Đồ án cầu thép tcvn 11823 (gồm thuyết minh và bản vẽ )

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 :..................................................................................6
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:................................................................................................................ 7
1.5.2. Mối nối dầm chính:...............................................................................................8
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU...............................9
2.1. LAN CAN:..................................................................................................................9
2.2. LỀ BỘ HÀNH:..........................................................................................................10
2.3. BẢN MẶT CẦU:......................................................................................................11
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ DẦM CHÍNH..............................................................................12
3.1. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC :.....................................................................................12
3.1.1. GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HỢP:.......................................................................12
3.1.2. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN 2(GIAI ĐOẠN LIÊN HỢP):.............13
3.2. TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:............................................................18
3.2.1. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU:...............................................................18
3.2.2. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:..........................................................21

3.3. NỘI LỰC – TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TTGH................................................32
3.3.1. KIỂM TRA DẦM CHỦ TẠI CÁC MẶT CẮT SAU:.........................................32
3.3.2. BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC...........................................................................45
3.4. KIỂM TOÁN CÁC ĐIỀU KIỆN CẤU TẠO DẦM THÉP........................................51
SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

1


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

3.4.1. Kiểm tra tỉ lệ cấu tạo chung................................................................................51
3.4.2. Kiểm tra độ mảnh bản bụng................................................................................52
3.4.3. Kiểm tra yêu cầu bốc xếp...................................................................................52
3.5. KIỂM TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC Ở GIAI ĐOẠN 1.......................................53
3.5.1. Tính toán các tham số kiểm toán........................................................................53
3.5.2. Phân loại tiết diện chịu uốn.................................................................................54
3.5.3. Kiểm tra sức kháng uốn của dầm không liên hợp...............................................56
3.6. KIỂM TOÁN DẦM THÉP LIÊN HỢP THEO CÁC TTGH.....................................57
3.6.1. Tính toán các tham số kiểm toán........................................................................57
3.6.2. Kiểm toán ở TTGH Cường Độ 1........................................................................65
3.6.3. Kiểm toán ở TTGH Sử Dụng..............................................................................68
3.6.4. Thiết kế độ vồng ngược cấu tạo,kiểm tra độ võng:.............................................69
3.6.5. Kiểm toán ở TTGH Mỏi.....................................................................................72
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM THÉP...................................78
4.1. THIẾT KẾ NEO CHỐNG CẮT................................................................................78

4.1.1. Sơ bộ cấu tạo và bố trí........................................................................................78
4.1.2. Sức kháng của neo..............................................................................................78
4.1.3. Thiết kế neo ở TTGH Mỏi..................................................................................79
4.1.4. Kiểm toán neo ở TTGH Cường độ.....................................................................80
4.2. THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG..........................................................................81
4.2.1. Sơ bộ cấu tạo và bố trí........................................................................................81
4.2.2. Kiểm toán sườn tăng cường đứng trung gian......................................................82
4.2.3. Kiểm toán sườn tăng cường đứng gối.................................................................84
4.3. THIẾT KẾ MỐI NỐI.................................................................................................86
4.3.1. Sơ bộ cấu tạo và bố trí........................................................................................86
4.3.2. Thiết kế mối nối bản cánh trên...........................................................................86
4.3.3. Thiết kế mối nối bản cánh dưới..........................................................................88
4.3.4. Thiết kế mối nối bản bụng..................................................................................90
4.4. THIẾT KẾ HỆ LIÊN KẾT NGANG.........................................................................95
4.4.1. Sơ bộ cấu tạo và bố trí........................................................................................95
4.4.2. Thiết kế dầm ngang............................................................................................95

SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

2


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

4.4.3. Thiết kế hệ liên kết khung ngang........................................................................98
4.5. THIẾT KẾ MỐI HÀN SƯỜN DẦM VÀ CÁNH DẦM..........................................101

4.5.1. Mối nối hàn góc chịu kéo và nén:.....................................................................101
4.5.2. Mối nối hàn góc chịu cắt:.................................................................................102

SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

3


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=34m
+ Bề rộng phần xe chạy
: B= 9.5m
+ Bề rộng lề bộ hành
: K=2x1.5m
+ Tải trọng thiết kế
: HL93
1.2. VẬT LIỆU
-Thép làm dầm chủ : Thép tấm M270 cấp 345 có cường độ chảy Fy=345MPa.
-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.
�
-Bê tông bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành :
C30 có f C  30 MPa

 S  7.85 �105 N / mm3

-Trọng lượng riêng của thép :

 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=9500 + 2 x 1500+ 2 x 250 = 13000 mm
Btc  (n  1) S  2 Lc �
�
� Btc
1
Lc � S
�
2
�

nS

Ta có:
Khoảng cách giữa các dầm chính: S = 1.6-2.5m
Chọn số dầm chính là 6, khoảng cách giữa các dầm là S = 2240 mm, chiều dài bản hẫng
LC = 900 mm.
1.3.2. 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:
SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

4


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

+ Gối 1 : 150 mm.
+ Gối 2 : 150 + S x 2%=195mm
+ Gối 3 : 195 + S x 2%=240 mm
+ Gối 4 : 240+ S x 2%=285 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=34.6 x 9.5 = 329m 2 vậy cần bố trí ít nhất 329 cm 2 =
329000mm2 ống thoát nước.

� A1ông

3.14 �1002

 7850 mm 2
4

Số ống cần thiết :
n

32900
 4.2
7850

Vậy ta chọn 6 ống, bố trí đối xứng 2 bên mỗi bên 3 ống ,khoảng cách ống là 11.5m.

1500

9500

2240

500
2240

500

2240

CHI TI? T 3

500
2240

150

150

500

CHI TI? T 2

195

B?n m?t c?u dày 200mm

195

200 650

900

250

L? p bê tông asphalt dày 70mm
L? p phòng nu ? c dày 5mm

CHI TI? T 1

500

1500

240

750

l? p bê tông 100mm
l? p dá terrazzo 30mm
l? p v? a lót 10mm

240

250

CHI TI? T 4

500
2240

900

13000

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 = 34 m

SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

5


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

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 �34000  1122 mm
�
H �0.04L  0.04 �34000  1360 mm
�
�
1
1
1
1
�
H

L � L  36500 � 36500  1360 �1700 mm 
20
25
20
� 25
Vậy chọn chiều cao dầm thép:
d=1200 mm.
Chiều cao dầm liên hợp:
H= 1500 mm
1.4.3. Kích thước tiết diện ngang :

Hình 1.2: Tiết diện dầm liên hợp
Chiều cao phần vút :
Chiều dày bản bê tông :
Chiều dày sườn dầm :
Chiều rộng cánh trên :
Chiều dày cánh trên :
Chiều rộng cánh dưới :
Chiều dày cánh dưới :

hV=100mm
tS=200 mm
tW=12 mm
bC=350 mm
tC=25 mm
bf=420 mm
tf=45 mm

SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

6


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

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

W 760x265
M?i N?i

STC T?i LK Ngang

STC Trung Gian

STC T?i G?i

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 200 mm.
Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1.600 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 3.2m 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.

SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

7


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

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
mép bản cánh trên là 75 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 2 , đặt đối xứng nhau qua tim cầu, cách đầu dầm 13,000mm

SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

đến

8


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 34.6 m, bố trí khoảng cách 2 cột lan can là 2 m vậy mỗi bên cầu
gồm 18 cột lan can, 17 cặp thanh liên kết, 17 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 1740 x 5 =870000 mm3
Thể tích tấm thép T2: VT2 = 140 x 740 x 5 =518000 mm3
Thể tích tấm thép T3: VT3 = 100 x 150 x 5 = 75000 mm3

Vcot lancan  870000  518000  75000  1463000 mm3


Vlienket  2 � �(902  822 ) �100  216142 mm3

4
Thanh liên kết:
SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

9


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO


Vtayvin  2 � �(802  702 ) �2000  4712389 mm3
4
Tay vịn:
Tổng trọnglượng lan can trên toàn cầu:
DC   s �(Vcot lancan  Vlienket  Vtayvin )
 7.85 �105 �(1463000 �18  216142 �17  4712389 �17)  8645 N

Tính trên 1mm theo phương dọc cầu:
Plancan 

8645
 0.25 N / mm
34600

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  100 �150  177500 mm3
V2  1�150 �1300  195000 mm3
V3  1 �300 �200  60000 mm3
P1  V1 � c  177500 �2.5 �105  4.4375 N
P2  V2 � c  195000 �2.5 �105  4.875 N
P3  V3 � c  60000 �2.5 �105  1.5 N
Vậy:

DC3  P Lan Can  P1  P2  P3  11.0625 N
Vị trí đặt DC3: Xác định bằng cách cân bằng momen tại điểm A

SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

10


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

P lancan �x lancan  P1 �x1  P2 �x2  P3 �x3
x' 
DC3
0.247 �125  4.4375 �125  4.875 �900  1.5 �1350 �1650
 673 mm

11.0625
Vậy DC3 cách mép trái 1 đoạn bằng 673 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.

250

8

10Ø14
8Ø14

Ø14a200

Ø14a200

6

Ø14a200

5Ø14

7

30

5

1500

9

Ø14a200

30

30

10

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.

SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

11

ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO
Hình 2.4: Bố trí thép bản mặt cầu.

SVTH: NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

12


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
 350 �25  1130 �12  420 �45  41210 mm2
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
�
�
 30364525 mm3
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
K
30364525
s ,t
YNC
 c  X X 
 737 mm
As
41210
s ,b
s ,t
YNC

 d  YNC
 1200  737  463 mm

Xác định moment quán tính:
SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

13


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  t c ) tw �(YNC  t f )

 bc �tc ��
YNC  �

12
2�
3

3
�



b f �t 3f
12

2

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

350 �253
25 � 12 �(737  25)3
�

 350 �25 ��
737  �
12
2 �
3
�
2

12 �(463  45)3 420 �453
45 �
�


 420 �45 ��
463  �
3
12
2 �
�
 9,999,798,057 mm 4
Momen kháng uốn đối với thớ trên t/d dầm thép:
s ,t
S NC


I NC 9999798057

 13568247 mm3
s ,t
YNC
737

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

I NC 9999798057


 21597836 mm3
s ,b
YNC
463

Momen tĩnh của tiết diện dầm thép đối với trục trung hoà:
c
S NC
 tw

 D Y

s ,t
NC

 tc 

2

2

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

 1130  737  25
 12 �
2

2

45 �
�
 420 �45 ��
1200  737  �
2 �
�

 9373794 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 �ts  max(tw ; bc / 2)
12 �200  max(12;350 / 2)
�
�
�L
�34600
�
�
Bi  min � tt
 min �
 2240 mm

4
4
�
�
S
�
�2240
�
�
Dầm biên:

6 �200  max(12 / 2;350 / 4)
�6 �ts  max(tw / 2; bc / 4)
�
�
�34600
B
L
2240
Be  i  min � tt

 min �
 2020 mm
�8
2
2
�8
�S
�900
�

�hang
3.1.2.1. Đặc trung hình học dầm trong:
3.1.2.1.1Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (ST):
SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

14


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là 14a200 và bê tông bản mặt cầu có cường độ
f’c=30MPa

 �142
Act  24 �
 3695 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 2240 �200  350 �100  1002

 69242 mm 2
n
7.12
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 = 7.12 )
Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tông (tính phần vt) đến mép trên dầm thép:
Ac td 

t
2
� t �
�1
�
Bi ×t s × �t h + s �
+b c ×t h × h +2× � ×t h2 × ×t h �
2
3
�2
�
� 2�
c''=
Bi ×t s +t h ×(bc +t h )
200 �
100
2
�
�1
�
2240×200× �
100+
+350×100×
+2× � ×100 2 × ×100 �
�
2 �

2
3
�
�2
�=187 mm
=
2240×200+100×(350+100)

Diện tích mặt cắt ngang dầm:

Ad  As  Act  Ac cd  41210  3695  69242  114147 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
 3695 ��737  100 
� 69242 �(737  187)  67441823 mm
2 �
�

Khoảng cách từ trục TH1 đến trục TH2
c�



KTH 1 67441823

 591 mm
Ad
114147

Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
Mép trên dầm thép :
s ,t
YSTs ,t  YNC
 c�
 737  591  146 mm

Mép d

ưới dầm thép :
s ,b
YSTs ,b  YNC
 c�
 463  591  1054 mm

Mép d

ưới bản bê tông:

YSTc ,b  YSTs ,t  170 mm
Mép trên bản bê tông:
SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

15


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

YSTc ,t  YSTs ,t  th  ts  170  100  200  470 mm
Momen quán tính của tiết diện liên hợp : IST
1
IST  I NC  c'2 �As  ��(Ici  a ci2 �A ci )  A ct �a ct2
n
2
�
1 �2240 �2003 �
200 �
 9999798057  5912 �41210 
��
�
170  100 
�2240 �200 �
�
�
7.12 �
2 �
�
� 12

�
2
2
� 1
�100 �1003 �
�
1 �350 �1003 �
100 �
2
� 1

��
�
170 

�2 ��
�
170  �100 �� �100 �100 �
��350 �100 �
�
�
�
�
7.12 � 12
2 �
3
�
�
� 2
� 7.12

� 36
�
2

200 �
�
4
3695 ��
170  100 
�= 32832734395.97mm
2 �
�

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

I ST 32832734395.97

 193133731.7 mm3
s ,t
YST
170

s ,b
S ST


I ST 32832734395.97


 31150601.89 mm3
s ,b
YST
1054

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

I ST
32832734395.97
 7.12 �
 497380997.7 mm 3
c ,t
YST
470

c ,b
S ST
 n.

I ST
32832734395.97
 7.12 �
 1375112170 mm3
c ,b
YST
170

Momen tĩnh của tiết diện liên hợp ngắn hạn đối với trục trung hoà:
c
S ST
 tw

 D Y

s ,t
NC

 tc  c ' 
2

2

t
�
�
s ,t
 bf t f �
d  YNC
 f  c '�
2
�
�

 1130  737  25  591
 12 �
2

 25603836 mm

2

45
�
�
 420 �45 ��
1200  737   591�
2
�
�

3

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 Bi ×t s +t h ×(bc +t h ) 2240×200+100×(350+100)
=
=
= 23080.5 mm 2
3×n
3×n
3×7.12
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 c-td =

A d =A s +A ct +A c-cd = 41210+3695+ 23080.5=67985.5 mm 2

SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

16


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

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 �
�
 3695 ��
737  100 
� 23080.5 �(737  187)
2 �

�
 24788597 mm3

Khoảng cách từ trục TH1 đến TH2:
c' 

KTH 1 24788597

 365 mm
Ad
67985.5

Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
Mép trên dầm thép:
s ,t
YLTs ,t  YNC
 c�
 737  365  372 mm

Mép dưới dầm thép:
s ,b
YLTs ,b  YNC
 c�
 463  365  828 mm

Mép dưới bản bê tông:
YLTc ,b  YLTs ,t  372 mm

Mép trên bản bê tông:

YLTc ,t  YLTs ,b  ts  th  100  200  372  672mm
Momen quán tính của tiết diện liên hợp : ILT
1
��( I ci  aci2 �Aci )  Act �act2
3 �n
2
�2240 �2003 �
�
1
200 �
 9999798057  3652 �41210 
��
 �372  100 
�2240 �200 �
�
�
3 �7.12 �
2 �
�
� 12
�

I LT  I NC  c '2 �As 



2
2
�350 �1003 �
� 1

�100 �1003
�
1
100 �
�2
� 1
��
 �372 
�
350
�
100

�
2
�

3
7
2
�

�
100
� �100 �100 �
�
�
�
�
�

� 3 �7.12
� 36
�
3 �7.12 �
2 �
�
�3
� 2
� 12
�
�
�
2

200 �
�
4
3695 ��372  100 
� 24014503699.22 mm
2 �
�

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

I LT 24014503699.22
=
= 64555117 mm 3
s,t

y LT
372

Ss,b
LT =

I LT 24014503699.22
=
= 35735868.6 mm3
s,b
YLT
672

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

IST
24014503699.22
=3×7.12×
=763318153.3 mm3
c,t
YLT
672

SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

17

ĐAMH TK CẦU THÉP
c ,b
S ST
 3.n.

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

I ST
24014503699.22
 3 �7.12 �
 1378897309 mm3
c ,b
YST
372

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

c
LT

 tw

 D Y

s ,t
NC

 tc  c ' 
2

2

t
�
�
s ,t
 bf t f �
d  YNC
 f  c '�
2
�
�

 1130  737  25  372 
 12 �
2

2

45
�
�
 420 �45 ��
1200  737   372 �
2
�
�

 19100850 mm3

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

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

DẦM GIỮA ( DẦM TRONG)
Tiết diện dầm
Tiết diện dầm liên hợp
thép
Đơn
vị
Chưa liên hợp
Ngắn hạn (ST)
Dài hạn (LT)
(NC)
2
mm

114195.23
41210.00
68001.74
mm3
mm3

21589626.37

31155833.95

13571486.25

224609442.00

mm3

29012274.08
64509336.65
1376951791.00

1598096179.00
mm3

762482568.50
523570030.00

4

mm

SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

9999796782.9
5

32832734395.9
7

MSSV:1551090247

24014503699.2
2

18


ĐAMH TK CẦU THÉP

Đặc trưng
Diện tích tiết diện
Moment kháng uốn thớ dưới
dầm thép

GVHD: TS Phan Quốc Bảo
DẦM BIÊN ( DẦM NGOÀI)
Tiết diện dầm
Tiết diện dầm liên hợp
thép
Đơn
vị

Chưa liên hợp
Ngắn hạn (ST)
Dài hạn (LT)
(NC)
2
mm
41210.00
108011.11
65940.37
3
mm
30975338.51
28785015.40
21589626.37

Moment kháng uốn thớ trên
dầm thép

mm3

Moment kháng uốn tại mép
dưới bản BT

mm3

Moment kháng uốn tại mép
trên bản BT

mm3

Moment quán tính của tiết
diện

mm4

13571486.25

9999796782.9
5

192946818.00

59749529.97

1372816610.00

1275353717.00

489023403.20

720975028.50

32028592948.69 23311458366.39

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 � s

=41210 x 7.85 x 10-5=3.235 N/mm
Neo :
P2= 0.5 N/mm
Mối nối: (tạm thời): P3= 0.5 N/mm

SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

19


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Hình 3.1: STC gối

Hình 3.2: STC đứng trung gian
350

45

30

1130

1130

25

130

130

420

Hình 3.3. STC tại liên kết ngang
SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

20


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

Sườn tăng cường:
Sườn tăng cường giữa: hình 3.2
Một dầm có:
12x 2 = 24 sườn tăng cường giữa
Khoảng cách các sườn:
do = 3000 mm
Khối lượng một sườn tăng cường:
g s1  100 �1070 �14 �7.85 �105  117.593 N
Sườn tăng cường gối:hình 3.1

Một dầm có:
4 x 2 = 8 sườn tăng cường gối
Khoảng cách các sườn:
200 mm
g s 2  186.28 N
Khối lượng một sườn:
Sườn tăng cường tại liên kết ngang: hình 3.3
Một dầm có:
11 x 2 = 22 sườn tăng cường
Khoảng cách các hệ liên kết ngang: Lb = 3000 mm
Khối lượng một sườn tăng cường: g s 3  198.7 N
Liên kết khung ngang:có 22 liên kết khung ngang trên mỗi dầm
Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3000 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 dài trên :
1868 mm
Thanh ngang dài dưới :
2188 mm
Thanh xiên dài:
900 mm
Mỗi liên kết ngang có: 2 thanh LK ngang, 2 thanh LK xiên.
Liên kết ngang ở đầu dầm:
Dầm ngang W760x265 dài 2188 m có khối lượng:
g=A x 2188 x7,85.10-5 =25100 x 2188 x 7,85.10-5=4311 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 104.5= 418 N
 glk �(2188  1868  900 �2)  �22  4 g damngang  4 g STC tren dam ngang �
1 �

P4  ��
�
2 �
L
�
��
(2188
���
1868 900 2)  22 4 4311 4 418
1 �
 0.15
��
� 0.553 N / mm
2 �
34600
�
Sườn tăng cường:


g s1 �24  g s 2 �8  g s 3 �22
34600
117.593 �24  186.28 �8  198.7 �22

 0.251 N / mm
34600
=>DC =P + P +P +P +P = 3.235  0.5  0.5+0.553  0.251  5.039 N / mm
P5 

1

1

2

3

4

5

Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:
Diện tích bản mặt cầu: Abmc=Btc.ts=13000 x 200=2600000 mm2
Diện tích bản vút:
SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

21


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

�
�
2.h 2 �
2 �1002 �
2
Avut  n ��

bc .th  v � 6 ��
350 �100 
� 270000 mm
2 �
2
�
�
�

=>DC2 = (Abmc+Avút).bt = (2600000+270000) x 2,5x10-5
= 71.75 N/mm (toàn cầu)
Trọng lượng lan can – lề bộ hành (đã tính ở trên):
DC3 = 11.0625 N/mm (toàn cầu)
Tĩnh tải lớp phủ DW:

DW  hDW �B �g DW  75 �9500 �2.25 �10-5  16.031 N / mm (toàn cầu)
3.2.1.2. Hoạt Tải:
Hoạt tải tác dụng lên dầm gồm có: HL93 + Tải trọng người đi
Tải trọng xe HL93 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 = 35000 N
Trục sau:
P1 = P2 = 145000 N
Xe 2 trục:
P1 = P2 = 110000 N
Tải trọng làn:
Wlàn = 9.3 N/mm
Tải trọng người đi: WPL = 3.10-3xB bộ hành= 3.10-3 x 1500= 4.5 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
  0.166667
n 6

3.2.2.1. Phương pháp đòn bẫy:
3.2.2.1.1Dầm Biên:

SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

22


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

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

0.352
mg SE  1, 2 �
 0.212
2

Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :
Hoạt tải làn:
m
�� LANE
3000
1.2 �0.621�1390

 0.173
3000 �2

mg SE 
mg SE

Hoạt tải người đi bộ:
1
1
1500 �(1.29  0.621)
mg SE 
�� PL 
�
 0.955
BPL
1500
2

DW:
DC3:
DC2:

g SE 

0.621 �1390 �0.5
 0.045
9500

g  1.101

g SE 

(1.402  1) �900 �0.5  0.5 ��
1 2240
 0.169
13000

3.2.2.1.2Dầm Trong
Xét cho dầm 3:

SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

23


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

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

0.196  1
mg SI  1, 2 �
 0.78
2
1 làn:
0.196  0.464  1
mg SI  1,0 �
 0.83
2
2 làn:
Hoạt tải làn:
1 làn :
mg SI 

m
1.2 � (0.33  1) �1500 �
�� LANE 
��
2�
� 0.798
3000
3000 �
2
�

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

2 làn:

DW:

g DW 

DC2:

m
1.0
2 �2240 �1
�� LANE 
�
 0.747
3,000
3,000
2

2 ��
1 2240
 0.236
2 �9500

g SE 

1 �1120 �2
 0.172
13000

Xét cho dầm 2:

SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

MSSV:1551090247

24


ĐAMH TK CẦU THÉP

GVHD: TS Phan Quốc Bảo

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

1  0.196
mg SI  1, 2 �
 0.718
2
1 làn:
Hoạt tải làn:
1 làn xe:
mg SI 

m
1.2
(1  0.379) �1390  (1  0.281) �1690
�� LANE 
�
 0.796
3,000
3,000

2

Hoạt tải người đi bộ: g  0.089
DW: g  0.219
DC3:
DC2:

g  0.101

g SE 

1 �2240  0.402 �900 �0.5
 0.158
13000

TẢI TRỌNG
BIÊN
TRONG

1

DC2
0.169

DC3
1.101

DW
0.045

3

0.172

0.000

0.236

0.830

0.798

0.000

2

0.158

-0.101

0.219

0.718

0.796

0.089

SVTH:NGUYỄN PHI TOÀN

TRUCK LANE
0.212
0.173

MSSV:1551090247

PL
0.955

25