Đồ án thiết kế cầu bê tông cốt thép

THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ
1.1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
- Khẩu độ thiết kế: L0 = 160m.
- Tải trọng thiết kế: HL 93 và tải trọng đoàn người: 3kN/m2.
- Khổ cầu: 10.5m + 2 x 1,5m.
- Cấp thông thuyền: Cấp V
- Theo số liệu khoan thăm dò địa chất khu cho thấy cấu trúc địa chất dọc tim cầu như sau:
+ Lớp 1: Sét pha bùn 0,5m.
+ Lớp 2: Set (B=0,4) dày 6,0m
+ Lớp 3: Cát hạt trung lẫn săm sạn. (e=0,3)
1.2: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ:
Qua việc khảo sát các điều kiện địa chất thủy văn cũng như điều kiện khí hậu trong
vùng, ta kiến nghị các phương án thiết kế cầu qua sơng như sau:
• Kết cấu móng : Dùng loại móng cọc ma sát đóng xuống lớp đất á cát.
• Trụ: Dùng loại trụ đặc, thẳng dễ thi công. Bệ trụ đặt dưới mực nước thấp nhất.
• Mố: Dùng mố mố chữ U.
• Kết cấu nhịp: Do thành phần nước sông không bị nhiễm mặn và các thành phần hóa chất
khác nên ta có thể chọn kết cấu nhịp là BTCT hoặc thép liên hợp. Các phương án cụ thể như
sau:
1.2.1 - Phương án I:
Cầu dầm đơn giản, chon 5 x 33m.
- Chiều dài cầu: L = 165m.
- Mặt cắt ngang gồm 5 dầm chử I mở rộng cánh lắp ghép đặt cách nhau 2,20 m.
- Khẩu độ thiết kế:
L0tk = 160 - 4 .2,0 - 2. 1,5 = 155m = L0 = 155m
(Lotk-Loyc)/Loyc= 1% < 5%. Thoả mãn yêu cầu.
- Các lớp mặt cầu gồm có:

+ Lớp BTN hạt mịn dày 5cm.
+ Lớp bảo về dày 2cm.
+ Lớp phòng nước dày 1cm.
+ Mui luyện dày 5 cm
- Khe co giản làm bằng cao su có cốt thép bản
.
1.2.2: Phương án II:

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

-1-

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

CHƯƠNG 1: PHƯƠNG ÁN I
CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG ŚT TRƯỚC
TÍNH TỐN KHỚI LƯỢNG VẬT LIỆU
CHO PHƯƠNG ÁN I
Gồm 5 nhịp 33m BTCT ƯST. Mặt cắt ngang gồm 5 dầm I mở rộng cánh.
1.1: TÍNH KHỐI LƯỢNG CHO MỚ:

Hình 2.1.2.1 - Sơ hoạ kích thước mố I

BẢNG TÍNH KHỚI LƯỢNG CHO MỚ ĐẦU CẦU
STT

Cấu kiện

SVTH: Dương tất thắng

Cách tính

Lớp 12A2.1

-2-

Khối
lượng
GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
1
2
3
4

Đá tảng
Tường tai
Xà mũ
Tường cánh

V1 = 2.0,3.0,7.0,7
0,29
V2 = 2.0,3.1,2.2,9
1,91
V3 = 1,2.0,8.12
9,94
V4 = ((5,15.1,5)+(5,15+3,0).5,9/2).0,3.2
19,06
V5 = ((2,9.0,6)+(0,3.0,3.1,5)+(1,1+0,6).0,8+
5
Thân mố
(1,1+0,6+1,5)0,2/2+(1,5.4,6)- 108,20
(0,8.1,1)).11,3
6
Bệ mố
V6 = 2.2,5.12,3
61,50
7
Móng tường cánh
V7 = 2.2,7.0,8.2
8,64
3
Thể tích bê tơng mố(m )
V = V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7
214,88
Khối lượng bê tông mố(kN) Gb = 24,5.V
5264,56
Khối lượng cốt thép mố(kN) Gt = V.1
214,88

1.2: TÍNH KHỐI LƯỢNG TRỤ.
- Mặt cắt trụ như hình vẽ:
200

1010

610

150

450

360

900

Hình 2-2: Kích thước trụ cầu.
1.2.1:Tính khối lượng từng chi tiết của trụ:
- Đá tảng: DC đá tảngtrụ =10.0,5.0,2.0,8.2,5=2(T) =20 (kN).
- Xà mũ trụ cầu:
DCxà mũ =[0,5.2,0.10,60 +(2,0.10,60+2,0.8,0)/2.0,50].2,50
=49,75(T)=497,50 (kN).
- Thân trụ cầu:
DCthân tr ụtrụ1= (4,50.1,40+0,752.3,14 ).8,6. 2,5 =233,62 (T) = 2336,2 (kN).

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

-3-

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

DCthân tr ụtrụ2= (4,50.1,40+0,752.3,14 ).11. 2,5 = 298,82 (T) = 2988,2(kN).
DCthân tr ụtrụ2= (4,50.1,40+0,752.3,14 ).12. 2,5 = 325,98 (T) =3259,8(kN).
DCthân tr ụtrụ4= (4,50.1,40+0,752.3,14 ).8,6. 2,5 = 233,62 (T) = 2336,2 (kN).
-Bệ trụ cầu :
DCbệ trụ = 3,6.1,50.10,0.2,50 = 135,00(T) = 1350 (kN).
Khối lượng toàn trụ:
DCtrụ = DC đá tảng+DCxà mũ +DCthân trụ+DCbệ tr ụ (T).
Thể tích bê tơng tính theo m3 :
Vtrụ = gtrụ /2,5 (m3).
Khối lượng cốt thép cho tồn trụ:
gcttrụ = gtrụ. 50 kG/m3 (T).
Kết quả tính toán cho từng trụ theo bảng sau:
Trụ
Đá tảng(T)
Xà mũ(T)
Thân trụ(T)
Bệ trụ(T)
Khối lượng tồn trụ(T)

Trụ 1
2

49,75
233,62
135,00
418,37

Trụ 2
2
49,75
298,82
135,00
483,57

Trụ 3
2
49,75
325,98
135,00
510,73

Trụ 4
2
49,75
233,62
135,00
418,37

Tổng(kN)
80
1990
1092,04

5400,00
18310,4

1.3: KHỚI LƯỢNG LAN CAN VÀ CÁC LỚP PHỦ MẶT CẦU:
1.3.1: Khối lượng lớp phủ mặt cầu:
Khối lượng lớp phủ mặt cầu tính cho 1m theo phương dọc cầu:
- Bê tông nhựa hạt mịn dày 5cm
DW1 =δ1.B.γ1 = 0,05.10,5.2,3 = 1,15 (T/m).
- Lớp bảo vệ 2cm
DW2= δ2.B.γ2 = 0,02.10,5.2,4 = 0,48 (T/m)
- Lớp phòng nước dày 1 cm
DW3 =δ3.B.γ3 = 0,01.10,5 .1,5 = 0,15 (T/m)
- Lớp tạo dốc bằng vữa xi măng trung bình dày 5 cm.
DW4 =δ4.B.γ4 = 0,05.10,5 .2,4 = 1,2 (T/m)
- Trọng lượng lớp mặt cầu trên 1 mét dài
DW = 1,5 + 0,48 + 0,15 + 1,2 = 2,98 (T/m)

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

-4-

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

Hình 2-3: Kích thước mặt cắt ngang cầu tại gối và tại giữa nhịp.
1.3.2:Trọng lượng lan can, tay vịn và gờ chắn bánh:
a) lan can, tay vịn:
Kết cấu lan can có kích thước như hình vẽ:

865

535

350

180

75 255

A=0.2041m2

380

Hình 2-4: Kích thước lan can.
Trọng lượng bê tơng của lan can tính cho một mét dài cầu :
DWlan can =2.A.2,5=2.0,2041.2,5 =1,02 (T/m) =10,2(kN/m)
b) gờ chắn bánh:
- Gờ chắn bánh dùng bêtông mác 250#.
- Số lượng gờ chắn bánh trên 1 nhịp 30 m :15(đoạn)
- Khối lượng bê tông của gờ chắn bánh trên 1 nhịp 33,0 m :
V = (0,2+0,3)x0,35x15/2=2,8 (m3)
- Trọng lượng bê tông:

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

-5-

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

DCg = 24xV/31=24x2,8/31 = 2,17 (KN/m)
2.4: XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN DẦM CHỦ:
Mặt cắt ngang cầu gồm có 5 dầm, các dầm đặt cách nhau 2,33,0 m.
- Chiều dài toàn dầm loại : 33,0 m.
- Chiều cao dầm loại I 1,60 m.
+Kích thước mặt cắt ngang như hình vẽ dưới đây:
7.5

20 13

108

20 25

20

160

Agoi=1.1793 m2

Agiua=0.6490 m2

71

Hình 2-4a:Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp và tại gối.

Hình 2-4b:Kích thước dọc dầm.
+ Tính tốn đặc trưng hình học của các tiết diện.
Tại mặt cắt giữa nhịp:
Agiữa nhịp= 0,6490(m2)
Tại mặt cắt ở gối:
A gối= 1,1793(m2)
+ Thể tích bê tơng của 1 dầm chủ BTCT DƯL loại I 33,0m :
Vdầm=0,6490. 24,40 +1,1793.2.1,80 +2.1,0.(1,1793+0,6490)/2 = 21,91 (m3)
+Thể tích bê tơng của dầm trong 1 nhịp 33,0 m gồm 5 dầm
V = 21,91 . 5 = 109,55 (m3).
+Khối lượng bê tông dầm cầu nhịp 33,0 m:
DCDẦM = 109,55 . 2,5 = 273,88(T) = 2738,8(kN).
2.5:XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN DẦM NGANG:

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

-6-

GVHD: Th.s. Nguyễn lan

THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

Dầm ngang có kích thước như hình vẽ được bố trí ở các vị trí hai đầu, 1/2, 1/4 của dầm
chủ. Mổi nhịp có 5 dầm ngang. Tính diện tích dầm ngang như sau.

30

10

10

A=2,041 m2

149

149

122.9

74.1

A=2,563 m2

25

140

20.4

30

210

Hình 2-5:Kích thước dầm ngang tại gối và tại giữa nhịp.
+Thể tích và khối lượng bê tông 1 dãy gồm 4 dầm ngang loại (đặt tại gối)
VI = 4.2,041.0,30 = 2,449 (m3)
DCINgang = 2,449. 2,5 = 6,123(T) = 61,230 (kN)
+Thể tích và khối lượng bê tông 1 dãy gồm 4 dầm ngang loại II (đặt tại giữa nhịp)
VII = 4.2,563.0,30 = 3,076 (m3)
DCIINgang = 3,076. 2,5 = 7,690(T) = 76,90 (kN)
+Khối lượng của 1m dài dầm cầu 33,0 m là:
DWdầm I = (DCIDẦM+2.DCNgangI + 3.DCIINgang)/33,0 m
=(2982,5 + 2.61,230 + 3.76,90)/30 = 101,08 (kN/m) .
2.6: XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG BẢN MẶT CẦU VÀ VÁN KHUÔN BTCT :
Chọn bản mặt cầu dày 20cm phần cánh hẫng dày trung bình 24.5 cm như hình vẽ:

Hình 2-6:Kích thước bản mặt cầu và ván khuôn BTCT lắp ghép.
- Khối lượng của 1m dài bản mặt cầu là:
DWbản = 0,2 . 2,4 = 4,8 (kN/m).

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

-7-

GVHD: Th.s. Nguyễn lan

THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

2.7: XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG CÁC CẤU KIỆN PHỤ NHƯ ỚNG NƯỚC, ĐÈN CHIẾU
SÁNG..:
Do các cấu kiện này có khối lượng nhỏ nên có thể bỏ qua.
Kết quả tính toán được tổng hợp theo bảng sau:

Tổng hợp các giá trị tĩnh tải
Cấu kiện

Ký hiệu

Mố I= Mố II
Trụ I
Trụ II
Trụ III
Trụ IV

DCMI
DCTI
DCTII
DCTIII
DCTIV
DC lan
can
DW lớp

phủ
DW bản
DCdamI
DC lan
can
DW lớp
phủ
DW bản
DCdamI
DC lan
can
DW lớp
aphủ
DW bản
DCdamI
DC lan
can
DW lớp
phủ
DW bản
DCdamI
DC lan
can
DW lớp
phủ
DW bản

Lan can
Nhị
pI

Lớp phủ
Bản mặt cầu
Dầm
Lan can

Nhị
p II

Lớp phủ
Bản mặt cầu
Dầm
Lan can

Nhị
p III

Lớp phủ
Bản mặt cầu
Dầm
Lan can

Nhị
p IV

Lớp phủ
Bản mặt cầu
Dầm

Nhị

pV

Lan can
Lớp phủ
Bản mặt cầu

SVTH: Dương tất thắng

Khối
lượng BT
(kN)
5264.56
4183.7
4835.7
4835.7
4183.7

Thể tích
BT (m3)

Hàm lượng cốt
thép (T/m3)

Khối lượng
cốt thép(kN)

210.58
167.35
193.43
193.43

167.35

0.1
0.05
0.05
0.05
0.05

210.58
83.67
96.71
96.71
83.67

306.0

12.24

822.0

/

144
2738,8

60
119.30

428.4

17.14

1150.80

/

201.6
3712,5

84
148.5

428.4

17.14

1150.80

/

201.6
3712,5

84
148.5

428.4

17.14

1150.80

/

201.6
3712,5

84
148.5

306.0

12.24

822.0

/

144

60

Lớp 12A2.1

0
0

0

0.155

0
169.81
0

0

0

0.155

0
230.17
0

0

0

0.155

0
230.17
0

0

0

0.155

0
230.17
0

0

-8-

0
0

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
Dầm

DCdamI

2738,8

109.60

0.155

169.81

2.8: TÍNH TOÁN SỐ CỌC CHO MỐ VÀ TRỤ:
- Cọc mố chọn cọc BTCT dài 16 m (dùng cọc nối) mặt cắt hình vng 35cm x 35cm.
- Cọc trụ chọn cọc BTCT dài 16 m (dùng cọc nối) mặt cắt hình vng 35cm x 35cm.
2.8.1: Xác định sức chịu tải tính tốn của cọc:
Sức chịu tải tính tốn của cọc được lấy như sau:
Ptt= min{Qr, Pr}.
a. Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
- Sức kháng dọc trục danh định:
Pn= 0,85.[0,85.f’c.(Ap-Ast) +fy.Ast] (MN)
Trong đó:
f’c: Cường độ chiụ nén của BT cọc (Mpa); f’c=30,0 mpa.
AP: Diện tích mặt cắt tính tốn (mm2); AP =122500mm2.
Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 4Ф16: Ast = 800 mm2
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa
Thay vào ta được:
Pn= 0,85[0,85.30.(122500 - 800) + 420.2512] = 2,923 (MN) = 2923 (kN).
- Sức kháng dọc trục tính tốn:
Pr = f. Pn (MN).
Với f : Hệ số sức kháng mũi cọc, f = 0,75
Pr = 0,75.2,923 = 2,192 (MN) = 2192 (kN).
b.Tính tốn sức chịu tải của cọc theo đất nền:
- Sức kháng bề mặt danh định của cọc:
N
 N  Li 

f sia si h i  f sia si h i 
  
i 1 8D
i 1
 (N)

Qs = Ks,c   i 
Trong đó:
Ks,c: Các hệ số hiệu chỉnh: Ks cho các đất sét và Kc cho đất cát.
Li :Chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm).
D : Chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm).
fsi: Sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét (MPa).
asi : Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm).
hi : Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm).
N1 : Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dười mặt đất 8D. N1=3
N2 : Số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc. N2=6
*Tại vị trí mố trái và phải:
Chọn cọc BTCT dài 16 m; 35cm x 35cm.
1

Tên lớp
Cát hạt nho
Á cát

Lớp
1
2
3
5

2

BẢNG TÍNH SỨC KHÁNG BỀ MẶT DANH ĐỊNH CỦA CỌC
Z/D
Kc,s Li(mm)
Li/8D

fsi(Mpa) asi (mm)
7.14 1.31
2000
0.714286
0.019
1400
12.86 0.82
3500
1.25
0.024
1400
18.57 0.72
5500
1.964286
0.027
1400
24.29 0.43
7500
2.678571
0.061
1400

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

-9-

hi (mm)
1000

2000
2000
2000

Qsi(N)
59736
123984
161352
270169

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
6
7
8
9

Á sét

30
35.71
41.43
44.57

0.42
0.4

0.38
0.36

9500
3.392857
11500 4.107143
13500 4.821429
14900 5.321429
Qs=(kN)

0.064
0.068
0.069
0.072

1400
1400
1400
1400

2000
2000
2000
1100

330624
388960
427386
252331.2
2014542

Qr = φqp.Qp+ φqs .Qs
Trong đó :
Qp : sức kháng mũi cọc (N) Qp = qp.Ap
Ap : diện tích mũi cọc (m2) = 0.35.0.35 = 0,1225 m2
qp : sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
Qs : sức kháng thân cọc (N)
φqp : hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc
φqs : hệ số sức kháng đối với sức kháng than cọc
Tra bảng (10.5.5-2 TC 272-05) có φqp= φqs= 0,65
Qp = qp.Ap
Tra bảng C1 trang 438 TCXD 205:1998 có qp=80(kPa)=80(kN/m2)
Qp = 80.0,1225=9,8 (kN)
Qr = 0,65.9,8+0,65.2014,54
= 1315,821 (kN)
Vậy Ptt= min(Qr, Pr}=min(1315,821;2623)= 1315,821(kN)
*Tại vị trí trụ II và trụ III:

Tên lớp
Cát hạt
nho
Á cát

Á sét

Lớp
1
2
3
5

6
7
8
9
10

BẢNG TÍNH SỨC KHÁNG BỀ MẶT DANH ĐỊNH CỦA CỌC
Z/D
Kc,s Li(mm)
Li/8D
fsi(Mpa)
asi (mm)
hi (mm)
2.86 1.31
500
0.178571
0.011
1400
1000
8.57 0.82
2000
0.714286
0.019
1400
2000
14.29 0.72
4000
1.428571
0.025
1400

2000
20 0.43
6000
2.142857
0.06
1400
2000
25.71 0.42
8000
2.857143
0.062
1400
2000
31.43
0.4
10000
3.571429
0.065
1400
2000
37.14 0.38
12000
4.285714
0.069
1400
2000
38 0.32
14000
5
0.07

1400
300
43.71 0.31
15150
5.410714
0.072
1400
2000
Qs=(kN)

Qsi(N)
23776.5
74784
122400
227040
281232
332800
388056
56448
400644
1907.181

Qr = φqp.Qp+ φqs .Qs
Qr = 0,65.9,8+0,65.1907,181
= 1246,040 (kN)
Vậy Ptt= min(Qr, Pr}=min(1246,040;2623)= 1246,040(kN)

*Tại vị trí trụ I và trụ IV :

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 10 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

Tên lớp
Cát hạt nho
Á cát

Á sét

Lớp
1
2
3
5
6
7
8
9

ẢNG TÍNH SỨC KHÁNG BỀ MẶT DANH ĐỊNH CỦA CỌC
Z/D

Kc,s Li(mm) Li/8D
fsi(Mpa) asi (mm)
6.29 1.31
1700 0.607143
0.018
1400
12 0.82
3200 1.142857
0.023
1400
17.71 0.72
5200 1.857143
0.027
1400
23.43 0.43
7200 2.571429
0.061
1400
29.14 0.42
9200 3.285714
0.064
1400
34.86
0.4
11200
4
0.068
1400
38 0.38 13200 4.714286
0.069

1400
43.71 0.36 14800 5.285714
0.072
1400
Qs=(kN)

hi (mm)
1000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
1100

Qsi(N)
53055
113160
155520
262300
322560
380800
419520
250905.6
1957.821

Qr = φqp.Qp+ φqs .Qs
Qr = 0,65.9,8+0,65.1957,821
= 1278,96 (kN)

Vậy Ptt= min(Qr, Pr}=min(1278,960;2623)= 1278,960(kN).
2.8.2: Xác định các tải trọng tác dụng lên mố, trụ:
a.Các tải trọng tác dụng lên mố:
+ Trọng lượng bản thân mố: DCM1 = 5264.56 (kN).
+ Trọng lượng kết cấu nhịp, các lớp mặt cầu:
LMC
DC
= (γp1.(DCIdầm+DClancan) + γp2.(DW lớpphủ + DW bản) )/2
= (1,25.( 2738,8+ 306) + 1,5.(822 + 1533,9))/2 = 3669,23 (kN)
+ Trọng lượng do hoạt tải:

145kN 110kN

0,963
1.000

w=16.2

0.867

35kN
0.735

9,3 kN/m

4,3m
145kN

4,3m

DAH Rmo

110kN

1,2m

Hình 2.8: Đường ảnh hưởng lực cắt tại mố:
• Tải trọng do xe tải thiết kế + tải trọng làn + người:

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 11 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
I

3

DC HTM 2 n.n .m.(1  IM ) ( Pi . yi )  n.l .m.ql .   pl .2.T .PL.
i 1

Trong đó :
-γn

: Hệ số tải trọng của hoạt tải xe tải thiết kế, γn= 1.75
- γl: : Hệ số vượt tải của tải trọng làn,
γl= 1.75
- γpl: : Hệ số vượt tải của tải của người,
γpl=1.75
- m : Hệ số làn xe, m = 1.0
-n
: Số làn xe , n = 2
- PL : Tải trọng của người đi bộ , PL =3 x 1 (kN/m).
- (1+IM) = 1.25 : Hệ số xung kích.
- Pi : Tải trọng trục xe
- yi : Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới trục bánh xe pi.
- ω : Diện tích đương ảnh hưởng, ω = 16.2
- T : Bề rộng đường người đi, T = 1,5m
+ tải trọng xe 3 trục thiết kế :
Vậy : DCI HTM2 = 2.1,75 . 1 .1,25 .(145.1+145.0,963+35.0,735) +
2.1,75.1. 9,3. 16,2 + 1,75. 3. 2.1,5.16,2 = 1965,5 ( kN ).
• Tải trọng do xe hai trục thiết kế + tải trọng làn + người:
3

DC II HTM 2 n.n .m.(1  IM ) ( Pi . yi )  n.l .m.ql .   pl .2.T .PL.
i 1

Trong đó :
-γn : Hệ số tải trọng của hoạt tải xe hai trục thiết kế, γ n= 1,75
Vậy : DCHTM1II = 2.1,75 . 1 . 1,25 .(110.1+110.0,963) + 2.1,75.1. 9,3. 16,2 +
+ 1.3. 2. 1,5.16,2 = 1642,1 ( kN ).
So sánh ta chọn giá trị Max (DCHTM1I ; DCHTM2II ) = DCHTM1I = 1965,5 ( kN ).
Vậy tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu là :
DCmố =1,25. DCM1 + DCLMC + DCHTM1I = 1,25. 5264,56 + 3669,23 + 1965,5

= 12215,43 ( kN ).

DCmố1 = 12215,43 ( kN ).
b.Các tải trọng tác dụng lên trụ 1(trụ 4):
+ Trọng lượng bản thân trụ : DCT1 = 4183,1 (kN)
+ Trọng lượng kết cấu nhịp, các lớp mặt cầu :
DCNHIP+LMC = (1,25.(DClancan +DCdầm)+ 1,5. (DWlớpphủ +DWBMC ))/2.2 =
1,25.(306+2738,8) + 1,5.(822+1533,9) = 7339,85 (kN)
=> DCNHIP+LMC= 7339,85 (kN).
+ Trọng lượng do hoạt tải :

Hình 2.8b:ĐAH lực cắt tính cho trụ số 4
• Tải trọng do xe tải thiết kế + tải trọng làn + người :
3

DC I HTT 3 n.n .m.(1  IM ) ( Pi . yi )  n.l .m.ql .   pl .2.T .PL.
i 1

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 12 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

Trong đó :
- γn : Hệ số tải trọng của hoạt tải xe tải thiết kế: γn= 1.75
- γl :
Hệ số vượt tải của tải của tải trọng làn: γl= 1.75
- γpl : Hệ số vượt tải của tải trọng người:
γ pl=1.75
- m : Hệ số làn xe, m = 1.0.
- n : Số làn xe , n = 2.
- PL: Tải trọng của người đi bộ , PL =3.1(kN/m).
-(1+IM) = 1,25 : Hệ số xung kích.
- Pi : Tải trọng trục xe
- yi :Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới trục bánh xe pi.
- ω : Diện tích đương ảnh hưởng, ω= 16,2 m
-T : Bề rộng đường người đi, T = 1,5m.
I
Vậy : DC HTT3 = 2.1,75 . 1 .1,25 .(145.0,963+145.1+35.0,0,963) +
2.1,75.1. 9,3. 14,7.2 + 1,75. 3. 2.1,5. 16,2 = 2727,31(kN).
=> DCIHTT3 = 2727,31 ( kN ).
• Tải trọng do xe hai trục thiết kế + tải trọng làn + người :
3

DC II HTT 3 n.n .m.(1  IM ) ( Pi . y i )  n.l .m.ql .   pl .2.T .PL.
i 1

Trong đó :
- γn : Hệ số tải trọng của hoạt tải xe hai trục thiết kế, γ n= 1.75
Vậy : DCHTT3II = 2.1,75 . 1 . 1,25 .(110.1+110.0,985) + 2.1,75.1. 9,3. 14,7.2 +1. 3. 2. 1. 16,2 =
2349,05 ( kN ).
=> DCHTT3II = 2349,05 ( kN ).

So sánh ta chọn giá trị Max (DCIHTT3 ; DCIIHTT3 )=DCHTT1 =2727,31 ( kN ).
Vậy tổng tải trọng tác dụng lên trụ 4 là :
DCTRỤ3 =1,25. DCT3 + DCNHỊP+LMC + DCHTT3 = 1,25.4183,7 +7339,85 +2349,05=
14918,53 ( kN ).

DCTRỤ3 = 14918,53 ( kN ).
*Tính tốn tương tự như trên cho mố và trụ còn lại ta được kết quả:
Hình 2.8c: ĐAH lực cắt tính cho trụ số II
BẢNG TỔNG HỢP CÁC ÁP LỰC LÊN MỐ VÀ TRỤ
Tải trọng
Mố I
Mố II
Trụ I
Trụ II
Bản thân (kN)
4183.7
4835.7
5264.56 5264.56
Dầm(kN)
1369.4
1369.4
3225.65
3712.5
Lan can(kN)
428.4
153
153
367.2
Bản mặt cầu(kN)
766.95

766.95
766.95
2147.5
Lớp phủ(kN)
411
411
986.4
1150.8
ω
14.7
14.7
20.8
20.8
1
1
0.875
0.876
145
Tung độ ĐAH đối
0.875
0.854
1
1
145
với xe tải
0.708
0.708
0.894
0.875
35

Tung độ ĐAH đối
với xehai trục

110
110

SVTH: Dương tất thắng

0.968
1

1
0.963

Lớp 12A2.1

0.987
1

- 13 -

1
0.987

Trụ IIII
4835.7
3712.5
428.4
2147.5
1150.8

20.8
0.876
1
0.875

Trụ IV
4183.7
3225.65

1
0.987

1
1

367.2
766.95
986.4
20.8
0.875
1
0.894

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

Hoạt tải(kN)

Do xe tải
thiét kế
Do xe hai
trục thiết
kế

Tổng (kN)

1965.5

1965.5

2818.051

2948.579

2948.579

2818.051

1642.1

1642.1

2580.751

2708.064

2708.064

2580.751

11591.761

11591.74

14954.258

17957.08

17957.08

14954.27

2.8.3:Tính số lượng cọc cho mố và trụ
a. Số lượng cọc mố ,trụ
Số lượng cọc cần bố trí trong mố được tính theo cơng thức
. AP
+n=  .
Pct
Trong đó:
+β=1.6: hệ số xét đến khả năng chịu lực ngang và mô men gây ra
+ AP : tổng áp lực lên mố ,và trụ (kN)
+ Pct : sức chịu tải của cọc (kN)
Hạng mục
Mố I
Mố II
Trụ I

Trụ II
Trụ III
Trụ IV

Ap (kN)
11591.761
11591.74
14954.258
17957.08
17957.08
14954.27

Bảng tính số cọc cho mố và trụ
Pct (kN)
β
Ntt (cọc)
14.09524
1315.821
1.6
14.09522
1315.821
1.6
18.70802
1278.96
1.6
23.05811
1246.04
1.6
23.05811
1246.04

1.6
18.70804
1278.96
1.6

Nchọn (cọc)
16
16
21
24
24
21

b.Sơ đồ bố trí cọc trong mố và trụ:
* Sơ đồ bố trí cọc trong mố 1 và mố 2 :

*Sơ đồ bố trí cọc trong trụ 1 và 4:

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 14 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

* Sơ đồ bố trí cọc trong trụ 2 và 3:

900

2.9: TÍNH TOÁN SƠ BỘ CỐT THÉP ƯST TRONG DẦM CHỦ BÊ TƠNG CỚT THÉP DƯ
ỨNG LƯC:
*Tính cho dầm dài 33,0 m
2.9.1: Xác Định Nội Lực :
* Nội Lực Do Tĩnh Tải : Cơng thức tính là lấy giá trị tải trọng nhân với diện tích đường ảnh
hưởng tại mặt cắt đang xét
+ Tĩnh tải phần dầm chủ:
Tĩnh tải dầm chủ được coi là dải đều trên suốt chiều dài dầm.
DCdc =DCdầmI /(33.5)= 2738,8/(33.5) = 18,26 (kN/m).
+ Tĩnh tải phần dầm ngang (tính cho 1m dài dầm chủ).
DCdn = (2.DCIngang +3.DCIIngang)/(5.L) = (2.61,23+3.76,9)/(5.33) = 2,35(kN/m)
+ Tĩnh tải bản mặt cầu:
Dầm giữa: DCbmg =γc.hbg.S=2,5.0,2.2,3=1,1(T/m)=11 (kN/m).
Dầm biên:DCbmb
=γc.(hbb1+hbb2)/2.(Sk+s/2)=2,5.((0,23+0,33)/2.0,69+0,2.(1,230,69+2,3/2))=1,303 (T/m)=13,03(kN/m).
+ Tĩnh tải ván khuôn lắp ghép:
DCvk = γc.(S-0,2).hvk =2,5.(2,3-0,2)0,06. =0,30(T/m)= 3 (kN/m).
+ Tĩnh tải lan can:
DClc =DWlancan/2=10,2/2=5,10 (kN/m).
DClcb= DClc .ylcb=5,10.1,501=7,655 (kN/m).
DClcg =0
+ Trọng lượng lớp phủ mặt cầu và các tiện ích cơng cộng:
DWg =DW/(B+2.Blề).S=26,26/(7,0+2.1,75).2,3=5,5 (kN/m)
DWb= DW/(B+2.Blề).(Sk-Blc+S/2)=26,26/(7,0+2.1,75).(1,23-0,38+2,3/2)=4,877 (kN/m)
Vậy tổng cộng tỉnh tải tác dụng lên các dầm chủ:

- Dầm giữa:
+ Giai đoạn chưa quy đổi:
DCdc =18,074 (kN/m ).
+ Giai đoạn khai thác: mặt cắt liên hợp

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 15 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

7.35

DCg=DCdc+DCbmg+DCdn+DClcg+DCvk
= 18,074+11+2,354+0+3(kN/m ).
DCg = 34,428(kN/m ).
DWg =5,5(kN/m) .

w=108.045

Hình 2.10: Đường ảnh hưởng mơmen tại vị trí giữa nhip.

Trường

hợp tải

Mơ men tại vị trí giữa nhịp của dầm giữa:
Gía trị tĩnh tải
Diên tích
(kN/m)
MDCdc
MDCg
đah (ω)
DCg
DWg

MDWg

Giai đoạn
chưa
quy đổi

108.045

18.074

0

1952.805

/

/

Giai đoạn
khai thác

108.045

34.428

5.5

/

3719.773

594.2475

*Nội Lực Do Hoạt Tải Tác Dụng Lên Dầm Giữa:
+ Xác định hệ số phân bố mômen cho dầm giữa :
-Với 1 làn thiết kế chịu tải:

0,1
0,3  K 
 S 
S  g 
g
0.06  

  
mg1
 4300 
 L   L.t 3 

s 

Trong đó :
S : Khoảng cách giữa các dầm, S = 2300mm.
Ltt : Chiều dài nhịp, L1 = 324000mm
0,4

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 16 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
Kg : Tham số độ cứng dọc (m4).
hf : Chiều dày của bản bê tông (mm).
 K
Trong thiết kế sơ bộ có thể cho các số hạng  g 3
 Ltt h f
 2300 
g
0.06  

mg1
 4300 

0,4

 2300 


 32400 

0,3






0.1

=1

1 0,1 0,411

-Với trường hợp nhiều làn xe :
g mg 2

g

0.2
0.6
S   S   K g
0,075  

.
   .
 2900   L tt   Ltt h3f

 2300 
0,075  

mg 2
 2900 

0.6






0.1

0.2
 2300 
.
.1 0,579

 32400 

Kiểm tra hệ số phân bố thõa mãn qui trình 22TCN 272-05 đối với phạm vi áp dụng:
1100mm ≤ S ≤ 4900mm
6000mm ≤ L ≤73000mm
110mm ≤ ts ≤300mm

Tất cả đều thỏa phạm vi áp dụng.
Chọn gmg =max ( gmg2 ; gmg1 ) = max( 0,579 ; 0.411) = 0.579 để tính tốn
*Vậy giá trị momen do các loại hoạt tải gây ra:
+Với các dầm giữa :
- Xe tải thiết kế:
MHLtt = MHL . gmg . (1+IM) = 2001,75. 0,579. 1,25 = 1448,767 ( kN.m)
- Xe hai trục thiết kế:
Mtandemtt = Mtandem . gmg . (1+IM) =1551. 0,579. 1,25 = 1122,536( kN.m ).
- Tải trọng làn:
Mlantt = Mlan . gmg = 1004,819. 0,579= 581,79( kN.m ).
So sánh giá trị mômen của 2 tổ hợp tải: xe tải thiết kế + tải trọng làn và xe 2 trục thiết kế +
tải trọng làn, ta chọn giá trị tổ hợp tải bất lợi nhất là xe tải thiết kế + tải trọng làn.
Vậy giá
trị mômen do hoạt tải gây ra ở dầm giữa:
MLLg = MHLtt + Mlantt = 1448,767 + 581,79=2030,577 (kN.m).
2.9.a : Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn:
Trạng thái giới hạn cường độ xem xét để đảm bảo yêu cầu giới hạn về độ bền và độ ổn định.
Mỗi bộ phận kết cấu hoặc liên kết sẽ phải thoả mãn công thức sau ứng với mỗi trạng thái giới
hạn:
   i Qi  .Rn  Rr

Trong đó:
Hệ số sức kháng:  = 1.0 khi tính khả năng chịu uốn của kết cấu bê tông cốt thép DƯL.
 = D.R.I = 0.95: hệ số điều chỉnh tải trọng.

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 17 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
Trong đó :

+ D = 0.95: Hệ số xét đến tính dẻo của kết cấu (chỉ áp dụng cho trạng thái giới hạn cường độ).
+ R = 0.95: Hệ số xét đến tính dư của kết cấu (chỉ áp dụng cho trạng thái giới hạn cường độ).
+ I =1.05: Hệ số liên quan đến tầm quan trọng khi khai thác.
Tổ hợp các hệ số :  = 0.95. 0.95 . 1.05 = 0.95.
  = 0.95
Đối với trạng thái giới hạn sử dụng thì tất cả tải trọng lấy theo giá trị danh định. Theo qui trình
22TCN 272-05 đối với các trạng thái giới hạn khác ( ngoài trạng thái giới hạn cường độ) thì
các hệ số: D, R, I lấy bằng 1.
Do vậy hệ số điều chỉnh tải trọng:  = 1.
*Trạng thái giới hạn cường độ I:
Tổ hợp cơ bản có xe trên cầu khơng xét gió. Hiệu ứng lực do nhiệt độ, co ngót và từ biến trong
dầm giản đơn coi như bằng 0.
Hệ số tải trọng :

Tỉnh tải giai đoạn 1 : p = 1.25
Tỉnh tải giai đoạn 2 : p = 1.5
: LL = 1.75

Hoạt tải
Hiệu ứng tải: Q = (i.Qi).
Mômen uốn:

- Dầm giữa:

MuCĐ1g = .(1,25 . MDCg + 1,5 . MDWg + 1,75 . MLLg)
= 0.95.(1,25 . 3719,773+ 1,5 . 594,248+ 1,75 . 2030,577)
= 8640,189 (KN.m).
MuCĐ1g = 8640,189 (KN.m).
=> Mơmen tính tốn ứng với trạng thái giới hạn cường độ I:
MuCĐ = 12294,716 (KN.m).
*Trạng thái giới hạn sử dụng:
Momen uốn:
- Dầm giữa:
MuSD = .(MDCg + MDWg + MLLg)
= 1.( 3719,773+ 594,248+2030,577)
= 6344,598 (kN.m)
 MuSD = 6344,598 (kN.m)
- Dầm biên:

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 18 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
MuSD = .(MDCb + MDWb + MLLb)

=1.( 4604,122+526,936+3655)
=8786,058(kN.m)
=>Momen tính toán ứng với trạng thái giới hạn sử dụng:
MuSD =8786,058 (kN.m)
2.9.3a: Tính diện tích cốt thép Dự Ứng Lực:
+ Ứng suất giới hạn tao thép dự ứng lực :
Chọn sử dụng loại tao thép đường kính 15,2mm có độ tự chùng thấp theo tiêu chuẩn
ASTM A416M với các chỉ tiêu cơ lý như sau:
- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn qui định của cốt thép dự ứng lực: fpu = 1860 MPa.
- Giới hạn chảy của cốt thép dự ứng lực : fpy = 0,9fpu = 1674 MPa.
- Môđun đàn hồi : EP = 197000 MPa
- Ứng suất khi căng tại đầu kích : fpj = 0,75fpu = 1395 MPa.
- Ứng suất trong thép DƯL ngay sau khi truyền lực: fpt = 0,74fpu = 1376 MPa.
- Ứng suất ở trạng thái giới hạn sử dụng fpe = 0,8fpy = 1339 Mpa
- Diện tích một tao cáp: Aps1= 140mm2
- Cường độ chịu nén của bê tông dầm: fc= 40MPa
- Lấy hệ số sức kháng Φ=1,0 đối với cấu kiện BTCT chịu uốn và chịu kéo DƯL
Có thể tính sơ bộ diện tích cáp dự ứng lực dựa vào gới hạn ứng suất kéo trong bê tông và giả
thuyết tổng mất mát ứng suất trong cáp.
Giới hạn ứng suất kéo trong bê tông tại thớ dưới ở TTGH sữ dụng (theo TCN 5.9.4.2.2-1):
,

0,5 f c 0,5. 40 3,16 MPa

Trị số nhỏ nhất của lực kéo trước F P để đảm bảo ứng suất kéo thớ dưới không vượt quá giới
hạn ứng suất (TCN 5.9.4.2.2-1):
f c 

FP FP .e. y d ( M USD ). y d



3,16MPa
Ag
I
I

Trong đó:
I: là mơ men qn tính của mặt cắt tính đổi tại tiết diện giữa nhịp
yd: khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ dưới của mặt cắt tính đổi. Ta giả thiết lấy mặt cắt
khơng có cốt thép.
Ag: diện tích ngun của mặt cắt tính đổi tại tiết diện giữa nhịp
Ta có:Diện tích mặt cắt: Ag=6490,43cm2.
Toạ độ trọng tâm mặt cắt:Yco=81,10 cm.
Mơmen qn tính đối với trục x:

Jxo=63989643 cm4.

Mơmen qn tính đối với trục trung hoà: Ido =21292643 cm4

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 19 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

Giả định khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm cốt thép DƯL là a=200mm, suy ra độ lệch
tâm e=yd-a=0,811-0,2=0,611 m.
f c 

FP FP .e. y d ( M DC  M LL  IM ). y d


3,354 MPa
Ag
I
I

FP FP .61,1.811 878605,8.811


0,3354KN / cm 2
6416 64000000
64000000
 FP 11609,552KN 11,6096MN
f c 

Theo (TCN 5.9.3-1) giới hạn ứng suất cho các bó thép dự ứng lực ở TTGH sữ dụng sau tồn
bộ mất mát là 0,8fpy=0,8.1674=1339MPa=1,339KN/mm2
+ Tính tốn cốt thép,kiểm tra tiết diện dầm BTCT DƯL 33,0 m.
*Xác định sơ bộ diện tích cốt thép ứng suất trước:
APS =

FP 11609,552

= 0,00867 (m2) = 8670 (mm2)
f PS
1339000

Với: Aps1 = 140 mm2 là diện tích của một tao 15,2mm
Mỗi bó gồm có n= 7 tao .
Vậy số bó thép là : N =

APS
8670

8,8
n. Astr 7 140

250

Thử chọn số bó thép là : N =7 bó và bố trí như hình vẽ dưới đây:

2

3

4

5

6

7

200

110110110

200

1

200

155 155
710

Trọng tâm cốt thép ứng suất trước đến biên dưới của dầm:
3 11  3 22  1 33
aT 

7

18,9(cm)

2.9.4a: Kiểm toán tiết diện theo trạng thái giới hạn cường độ I:
Sức kháng uốn tính tốn :
Mr = Ф.Mn
Trong đó : Mr : Sức kháng uốn tính tốn
Mn : Sức kháng uốn danh định
Ф : Hệ số sức kháng, với bê tơng cốt thép dự ứng lực thì Ф =1,0.

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 20 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

Trong thực tiễn thiết kế, biểu đồ ứng suất bê tông chịu nén được quy ước coi như một khối
/
hình chữ nhật, có cạnh là 0,85. f C phân bố trên một vùng giới hạn bởi mặt ngoài cùng chịu
nén của mặt cắt và đường thẳng song song với trục trung hoà, cách thớ chịu nén ngoài cùng
một khoảng: a = 1.c . Khoảng cách c phải tính vng góc với trục trung hồ.
Với bê tơng có cường độ chịu nén khi uốn f C = 40 ( MPa ) > 28(MPa) thì hệ số:
 f c  28 
 0,76.
 7 

1 = 0,85  0,05 

Ứng suất trung bình trong tao cáp ứng suất trước fps có thể lấy như sau :
c

fps = fpu.(1- k. d ) < fpu = 1860000 ( KN/m2 ).
p

k = 2.(1,04 -

f py
f pu

) = 0,28

Sức kháng uốn danh định:( đối với mặt cắt chữ T )



Mn = A ps . f ps  d p 

 a hf 
a
/
 [TCN 5.7.3.2.2-1]
  0.85 f c  b  bw .1 .h f . 
2
2
2



( giả thiết As, A's =0)
Với cốt thép DƯL có dính bám với bê tơng (với mặt cắt chữ T)
Aps . f pu  0,85.1 . f c/ . b  bw .h f
f pu
c=

0,851 f c/ bw  kAps .
dp

Trong đó :
+ Aps : Diện tích cốt thép dự ứng lực trong vùng chịu kéo, Aps = 7 .7.140 =
6860( mm2 ).
+ fpu : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của thép dự ứng lực, fpu = 1860 MPa.
+ As : Diện tích cốt thép thường chịu kéo, có thể chọn As = 0.
+ A's: Diện tích cốt thép thường chịu nén, có thể chọn A's = 0
+ β1 = 0,76
+ b : Bề rộng cánh chịu nén, b = 1080 mm.
+ dp : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng tới trọng tâm cốt thép dự ứng lực, dp =
1600 – 189= 1411mm
+ fps : Ứng suất trung bình trong bó thép ứng suất trước ở sức kháng danh định

c 
f PS  f Pu 1  k . 
dP 


+ hf : Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện, là chiều dày quy đổi từ cánh trên của dầm,
hf = 215 mm.
+ bW : Chiều rộng bản bụng, bW = 200 mm.
Để tính toán chiều cao vùng nén, trước hết cần xác định trường hợp tính tốn là trục trung hồ
qua cánh hoặc qua sườn dầm. Muốn vậy giả thuyết trục trung hoà qua mép dưới bản chịu nén
và bỏ qua cốt thép thường. Ta có:

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 21 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
Aps . f pu

c

0.851 f c, b  kAps .

f pu

6860 1860



dp

0.85.0.76.40.1080  0.28.6860.

1860
1411

419  h f 215mm

Vậy trục trung hịa đi qua sườn dầm, áp dụng cơng thức đối với mặt cắt chữ T, sử dụng công
thức [5.7.3.1.1-3]
Ta có :
6860 1860  0.85.40.0.76.1080  200 .215
259
1860
c=
( mm )
0.85.0.76.40.1080  0.28.6860.
1411

=>
c = 259( mm )
với a = c.β1 = 321 . 0.76 = 197 (mm) :
Chiều dày khối ứng suất tương đương
197 

f PS 1860 1  0.28.
 1787,29 ( MPa ).
1411 


Sức kháng uốn danh định tiết diện chữ T:
197 

 197 215 





M n 6860.1787,29. 1411 
 0.85.40.1080  200 .0,76.215.


2 
2 

 2





1,605.1010 (N.mm) = 16048(kN.m)
=>Mn = 16048 (kN.m)
Sức kháng uốn tính tốn: Mr=Ф.Mn=16048( kN.m )> Mu = MuCĐ = 12294,716(KN.m).
Vậy kiểm tốn đạt u cầu.
+Tính toán cốt thép,kiểm tra tiết diện dầm BTCT DƯL 33m.
*Xác định sơ bộ diện tích cốt thép ứng suất trước:
15381
= 0,0115 (m2) = 11487(mm2)

f PS 1339000
APS
11487
Vậy số bó thép là : N =

11 .72
n. Astr 7 140

APS =

FP

Thử chọn số bó thép là : N =8 bó và bố trí như hình vẽ dưới đây:

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 22 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan

=


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

110 110 110 110

250

1

200

1

2

3

4

5

6

7

200

200

155 155
710

Trọng tâm cốt thép ứng suất trước đến biên dưới của dầm:
aT 

3 11  3 22  133  144
22(cm)
10

2.9.1.4b: Kiểm toán tiết diện theo trạng thái giới hạn cường độ I:
Ta có :
7840 1860  0.85.40.0.76.1080  200 .215
1860

c=
0.85.0.76.40.1080  0.28.7840.

314

( mm )

1380

với a = c.β1 =314 . 0,76 = 238 (mm) :
Chiều dày khối ứng suất tương đương
f PS

238 



1860 1  0.28.
1769,92 ( MPa ).
1380 




Sức kháng uốn danh định tiết diện chữ T:
238 

 238 215 
M n 7840.1769,92.1380 


  0.85.40.1080  200 .0,76.215.

2 
2 

 2

1,755.1010 (N.mm) = 17554(kN.m)
=>Mn = 17554 (kN.m)
Sức kháng uốn tính tốn: Mr=Ф.Mn=17554( kN.m )> Mu = MuCĐ = 16064(KN.m).
Vậy kiểm toán đạt yêu cầu.

2.10:BẢNG THỐNG KÊ KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN I

STT

Bảng thống kê khối lượng phương án I
Tên cấu kiện
Thể tích
Khối

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 23 -

Ghi

GVHD: Th.s. Nguyễn lan

=


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

Bê tông
Cốt thép
1
Dầm
thường
Cốt thép ƯST
Bê tông
2
Lan can
Cốt thép
thường
Bê tông
3
Bản mặt cầu
Cốt thép
thường
Bê tông nhựa
Lớp
phủ
mặt
4

Bê tông xi
cầu
măng
Bê tông
5
Mố 1
Cốt thép
Bê tông
6
Mố 2
Cốt thép
Bê tông
7
Trụ 1
Cốt thép
Bê tông
8
Trụ 2
Cốt thép
Bê tông
9
Trụ 3
Cốt thép
Bê tơng
10
Trụ 4
Cốt thép
Bê tơng
11
Cọc

Cốt thép
Tổng thể tích bê tông (m3)
Tổng khối lượng Bê tông (T)
Tổng khối lượng cốt thép thường(T)
Tổng khối lượng cốt thép dự ứng
lực(T)

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

(m3)
674.4

lượng(T)
1661.51

chú
40Mpa

79.996
75.9

54.696
189.72

35Mpa

9.27
380.42

951.03

35MPa

45.214
157.04
359.06
210.58

526.456
21.058
210.58
526.456
21.058
167.35
418.37
8.367
193.43
483.57
9.671
193.43
483.57
9.671
167.35
418.37
8.367
159.753
399.383
27.461

2433.193
6058.435
240.133
54.696

- 24 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan


THIẾT KẾ SƠ BỘ

Đồ án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU
1.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU
- Ngun lý tính tốn: dùng phương pháp dải gần đúng, hoặc nội suy từ các tài liệu khác.
- Bề rộng dải tương đương theo bảng 4.6.2.1.3-1:
+ Đối với mơmen dương: b= 660+0,55S
+ Đối với mơmen âm:
b= 1220+0,25S
1.2. SỚ LIỆU TÍNH TOÁN
- Khoảng cách giữa 2 dầm ngang là: L1 = 7350 mm.
- Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: L2 = 2700 mm.
- Xét tỉ số:
L1/L2 = 7350/2700 = 3,34 > 2
=> Bản làm việc theo 1 phương mặc dù bản được kê trên 4 cạnh.
- Do dải cơ bản nằm ngang và nhịp là S=2700 < 4600 nên ta thiết kế theo các bánh xe của trục
145 kN.

- Chiều dày bản mặt cầu: hf = 200 mm
- Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:
+ Lớp BTN dày: 5cm.
+ lớp phòng nước dày: 1 cm
+ Khối lượng lớp phủ tạo độ dốc có chiều dày trung bình 6 cm.
1.3. SƠ ĐỜ TÍNH BẢN MẶT CẦU
Bản mặt cầu được tính tốn theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm. Trong đó phần
bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ liên tục, do đó sau khi tính tốn dầm đơn giản
xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu.
Bản mặt cầu làm việc theo phương cạnh ngắn nên cắt 1 dải bản rộng 1m như hình vẽ để
tính tốn.

SVTH: Dương tất thắng

Lớp 12A2.1

- 25 -

GVHD: Th.s. Nguyễn lan