2
3
�
�2
�=185.84 mm
=
2100×200+100×(350+100)

- Diện tích mặt cắt ngang dầm:

Ad  As  Actb  Ac td  41210  3386.64  63873.63  108470.27 mm 2

- Momen tĩnh của diện tích tiết diện liên hợp lấy đối với trục TH1( Trục trung hòa của
tiết diện chưa liên hợp):
t �
� s ,t
s ,t
KTH 1  Actb ��
YNC  th  s � Ac td �(YNC
 c '')
2�
�
200 �
�
 3386.64 ��736.82  100 
� 63873.63 �(736.82  185.84)
2 �
�
 62106315.54mm3

- Khoảng cách từ trục TH1 đến trục TH2
c�


KTH 1 62106315.54

 572.57 mm
Ad
108470.27

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

s ,t
YSTs ,t  YNC
 c�
 736.82  572.57  164.25mm

+

Mép dưới dầm thép :

s ,b
YSTs ,b  YNC
 c�
 463.18  572.57  1035.75 mm

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

18


ĐAMH TK CẦU THÉP
+



GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Mép dưới bản bê tông:

YSTc ,b  YSTs ,t  164.25mm
+ Mép trên bản bê tông:

YSTc ,t  YSTs ,t  th  t s  164.25  100  200  464.25 mm
- Momen quán tính của tiết diện liên hợp : IST

1
2
I ST  I NC  c�
�As  �� I ci  aci 2 �Aci   Act �act2
n
2
�
1 �2100 �2003 �
200 �
2
 9999796783.67  572.57 �41210 
��
�
164.25  100 
�
2100
�
200
�
�
�
7.28 �
2 �
�

� 12
�
2
2
� 1
1 �350 �1003 �
100 �
100 �1003 �
2
�

��
�
164.25 

�2 �(
�
164.25  �100 �
��350 �100 �
� 7.28
7.28 �
12
2
36
3
�
�
�
�
�

�
2

1
200 �
�
� �100 �100)  3386.64 ��
164.25  100 
�
2
2 �
�
 32104781699.61(mm4 )

- Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp đốivới mép trên và mép dưới dầm thép :
s ,t
S ST


I ST 32104781699.61

 195462902.3mm3
s ,t
YST
164.25

s ,b
S ST


I ST 32104781699.61

 30996651.41mm3
s ,b
YST
1035.75

- Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :
c ,t
S ST
 n.

I ST
32104781699.61
 7.28 �
 503441703.3mm3
c ,t
YST
464.25

c ,b
S ST
 n.

I ST
32104781699.61
 7.28 �
 1422969929mm 3
c ,b
YST

164.25

3.1.1.1.2Giai đoạn liên hợp dài hạn (LT):
- Diện tích phần bản bê tông quy đổi về thép:
Ac td 

Ac Bi �ts  th � bc  th  2100 �200  100 � 350  100 


 21291.21( mm 2 )
3n
3n
3 �7.28

- Trong đó: 3n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép xét đến tính chất từ biến
dài hạn của bản mặt cầu, phụ thuộc vào cường độ của bê tông làm bản mặt cầu.
- Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp( Ad ):
SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

19




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Ad  As  Actb  Actd  41210  3386.64  21291.21  65887.85( mm 2 )

- Momen tĩnh của diện tích tiết diện liên hợp lấy đối với trục TH1:
t �
� s ,t
s ,t
�
KTH 1  Actb ��
YNC  th  s � Ac td � YNC
 c�

2
�
�
200 �
�
 3386.64 ��
736.82  100 
� 21291.21� 736.82  185.84 
2 �
�
 22817219.9(mm3 )
- Khoảng cách từ trục TH1 đến TH2:
c' 

KTH 1 22817219.9

 346.3mm
Ad
65887.85

- Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
+ Mép trên dầm thép:
s ,t
YLTs ,t  YNC
 c�
 736.82  346.3  390.52mm

+ Mép dưới dầm thép:
s ,b
YLTs ,b  YNC
 c�
 463.18  346.3  809.48mm

+ Mép dưới bản bê tông:
YLTc,b  YLTs,t  390.52mm

+ Mép trên bản bê tông:

YLTc ,t  YLTs ,t  ts  th  100  200  390.52  690.52 mm
- Momen quán tính của tiết diện liên hợp : ILT
1
��( I ci  aci2 �Aci )  Act �act2
3 �n
2
�2100 �2003 �
�
1
200 �
 9999796783.67  346.32 �41210 

��
 �390.52  100 
�2100 �200 �
�
�
3 �7.28 �
2 �
�
� 12
�
2
2
3
3
�350 �100 �
� 1
�100 �100 �
�
1
100 �
2
� 1

��
 �390.52 
�
35
0
�
100


�
2
�

390.52

�
100
�
�
�
�
�� �100 �100 �
�
�
�
�
3 �7.28 � 12
2 �
3
�
�
� 2
� 3 �7.28
� 36
�

I LT  I NC  c '2 �As 

2

200 �
�
4
3386.64 ��390.52  100 
� 23301243913.33mm
2 �
�

- Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới tiết diện dầm thép:
Ss,t
LT =

I LT 23301243913.33
=
=59667222.97mm 3
s,t
y LT
390.52

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

20


ĐAMH TK CẦU THÉP
Ss,b

LT =



GVHD: TS Phan Quốc Bảo

I LT 23301243913.33
=
=28785447.34mm 3
s,b
YLT
809.48

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

IST
23301243913.33
=3×7.28×
=736979619.8mm 3
c,t
YLT
690.52

c ,b
S ST
 3n

I ST

23301243913.33
 3 �7.28 �
 1303132150mm3
c ,b
YLT
390.52

*Bảng 1: Đặc trưng hình học của dầm trong và dầm biên
DẦM GIỮA ( DẦM TRONG)
Tiết diện dầm
Tiết diện dầm liên hợp
Đơn
thép
Đặc trưng
Chưa liên
Ngắn hạn (ST)
Dài hạn (LT)
vị
hợp (NC)
2
Diện tích tiết diện
mm
41210
108470.27
65887.85
3
Moment kháng uốn thớ mm
21589439.92
30996651.41
28785447.34

dưới dầm thép
Moment kháng uốn thớ mm3
13571559.92 195462902.28
59667222.97
trên dầm thép
Moment kháng uốn tại mm3
1422969928.60 1303132149.61
mép dưới bản BT
Moment kháng uốn tại mm3
503441703.33
736979619.80
mép trên bản BT
Moment quán tính của mm4
32104781699.6 23301243913.3
9999796784
tiết diện
1
3

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

21




ĐAMH TK CẦU THÉP

Đặc trưng
Diện tích tiết diện
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

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

DẦM BIÊN ( DẦM NGOÀI)
Tiết diện dầm
Tiết diện dầm liên hợp
Đơn
thép
Chưa liên hợp
Ngắn hạn (ST)
Dài hạn (LT)
vị
(NC)
2
mm
41210.00
102975.76
64056.35

3
mm
21589439.92
30815946.72
28561971.04
mm3

13571559.92

170496787.03

55567546.02

-

1241216609.55

1213595205.16

-

471374390.64

698923786.51

mm3
mm3
mm4

9999796783.67 31318554808.80 22638218250.02

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:
A � �Ltoandam 41210 �7.85 �105 �34200
P1  s s

 3.303 N / mm
Ltt
33500
P2  0.5 N / mm
+ Neo :
+ Mối nối: (tạm thời): P3  0.5 N / mm

SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

22




ĐAMH TK CẦU THÉP

Hình 3.1: STC trung gian

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Hình 3.2: STC gối

Hình 3.3. STC tại liên kết ngang
Sườn tăng cường:
SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

23




ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

- Sườn tăng cường trung gian: Hình 3.1
+ Một dầm có: 12x2 = 24 sườn tăng cường trung gian.
+ Khoảng cách các sườn: d= 2900 mm
+ Trọng lượng một sườn tăng cường:
Ps1  Vs � s  1070 �150 �14 �7.85 �105  176.39 N
- Sườn tăng cường gối: Hình 3.2
+ Một dầm có: 2x2=4 sườn tăng cường gối.
5
+ Khối lượng một sườn: Ps 2  Vs � s  150 �1130 �14 �7.85 �10  186.281N
- Sườn tăng cường tại liên kết ngang: Hình 3.3
+ Một dầm có: 11 x 2 = 22 sườn.
+ Trọng lượng một sườn tăng cường:

Ps 3  Vs � s  150 �1130 �14 �7.85 �105  186.281N
- Sườn tăng cường tại dầm ngang đầu dầm:
+ Một dầm có: 2x2=4 sườn.
+ Trọng lượng một sườn tăng cường:
Ps 4  Vs � s  200 �1130 �14 �7.85 �105  248.374 N
- Liên kết khung ngang: Có 22 liên kết khung ngang trên mỗi dầm
+ Khoảng cách giữa các liên kết ngang 2900mm.
+ Dùng thép L 100x100x10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang) (TCVN 75711:2006).
+ Trọng lượng trên một đơn vị chiều dài : g LK  0.15 N / mm
+ Thanh ngang dài: 2008 mm
+ Thanh xiên dài: 950 mm
+ Mỗi liên kết ngang có: 2 thanh liên kết ngang, 2 thanh liên kết xiên.
- Liên kết ngang ở đầu dầm:

Hình 3.3. Liên kết ngang đầu dầm
+ Một dầm có 2x2 =4 vị trí dầm ngang ở đầu dầm.
+ Dầm ngang W 610 x 180 (ASTM A6) dài 2010 mm có trọng lượng:
SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

24


ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS Phan Quốc Bảo

g Damngang  g damngang �L  0.923 �2010  1855.23  N 

- Sườn tăng cường tại giữa dầm ngang để đặt kích trong quá trình thay gối sau này:

Hình 3.3. Sườn tăng cường tại liên kết ngang đầu dầm
+ Một dầm ngang có 4 sườn tăng cường với trọng lượng mỗi sườn là:
g stc  A �tstc � s  80 �573 �14 �7.85 �105  50.378 N

- Trọng lượng dầm ngang, liên kết ngang, sườn tăng cường dầm ngang:
g �
(950
� 2 2008 2)  22 4 g damngang 16 g STC tren dam ngang
1  �
P4  �� LK
�
2 �
L
�
0.15
��
(950
��
2 2008 2)  22 4 1855.23 16 50.378
1  �
 ��
� 0.414 N / mm
2 �
33500
�
- Sườn tăng cường:

P5 


Ps1 �24  Ps 2 �4  Ps 3 �22  Ps 4 �4
Ltt

176.39 �24  186.281 �4  186.281�22  248.374 �4
 0.301N / mm
33500

� DC1  P1  P2  P3  P4  P5  3.303  0.5  0.5  0.414  0.301  5.018 N / mm

- Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:
2
+ Diện tích bản mặt cầu: ABMC  BTC �t S  200 �14300  2860000(mm )
+ Diện tích bản vút:
�
�
2.h 2 �
2 �1002 �
2
Avut  n ��
bc .th  v � 7 ��
350 �100 
� 315000mm
2 �
2
�
�
�

� DC2   ABMC  Avut  � c   2860000  315000  �2.5 �10 5  79.375 N / mm

- Trọng lượng lan can – lề bộ hành (đã tính ở trên):
DC3 = 11.605 N/mm
- Tĩnh tải lớp phủ DW:
SVTH: NGUYỄN ANH CÔNG

MSSV:1551090007

25