ĐỒ ÁN CẦU THÉP TCVN 11823 (gồm fie thuyết minh , bảng tính excel và bản vẽ

ĐA THIẾT KẾ 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 = 25 m
+ Bề rộng phần xe chạy
: B= 6 m
+ Bề rộng lề bộ hành
: K= 2x1.5 m
+ Tải trọng thiết kế
: HL93
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 = 250 MPa.
-Bê tông bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành :

= 30 MPa
C30 có f C�

-Trọng lượng riêng của thép :

γS =7.85×10 -5 N/mm 3
-5

3

γ C =2.5×10 N/mm
-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=6000 + 2 x 1500+ 2 x 250 = 9500 mm
Btc = ( n -1) �S+ 2 �L c �
�
�
1
Lc ; �S
�
2
�

Btc ; n S

Ta có:
Khoảng cách giữa các dầm chính: S = 1.6 - 2.5m
Chọn số dầm chính là n = 5, khoảng cách giữa các dầm là S = 2000 mm, chiều dài bản hẫng

Lc = 750 mm.
1.3.2. Thiết Kế Độ Dốc Ngang Cầu, Cấu Tạo Các Lớp Mặt Cầu:
Độ dốc ngang thiết kế: 2%.

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

1


ĐA THIẾT KẾ 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 120 mm.
Chiều cao gối thiết kế:
+ Gối 1: 120 mm.
+ Gối 2: 120 + S x 2% = 160 mm
+ Gối 3: 160 + S x 2% = 200 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 B tc = 25.6 x 9.5 = 243.2 m 2 vậy cần bố trí ít nhất 243.2 cm 2 =
24320 mm2 ống thoát nước.

� A1ông 

3.14 �1002
 7850 mm 2
4

Số ống cần thiết:
n=

24320
= 3.098
7850

Vậy ta chọn 6 ống, bố trí đối xứng 2 bên mỗi bên 3 ống, khoảng cách ống là 8m.

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

2


ĐA THIẾT KẾ 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 = 300 mm
Chiều dài dầm tính toán: Ltt = 25.6 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 = 0.033×25600 = 845 mm
�
�D t �0.04L = 0.04×25600 =1024 mm
�
1
1
1
1
�D t = L÷ L =
25600÷ 25600 = 1024÷1280 mm 
25
20
25
20
�
Vậy chọn chiều cao dầm thép:
Chiều cao dầm liên hợp:

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

d = 950 mm
Dt = 1210 mm

MSSV:1551090355

3


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

1.4.3. Kích Thước Tiết Diện Ngang:

Chiều cao phần vút:
Chiều dày bản bê tông:
Chiều cao sườn dầm:
Chiều dày sườn dầm:
Chiều rộng cánh trên:
Chiều dày cánh trên:
Chiều rộng cánh dưới:
Chiều dày cánh dưới:

Hình 1.2: Tiết diện dầm liên hợp
hV = 60 mm
tS = 200 mm
D = 890 mm
tW = 15 mm
bC = 350 mm
tC = 30 mm
bf = 450 mm
tf = 30 mm

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

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

4


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, không bố trí sườn tăng cường dọc.
Bố trí 2 sườn tăng cường đứng gối tại đầu mỗi dầm, khoảng cách 200 mm.
Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1500 mm, riêng tại đoạn đầu dầm (từ
đầu đến hệ khung ngang đầu tiên) thì bố trí cách khoảng 1000 mm – 1200 mm.
Tại sườn tăng cường đứng gối đầu tiên, bố trí hệ dầm ngang bằng thép cán chữ I, loại dầm
cánh rộng W610x230.
Tại các sườn tăng cường đứng cách khoảng 3m 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 = 200 mm
Thiết kế 2 hàng neo với khoảng cách giữa tim của neo đến mép bản trên là 75 mm, khoảng
cách giữa 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 9050 mm.
Vậy sẽ dùng 3 dầm thép I nối lại, có 2 dầm thép I dài 9050 mm và 1 dầm thép I dài 7500
mm.

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

5


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

CHƯƠNG 2:

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

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 25.6 m, bố trí khoảng cách 2 cột lan can là 2 m vậy mỗi bên cầu

gồm 13 cột lan can, 12 cặp thanh liên kết, 12 cặp tay vịn.
Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép:
T1 100 x 1740 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
Vcotlancan =870000+518000+75000=1463000 mm 3

π
Vlienket =2× ×(902 -822 )×100=216142 mm 3
4
Thanh liên kết:

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

6


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

π
Vtayvin =2× ×(802 -702 )×2000=4712389 mm 3
4

Tay vịn:
Tổng trọnglượng lan can trên toàn cầu:
DC =γ×(V
+V lienket+V tayvin)
s
cotlancan
= 7.85×10-5 ×(1463000×13+216142×12+4712389×12) = 6136 N
Tính trên 1mm theo phương dọc cầu:
P lancan =

6136
=0.24 N/mm
25600

2.2 LỀ BỘ HÀNH:

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

V1 =1×(250×700+150×220)=208000 mm 3
V2 =1×155×1310=203050 mm 3
V3 =1×(150×205+190×360)=99150 mm 3
P1 =V1×γc =208000×2.5×10-5 =5.2 N
P2 =V2 ×γc =203050×2.4×10-5 =4.873 N
P3 =V3 ×γ c =99150×2.5×10-5 =2.479 N

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

7


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Vậy:

DC3 =P lancan +P1 +P2 +P3 =12.792 N
Vị trí đặt DC3: Xác định bằng cách cân bằng momen tại điểm A (mép trái bê tông gắn lan
can)
x'=

P lancan ×x lancan +P1×x1 +P2 ×x 2 +P3 ×x 3
DC3

=

0.24×125+5.2×157+4.873×905+2.479×1602
=721 mm
12.792

Vậy DC3 cách mép trái 1 đoạn bằng 721 mm
Chọn và bố trí cốt thép trong lề bộ hành 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.
Sử dụng cốt thép dọc Ø14 và cốt đai là Ø10 cho bó vĩa và phần bê tông gắn lan can.
Lớp bê tông bảo vệ abv = 30 mm cho bó vĩa và phần bê tông gắn lan can.
Cốt thép dọc cho tấm đan và cốt đai là Ø14 có lớp bê tông bảo vệ là 36 mm.

Hình 2.3: Bố trí thép lề bộ hành

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

8


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

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.
Cốt thép dọc và ngang BMC sử dụng thép Ø14a200, cốt thép đai Ø10a400, lớp bê tông bảo
vệ là 30 mm.

Hình 2.4: Bố trí thép bản mặt cầu.

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

9


ĐA THIẾT KẾ 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 3.0: Đặc trưng hình học của dầm
Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:
A s =bc .t c +D.t w +bf .t f
=350×30+890×15+450×30=37350 mm 2
Moment tĩnh của dầm thép đối với trục X-X:

t
t �
�
� D�
K X-X = �Ai ×yc,iX-X = bc ×t c × c + D×t w × �t c + �+ b f ×t f × �t c +D+ f �
2
2�
� 2�
�

=350×30×

30
30 �
�890
�
�
+890×15× � +30 �+450×30× �30+890+ �
2
2�
�2
�
�

=19121250 mm3
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm:
s,t
YNC
=c=

K X-X 19121250
=
=512 mm
As
37350

s,b
s,t
YNC
= d - YNC

= 950-512 = 438 mm

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

10


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Xác định moment quán tính :
2

s,t
3
s,b
3
b ×t 3
� s,t t c � t w ×(y NC -t c ) t w ×(YNC -t f )
I NC = c c +bc ×t c × �
YNC - �+
+
12
2�
3
3
�

2

bf ×t 3f
t �
� s,b
+
+bf ×t f × �
YNC -t f - f �
12
2�
�
2

3
350×303
� 30 � 15×(512-30)
=
+350×30× �
512- �+
12
2 �
3
�
2

15×(438-30)3 450×303
� 30 �
+
+
+450×30× �

438- �
3
12
2 �
�
4
=5910423298 mm
Momen kháng uốn đối với thớ trên t/d dầm thép:

Ss,tNC =

I NC 5910423298
=
=11544968 mm3
s,t
512
YNC

Momen kháng uốn đối với thớ dưới t/d dầm thép:

Ss,b
NC =

I NC 5910423298
=
=13492515 mm3
s,b
438
YNC

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

S = tw

 D-Y

s,t
NC

+ tc 

2

2

� s,t t f �
+bf t f �
d - YNC - �
2�
�

 890-512 +30 
=15×

2

2

30 �
�
+ 450×30× �
950-512- �
2 �
�

= 6960000 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 ;b c /2)
12×200+max(15;350/2)
�
�
�L
�25600
�
�
Bi = min � tt
= min �
=2000 mm
4
4
�
�
S
�
�2000

�
�
* Dầm biên:
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

11


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

6×200+ max (15/2;350/4)
�6×t s + max ( t w /2;bc /4)
�
�L
�25600
B
2000
Be = i + min � tt
=
+ min �
=1750 mm
�8
2
2
�8
�

�750
Shang
�
�
3.1.2.1 Đặc Trung Hình Học Dầm Trong:
3.1.2.1.1
Giai 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
π×14 2
A ct =22×
=3387 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:
A c 2000×200+350×60+602
=
=59679 mm 2
n
7.115
Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép.
Mô đun đàn hồi của bê tông:
A c-td =

2
E c = 0.0017×K×ω×
f` c 

0.33

= 0.0017×1×23202 ×300.33 = 28111 MPa

Mô đun đàn hồi của thép lấy bằng EB = 200000 MPa
n=

E B 200000
=
=7.115
Ec
28111

Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tông (tính phần vt) đến mép trên dầm thép:
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 ×(b c +t h )
60
2
� 200 �

�1
�
2000×200× �
60+
+350×60× +2× � ×60 2 × ×60 �
�
2 �
2
3
�
�2
�
=
2000×200+60×(350+60)
=153 mm

Diện tích mặt cắt ngang dầm:

A d = A s +A ct +A c-cd = 37350 + 3387 +59679 = 100416 mm 2
Momen tĩnh của diện tích t/d liên hợp lấy đối với trục TH1:
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

12


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

t �
� s,t
s,t
K TH1 =A ct × �YNC
+t h + s �+A c-td ×(YNC
+c'')
2�
�
200 �
�
3
= 3387× �512+60+
�+59679×(512+153) = 41932614 mm
2
�
�

Khoảng cách từ trục TH1 đến trục TH2
K
41932614
c�
= TH1 =
=418 mm
Ad
100416
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm:
Mép trên dầm thép:
s,t
s,t

YST
= YNC
- c�= 512 - 418 = 94 mm

Mép d

ưới dầm thép:
s,b
s,b
YST
= YNC
+c�
= 438 + 418= 856 mm

Mép d

ưới bản bê tông:
c,b
s,t
YST
= YST
=94 mm

Mép trên bản bê tông:
s,t
YSTc,t = YST
+ t h + t s = 94 + 60 + 200= 354 mm

Momen quán tính của tiết diện liên hợp: IST
1

IST = I NC +c'2 ×A s + ×�(I ci +a ci2 ×A ci )+A ct ×a ct2
n
2
�
1 �2000×2003 �
200 �
= 5910423298+4182 ×37350+
�
+ �94+60+
×2000×200 �
�
�
7.115 �
2 �
�
� 12
�
2
2
3
3
� 1
�60×60 � 2
�
1 �350×60 � 60 �
� 1
+
�
+ �94+ �×350×60 �+
×2× �

+ �94+ ×60 �× ×60×60 �
� 7.115
� 36
�
7.115 �
� 2�
� 3
� 2
� 12
�
�
�
2

200 �
�
+3387× �94+60+
�
2 �
�
= 16523281497 mm 4

Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp: SST
I
16523281497
s,t
SST
= STs,t =
=175110816 mm3
94

YST
s,b
SST
=

IST 16523281497
=
=19310998 mm3
s,b
856
YST

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

13


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông:
I
16523281497
c,t
SST
= n. STc,t = 7.115×
= 331747703 mm 3

354
YST
c,b
SST
= n.

IST
16523281497
= 7.115×
=1245856615 mm3
c,b
94
YST

Momen tĩnh của tiết diện liên hợp ngắn hạn đối với trục trung hoà:
c
SST
= tw

 D-Y

=15×

s,t
NC

+ t c + c' 
2

2

t
�
�
s,t
+b f t f �
d - YNC
- f + c' �
2
�
�

 890-512 +30 + 418 
2

2

30
�
�
+450×30× �
950-512- + 418 �
2
�
�

=16096488 mm3

3.1.2.1.2 Giai Đoạn Liên Hợp Dài Hạn (LT):
Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là 14a200 và bê tông bản mặt cầu có cường độ

f’c=30MPa
π×14 2
A ct =22×
=3387 mm 2
4
Diện tích cốt thép dọc bản:
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 ×(b c +t h ) 2000×200+60×(350+60)
=
=
= 19893 mm 2
3×n
3×n
3×7.115
Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép.
A c-td =

E c = 0.0017×K× 2 ×  f`c 
2

0.33

= 0.0017×1×2320 ×30
Mô đun đàn hồi của bê tông:
Mô đun đàn hồi của thép lấy bằng EB = 200000 MPa
n=

0.33

= 28111 MPa

E B 200000
=
=7.115
Ec
28111

Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp: Ad
A d = A s +A ct +A c-cd = 37350 + 3387 +19893= 60630 mm 2

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

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

14


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

t �
� s,t
s,t
K TH1 =A ct × �
YNC +t h + s �

+A c-td ×(YNC
+c'')
2�
�
200 �
�
=3387× �
512+60+
+19893×(512+153)
�
2 �
�
=15494573 mm3

Khoảng cách từ trục TH1 đến TH2:
c'=

K TH1 15494573
=
=256 mm
Ad
60630

Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm:
Mép trên dầm thép:
s,t
s,t
YLT
= YNC
-c�

= 512- 256 = 256 mm

Mép dưới dầm thép:
s,b
s,b
YLT
= YNC
+c�
= 438+ 225= 694 mm

Mép dưới bản bê tông:
s,t
YLTc,b = YLT
= 694 mm

Mép trên bản bê tông:
c,t
s,t
YLT
= YLT
+ t s + t h = 256 + 200 + 60= 516 mm

Momen quán tính của tiết diện liên hợp: ILT
1
×�(Ici +a ci2 ×A ci )+A ct ×a ct2
3×n
2
�2000×2003 �
�
1

200 �
=5910423298+2562 ×37350+
�
+ �256+60+
×2000×200 �
�
�
3×7.115 �
2 �
�
� 12
�
2
2
�350×603 �
� 1
�60×603
�
1
60 �
�2
� 1
+
�
+ �312.2+ �×350×60 �+
×2× �
+256× �+ ×60 �× ×60×60 �
� 3×7.115
� 36
�

3×7.115 �
2�
�
�3
� 2
� 12
�
�
�

ILT =I NC +c'2 ×A s +

2

200 �
�
+3387× �256+60+
�
2 �
�
=12333864776 mm 4

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

I LT 12333864776
=
= 48106436 mm3
s,t

256
y LT

Ss,b
LT =

ILT 12333864776
=
= 17782055 mm3
s,b
694
YLT

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông:
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

15


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Sc,t
LT =3.n.

I LT
12333864776

=3×7.115×
= 509800465 mm3
c,t
516
YLT

Sc,b
LT =3.n.

I LT
12333864776
=3×7.115×
= 1026785027 mm3
c,b
256
YLT

Momen tĩnh của tiết diện liên hợp dài hạn đối với trục trung hoà:
ScLT = t w

 D-Y

s,t
NC

+ t c + c' 
2

2

� s,t t f
�
+bf t f �
d - YNC - + c' �
2
�
�

 890-512 +30 + 256 
=15×

2

2

30
�
�
+450×30× �
950-512- + 256 �
2
�
�

= 12172266 mm3

Bảng 3.1: Đặc trưng hình học của dầm trong và dầm biên

Đặc trưng
Diện tích tiết diện

Momen kháng uốn
thớ dướikháng
dầm thép
Momen
uốn
thớ trên
dầm uốn
théptại
Momen
kháng
mép dưới
bảnuốn
BTtại
Momen
kháng
mép trên
bản
BTcủa
Momen
quán
tính
tiêt diện

Đặc trưng
Diện tích tiết diện

DẦM GIỮA (DẦM TRONG)
Tiết diện dầm
Tiết diện dầm liên hợp
Đơn

thép
vị
Chưa liên hợp
Ngắn hạn (ST)
Dài hạn (LT)
2
(NC)
mm
37350
60630
100416
mm3
13492515
19310998
17782055
mm3
mm3
mm3
mm4

11544968

175110816

48106436

5910423298

1245856615
331747703

16523281497

1026785027
509800465
12333864776

DẦM BIÊN (DẦM NGOÀI)
Tiết diện dầm
Tiết diện dầm liên hợp
Đơn
thép
vị
Chưa liên hợp
Ngắn hạn (ST)
Dài hạn (LT)
2
(NC)
mm
37350
57672
92773

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

16


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

Momen kháng uốn
thớ dướikháng
dầm thép
Momen
uốn
thớ
trên
dầm
thép
Momen kháng uốn
tại
mép dưới
bảnuốn
BT
Momen
kháng
tại
mép trên
bảntính
BT
Momen
quán
của tiêt diện

mm3
mm3
mm3
mm3
mm4

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO
13492515
11544968

5910423298

19126509
138443484
984980446
302633841
15964610295

MSSV:1551090355

17530908
42432089
905671627
467778089
11785258236

17


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

3.2 TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:

3.2.1 Tải Trọng Tác Dụng Lên Cầu:
3.2.1.1.1 Tĩnh Tải:
Gồm các tĩnh tải: DC1, DC2, DC3, DW.
Trọng lượng bản thân dầm thép:
P1 =

As ×L
37350×25600
-5
×γ =×7.85×10 = 3.002 N/mm
L tt
25000

Neo:
P2= 0.5 N/mm
Mối nối (tạm thời): P3= 0.5 N/m
Hình 3.1: STC đứng trung gian

Hình 3.2: STC gối

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

18


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Hình 3.3. STC tại gối có liên kết dầm ngang
Sườn tăng cường:
Sườn tăng cường trung gian: hình 3.1
Một dầm có:
10 x 2 = 20 sườn tăng cường giữa
Khoảng cách các sườn:
do = 3000 mm
Khối lượng một sườn tăng cường:
g s1 =150×790×14×7.85×10-5 =130.2 N
Sườn tăng cường gối và STC có liên kết dầm ngang: hình 3.2 và hình 3.3
Một dầm có:
4 x 2 = 8 sườn tăng cường gối
Khoảng cách các sườn:
200 mm
Khối lượng một STC gối: g s2 =146.7 N
'
Khối lượng một STC có liên kết dầm ngang: g s2 =188.8 N
Sườn tăng cường tại liên kết khung ngang: hình 3.3
Một dầm có:
7 x 2 = 14 sườn tăng cường
Khoảng cách các hệ liên kết ngang: Lb = 3000 mm
'
Khối lượng một sườn tăng cường: g s3 =g s2 =174.1 N

Liên kết khung ngang: có 14 liên kết khung ngang trên mỗi dầm
Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3000 mm.
Dùng thép L100×100×10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang)
Trọng lượng mỗi mét dài : g LK = 0.15 N/mm
Thanh ngang dài (trên): 1620 mm

Thanh ngang dài (dưới): 1935 mm
Thanh xiên dài: 603 mm
Mỗi liên kết ngang có: 2 thanh LK ngang, 2 thanh LK xiên.
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

19


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Liên kết ngang ở đầu dầm:
Dầm ngang W610×230 dài 1935 mm có khối lượng:
g = A x 1935×7.85×10-5 = 17870×1935×7.85×10-5 = 2714 (N)
Sườn tăng cường tại giữa dầm ngang để đặt kích trong quá trình thay gối sau này hình
3.3: Có 4 sườn tăng cường: g = 4×68.64 = 275 N

 g lk ×(1620+1955+603×2)  ×14+4g damngang +4gSTC tren dam ngang �
1 �
P4 = × �
�
2 �
L
�
 0.15×(1620+1935+603×2)  ×14+4×2714+4×68.64 �
1 �
= �

=0.413 N/mm
�
2 �
25600
�
Sườn tăng cường:
'
g s1 ×20+(gs2 +g s2
)×4+gs3 ×14
25600
130.2×20+(146.7+174.1)×4+174.1×14
=
=0.247 N/mm
25600
 DC1 = P1+ P2 +P3 +P4 +P5 = 4.662 N/mm

P5 =

Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:
Diện tích bản mặt cầu: Abmc = Btc×ts = 9500×200 =1900000 mm2
Diện tích bản vút:
�
2.h 2v
A vut =n× �
b c .t h +
2
�

� �
2×602

=5×
350×60+
� �
2
� �

�
=123000 mm 2
�
�

 DC2 = (Abmc+Avút) ×γbt = (1900000 + 123000) ×2.5×10-5
= 50.575 N/mm (toàn cầu)
Trọng lượng lan can – lề bộ hành (đã tính ở trên):
 DC3 = 12.792 N/mm
(toàn cầu)
Vị trí đặt DC3 cách mép trái (mép bảng hẫng) x =721 mm
Tĩnh tải lớp phủ DW:
 DW = hDW + B + gDW = 75×6000×2.3×10-5 = 10.35 N/mm

(toàn cầu)

3.2.1.2 Hoạt Tải
Hoạt tải tác dụng lên dầm gồm có: 1×HL93 + Tải trọng người đi
Tải trọn xe 1HL93 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

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

20


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP
Trục sau:
Xe 2 trục:
Tải trọng làn:
Tải trọng người đi:

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

P1 = P2 =145000 N
P1 = P2 = 110000 N
Wlàn = 9.3 N/mm
WPL = 3.10-3 x Bbộ hành = 3.10-3 x 1500 = 4.5 N/mm

3.2.2 Xác Đingh Hệ Số Phân Bố Ngang:
3.2.2.1 Phương Pháp Dầm Đơn: Chỉ tính cho HL93
3.2.2.1.1
Dầm Trong:
 Điều kiện áp dụng phương pháp dầm đơn:
1100  S = 2000  4900
110  ts = 200  300

=> Thỏa mãn

6000  Ltt = 25000  73000
Nb = 5  4

 Ta có hệ số phân bố ngang tĩnh tải:
2 2
g    0.4
n 5
DC3:
1 1
g    0.2
n 5
DW:
1 1
g    0.2
n 5
DC2:
 Hệ số phân bố cho mômen:
Một làn chất tải:
0.4

m.g

SI
momen

�S �
=0.06+ �
�

�4300 �

0.3

0.1

�S � � K g �
� ��
3 �
�L tt � �L tt ×t s �

Trong đó:

K =n×(I NC +A×eg2 )
: Tham số độ cứng dọc. g
Mô đun đàn hồi BMC xác định như sau:
Kg

E c =0.0017×K×v 2 ×  f`c 

0.33

=0.0017×1×23202 ×300.33 =28111 MPa

Dầm chủ làm bằng thép có: E B =200000 MPa
n=

Vậy:

E B 200000

=
=7.115
Ec
28111

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

21


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP
s,t
eg =YNC
+t h +

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

ts
200
=586.2+60+
=746.2 mm
2
2

K g =7.115×(5063511818.2+39600×746.22 )=192916628231 mm4

Vậy:
0.4

mg

SI
moment

0.3

0.1

192916628231 �
�2000 � �2000 � �
=0.06+ �
=0.404
� �
� �
3 �
�4300 � �25000 � �25000×200 �

Hai hay nhiều làn chất tải:
0.6

mg

MI
moment

0.2

0.1

192916628231 �
�2000 � �2000 � �
=0.075+ �
=0.556
� �
� �
3 �
�2900 � �25000 � �25000×200 �

 Hệ số phân bố cho lực cắt:
Một làn chất tải:

S
2000
=0.36+
=0.623
7600
7600
Hai hay nhiều làn chất tải:
mg SI
luccat =0.36+

2

mg
gMI
luccat

MI

luccat

2

S � S �
2000 �2000 �
=0.2+
-�
-�
�=0.2+
�=0.721
3600 �
10700 �
3600 �
10700 �

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

3.2.2.1.2 Dầm Biên:
Vì -300 < de = -1000 < 1700 (SAI)  Không thỏa mãn điều kiện áp dụng PP dầm đơn,
vậy cần tính hệ số phân bố ngang cho tải trọng HL93 bằng các phương pháp khác.
TẢI TRỌNG
DẦM TRONG

DC2

DC3

DW

XE

LANE

PL

M

-

-

-

0.556

0.556

-

V

-

-

-

0.721

0.721

-

3.2.2.2 Phương Pháp Nén Lệch Tâm:
3.2.2.2.1
Hệ Số Mềm:
α=

S3
6×I'×Δ p

Khi tính mặt cắt ở giữa nhịp giản đơn ta có:
Δp =

5P.L4tt
12.8S3 I
=> α= 4
284EI
L tt I'

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

22


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP
S = 2000 mm, I = 5910423298 mm4

I' 

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

In
Lb

Khoảng cách liên kết ngang là: Lb = 3000 mm
Tính In:

Mặt cắt bố trí thép hệ liên kết ngang:

Hình 3.4. Mặt cắt thép liên kết ngang L100x100x10
Thép L100x100x10 có: F = 1920 mm2

; I = 1770000 mm4

Momen tĩnh đối với trục X-X:

1
200
K X-X = ×3000×200×
+1920×(470+28.2)+1920×(1056-(100-28.2)) =11279481 mm3
8
2
Khoảng cách từ trục trung hòa (0-0) đến trục X-X:
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

23


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

a=

K X-X
=
A

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

11279481
1
×3000×200+2×1920
7.115

=128 mm

Xác định moment quán tính :
1
3000×2003
1
×
+
×3000×200×(128-100) 2 +2×1770000+1920×(470+28.2-128)2
7.115
12
7.115

+1920×(1056-(100-28.2)-128)2 = 2021408304 mm3

In =

I'=

I n 2021408304
=
= 673803 mm 4
Lb
3000

=>α =

12.8S3 I 12.8×20003 ×5910423298
=
= 0.002<0.005
L4tt I'
25000 4 ×673803

 Thoả mãn.
B 8000
=
=0.32 < 0.5
25000
L
Tỷ số tt
=> Thảo mãn.

Như phân tích ở trên, phương pháp dầm đơn đã sử dụng để tính hệ số phân bố ngang cho

hoạt tải HL93 (gồm xe và làn), nên ở đây tính thêm cho tải trọng HL93 chỉ mang tính
tham khảo.
3.2.2.2.2 Dầm Biên:

Ta có đường ảnh hưởng cho dầm biên:
Trong đó:
n – số dầm chủ

� 1 1 a1×a i
�y1 = n + 2 ×
�
a i2
�
�
�
�y' = 1 - 1 × a1 ×a i
�1 n 2
a i2
�
�
�

ai – khoảng cách giữa 2 dầm đối xứng
Ta có: a1 = 8000 mm; a2 = 4000 mm; a3 = 0
� �a2i =80000000 mm2

� 1 1 8000×8000
y= + ×
=0.6
�

�1 5 2 80000000
�
�y' = 1 - 1 × 8000×8000 =-0.2
� 1 5 2 80000000
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

24


ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

Hình 3.8 Đường ảnh hưởng dầm biên theo pp nén lệch tâm
Ta có hệ số phân bố ngang :
DC3: g  0.603  (0.203)  0.4
DW:

Ω DW =1200 � g =

Ω DW 1200
=
=0.2
B
6000

Ω DC2 =1900 � g =

Ω DC2 1900
=
=0.2
Btc 9500

DC2:
Tính cho hoạt tải:
+Khi xếp 1 làn xe trên cầu:

Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :
Tải trọng làn:

mg=1.2×

0.44+0.26
=0.42
2

m
1.2 3000×(0.5+0.2)
×Ω
=×
=0.42
�
LANE
3000
3000
2
+Khi xếp 2 làn xe trên cầu:
Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục:

mg=

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

25