đồ án cầu thếp tcvn 11823 ( ffie tự đông link excel vào thuyết minh: gồm có bản vẻ + thuyết minh+ excek )

ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG
I: 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 nhịp tính toán
Bề rộng phần xe chạy
Bề rộng lệ bộ hành
Tải trọng

26400
11000
3000
HL93

m
m
m
m

II:VẬT LIỆU:
-Thép làm dầm chủ : Thép tấm M270 cấp 345 có cường độ chảy Fy=345 MPa.
-Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang và khung ngang), sườn tăng cường : M270
cấp 345 có cường độ chảy Fy=345 MPa.
-Thép bản mặt cầu, lề bộ hành :
+ Thép chịu lực, cấu tạo :

CII có Fy=280 MPa.

-Thép làm thanh lan can, cột lan can :
345 MPa.

M270 cấp 345có cường độ chảy Fy=

-Bê tông bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành :

C30 có

30Mpa

-Trọng lượng riêng của thép :
-Trọng lượng riêng của bê tông có cốt thép :

III.THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU:
1. Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng
L C:
Bề rộng toàn cầu

Btc =

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

14500mm

MSSV:1551090378

TRANG

1


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

khoảng cách các dầm chính : S = 1.6 – 2.2

Chọn n =7

2071.43mm

Chọn khoảng cách dầm chính S=2100mm
Suy ra chiều dài đoạn hẫng

-Chọn số dầm chính là 7, khoảng cách giữa các dầm là S = 2100 mm, chiều dài bản
hẫng
LC =950.00mm.
+ BỀ RỘNG BẢN MẶT CẦU : B/tc =(n-1)xS + 2xL/c
MẶT KHÁC :B/tc=B+2K=11000+2x1500+2x250=14500mm
KHOẢNG CÁCH DẦM CHÍNH :S =( 1.6-2.5)m
=> n =B/tc/1600-B/tc/2500 =(5.8-9.06)
+ Với n = 6 => S= Btc/6 = 2400mm
=> L/c=(B/tc -(n-1)xS)/2=(14500-(6-1)x2400)/2=1250mm
+ Với n = 7 => S= B/tc/7 = 2100mm
=> L/c=(B/tc -(n-1)xS)/2=(14500-(7-1)x2100)/2=950mm
Với n = 8 => S= B/tc/8 = 1800mm
=> L/c=(B/tc -(n-1)xS)/2=(14500-(8-1)x1800)/2

=950mm

Chọn n = 7
Lc =950 mm

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.
SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

2


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Chiều cao gối thiết kế:

gối 1:
gối 2
gối 3
gối 4:

150 mm
150+ Sx2%=
192+ Sx2%=
234+Sx2%=

mm
192 mm
234 mm
276 mm

IV.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM
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 = 26400 mm

2.Chiều cào dầm
Chiều cao dầm được chọn từ chiều cao tối thiểu trong quy trình và theo kinh nghiệm
thiết kế:

0.033.26400 =900mm
0.04.26400= 1056mm
1056÷ 1320
Vậy chọn chiều cao dầm thép:

d= 1000 mm.

Chiều cao dầm liên hợp:

H= 1300 mm

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

3


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

3.Kích thước tiết diện ngang :

Hình 1.2: Tiết diện dầm liên hợp

Chiều cao phần vút :

hV=100mm

Chiều dày bản bê tông :

tS=200 mm

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

chiều cao sườn

: D= 930mm

chiều cao dầm chính : d=1000mm

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

4

ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

V.THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH:
1.Sườn Tăng Cường, 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 1500 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 W660 x 256.
Tại các sườn tăng cường đứng cách khoảng 3000mm 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: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

5


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

2.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 đến
mép bản cánh trên là 75 mm, khoảng cách 2 hàng neo là 200 mm

3.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, vị trí đặt mối nối là

chiều

dài dầm, cách đầu dầm 8250 mm

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

6


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

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.

I.LAN CAN:

Cột lan can: chiều dài nhịp 37.1 m, bố trí khoảng cách 2 cột lan can là 2 m vậy mỗi
bên cầu gồm 19 cột lan can, 18 cặp thanh liên kết, 18 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 1,740 x 5 =870,000 mm3
Thể tích tấm thép T2: VT2 = 140 x 740 x 5 =518,000 mm3
Thể tích tấm thép T3: VT3 = 100 x 150 x 5 = 75,000 mm3
SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

7

ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Thanh liên kết:

Tay vịn:
1

860

4
3

Tổng trọnglượng lan can trên toàn cầu:
2

5
6
140

250

15

30

II.LỀ BỘ HÀNH

120

650

Tính trên 1mm theo phương dọc cầu:

100

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

8


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

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

V1=1.h1.b
1
V2=1.h2.b
2
V3=1.h3.b
3

V4=1.h4.b
4
V5=1.h5.b
5

162500

mm3

P1=V1.YC

107250

N

14500

mm4

P2=V2.YC2

9570

N

227500

mm5

P3=V3.YC3 150150

N

14500

mm6

P4=V4.YC

9570

N

64000

mm7

P5=V5.YC

42240

N

P=

318780

N

tổng

Vị trí đặt DC3: Xác định bằng cách cân bằng momen tại điểm A
= 723.3549317mm

Vậy DC3 cách mép trái 1 đoạn bằng 723.3549317mm
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.

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

9


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

III.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 Fy=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.

Hình 2.4: Bố trí thép bản mặt cầu.

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

10


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH

I.ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
1.GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HỢP
Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:

Moment tĩnh của dầm thép đối với trục X-X:

= 24052525.00

Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

11


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Xác định moment quán tính:

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

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

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

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

12


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

2.ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN 2(GIAI ĐOẠN LIÊN
HỢP):
a.Bề rộng có hiệu dầm trong Bi và dầm ngoài Be
Dầm trong:

Chọn
Dầm biên:

3.Đặc trung hình học dầm trong:
a.Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (ST)
Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là φ14a200 và bê tông bản mặt cầu có cường độ
f’c=30MPa
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:

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.
Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tông (tính phần vt) đến mép trên dầm thép:
=

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

13

ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Diện tích mặt cắt ngang dầm:

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

Khoảng cách từ trục TH1 đến trục TH2

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

Mép d

Mép d

ưới dầm thép :

ưới bản bê tông:

Mép trên bản bê tông:

Momen quán tính của tiết diện liên hợp : IST

Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp : SST

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

14


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :

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

4.Giai 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:

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

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

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

15


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Khoảng cách từ trục TH1 đến TH2:

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

Mép dưới dầm thép:

Mép dưới bản bê tông:

Mép trên bản bê tông:

Momen quán tính của tiết diện liên hợp : ILT

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới t/d dầm thép:

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

16


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

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

DẦM GIỮA ( DẦM TRONG)
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

Tiết diện dầm
thép
Đơn
vị Chưa liên hợp

(NC)
mm2
38810.00
mm3

17465867.80

mm3

10716218.64

mm3
mm3
mm4

6641384004.
77

Tiết diện dầm liên hợp
Ngắn hạn
(ST)
107706.42
25787913.73
222237186.3
3
1581150909.
61
406950473.2
4
23106666974

.71

Dài hạn
(LT)
64134.66
23948502.8
1
55663851.5
7
1188094814
.34
594852140.
86
1674446028
0.42

DẦM BIÊN
SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

17


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

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ
Tiết diện dầm
thép
Đơn
vị Chưa liên hợp
(NC)
2
mm
38810.00
mm3

17465867.80

mm3

10716218.64

mm3
mm3

mm4

6641384004.
77

Tiết diện dầm liên hợp
Ngắn hạn
(ST)
104741.48
25709946.48
202665382.9
0
1441903399.
70
393443619.2
6
22815582409
.62

Dài hạn
(LT)
63043.77
23843229.7
7
53186132.6
3
1135210133
.48
576483512.
12

1646293233
3.55

II.TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG
1.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU:

a. Tĩnh Tải:
Gồm các tĩnh tải:

DC1, DC2, DC3, DW.

Trọng lượng bản thân dầm thép:

P1 = AS × γ s =
Neo :
P2= 0.5 N/mm
Mối nối: (tạm thời): P3= 0.5N/mm

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

18


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Sườn tăng cường:
Sườn tăng cường giữa: hình 3.2
Một dầm có:
11x 2 = 22 sườn tăng cường giữa
Khoảng cách các sườn:
do = 3000 mm
Khối lượng một sườn tăng cường:

Sườn tăng cường gối:hình 3.1
Một dầm có:

4x 2 = 8 sườn tăng cường gối

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

19


ĐAMH TK CẦU THÉP
Khoảng cách các sườn:
Khối lượng một sườn:

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ
200 mm

Sườn tăng cường tại liên kết ngang: hình 3.3
Một dầm có:
8x 2 = 16 sườn tăng cường
Khoảng cách các hệ liên kết ngang: Lb = 3000 mm
Khối lượng một sườn tăng cường;
Liên kết khung ngang:có 22 liên kết khung ngang trên mỗi dầm
Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3000 mm.
Dùng thép L100x100x10(cho cả thanh xiên và thanh ngang)
Trọng lượng mỗi mét dài :
Thanh ngang dài:
Thanh xiên dài:

1653mm
726 mm

Mỗi liên kết ngang có: 2 thanh LK ngang, 2 thanh LK xiên
Dầm ngang W660x265 dài 2028 m có khối lượng:
g=A x 1970 x7,85.10-5 =25100 x 1970 x 7,85.10-5=3995.8698 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 57.3678= 229.4712 N

Sườn tăng cường:

=>DC1=P1+ P2 +P3 +P4 +P5 =
Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:
Diện tích bản mặt cầu: Abmc=Btc.ts=
Diện tích bản vút:

=>DC2 = (Abmc+Avút).bt = =80.375 N/mm
Trọng lượng lan can – lề bộ hành (đã tính ở trên):

DC3 12.38343182N/mm (toàn cầu)
SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

20


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Tĩnh tải lớp phủ DW:

TĨNH TẢI
sườn tăng cường DC1=
Bản mặt cầu

5.007 N/mm

DC2=

80.375 N/mm
12.3834318
2 N/mm

lan can–lề bộ hành DC3=
lớp phủ

17.71 N/mm

DW=

b.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 = 17500 N
Trục sau:
P1 = P2 = 72500 N
Xe 2 trục:
P1 = P2 = 55000 N
Tải trọng làn:
Wlàn = 9.3N/mm
Tải trọng người đi: WPL = 3.10-3xB bộ hành= 3.10-3 x 1500= 4.5 N/mm

HOẠT TẢI
xe 3 trục

đơn vị

trục trước P3=

17500 N

trục sau P1=P2=

72500 N

xe 2 trục

P1=P2=

55000 N

Tải trọng làn

Wlan =

9.3 N/mm

Tải trọng người đi

WPL=

4.5 N/mm

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

21

ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

III.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:

1.108
723.35

950
2100

2100

2100

2100

2100

2100

1
1.333

0.333

0.619

1.452

1.Phương pháp đòn bẫy:
a.Dầm Biên

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

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

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

22


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Hoạt tải người đi bộ:
0.619
DW:

DC3:

DC2:

2.Phương pháp dầm đơn
a.Dầm Trong
 Điều kiện áp dụng phương pháp dầm đơn:
1100 ≤ S=2100≤ 4900
110 ≤ ts=200 ≤ 300

=> Thỏa mãn

6,000 ≤ L=26400 ≤ 73,000
Nb=7≥ 4
 Hệ số phân bố cho moment:
Một làn chất tải:

Trong đó:
Kg

: Tham số độ cứng dọc.

Mô đun đàn hồi BMC xác định như sau:

Dầm chủ làm bằng thép có

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

23


ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

Vậy:

Vậy: một lan chất tải

Hai hay nhiều làn chất tải:
0.5765

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

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

b.Dầm Biên:
Do de=-800 nên không thỏa
phương pháp dầm đơn

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

24

ĐAMH TK CẦU THÉP

DVHD:Th.S PHẠM ĐỆ

3.Phương pháp nén lệch tâm:
a.Hệ Số mềm

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

S=2100mm , I=6641384004.77mm4
I' =

In
Lb

2100
Tính In

495

1235

SVTH: PHAN THANH THƯƠNG

MSSV:1551090378

TRANG

25