ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG DẦM T CĂNG TRƯỚC TCVN 11823 ( gồm fie thuyết minh , bản vẽ fie excel)

ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

Số thứ tự
:
40
Họ và tên : Trần Thành Nhân
I. TRƯỜNG
SỐ LIỆU ĐỒ
ĐẠIÁN:
HỌC GTVT TP.HCM

Mã số đề:

3_3_3_3_1_1

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc
– TựTRƯỚC
Do – Hạnh Phúc
: CHỮ
T –Lập
CĂNG

KHOA
CÔNG
TRÌNH
GIAO
THIẾT
DIỆN

DẦM
CHỦTHÔNG
A. Chiều dài nhịp tính toán

Ltt

: 24.40

(m)

C. Bề rộng lề bộ hành

K

: 1.00

(m)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL
B. Bề rộng đường xe chạy
B
: 7.20
(m)
LỚP: CD15
D. Hoạt tải xe

: 0.5×HL93

E. Hoạt tải người đi bộ

: 3.10-3

(MPa)

F. Bê tông
-

Cấp bê tông mối nối, dầm chủ và

: 45

(MPa)

-

những cấu kiện thi công cùng lúc
với dầm chủ (nếu có):
Cấp bê tông các bộ phận khác

: 30

(MPa)

I. Lan can, cốt thép thường

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

:

Tự chọn

MSSV:1551090355

1


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DUL
DẦM CHỮ T – CĂNG TRƯỚC
(Thiết kế theo TCVN 11823:2017)
CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
1 SỐ LIỆU ĐỒ ÁN
Bảng số liệu đầu vào
STT
1
2
3
4
5

Thông số
Ký hiệu , đơn vị
Giá trị
Chiều dài nhịp tính toán
Ltt (m)
24.4
Bề rộng đường xe chạy

B (m)
7.2
Bề rộng lề bộ hành
K (m)
1.0
Hoạt tải xe
0.5×HL93
Hoạt tải người đi bộ
PPL (Mpa)
3×10-3
Bảng cường độ chịu nén bê tông

STT
1

Vật liệu
Cấp bêtông dầm chủ và những kết cấu đổ cùng
lúc với dầm chủ (nếu có) (f’c)
Cấp bê tông các bộ phận khác (f’c)

2

Giá trị
45 Mpa
30 MPa

1.1. CHỌN SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ:
1.1.1. Chọn Số Liệu Thiết Kế:


Bản mặt cầu: Tính theo bản dầm, bản làm việc theo phương ngang cầu, bên trên
gồm 3 lớp :



+ Lớp mui luyện : dày 50 mm
+ Lớp phòng nước : dày 3 mm
+ Lớp bê tông asphan : 70 mm
Khoảng cách đầu dầm đến tim gối : a = 0.3 (m)



Chiều dài của toàn dầm : L = Ltt + 2a = 24.4 + 2×0.3 = 25.0 (m)



Tổng bề rộng cầu : C = B + 2K + 2d = 7.2 + 2×1 + 2×0.25 = 9.7 (m)



Khoảng cách giữa các dầm ngang: 5000 (mm)



Số dầm ngang: 5 (dầm).



Dầm ngang: Tính như dầm liên tục, có gối là các dầm chính.

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

2


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU



Bố trí: 2 dầm nằm ở đầu nhịp dầm chính.



Dầm chính: được thiết kế như dầm giản đơn.



Khoảng cách giữa 2 dầm chính: S = 2000 mm.



Chọn số dầm chính:

n dc 

C 9700


 4.8
S 2000

 Chọn số dầm chính ndc = 5 (dầm), Hẫng Lc = 0.85 m / mỗi bên
1.1.2. Phương Án Thiết Kế
Kiểm toán
1.1.3. Chọn Vật Liệu Thiết Kế
 Lề bộ hành, bản mặt cầu và dầm ngang
-

Bê tông

'
: f c  30 MPa

-

Tỷ trọng bêtông:

5
3
:  c  2.5 �10 (N / mm )

-

Thép Grade 60

: fy = 350 Mpa

 Dầm chính
-

Bê tông

: f’c = 45 Mpa

-

Thép Grade 60

: fy = 350 Mpa

-

Tỷ trọng bêtông:

5
3


2.5
�
10
(N
/
mm
)
c
:

-

Trọng lượng riêng của thép

5
3
:  s  7.85 �10 (N / mm )

1.2 Tải Trọng:
- Tải trọng thiết kế: HL93
- Tải trọng người đi bộ: 3×10-3 Mpa.

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

3


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ LAN CAN
2.1 THANH LAN CAN:
Thanh lan can làm việc dưới dạng dầm liên tục gác lên các trụ lan can, để đơn giản ta đưa
về sơ đồ dầm giản đơn sau đó nhân với hệ số hiệu chỉnh để đưa về dầm liên tục.
 Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài và trong lần lượt: D=100mm, d = 90 mm
 Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm.

 Khối lượng riêng thép lan can: γs=7.85×10-5 N/mm3
 Thép M270 cấp 250: fy = 250 MPa.
2.1.1 Tải Trọng Tác Dụng Lên Thanh Lan Can:

 Theo phương thẳng đứng (y):
+ Tĩnh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can
D2 - d 2
1002 - 902
g
  7.85 �10-5 �3.14 �
4
4
 0.117(N / mm)
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

4


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

+ Hoạt tải: Tải phân bố
W= 0.37 N/mm
 Theo phương ngang (x):
+ Hoạt tải: tải phân bố
W=0.37 N/mm
 P Tải trọng tập trung tác dụng đặt tại ví trí bất lợi nhất, P = 890 N.

2.1.2 Nội Lực Của Thanh Lan Can:
 Theo phương y
+ Momen do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp
g �L2 0.117�20002
y
Mg 

 58500N.mm
8
8
+ Momen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp
w �L2 0.37�20002
M yw 

 185000N.mm
8
8
 Theo phương x
+ Momen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp
 Tải phân bố
w �L2 0.37�20002
x
Mw 

 185000N.mm
8
8
 Tải tập trung
P �L 890�2000
MP 


 445000N.mm
4
4
 Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can
2
2
�
�
M u   ��   DC �M gy   LL �M wy     LL �M xw    LL �M P �
�
�

Trong đó:
+ : là hệ số điều chỉnh tải trọng
  D �R �I
Với:
D  1 là cho các thiết kế thông thường.
R  1 là cho các mức dư thông thường.

I  1.05 là hệ số quan trọng.

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

5


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

   1�1�1.05  1.05  0.95

GVHD: TS MAI LỰU

+  DC  1.25 : hệ số tải trọng cho tĩnh tải.
+  LL  1.75 : hệ số tải trọng cho hoạt tải.
2
2
� M u 1.05��  1.25�58500  1.75�185000   1.75�185000
�
1.75�445000

 1355471.862N.mm
M goi
M u  0.7�1355471.862  948830.304Nmm
u  0.7�
M nhip
 0.5�M u  0.5�1355471.862  677735.931Nmm
u
2.1.3 Sức Kháng Uốn Của Thanh Lan Can:
M R  .f y .S

Trong đó:
+  : là hệ số sức kháng (=0.9)
+ M: là Momen lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải gây ra
+ S: momen kháng uôn của tiết diện
4
 3 � �d ��
S  .D �
1  � ��

32
� �D ��
4
� �90 �
�

3

�100 �
1  � �� 33762.3 mm3
32
100 ��
� �

� M R  0.9�250�33762.3 = 7596517.5 N.mm
nhip
M R = 7596517.5 N.mm �max  M goi
 = 948830.304 N.mm
u ;Mu



Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chịu lực.

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

6

ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

2.2 CỘT LAN CAN:
2.2.1 Tải Trọng Tác Dụng Lên Cột Lan Can:

Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tác dụng vào cột lan can.
P = 890 N, lực tập trung tác dụng trên đỉnh trụ lan can, theo phương bất kì.
W = 0.37 N/mm, lực phân bố tác dụng trên thanh vịn theo cả 2 phương.
Chọn ống thép liên kết giữa thanh lan can và trụ có tiết diện như sau:

Chọn đường kính ngoài: D1 =110 mm.


Chọn đường kinh trong: D2 = 100 mm.
+ Hoạt tải phân bố: w = 0.37 N/mm ở 2 thanh lan can 2 bên cột truyền vào cột
1 lực tập trung P’ = w.L = 0.37x2000 = 740N
+ Hoạt tải tập trung: P = 890N
+ Tổng hoạt tải tác dụng vào cột: P” = P+P’ = 890 + 740 = 1630N
* Nội lực của cột lan can:
- Lực cắt:

Vu   ��
 LL � P”  P”  P”  �
�
�
 1.05 ��
1.75 � 1630  1630  1630  �

�
�
 8985.375 N

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

7


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

Chi tiết cột lan can
2.2.2 Tải Trọng Cột Lan Can:

Tĩnh Tải:
Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép T1, T2, T3 và 3 ống thép liên kết Ø20 dày
5mm, dài 120 mm.
Ptr   s �Vtlc  Plk  7.85�105 �(V1  V2  V3)  Plk
Trong đó: V1: Thể tích tấm thép T1

1
V1  2�120 �700 �5 120 �3.14 �140� �5  971946.8915mm 3
2
V2: Thể tích tấm thép T2
�
1

1 3.14�1302
3.14 �1102 �
V2  � �(170  130) �700  �
 3�
��5
2
2
4
4
�
�

 415633.3057 mm3
V3: Thể tích tấm thép T3

202
V3  (120�180  4� � ) �5  101716.8147 mm 3
4
2
2
D1  d1
1102  1002
5
Plk  3� s � �
�120  3�7.85�10 �3.14�
�120
4
4
 46.59N
� Ptr   s �Vtlc  Plk

 7.85�105 � 971946.8915 415633.3057  101716.8147  46.59  163.4998N

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

8


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

2.2.2 Kiểm Tra Khả Năng Chịu Lực Của Cột Lan Can:

 Các đặc trưng hình học tiết diện
+ Diện tích tiết diện:
As  2�120�5 170 �5  2050 mm 2
+ Moment quán tính lấy đối với trục x-x:
2
120 �53
170  5� 5�1703
�
I x  2�
 2�120�5��
�
12
12
� 2 �
 11237083.33 mm 4

+ Moment kháng uốn đối với trục x-x:
2I
2 �11237083.33
Sx  x 
 124856.48 mm3
h
180
+ Moment kháng uốn tại mặt cắt ngàm vào lan can:

M P  .S.f y  0.9�124856.48�250  28092708.33

Chọn   0.9 để tính toán
+sức kháng của cột lan can
Có chiều cao cột lan can, HR=1050 mm
PP 

N.mm

M P 28092708.33

 26754.96N
HR
1050

2.3 TÍNH TOÁN BU LÔNG NEO:
 Chọn bulông có đường kính D = 20 mm loại A307 để liên kết trụ lan can với đường bê
tông

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

9


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

 Kiểm tra khả năng chịu cắt :
+ sức kháng cắt của 1 bu lông: R n1  0.38A b Fub N s (TCN/372)
Trong đó: Ab : Diện tích bu lông theo đường kính danh định

 �d 2 3.14 �202
Ab 

 314.16mm 2
4
4
Fub: Cường độ chịu kéo nhỏ nhất của bulong A307
Fub= 420 MPa Theo 6.4.3 ASTM A307
Ns: Số mặt phẳng cắt cho bu lông (Ns=1)
� R n1  0.38A b Fub N s  0.38�314.16�420�1  50139.9 N
+ Sức kháng ép mặt của thép tấm: R n 2  2, 4DtFu
Trong đó:
D = 20 mm Đường kính danh định của bu lông
t =5 mm Bề dày nhỏ nhất của tấm thép chịu cắt
Fu = 400 MPa Cường độ chịu kéo đứt của thép tấm
� R n  2, 4�20�5�400  96000N
Vậy sức kháng cắt của bu lông là:

R n  min(R n1;R n 2 )  min( 50139.9N; 96000N)  50139.9N
Lực cắt tác động lên 1 bu lông
Pu 

v u 8985.375

 2246.34375N  50139.9N
4
4

 Đạt yêu cầu
Kết luận: 420 bulông A307 bố trí như hình vẽ thỏa điều kiện chịu lực.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ LỀ BỘ HÀNH
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

10


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

3.1 KÍCH THƯỚC LỀ BỘ HÀNH:

Kích thước lề bộ hành
3.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM LỀ BỘ HÀNH:


Xét trên 1000 mm dài:
Tĩnh tải:
Trọng lượng bản thân lề bộ hành:



Hoạt tải do người đi bộ: PL = 3.10-3 MPa = 3.10-3×1000 = 3 (N/mm)
3.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:
- Sơ đồ tính toán:



Sơ đồ tính nội lực lề bộ hành
Momen ở mặt cắt giữa nhịp.

Do tĩnh tải:
+ Do hoạt tải:
 Momen ở trạng thái giới hạn cường độ 1:

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

11


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL


GVHD: TS MAI LỰU

Momen ở trạng thái giới hạn sử dụng:

Trong đó:
+ η: hệ số điều chỉnh tải trọng:
: Hệ số điều chỉnh tải trọng
Đối với trạng thái GHCD1:
Đối với trạng thái GHSD1:
+ γDC; γPL : hệ số tải trọng của tĩnh tải bản thân kết cấu và hoạt tải người.
Đối với trạng thái giới hạn cường độ 1:
Đối với trạng thái giới hạn sửa dụng:





3.4 TÍNH CỐT THÉP:
Tiết diện chịu lực: b×h= 1000×120 (mm).
Lớp bê tông bảo vệ: a’=30 mm
Khoảng cách từ mép bê tông chịu nén đến trọng tâm cốt thép:
ds = h – a’ = 120-30 = 90 (mm)
c

Xác định chiều cao vùng nén c:

a
1

Giả sử hệ số sức kháng = 0.9

Bản lề bộ hành có 28 MPa < f’c = 30 MPa < 56 MPa.



=>
Kiểm tra điều kiện:
=> Diện tích cốt thép:



Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:
Trong đó:
+ Momen gây nứt:
Momen quán tính nguyên của tiết diện:
Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông:

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

12


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

Trục trung hòa đi qua trọng tâm tiết diện:
Hệ số biến động momen nứt do uốn: γ1 = 1.6
Tỉ số giữa cường độ chảy dẻo và cường độ kéo cực hạn của thép: γ 3 = 0.67


3.5

Suy ra:
Chọn: 612a150 ( bố trí 1 lớp thép). Vậy:
Tính lại ds:
=>
Kiểm Tra Nứt Ở Trạng Thái Giới Hạn Sử Dụng:
Điều kiện:
Trong đó:
+ Tiết diện tính toán b×h = 1000×120 (mm)
+ Hệ số xét đến điều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường xung quanh
γe=1
+ Khoảng cách từ trọng tâm của lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến mép ngoài
bê tông chiu kéo
+
+ Trạng thái giới hạn sử dụng: Ms = 750000 (N.mm)
+ Modun đàn hồi của bê tông:
+ Tỉ số modun đàn hồi:
+ Chiều cao vùng chịu nén của bê tông khi tiết diện nứt:
Trong đó:
o d: mép bê tông chịu nén tới trọng tâm cốt thép d = dt = 84 (mm)
o
=>
=> Momen quán tính của tiết diện nứt:

+ Ứng suất trong cốt thép do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra:

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

13


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

=> Khoảng cách tối thiểu giữa các thanh thép:
=> s = 150mm < smin ( thỏa).
3.5 KIỂM TRA BIẾN DẠNG Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG:
Trong đó:
o
o
=>
=>Thỏa điều kiện độ võng
3.6 BÓ VĨA:
- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của tường lan can dạng tường như sau:
+ Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo.
+ Chọn cấp lan can là cấp 4 dùng cho cầu có xe tải.

Phương lực tác dụng
Phương nằm ngang
Phương thẳng đứng
Phương dọc cầu

Lực tác dụng vào lan can
Chiều dài lực tác dụng

Lực tác dụng (KN)
(mm)
Ft = 240
Lt = 1070
FV = 80
LV = 5500
FL = 80
LL = 1070

+ Biểu thức kiểm toán cường độ của lan can có dạng

R w �Ft
�
M cL2c �
2
Rw 
8M b  8M wH 
�
�
�
2L c  L t �
H
�
�

Khi xe va vào giữa tường:
�L � 8H  M b  M wH 
L
L c  t  � t �
2

Mc
�2 �
Khi xe va vào đầu tường:
2

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

14


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

�L � H  M b  M wH 
L
L c  t  � t �
2
Mc
�2 �
Trong đó:
2

Rw

: Sức kháng của bó vĩa.

Mw

: Sức kháng momen trên 1 đơn vị chiều dài đối với trục thẳng đứng.

Mc

: Sức kháng momen trên 1 đơn vị chiều dài đối với trục nằm ngang.

Mb

: Sức kháng của dầm đỉnh.
H: chiều cao tường.

Lc

: chiều dài đường chảy.

Lt

: Chiều dài đường phân bố của lực theo phương dọc cầu.
Ft: Lực xô ngang được quy định ở bảng trên

3.5.1 Xác Định Mc: (Tính trên 1m dài)
- Giả sử cốt thép dùng 14a200 AII có Ab=153.9 mm2, fy=280 MPa
- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho1 bên rồi bên còn lại bố trí tương
tự.
- Tính toán trên tiết diện với chiều rộng đơn vị, b= 1mm
- Giả sử  = 0.9
- Diện tích cốt thép As trên một đơn vị chiều dài
153.9
As 

 0.77 mm 2 / mm
200
- Lớp bê tông bảo vệ: a’= 50 mm
- d s  250  50  200 mm

a

As �f y
'
c

0.85 �f �b



0.77 �280
 8.455 mm
0.85 �30 �1

- Bó vỉa có cường độ 28 MPa < f'c = 30 Mpa < 56 Mpa
0.05 '
0.05
.(f c  28)  0.85 
�(30  28)  0.836
�
7
7
- Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa.
1  0.85 

c

a 8.455

 10.11 mm
1 0.836

- Tính lại  :
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

15


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

�d
�
�200
�
  0.65  0.15 � s  1 � 0.65  0.15 �
 1� 3.5  0.9
10.11 �
�
�c
�

- Chọn   0.9 và phù hợp với giá trị sử dụng ban đầu

a
8.455 �
� M n  As �f y �(d s  )  0.77 �280 ��
200 
�
�
2
�
2 �
 42208.6 N.mm / mm
- Sức kháng uốn cốt thép đứng trên một 1 mm
M c  M n  0.9 �42208.6  37987.7 (N.mm/mm)
3.5.2 Xác Định MwH:

M H
- w : Là lực kháng momen trên toàn chiều dài tường đối với trục đứng
- Tiết diện tính toán b x h = 300 mm x 250 mm
- Tính toán với bài toán cốt đơn tính cốt thép cho 1 bên, bên còn lại tương tự.
- Cốt thép dùng 214
- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự.
- Diện tích cốt thép As
.2
�142
As  2 �
 2�
 307.9 mm 2
4
4

- Lớp bê tông bảo vệ: as= 50 mm
-

d s  250  50 

a

14 14
  186 mm
2 2

As �f y
'
c

0.85 �f �b



307.9 �280
 11.27 mm
0.85 �30 �300

- Bó vỉa có cường độ 28 MPa < f'c = 30 Mpa < 56 Mpa
0.05 '
0.05
.(f c  28)  0.85 
�(30  28)  0.836
�

7
7
- Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa.
1  0.85 

c

a 11.27

 13.48 mm
1 0.836

- Tính lại :
�d
�
�186
�
  0.65  0.15 � s  1� 0.65  0.15 �
 1 � 2.57  0.9
13.48 �
�
�c
�

- Chọn   0.9 và phù hợp với giá trị sử dụng ban đầu
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

16

ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

a
13.48 �
� M n  A S �f y �(ds  )  307.9 �280 ��
186 
�
�
2
2 �
�
 15454363.12 (N.mm)

- Sức kháng uốn tổng cộng của bó vỉa đối với trục thẳng đứng là:
M w H  M n  0.9 �15454363.12=13908926.81 (N.mm)
3.5.3 Chiều Dài Đường Chảy (Lc):
Chiều cao tường lan can : H=350 mm, vì không bó trí dầm đỉnh nên M b  0
* Với trường hợp xe va vào giữa tường:
- Chiều dài đường chảy:
2

L
�L � 8 �H.(M b  M W .H)
L C  t  � t �
2
Mc

�2 �
2

1070
1070 � 8 �350 �(0  13908926.81)
�
LC 
 �
 1680.2 mm
�
2
37987.7
�2 �

- Sức kháng của tường:
�
M .L2 �
��
8 �M b  8 �M W .H  c c �
H �
�

RW 

2
2 �L c  L t

RW 

�

2
37987.7 �1680.2 2 �
��
8 �0  8 �13908926.81 
�
2 �1680.2  1070 �
350
�

 364719.9 N
� Ft  240000 (N)  R W  364719.9 (N) Thoả mãn

* Với trường hợp xe va vào đầu tường:
2

Lc 

Lt
�L � H.(M b  M W .H)
 � t �
2
Mc
�2 �
2

1070
1070 � 350 �(0  13908926.81)
�
LC 
 �

 1179 mm
�
2
37987.7
�2 �

- Sức kháng của tường:
RW 

�
M .L2 �
��
M b  M W .H  c c �
2 �Lc  LT �
H �

RW 

�
2
37987.7 �11792 �
��
0  13908926.81 
�
2 �1179  1070 �
350
�

2

 255867.7 (N)

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

17


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

� Ft  240000 (N)  R W  255867.7 (N) Thoả mãn

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU
4.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:



Chiều dày bản mặt cầu: hf = 200 mm; bt = 2.5×10-5 N/mm3.
Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:
+ Lớp bê tông atphalt dày 70mm; 1 = 2.25×10-5 N/mm3.
+ Lớp phồng nước dày 2 mm; 2 = 1.5×10-5 N/mm3.
+ Lớp mui luyện dày dày 50mm; 3 = 2.5×10-5 N/mm3.
 Chiều dày lớp phủ hDW = 122 mm

Trọng lượng riêng trung bình của lớp phủ:

2.25 �105 �70  1.5 �10 5 �2  2.5 �10 5 �50

 
 2.34 �105 N / mm3
70  2  50
Độ dốc ngang cầu: 2%
Ta chọn bề rộng tính toán của bản theo phương dọc cầu là 1000 mm.
Bề rộng phần xe chạy: 7200 mm
Bề rộng mặt cắt ngang cầu : Bmcn = 7200 + 2×(1000+250) = 9700 mm
Bề rộng bản hẫng : Lhẫng= 850 mm
tb
DW







 Sơ đồ tính: Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congsol và bản loại dầm.
Trong đó phần bản là loại dầm giản đơn 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.

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

18


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

Lớp phủ bê tông alsphat dày 70
mm
Lớp phòng nước dày
2mm
Lớp mui luyện dày trung bình 50 mm
Bê tông BMC dày 200mm

4.2 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG BẢN HẪNG:
4.2.1 Tải Trọng Tác Dụng Lên Bảng Hẫng:

Tải trọng tác dụng lên bản hẫng
 Tĩnh tải: Tính toán bản mặt cầu theo dải bản rộng 1mm theo phương dọc cầu.
 Trọng lượng thanh lan can:
+ Trọng lượng thanh lan can tay vịn: trên 1 nhịp có 2 thanh: Ø90 dày 10 mm, dài
2000mm.
D2  d 2
1002  902
P3 '   s �
� �1  7.85�105 �
�3.14 �2000 234.1655 N
4
4
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

19

ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

+ Trọng lượng thanh lan can tay vịn: trên 1 nhịp có 2 thanh: Ø90 dày 10 mm, dài
1800mm.
D2  d 2
1002  902
P3 ''   s �
� �1  7.85�105 �
�3.14 �1800 210.74895 N
4
4
+ Trên chiều dài 1 nhịp 24400mm có: 12 nhịp lan can dài 2000mm và 2 nhịp lan can dài
1800 mm.
=> Trọng lượng toàn bộ thanh lan can:

�P '  3�P '�12 3�P ''�2  3�234.2�12  3�210.8�2  9694.5
3

3

3

N

 Trọng lượng cột lan can: 1 cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép T1;T2;T3 và 2 ống thép
liên kết 110 dày 5mm, dài 120mm.

 Trọng lượng bản thân của 1 trụ lan can: Ptr = 163.4998 N
+Trên chiều dài 1 nhịp 24400mm có 12 nhịp lan can => Có 13 cột theo phương dọc cầu.

�P

tr

 13�Ptr  13�163.4998  2125.5 N
+ Trọng lượng toàn bộ thanh lan can và cột lan can

�P ' �P

tr

3

 9694.5 2125.5  11820 N

+ Ta quy toàn bộ trọng lượng thành lực phân bố dọc cầu

�P ' �P
3

L tt

tr



11820

 0.4844 N / mm
24400

 Trọng lượng lan can phần thép trên 1mm chiều dài bản


P3  0.4844�1  0.4844 N Trọng lượng bản thân lề bộ hành:
(tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan can phần bê tông chịu một nửa)



Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:
 Hoạt tải:
Hoạt tải người đi bộ:

(b=1000 mm: bề rộng phần lề bộ hành)
(hoạt tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan can phần bê tông chịu một nửa,
là lực tập trung tại đầu bản congxon)
 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.
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

20


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

4.2.2 Xác Định Nội Lực:
Với Lc = 850 mm
 Hệ số điều chỉnh tải trọng:

D  1 là cho các thiết kế thông thường.
R  1 là cho các mức dư thông thường.
I  1.05 là hệ số quan trọng.
�   1�1�1.05  1.05  0.95


Hệ số tải trọng  DC  1.25;  PL  1.75

Trạng thái giới hạn cường độ I:

�
�
Lc 2
M u   �� DC �DC2 �   DC �DC3 �Lc   PL �PPL �L c �
2
�
�
�
�
8502
3
 1.05��
1.25�5�10 �
 1.25�5.672�850  1.75�1.5�850� 11041.3 N.mm
2

�
�
+ Trạng thái giới hạn sử dụng I:
Hệ số điều chỉnh tải trọng:
  1 đối với trạng thái giới hạn sử dụng;
Hệ số tải trọng  DC  1 ;  PL  1

�
�
Lc 2
M s   �� DC �DC2 �   DC �DC3 �Lc   PL �PPL �Lc �
2
�
�
�
�
8502
3
 1��
1�5�10 �
 1�5.672�850  1�1.5�850� 7902.5 N.mm
2
�
�
4.2.3 Tính Toán Cốt Thép Cho Bản Hẫng:

Sơ đồ tính cốt thép bản hẫng
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

21


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

M u  11041.3 Nmm / mm
Tiết diện tính toán: b×h =1×200 mm
Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọng tâm cốt thép
'
chịu kéo là a  30mm

Giả sử   0, 9
Chiều cao làm việc của tiết diện:
d s  h  a '  200  30  170mm

� a  d s  d s2 
 170  1702 

2�M u
�0, 85�f c' �b

2�11041.3
 2.85 mm
0.9�0.85�30�1

'
 Bản lề bộ hành có 28 MPa < f c = 30 MPa < 56 MPa

0.05 '
0.05
.(f c  28)  0.85
�(30  28)  0.836
7
7
 Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa
� 1  0.85

c

a
2.85

 3.42 mm
1 0.836

Hệ số sức kháng:
�d
�
�170 �
  0.65 0.15�� s  1� 0.65 0.15��
 1� 7.97  0.9
�3.42 �
�c
�
Chọn   0, 9 để tính toán và phù hợp với giá trị ban đầu.
c 3.42


 0.0201 0.6
d
170
s
Kiểm tra điều kiện
Tiết diện khống chế kéo:
0.85�f c' �a �b 0.85�30�2.85�1
As 

 0.208 mm 2 / mm
fy
350

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:

M cr  1 3Sc f r
1 : hệ số biến động momen nứt do uốn, 1  1.6
SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

22


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

 3 : tỉ số giữa cường độ chảy dẻo và cường độ kéo cực hạn của thép
Lấy  3 = 0.67 loại thép A615 cấp 350

Sc : momen chống uốn tính cho thớ chịu kéo ngoài cùng

Sc 

1 2 1
bh  �1�2002  6666.667mm3
6
6

fr : cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông
f r  0.63� f c'  0.63� 30  3.451 MPa

� M cr  1.6�0.67�6666.667�3.451  24661 Nmm / mm
A s,min 



min  1, 2M cr ;1, 33M u 
� a�
f y �
ds  �
� 2�

min  1.2�24661 ;1.33�11041.3
 0.277 mm 2 / mm
2.85�
�
0.9�350��
170 
�

2 �
�
A s  As,min �

Vậy chọn theo thép cấu tạo

Bố trí 14a200 ( tâm cốt thép cách mép trên bản mặt cầu 30 mm),
As  1.54 mm 2 / mm .
c 3.42

 0.02  0.6 �
d
170
t
Kiểm tra điều kiện:
hàm lượng thiết kế phù hợp.
4.2.4 Kiểm Tra Nứt Cho Bản Hẫng:
Ta sẽ kiểm tra nứt cho phần hẫng bản mặt cầu ở trạng thái giới hạn sử dụng.

M s  7902.5 Nmm / mm; A s  1.54 mm 2 / mm
123000 e
S�
 2d c

f
s
s
Điều kiện kiểm tra :

 e : hệ số xét đến tới điều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường,  e  1

d c : khoảng cách từ trọng tâm của lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến mép ngoài
bê tông chịu kéo, d c  30mm
s  1

dc
30
 1
 1.252
0.7� h  d c 
0.7� 200  30

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

23


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

Modun đàn hồi của bê tông:
E c  0.0017�K1 �Wc2 �(f c' ) 0.33  0.0017�1�23202 �300.33  28110.91 MPa
Trong đó:

+ K1 Hệ số hiệu chỉnh nguồn cốt liệu được lấy bằng 1 trừ khi được xác định
bằng cách kiểm tra vật lý ,và được phê duyệ bởi cơ quan có thẩm quyền.
+ Wc Khối lượng bê tông lấy bằng 2320 đối với bê tông thường
f’c≤35MPa.

Modun đàn hồi của thép: Es = 210000Mpa
n
Tỷ số modun đàn hồi:

Es
210000

 7.47
Ec 28110.91

Chiều dày của bê tông vùng nén sau khi nứt:
x

nA s
b

� 2d b � 7.47 �1.54 �
�
2 �170 �1
�� 1  s  1�
�� 1 
 1� 52.1 mm
�
�
nA s
1
� 7.47 �1.54 �
�
�

Momen quán tính của tiết diện nứt:

bx 3
1�52.13
2
2
Icr 
 nA s  d s  x  
 7.47 �1.54  170  52.1  206992 mm 4
3
3
Ứng suất trong cốt thép do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra:

fs 

M sg
7902.5
� 170  52.1 �7.47  33.63 N / mm 2
 d s  x  �n 
Icr
207047.8

Khoảng cách tối thiểu giữa các thanh thép:
Smin 

123000  e
s fs

 2d c 

123000 �1
 2 �30  2861 mm
1.252 �33.63

S = 200mm < Smin � đảm bảo điều kiện chịu nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng
4.3 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DẦM BIÊN:
 Lập tỷ số: => Bản làm việc theo phương ngang.
 Tính toán bản mặt cầu theo dải bản ngang, dải b=1m
 Vì bản mặt cầu làm việc theo sơ đồ dầm liên tục trên các gối đàn hồi là các dầm chủ,
để đơn giản trong tính toán ta tính với sơ đồ dầm giản đơn sau đó nhân hệ số quy đổi
nội lực (0.5 ; 0.7) về dầm liên tục.

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

24


ĐA THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL

GVHD: TS MAI LỰU

Sơ đồ tải trọng tác dụng lên dầm biên
4.3.1 Tải Trọng Tác Dụng:
 Tĩnh tải:
 Trọng lượng bản thân lề bộ hành:



Trọng lượng lớp phủ:
tb
DW=h DW ×γ×1000
= 122 �
2.34 �
10



5

�
1000 2.855 N / mm

Trọng lượng bản mặt cầu:

 Hoạt tải:
 Hoạt tải người đi bộ:



Hoạt tải xe: 0.5×HL93 = 0.5×145000 = 72500 (N)
+ Bề rộng vệt bánh xe 3 trục (HL93):
=> Hoạt tải xe:

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV:1551090355

25