ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GIÀN THÉP KẾT HỢP

Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

MỤC LỤC
CHƯƠNG I :.......................................................................................2
1.1. Tóm tắt nhiệm vụ đồ án........................................................................................................................................2
1.1.1. Các số liệu thiết kế :.............................................................................................................................. 2
1.1.2. Nhiệm vụ thiết kế:................................................................................................................................ 3
1.2.Các trạng thái giới hạn...........................................................................................................................................3
1.2.1. Trạng thái giới hạn cường độ I.............................................................................................................. 3
1.2.2. Trạng thái giới hạn sử dụng................................................................................................................... 3
1.2.3.Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy......................................................................................................... 3
1.3 Vật liệu dùng cho kết cấu.......................................................................................................................................3
1.4 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp.........................................................................................................................................3
1.5. Chọn sơ bộ kích thước...........................................................................................................................................4
1.5.1.Bản mặt cầu:.......................................................................................................................................... 4
1.5.2 Dầm dọc:............................................................................................................................................... 4
1.5.3 Dầm ngang:........................................................................................................................................... 5
1.5.4 Liên kết dọc trên và dọc dưới giữa 2 giàn chủ:....................................................................................... 5

CHƯƠNG II :......................................................................................5
2.1.Thiết kế dầm dọc.....................................................................................................................................................5
2.1.1. Chọn tiết diện........................................................................................................................................ 5
2.1.2. Tải trọng tác dụng lên dầm dọc............................................................................................................. 6
2.1.3 Kiểm tra tiết diện.................................................................................................................................. 11
2.2 Thiết kế dầm ngang...............................................................................................................................................17
2.2.1. Chọn tiết diện...................................................................................................................................... 17
2.2.2. Tải trọng tác dụng lên dầm ngang........................................................................................................ 18
2.2.3 Xác định nội lực dầm ngang................................................................................................................. 20
2.2.3. Kiểm tra tiết diện................................................................................................................................ 22

2.3 Thiết kế liên kết dầm dọc vào dầm ngang.........................................................................................................26
2.3.1.Xác định số bu lông liên kết bản con cá với cánh trên của dầm dọc......................................................27
2.3.2 Xác định số bu lông liên kết sườn dầm dọc và thép góc liên kết..........................................................29
2.3.3 Tính số lượng bulơng........................................................................................................................... 30
2.4. Thiết kế liên kết dầm ngang vào nút.................................................................................................................31
2.4.1.Cơng thức tính..................................................................................................................................... 31
2.4.3.Tính số lượng bulơng........................................................................................................................... 31

CHƯƠNG III:....................................................................................32
3.1 Xác định nội lực các thanh qui tụ tại nút số 4..................................................................................................33
3.1.1 Xác định tải trọng tác dụng lên giàn..................................................................................................... 33
3.1.2. Tổ hợp nội lực..................................................................................................................................... 37
3.2- Chọn tiết diện thanh............................................................................................................................................37
3.2.1. Tính nội lực......................................................................................................................................... 37
3.2.2.Chọn tiết diện....................................................................................................................................... 39

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 1


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

3.3.Kiểm tra tiết diện thanh.......................................................................................................................................41
3.3.1. Kiểm tra thanh chịu kéo và uốn kết hợp.............................................................................................. 41
3.3.2. Kiểm tra thanh chịu nén và uốn kết hợp.............................................................................................. 44
3.3.3. Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng.................................................................................................... 46
3.3.4. Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi.......................................................................................................... 46

CHƯƠNG IV:....................................................................................49
4.1.Tính số bulơng liên kết các thanh giàn..............................................................................................................51
4.1.1. Tính sức kháng danh định của một bu lông..........................................................................................51

.............................................................................................................57
.............................................................................................................58
CHƯƠNG V :....................................................................................58

THIẾT KẾ CẦU GIÀN
ĐƯỜNG ÔTÔ CHẠY DƯỚI
ĐỒ ÁN CẦU
THÉP
CHƯƠNG I :

GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ
VÀ CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU NHỊP
1.1. Tóm tắt nhiệm vụ đồ án
1.1.1. Các số liệu thiết kế :
1.1.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế: áp dụng tiêu chuẩn ngành 22TCN 272-05
1.1.1.2 Chiều dài nhịp: ltt=75m.
1.1.1.3 Khổ cầu: K=7.0 + 2x1.0 m.
1.1.1.4 Tải trọng: hoạt tải HL93.
1.1.1.5. Đoàn người: 400 daN/m2.

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 2

Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

1.1.2. Nhiệm vụ thiết kế:
1.1.2.1 Thiết kế hệ dầm mặt cầu:
•
Dầm dọc
•
Dầm ngang
•
Liên kết dầm dọc vào dầm ngang
•
Liên kết dầm ngang vào dàn chủ.
1.1.2.2 Thiết kế tiết diện các thanh dàn trong 1 nút tự chọn
1.1.2.3 Thiết kế bản nút
1.2.Các trạng thái giới hạn
1.2.1. Trạng thái giới hạn cường độ I
U = η.{1,25DC + 1,5DW + 1,75(LL+IM)}
IM = 25%

(1.1)

1.2.2. Trạng thái giới hạn sử dụng
U = 1,0.(DC + DW) +1,0.(LL+IM)
IM = 25%

(1.2)

1.2.3.Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy

U = 0,75.(LL+IM)
IM = 15%
Trong đó:
LL - hoạt tải xe.
IM - lực xung kích.
DC tĩnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết.
DW tĩnh tải của các lớp phủ mặt cầu.
η = ηD.ηR.ηI: hệ số điều chỉnh tải trọng,lấy theo 22TCN 272-05

(1.3)

Bảng1.1:
Các hệ số
1. Hệ số độ dẻo ηD
2. Hệ số dư thừa ηR
3. Hệ số quan trọng ηI
η=ηD.ηR.ηI

(1.3.3)
(1.3.4)
(1.3.6)
(1.3.2.1)

Cường độ
0,95
0,95
1,05
0,95

Sử dụng

1,0
1,0
KAD
1,0

Mỏi
1,0
1,0
KAD
1,0

1.3 Vật liệu dùng cho kết cấu
-Thép kết cấu M270 cấp 250 có FY = 250Mpa
-Bê tơng bản mặt cầu có f’c = 30Mpa
- Liên kết sử dụng bu lơng cường độ cao.
1.4 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp
- Chọn giàn có 2 đường biên song song. Giàn có 10 khoang, chiều dài mỗi khoang
d = 7,5 m.

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 3


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

Chiều cao giàn chủ:
1 1 

h =  ÷  xL = 10,71 ÷ 7,5m
 7 10 

(1.4)

Tuy nhiên, chiều cao dàn cịn phụ thuộc vào kích thước xe chạy trên cầu, đối với
cầu ơtơ có đường xe chạy dưới có chiều cao không < 7,3 m
Chọn sơ bộ h =10,5 m. Chiều dài mỗi khoang d =7,5m. Khi đó góc xiên α hợp bởi
thanh xiên và phương nằm ngang là α = 54027’44’’.
3'

5'

6

8

7'

9'

10

10.5

4

10.5

2

1

7.5

2'

3

4'

5

6'

75

7

8'

9

10'

7.5

11

Hình 1.1: Sơ đồ giàn chủ

Khoảng cách giữa các tim giàn chủ:
Đối với cầu xe chạy dưới : Bố trí hai giàn chủ với khoảng cách lớn hơn khổ đường
xe chạy 1-1,5m để kể đến phần đá vỉa và bề rộng các thanh giàn .
Ta chọn khoảng cách giữa hai giàn chủ là B = 8,0 m
1.5. Chọn sơ bộ kích thước
1.5.1.Bản mặt cầu:
1.5.1.1.Phần xe chạy:(A9.7.1.1)
Bản mặt cầu có chiều dày tối thiểu 175 mm, cộng thêm 15 mm hao mịn.Vậy chiều
dày của bản là 190 mm. Phía trên là lớp phủ mặt cầu dày 75mm gồm các lớp: BTAP,
lớp bảo vệ, lớp phòng nước.
1.5.1.2. Trọng lượng các bộ phận
- Bản mặt cầu dày 190 mm:
DC1 = 2,5.9,81.0,19.7,5 = 34,95 kN/m
- Lớp phủ mặt cầu đường xe chạy dày 75mm:
DW = 2,25.9,81.0,075.7,0 =11,59 kN/m
-Trọng lượng đá vỉa:
DC2(dv) = 2.2,5.

(0,15 + 0,25).0,3
9,81 = 2,94 kN/m
2

1.5.2 Dầm dọc:
-Chọn 5 dầm dọc, khoảng cách giữa các dầm dọc là 1,6 m .
-Chiều cao dầm dọc: được tính chính xác trong phần thiết kế dầm dọc.

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 4

Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

1.5.3 Dầm ngang:
- Các dầm ngang được đặt tại các nút giàn chủ, cách nhau 1 khoảng bằng khoang
giàn d = 7,5 m.
- Chiều cao dầm ngang cũng như các kích thước khác được tính chính xác trong
phần thiết kế dầm ngang.

8.0

1.5.4 Liên kết dọc trên và dọc dưới giữa 2 giàn chủ:

8.0

75

75

Hình 1.2: Liên kết dọc trên và dọc dưới của giàn chủ.
CHƯƠNG II :

THIẾT KẾ HỆ DẦM MẶT CẦU,
LIÊN KẾT DẦM DỌC VÀO DẦM NGANG,
DẦM NGANG VÀO GIÀN CHỦ
2.1.Thiết kế dầm dọc
Dầm dọc đặt dọc theo hướng xe chạy, làm việc như một dầm liên tục nhiều nhịp,
có nhịp tính tốn là khoảng cách giữa các dầm ngang, dầm dọc có tác dụng làm giảm

độ lớn của mặt cầu .
2.1.1. Chọn tiết diện
Chiều cao dầm dọc có thể chọn theo điều kiện sau :
1 1 
1 1 
.d =  ÷ .7,5 = (0,938 ÷ 0,500) m.
 8 15 
 8 15 

D=  ÷

(2.1)

Do dầm dọc có nhịp khá nhỏ nên ta có thể dùng dầm định hình
→ Chọn tiết diện dầm dọc loại I cánh rộng theo tiêu chuẩn ASTM loại W có đặc
trưng hình học như sau :

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 5


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

d

tf

Y

X

tw

X

Y
bf

Hình 2.1: Mặt cắt ngang thép hình “W”.
d, mm bf, mm tf, mm tw, mm Z, mm3
Iy, mm4
Ix, mm4
600
240
16
12
2794139 36945792
838241792
2
-Diện tích mặt cắt ngang của dầm dọc là 144,96 cm
-Trọng lượng bản thân dầm dọc là : 144,96.10-4.7,85.9,81= 1,12 kN/m

Sxmm3
1605216

2.1.2. Tải trọng tác dụng lên dầm dọc
Sự phân bố tải trọng theo phương ngang cầu lên các dầm dọc được xác định theo

phương pháp địn bẩy.
Hình 2.2 dưới đây thể hiện sự phân bố tải trọng lên các dầm dọc

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 6


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

ĐAH R1

ĐAH R2

ĐAH R3

Hình 2.2 Đường ảnh hưởng áp lực lên các dầm
Bảng 2.1: Hệ số phân phối ngang của các dầm dọc
Dầm
Số làn xe chất tải
Hệ số làn xe m
Dầm 1
Dầm 2
Dầm 3

1
1
2

1,2
1,2
1,0

mg HL 93 = m.0,5 ∑ yi

0,487
0,600
0,625

2.1.2.1.Nội lực do tĩnh tải
Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc bao gồm: lớp phủ mặt cầu DW, đá vỉa, bản thân
dầm dọc .
Tính tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc :
-Tải trọng bản thân dầm dọc DC1 = 1,12 kN/m
-Trọng lượng bản mặt cầu DC2 = 0,19.2,5.9,81= 4,66 kN/m2
-Trọng lượng lớp phủ DW = 0,075.2,25.9,81= 1,655 kN/m2
-Trọng lượng đá vỉa : DC2(dv)=2,94kN/m
SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 7


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

Tổng quát ta đặt tải trọng lên đường ảnh hưởng áp lực dầm, tĩnh tải được xác
định theo công thức sau:

gtt = 1,5.DW. ω D¦W +1,25.(DC2. ω DC 2 + DC1+ DC2(dv)ydv)
(2.2)
Trong đó :
ω D¦W , ω DC 2 -diện tích đường ảnh hưởng áp lực của dầm đang xét tương ứng với lớp
phủ mặt cầu, bản mặt cầu.
ydv
tung độ đường ảnh hưởng ứng tại trọng tâm đá vỉa.
Bảng 2.2 Kết quả tính tốn tải trọng tĩnh tác dụng lên các dầm dọc
DW(kN/m2) ω D¦W DC2(kN/m2) ω DC 2
DC1
ydv
Dầm 1
1,655
1,441
4,66
1,129
1,12
1,286
Dầm 2
1,655
1,505
4,66
1,582
1,12
-0,286
Dầm 3
1,655
1,600
4,66
1,600

1,12
0,000
Nội lực tính tốn do tĩnh tải được xác định theo công thức:
M= η gtt. ω M ; V= η gtt. ωV
ĐAH M1/2

gtt(kN/m)
16,383
14,115
15,532

(2.3)

ĐAH M1/4

ĐAH Q1/4
ĐAH Qgoi

Bảng 2.3 Mô men do tĩnh tải tính tốn
Tiết diện giữa nhịp
ω DAH
M1/2(kN.m)
Dầm 1
7,031
114,676
Dầm 2
7,031
99,243
Dầm 3
7,031

109,205
Bảng 2.4 Lực cắt do tĩnh tải tính tốn
Tiết diện tại gối
ω DAH
Vg(kN)
Dầm 1
3,75
61,436
Dầm 2
3,75
52,931
Dầm 3
3,75
58,245

Tiết diện 1/4
ω DAH
M1/4(kN.m)
5,273
86,388
5,273
74,428
5,273
81,900
Tiết diện 1/4
ω DAH
V1/4(kN)
1,875
30,718
1,875

25,195
1,875
29,123

2.1.2.2.Nội lực do hoạt tải

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 8


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

Hiệu ứng lớn nhất do hoạt tải gây ra được lấy theo giá trị lớn hơn của các trường
hợp sau :
- Xe tải thiết kế + tải trọng làn (hệ số xung kích IM=25%)
- Xe hai trục thiết kế +tải trọng làn (hệ số xung kích IM=25%)
Tại tiết diện tại gối:

110 KN

110 KN

145 KN

145 KN

35 KN

ĐAH Qgoi

+Xe tải :
Mgoi = 0
Vgoi = 145(1+0,427) =206,92 kN
+Xe tanđem :
Mgoi =0
Vgoi =110(1+0,84) =202,40 kN
+ Tải trọng làn
Mln100=0
Vlngoi= 9,3.3,75=34,88kN
Tại tiết diện 1/4 nhịp

110 KN

110 KN

110 KN

145 KN

145 KN

110 KN

145 KN

ĐAH M1/4

145 KN

9.3 KN/M

35 KN

ĐAH Q1/4

+Xe tải :
M1/4L = 145.(1,406+0.331)=251,87kNm
SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

35 KN

Trang: 9


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

V1/4L = 145.(0,75+0.177)=134,42 kN
+Xe tanđem :
M1/4L =110(0,9375+0,6375)=173,25kNm
V1/4L=110(0,75+0,51)=138,60 kN
+ Tải trọng làn :
Mln1/4L=9,3.5,27 =49,01kNm
Vln1/4L= 9,3.2,11=19,62kN
Tại tiết diện giữa nhịp :
110 KN

110 KN

110 KN

110 KN
145 KN

145 KN

35 KN

9.3 KN/M
145 KN

145 KN

ĐAH M1/2

35 KN

ĐAH Q1/2

+Xe tải :
M1/2L = 145.1,875=271,88kNm
V1/2L= 145 0,5=72,50 kN
+Xe tanđem :
M1/2L =110(1,875+1,275)=346,5kNm
V1/2L=110(0,50+0,34)=92,40 kN
+ Tải trọng làn

Mln1/2L=9,3.7,031 =65,39 kNm
Vln1/2L= 9,3.0,938=8,72kN
Bảng 2.5.Bảng kết quả tính tốn M,V tại các vị trí gối, 1/4 L,1/2L.
Mgoi
Vgoi
M1/4L
V1/4L
M1/2L
Xe tải
0
206,92
215,87
134,42
271,88
Xe tanđem
0
202,40
173,25
138,60
346,50
Tải trọng làn
0
34,88
49,01
19,62
65,39
Nội lực do hoạt tải gây ra là :
Mu = η . mgM .1,75((1+IM) ∑ Pi yi )
Vu = η . mgV .1,75((1+IM) ∑ Pi yi )
Đối với trạng thái giới hạn cường độ một η = 0,95

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 10

V1/2L
72,50
92,40
8,71


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

Bảng 2.6 Nội lực do hoạt tải tính tốn
mg HL 93
IM
Tại gối
Tại ¼ nhịp
(%) Mu(kN.m) Vu(kN) Mu(kN.m)
Dầm 1 0,487
25
0
240,14
224,94
Dầm 2 0,600
25
0
295,86

277,13
Dầm 3 0,625
25
0
308,19
288,68
Bảng 2.7 Tổng hợp nội lực của dầm dọc
Tại gối
Mô men (kN.m)
Tĩnh tải
hoạt tải
∑M

Dầm 1
Dầm 2
Dầm 3
Tại 1/4
nhịp

0
0
0

Dầm 1
Dầm 2
Dầm 3
Tại giữa
nhịp

86,388

74,428
81,900

Dầm 1
Dầm 2
Dầm 3

0
0
0
0
0
0
Mô men (kN.m)
Tĩnh tải
hoạt tải
∑M

224,940
331,278
277,130
351,588
288,680
370,580
Mô men (kN,m)
Tĩnh tải
hoạt tải
∑M
114,676
99,243

109,205

416,850
513,580
534,970

531,526
612,823
644,175

Tĩnh tải
61,436
52,931
58,245
Tĩnh tải
30,718
25,195
29,123
Tĩnh tải
0,00
0,00
0,00

Tại giữa nhịp
Vu(kN) Mu(kN.m) Vu(kN)
160,13
416,85
102,33
197,28
513,58

126,07
205,50
534,97
131,32
Lực cắt (kN)
hoạt tải

∑V

240,14
301,58
295,86
348,79
308,19
366,44
Lực cắt (kN)
hoạt tải
∑V

160,13
190,848
197,28
222,475
205,50
234,623
Lực cắt (kN)
hoạt tải
∑V
102,33
126,07

131,32

102,33
126,07
131,32

2.1.3 Kiểm tra tiết diện
2.1.3.1.Trạng thái giới hạn cường độ I
Yêu cầu mô men kháng uốn dẻo: Z
-Giả thiết tiết diện chắc và biên chịu nén được liên kết dọc toàn bộ :
Φf.Mn ≥ Mu
(2.4)
Trong đó:
Φr hệ số sức kháng,với cấu kiện chịu uốn Φf= 1.0 (lấy theo bảng 6.8 Tr.196
sách Cầu thép)
Mn sức kháng danh định đặt trưng cho tiết diện chắc.
Mp mơmen chảy dẻo.
-Ta có:
Mn = Mp = Z.FY
Từ đó: Z ≥

Mu
644,175.10 6
=
= 2576700 mm3
Fy
250

Ta thấy: Z = 2794139 mm3 > 2576700 mm3
=> đạt yêu cầu về mômen kháng uốn dẻo.

2.1.3.2. Kiểm tra mỏi đối với vách đứng
Ta có:
Dc =

1
1
. (d-2.tf) = . (600 – 2.16) = 284 mm.
2
2

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 11


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05
=>
Do đó:

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

D 2 DC 2 x 284
200000
=
=
= 47,33 ≤ 5,76.
= 162,9
tw
tw
12

250

(2.5)

fcf ≤ Rh.FYC (Đối với vách khơng có sườn tăng cường dọc) (2.6)

Trong đó:
Rh:
hệ số lai, kể đến sự chiết giảm ứng suất trong bản cánh khi mặt cắt không
đồng nhất, ở đây ta lấy Rh = 1,0.
FYC:
cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh chịu nén, F YC = 250 Mpa.
fcf:
là ứng suất nén đàn hồi lớn nhất trong biên chịu nén do tác dụng của tĩnh
tải không hệ số và hai lần tải trọng mỏi (A6.10.4.2)
Tính nội lực do tĩnh tải không hệ số:
Mtt1/2L = (DW. ω D¦W +DC2. ω DC 2 +DC1+ DC2(dv)ydv) ω M
(2.7)
Bảng 2.8 Nội lực do tĩnh tải khơng hệ số
ω D¦ W
ω DC 2
ωM
DW
DC2
DC1
ydv
Mtt1/2L
(kN/m2)
(kN/m2)
(kN.m)

Dầm 1
1,655
1,410
4,66
1,129
1,12
1,286 7,031
87,856
Dầm 2
1,655
1,505
4,66
1,582
1,12
-0,286 7,031
71,309
Dầm 3
1,655
1,600
4,66
1,600
1,12
0,000 7,031
78,916
Tính nội lực do tải trọng mỏi:

145 KN

145 KN

35 KN

ĐAH M1/2

Hình 2.3: Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm dọc
(tính cho trạng thái giới hạn mỏi)
-Hoạt tải tính cho TTGH mỏi và đứt gãy do mỏi:
M1/2LLL+IM = mgM/m.0,75.(LL+IM)
với m là hệ số làn xe, IM=15%
( Tải trọng mỏi do 1 xe tải mỏi gây ra, không xét hệ số làn xe)
Bảng 2.9 Nội lực do hoạt tải mỏi
Dầm

mgM/m

Dầm 1

0,445

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

∑

Piyi(kN.m)
271,88

M1/2LLL+IM
104,350
Trang: 12

Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05
Dầm 2
0,417
Dầm 3
0,417
-Tính fcf:
Mcf = 87,586 + 2.104,350= 296,286 kN.m
f cf =

M cf
Z

=

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ
271,88
181,25

97,790
97,790

296,286.10 6
= 106,038 Mpa < Rh.Fyc = 1,0.250 = 250 Mpa
2794139

=> đạt
Sự mất ổn định cũng có thể xảy ra do cắt, do đó ta phải kiểm tra điều kiện:
v cf ≤ vcr =

Fyw
3

= 0,58CFyw

(2.8)

Trong đó:
vcf - Ứng suất đàn hồi lớn nhất của vách do tổ hợp tĩnh tải không hệ số và hai
lần xe tải mỏi
vcr Ứng suất mất ổn định cắt tới hạn của vách
-Tính nội lực do tĩnh tải khơng hệ số:
Vttg= (DW. ω D¦W +DC2. ω DC 2 +DC1+ DC2(dv)ydv) ω M
(2.9)
Bảng 2.10 Nội lực do tĩnh tải khơng hệ số
ω D¦ W
ω DC 2
ωM
DW
DC2
DC1
ydv
Vttg
2
2
2
(kN/m )
(kN/m )
(kN/m )
(kN)

Dầm 1
1,655 1,410
4,66
1,129
1,12
1,286 3,75
46,858
Dầm 2
1,655 1,505
4,66
1,582
1,12
-0,286 3,75
38,033
Dầm 3
1,655 1,600
4,66
1,600
1,12
0,000 3,75
42,090
-Tính nội lực do tải trọng mỏi:

145 KN

145 KN

35 KN

ĐAH Qgoi

Hình 2.4: Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm dọc
(tính cho trạng thái giới hạn mỏi)
-Hoạt tải tính cho TTGH mỏi và đứt gãy do mỏi:
VgLL+IM = mgM/m.0,75.(LL+IM)
với m là hệ số làn xe, IM=15%
( Tải trọng mỏi do 1 xe tải mỏi gây ra, không xét hệ số làn xe)
Bảng 2.11 Nội lực do hoạt tải mỏi
Dầm
mgM/m
VgLL+IM
∑ Piyi(kN.m)
Dầm 1
Dầm 2

0,445
0,417

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

206,92
206,92

85,87
86,29

Trang: 13


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

Dầm 3
0,417
cf
→ Vg = 46,858+2.86,29=219,438 kN
-Tính vcf :
vcf=

V gcf × S 1x −/ 2x
I xtw

=

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ
206,92

86,29

219,438 × 1605216 3
10 = 35,02 Mpa
838241792 × 12

(2.10)

-Tính vcr:
Ta có k = 5 + 5/(d0+D) = 5 (Do khơng có sườn tăng cường đứng)
D/tw= 568/12=47,33< 1,10

Ek
200000.5
=1,10

=69,57 →C=1
Fyw
250

→vcr= 0,58.1.250=145 Mpa
→vcf = 35,02 < 145 Mpa → OK
2.1.3.3. Kiểm tra độ mảnh
Độ mảnh vách(A.6.10.4.1)
- Với tiết diện chắc:
2.DCP
E
≤ 3.76
tw
FYC

(2.11)

Trong đó:
DCP chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen chảy dẻo
tw
chiều dày bảng bụng: 12 mm
DCP = 0,5.(d-2tf) = 0,5.(600-2x16) = 284,0 mm
=>

D 2.Dcp
E
200000
=
= 47,33 ≤ 3.76
= 3.76

= 106,35
tw
tw
FYC
250

=>đạt
Độ mảnh của biên chịu nén
- Công thức kiểm tra:
bf
2t f

≤ 0.382

E
FYC

(2.12)

Trong đó:
bf bề rộng bản biên chịu nén: bf = 240 mm
tf chiều dày bản biên chịu nén: tf =16 mm
Vậy

bf
2t f

=

240

E
200000
= 7,50 ≤ 0.382
= 0.382
= 10,8
2.16
Fyc
250

đạt

2.1.3.4. Kiểm tra điều kiện chống cắt
Với dầm vách không tăng cường ( A 6.10.7.2)
Sức kháng cắt của dầm Vr được lấy như sau:
Vr = φv.Vn
(2.13)
Trong đó:
φv hệ số sức kháng, lấy theo mục A.6.5.4.2 được φv = 1.0
=> Vr = 1,0.Vn
Vn sức kháng cắt danh định, đối với bản bụng không có sườn tăng cường
lấy theo điều A6.10.7.2 như sau:
SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 14


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05
• Nếu:

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

D
E
200000
≤ 2,46.
= 2,46.
= 69,58
tW
FYW
250

thì Vn = Vp=0,58FYWDtW
• Nếu: 69,58< 2,46

(2.14)

E
D
E
200000
< ≤ 3,07.
= 3,07.
= 86,83
FYW
FYW tW
250

thì Vn = 1,48.tW2. EFYW

(2.15)

• Nếu:

D
E
200000
> 3,07.
= 3,07.
= 86,83
tW
FYW
250

thì Vn =

4,55.tW3 .E
d

(2.16)

Trong đó:
FYW - Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản bụng, FYW = 250 Mpa.
D = (d-2.tf) = (600-2.16) = 568 mm, tW = 12 mm
=> D/tW = 47,33< 69,58
=> Vn = Vp = 0,58.FYW.D.tw
= 0,58.250.10-3.568.12 = 988,32KN
Ta thấy:
Vr > Vu = Vg = 366,44 KN => đạt.
Thiết kế sườn tăng cường tại gối:(A.6.10.8.2)
Vu > 0,75.φb.Vn

(2.17)
Trong đó:
Vu = 366,44 kN - sức kháng cắt tính tốn tại gối.
φb hệ số sức kháng đối với gối quy định ở điều A.6.5.4.2, φb = 1,0.
Vn = 988,32 kN sức kháng cắt danh định.
=> 0,75.φb.Vn = 0,75.1,0.988,32 = 741,24 kN > Vu = 366,44 kN
Vậy không cần bố trí sườn tăng cường tại gối.
2.1.3.5. Yêu cầu cấu tạo
Tỷ số chung: Theo điều A.6.10.2.1
Đối với cấu kiện chịu uốn phải được cấu tạo theo tỷ lệ sao cho:
0,1 ≤

I yc
Iy

≤ 0,9

(2.18)

Trong đó:
Iy
mơmen qn tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong mặt
phẳng của bản bụng, Iy = 36945792mm4.
Iyc - mơmen qn tính của bản cách chịu nén của mặt cắt thép quanh trục đứng
trong mặt phẳng của bản bụng:
1
1
. tf.bf3 =
. 16.2403 = 18432000 mm4
12

12
I yc 18432000
=
= 0,499 ≤ 0.9  đạt
=> 0.1 ≤
I y 36945792

Iyc =

Chiều dày các bộ phận(A 6.7.3)
Chiều dày vách của tiết diện thép cán không nhỏ hơn 7 mm
SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 15


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05
tw =12 mm > 7 mm

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ
 Đạt

2.1.3.6. Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng
Trạng thái giới hạn sử dụng được kiểm tra để đảm bảo độ võng do tĩnh tải không
ảnh hưởng đến giao thông trên cầu.
Đối với cả hai biên của tiết diện không liên hợp
ff ≤ 0,8.Rb.Rh.Fyf (A.6.10.5.2)
(2.19)
Trong đó:
ff ứng suất bản cánh dầm đàn hồi do tải trọng có hệ số gây ra (MPa)

Fyf cường chảy của bản biên , Fyf = 250 MPa.
Theo mục trên ta chọn: Rb = 1.0, Rh = 1.0
Mômen lớn nhất của trạng thái giới hạn sử dụng được xác định :
M1/2L=(DW. ω D¦W +DC2. ω DC 2 +DC1+DC2(dv)ydv) ω M +η .mgM1,0((1+IM) ∑ Pi yi )
= Mtt1/2L + Mht1/2L với η =1,00
Bảng 2.12: Mômen lớn nhất của dầm dọc ở TTGH sử dụng
Dầm
Mtt1/2L
Mht1/2L
M1/2L
Dầm 1
87,856
273,930
361,786
Dầm 2
71,309
337,495
410,804
Dầm 3
78,916
351,552
430,468
M 430,468.10 6
=
Vậy ff =
= 154,06 MPa ≤ 0,8.1.1.250 = 200 Mpa  đạt.
Z
2794139

2.1.3.7. Kiểm tra mỏi và đứt gãy

Biên độ ứng suất cho phép phụ thuộc chu kỳ tải trọng và cấu tạo liên kết. Đứt gãy
phụ thuộc vào cấp liệu vật liệu và nhiệt độ
Chu kỳ tải trọng
-Giả thiết đây là cầu trên đường nơng thơn liên quốc gia, lưu lượng xe trung bình
hàng ngày là ADT = 10000 xe/làn/ngày và có hai làn xe tải, tỉ lệ xe tải trong đoàn xe là
0,2 (lấy theo Bảng 6.2 Tr.189 sách Cầu thép)
ADTT = 0,2.ADT = 0,2.(10000).(2 làn) = 4000 xe tải/ngày.
-Số xe tải trong một ngày cho một làn xe trung bình trong tuổi thọ thiết kế tính tốn
theo biểu thức:
ADTTSL = PxADTT
(2.20)
Trong đó:
P phần xe tải trong một làn đơn, lấy theo Bảng 6.1 Tr.189 sách Cầu thép, với
2 làn xe P = 0,85.
=> ADTTSL = 0,85.4000 = 3400 xe tải/ngày.
-Số lượng chu kỳ ứng suất N là
N = 365.100.(n).(ADTTSL) (phương trình 6.7 Tr.189)
(2.21)
= 365.100.2.3400
= 124,1.106 chu kỳ
n = 2,0 lấy theo Bảng 6.3 Tr.190 sách Cầu thép.
Biên độ ứng suất cho phép mỏi -Loại B
Sức kháng mỏi danh định được tính theo biên độ ứng suất lớn nhất cho phép như
sau:

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 16

Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05
 A

N

(ΔF)n = 

1/ 3

≥

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

1
(ΔF)TH
2

(2.22)

Trong đó:
A hằng số mỏi thay đổi theo loại chi tiết mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr.193 sách
Cầu thép, với chi tiết loại B => A = 39,3.1011 Mpa.
N số chu kỳ cho một xe tải qua, N = 124,1.106
(ΔF)TH - hằng số ngưỡng biên độ ứng suất mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr.193 sách Cầu
thép, với chi tiết loại B => (ΔF)TH = 110 Mpa.
 39,3 x1011 

Ta tính được: (ΔF)n = 
6 
 124,1.10 

Do đó ( ∆ F)n = 55 MPa.

1/ 3

1
1
= 31,64 MPa< (ΔF)TH= .110= 55MPa
2
2

Biên độ ứng suất lớn nhất:
Được giả thiết bằng hai lần biên độ ứng suất gây ra do hoạt tải mỏi đi qua. Tuy
nhiên biên độ ứng suất khơng cần nhân với 2 vì sức kháng mỏi đã chia cho 2.
-Đối với mỏi:U = 0,75.(1+IM)LL
-Lực xung kích trong tính mỏi IM = 0,15
-Mơmen lớn nhất lớn nhất của dầm tính theo tải trọng mỏi:
M = 104,350 kN.m
M

104,35.10 6

Từ đó: f = Z =
= 37,35 MPa < 55Mpa => đạt.
2794139
2.2 Thiết kế dầm ngang.
Dầm ngang đặt vng góc với hướng xe chạy. Dầm ngang và hệ liên kết tạo độ
cứng ngang cho các giàn, làm gối đỡ cho các dầm dọc và truyền tải trọng từ hệ mặt
cầu xuống giàn chủ. Đối với cầu đường xe chạy dưới, dầm ngang làm việc như một
dầm đơn giản kê trên hai gối tựa có nhịp là khoảng cách giữa hai giàn chủ, do đó
chiều cao dầm ngang có thể chọn theo chiều dài nhịp.

2.2.1. Chọn tiết diện
Chọn tiết diện dầm ngang theo điều kiện cấu tạo sau :
1 1 
1 1 
.B =  ÷ .8,0 = (1,14 ÷ 0,667) m.
 7 12 
 7 12 

d=  ÷

Dầm ngang cịn phải chọn sao cho đủ độ cao để bố trí vai kê dầm dọc
Vì vậy chiều cao của dầm ngang d ≥ hdd + (300 ÷ 400) mm, với hdd = 600 mm.
→ d ≥900mm.
→ Chọn tiết diện dầm dọc loại I cánh rộng theo tiêu chuẩn ASTM loại W có đặc
trưng hình học như sau :

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 17


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

d

tf

Y

X

tw

X

Y
bf

Hình 2.5: Mặt cắt ngang thép hình “W”.
d,
bf,
tf,
tw,
Z,
Iy,
Ix,
3
4
Mm
mm
mm
mm
mm
Mm
mm4
1100
340
30

14
13005202 196757813 7152861333
-Diện tích mặt cắt ngang của dầm dọc là 349,60 cm2
-Trọng lượng bản thân dầm dọc là : 349,60.10-4.7,85.9,81= 2,69 kN/m

Sx
mm3
7349800

2.2.2. Tải trọng tác dụng lên dầm ngang.
Dầm ngang được liên kết bằng bulông vào bản nút của giàn chủ thông qua các thép
góc liên kết. Liên kết này dễ bị xoay nên dầm ngang được tính theo sơ đồ dầm giản
đơn có nhịp tính tốn bằng khoảng cách B giữa tim 2 giàn chủ.
Tĩnh tải: gồm các lớp phủ mặt cầu, bó vỉa, bản mặt cầu, trọng lượng của dầm
dọc, trọng lượng bản thân các dầm ngang.
• Tính tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang:
2'

3'

4'

5'

6'

7'

8'

9'

10'

11'

2

3

4

5

6
75

7

8

9

10

11

8

1'

1

7.5

Hình 2.6: Hệ dầm mặt cầu
- Tải trọng bản thân dầm ngang: phân bố đều lên dầm ngang với cường độ lấy gần
đúng là:
DC1 = 2,69 kN/m.
- Tải trọng tập trung của bản mặt cầu:
DC2 = δbmc.γbmc.b = 0,19.2,5.9,81.1,6 = 7,46 kN/m
- Tải trọng tập trung của dầm dọc:
DC3 = DC(dd).d = 1,12.7,5 = 8,40 kN
- Tải trọng tập trung của các lớp phủ mặt cầu.
DW = δlpmc.γlpmc.b = 0,075.2,25.9,81.1,6 = 2,65 kN/m.

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 18


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ
DW
DC2+DC3

DC1

Hình 2.7 Sơ đồ tính tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang.

Hoạt tải: gồm xe tải thiết kế kết hợp với tải trọng làn hoặc xe hai trục thiết kế
kết hợp với tải trọng làn.
• Hoạt tải tính cho TTGH cường độ I và sử dụng:
Áp lực do một dãy bánh xe đứng trong hai khoang kề bên dầm ngang tính được
bằng cách xếp xe lên đường ảnh hưởng:

110 KN

145 KN

110 KN

145 KN

35 KN

9,3/3KN/M

Hình 2.8: Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm ngang.
(tính cho trạng thái giới hạn cường độ I và sử dụng)
- Với xe tải thiết kế:
ATr = 0,5.[145.(1+0,427) + 35.0,427] = 110,93 kN (khống chế)
- Với xe hai trục thiết kế:
ATa = 0,5.110.(1,0+0,84) = 101,20 kN
- Vậy ta tính được hoạt tác dụng lên dầm ngang:
ALL+IM = (ATr hoặc ATa).(1+IM) = 110,93.(I+IM)
AL =

9,3
9,3

.∑ ω =
.7,5 = 23,25 kN
3
3

• Hoạt tải tính cho TTGH mỏi và đứt gãy do mỏi:

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 19


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

145 KN

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

145 KN

35 KN

Hình 2.9: Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm ngang.
(tính cho trạng thái giới hạn mỏi)
Ta có:
ATr = 0,5.(145.1 + 35.0,427) = 79,97 kN
=> ALL+IM = ATr.(1+IM) = 79,97(1+IM) với IM =15%
2.2.3 Xác định nội lực dầm ngang
Nội lực do tĩnh tải
Ut =η (γDC.(DC2+DC3). Σyi + γDC.DC1. Σ ω + γDW.DW. Σyi)

η = 0,95 đối với TTGH cường độ I
với
η = 1,00 đối với TTGH sử dụng
η = 1,00 đối với TTGH mỏi

DW
DC2+DC3
DC1

ĐAH M1/2

ĐAH Vg

Hình 2.10: Sơ đồ tính nội lực của dầm ngang do tĩnh tải.
Kết quả tính tốn thể hiện trong các bảng tính sau:
Bảng 2.13:
Các TTGH
γDC DC2+DC3 Σyi DC1 Σ ω γDW DW
TTGH CĐ I
1,25
15,86
5,20 2,69 8,00 1,5 2,65
TTGH sử dụng 1,00
15,86
5,20 2,69 8,00
1 2,65
TTGH mỏi
0,00
15,86
5,20 2,69 8,00

0 2,65
Bảng2.14:
SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Σyj M1/2, kN.m
5,20
147,66
5,20
115,37
5,20
0,00

Trang: 20


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ
DC1 Σ ω
γDW DW
Σyj
2,69 4,00 1,5 2,65 2,5
2,69 4,00 1,0 2,65 2,5
2,69 4,00 0,0 2,65 2,5

Các TTGH
γDC DC2+DC3 Σyi
TTGH CĐ I
1,25
15,86

2,5
TTGH sử dụng 1,00
15,86
2,5
TTGH mỏi
0,00
15,86
2,5
Nội lực do hoạt tải
Uh = η m (γLL.ALL+IM.Σyi + γL.AL.Σ ω )
-ALL+IM = 79,97.(1+IM) khi tính cho TTGH mỏi hoặc
-ALL+IM = 110,93.(1+IM) khi tính cho các trạng thái giới hạn còn lại
AL =

Vg, Kn
71,45
55,835
0,00

9,3
9,3
.∑ ω =
.5,0 = 15,50 kN
3
3

với η = 0,95 đối với TTGH cường độ I
η = 1,00 đối với TTGH sử dụng
η = 1,00 đối với TTGH mỏi
m - hệ số làn xe : m =1,0 khi chất tải 2 làn xe; đối với trạng thái mỏi ta không

xét hệ số làn xe m.
VL

VL

VL

VL
VL

ĐAH M1/2

VL

VL

VL

VL
VL
ĐAH Vg

Hình 2.11: Sơ đồ tính nội lực của dầm ngang do hoạt tải.
Kết quả tính tốn thể hiện trong các bảng tính sau:
Bảng 2.15:
Các TTGH

γLL

TTGH CĐ I

1,75
TTGH sử dụng 1,00
TTGH mỏi
0,75
Bảng 2.16:

1+IM

ALL

Σyi

1,25
1,25
1,15

110,93
110,93
79,97

5,0
5,0
5,0

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

γL

AL

1,75 15,50
1,00 15,50

Σω
7,5
7,5

M1/2L,
kN.m
1345,898
809,563
334,871

Trang: 21


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05
Các TTGH
TTGH CĐ I
TTGH sử dụng
TTGH mỏi

γLL
1,75
1,00
0,75

1+IM
1,25
1,25

1,15

ALL
110,93
110,93
79,97

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ
Σyi
γL
AL
Σω
Vg, kN
2,124 1,75 15,50 3.186 541,646
2,124 1,00 15,50 3.186 343,902
2,124
146,501

- Tổng hợp
Kết quả tính tốn nội lực được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng2.17:
Các TTGH
Vgtt, kN
Vght, kN
TTGH cường độ I
74,450
541,646
TTGH sử dụng
55,835
343,902

TTGH mỏi
0,00
146,501
Bảng 2.18:
Các TTGH
M1/2tt, kN.m
M1/2ht, kN.m
TTGH cường độ I
147,660
1345,898
TTGH sử dụng
115,370
809,563
TTGH mỏi
0,00
334,871

Vg, kN
616,096
399,737
146,501
M1/2, kN.m
1493,558
924,933
334,871

2.2.3. Kiểm tra tiết diện
2.2.3.1 Trạng thái giới hạn cường độ I
Yêu cầu mơ men kháng uốn dẻo: Z
Φr.Mn ≥ Mu

Trong đó:
Φr - hệ số sức kháng, lấy theo bảng 6.8 Tr.196 sách Cầu thép, với cấu kiện chịu
uốn Φr = 1.0
Mn - sức kháng danh định đặt trưng cho tiết diện chắc.
Mp - mơmen chảy dẻo.
Ta có:
Mn = Mp = Z.Fy
Mu
1493,558.10 6
Từ đó: Z ≥
=
= 5974232 mm3
Fy
250

Ta thấy: Z = 13005202mm3 > 5974232 mm3 => đạt yêu cầu về mômen kháng uốn
dẻo.
2.2.3.2. Kiểm tra mỏi đối với vách đứng
-Ta có:
1
1
. (d-2.tf) = . (1100 – 2.30) = 520mm.
2
2
D 2D
2 x520
200000
= 74,29 ≤ 5,76.
= 162,9
=> = C =

tw
tw
14
250
Do đó: ffc ≤ Rh.Fyc, theo Tr.224 sách Cầu thép.

Dc =

Trong đó:
Rh hệ số lai, kể đến sự chiết giảm ứng suất trong bản cánh khi mặt cắt không
đồng nhất, ở đây ta lấy Rh = 1,0.
FYC - cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh chịu nén, FYC = 250 Mpa.
SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 22


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05
fcf

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

-

ứng suất nén đàn hồi lớn nhất trong biên chịu nén do tác dụng của tĩnh
tải không hệ số và hai lần tải trọng mỏi:
Tính nội lực do tĩnh tải khơng hệ số:
M1/2Lt = (DC2+DC3). Σyi + DC1.Σ ω + DW. Σyj
M1/2Lt = 15,86.5.2+ 2,39.8.0+ 2,65.5.2 = 115,372 kN.m
- Tính nội lực do tải trọng mỏi: từ kết quả ở phần trên ta có:

M1/2LLL+IM = 334,871 kN.m
- Tính fcf:
Mcf =115,372+ 2.334,871= 785,114 kN.m
Fcf =

M cf
Z

785,114 .10 6
=
= 60,37 Mpa < Rh.Fyc = 1,0.250 =250 Mpa
13005202

=> đạt
Sự mất ổn định cũng có thể xảy ra do cắt, do đó ta phải kiểm tra điều kiện
v cf ≤ vcr =

Fyw
3

= 0,58CFyw

vcf

- Ứng suất đàn hồi lớn nhất của vách do tổ hợp tĩnh tải không hệ số và hai
lần xe tải mỏi
vcr
- Ứng suất mất ổn định cắt tới hạn của vách
• Tính nội lực do tĩnh tải không hệ số:
Vttg= 55,835

Vmoig= 146,501
 Vgcf = 55,835+2.146,501=348,837 kN
ã Tớnh vcf :
vcf=

V gcf ì S 1x −/ 2x
I xtw

=

348,837 × 7349800 3
10 = 26,60 Mpa
7152861333 × 14

• Tính vcr:
Ta có k=5 + 5/(d0+D) = 5 ( Do khơng có sườn tăng cường đứng)
D
Ek
200000.5
= 74,29> 1,10
=1,10
=69,57 →C=1,03
tw
Fyw
250

 vcr= 0,58.1,03.250=149.35 Mpa
 vcf=26,60 < 145 Mpa → OK
2.1.3.3- Kiểm tra độ mảnh
Độ mảnh vách(A.6.10.4.1)

-Với tiết diện chắc:
2.DCP
E
≤ 3.76
tw
FYC

Trong đó:
DCP - chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen chảy dẻo
tw
- chiều dày bảng bụng:14mm
DCP = 0,5.(d-2tf) = 0,5.(1100-2x30) = 520 mm


2.Dcp
E
200000
= 52,75 ≤ 3.76
= 3.76
= 106,35
tw
FYC
250

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 23


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

 đạt
Độ mảnh của biên chịu nén
- Công thức kiểm tra:
bf
2t f

E
FYC

≤ 0.382

Trong đó:
bf
bề rộng bản biên chịu nén: bf = 340mm
tf
chiều dày bản biên chịu nén: tf =30 mm
Vậy

bf
2t f

=

340
E
200000
= 5,67 ≤ 0.382

= 0.382
= 10,8
2.30
Fyc
250

 đạt
2.1.3.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt
Với dầm vách không tăng cường ( A 6.10.7.2)
Sức kháng cắt của dầm Vr được lấy như sau:
Vr = φv.Vn
Trong đó:
φv hệ số sức kháng, lấy theo mục A.6.5.4.2 được φv = 1.0
=> Vr = 1,0.Vn
Vn sức kháng cắt danh định, đối với bản bụng khơng có sườn tăng cường
lấy theo điều A6.10.7.2 như sau:
• Nếu:

D
E
200000
≤ 2,46.
= 2,46.
= 69,58
tW
FYW
250

thì Vn = Vp=0,58FYWDtW
• Nếu: 69,58< 2,46

E
D
E
200000
< ≤ 3,07.
= 3,07.
= 86,83
FYW
FYW tW
250

thì Vn = 1,48.tW2. EFYW
• Nếu:

D
E
200000
> 3,07.
= 3,07.
= 86,83
tW
FYW
250

4,55.tW3 .E
thì Vn =
d

Trong đó:

FYW - Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản bụng, FYW = 250 Mpa.
D =(d-2.tf) = (1100-2.30) = 1040 mm,
tW = 14 mm
=> D/tW = 69.58 < 74,28 < 86,83
EF

YW
=> Vn = 1,48.tW2.
= 1,48*14^2*(200000*250)^0.5/1000
= 2051,18 KN
Ta thấy:
Vr > Vu = Vg = 616,096 KN => đạt.
Thiết kế sườn tăng cường tại gối:(A.6.10.8.2)
Phải thiết kế sườn tăng cường tại gối khi: Vu > 0,75.φb.Vn

SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 24


Thiết Kế Cầu Thép theo TC272-05

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Mỹ

Trong đó:
Vu = 616,096 kN - sức kháng cắt tính tốn tại gối.
φb
- hệ số sức kháng đối với gối quy định ở điều A.6.5.4.2, φb = 1,0.
Vn = 2051,18 kN
sức kháng cắt danh định.

=> 0,75.φb.Vn = 0,75.1,0.2051,18 = 1538,39 kN > Vu = 616,096 kN
Vậy khơng cần bố trí sườn tăng cường tại gối.
2.1.3.5. Yêu cầu cấu tạo
Tỷ số chung: Theo điều A.6.10.2.1
-Đối với cấu kiện chịu uốn phải được cấu tạo theo tỷ lệ sao cho:
0,1 ≤

I yc
Iy

≤ 0,9

Trong đó:
Iy - mơmen qn tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong mặt phẳng
của bản bụng, Iy = 196757813mm4.
Iyc - mơmen qn tính của bản cách chịu nén của mặt cắt thép quanh trục đứng
trong mặt phẳng của bản bụng:
1
1
. tf.bf3 =
. 30.3403 =98260000 mm4
12
12
I YC
98260000
=
= 0,499 ≤ 0.9 đạt
=> 0.1 ≤
IY
196757813

Iyc =

Chiều dày các bộ phận(A 6.7.3)
-Chiều dày vách của tiết diện thép cán không nhỏ hơn 7 mm
tw =14 mm > 7 mm  Đạt
2.1.3.6. Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng
Trạng thái giới hạn sử dụng được kiểm tra để đảm bảo độ võng do tĩnh tải không
ảnh hưởng đến giao thông trên cầu.
-Đối với cả hai biên của tiết diện không liên hợp
ff ≤ 0,8.Rb.Rh.Fyf (A.6.10.5.2)
Trong đó:
ff
- ứng suất bản cánh dầm đàn hồi do tải trọng có hệ số gây ra (MPa)
Fyf - cường độ chảy của bản biên , Fyf = 250 MPa.
-Theo mục trên ta chọn: Rb = 1.0, Rh = 1.0
M 924,933.10 6
=
Vậy ff =
= 71,12 MPa ≤ 0,8.1.1.250 = 200 Mpa => đạt
Z
13005202

2.2.3.7 Kiểm tra mỏi và đứt gãy
Biên độ ứng suất cho phép phụ thuộc chu kỳ tải trọng và cấu tạo liên kết. Đứt gãy
phụ thuộc vào cấp liệu vật liệu và nhiệt độ
Chu kỳ tải trọng
- Giả thiết đây là cầu trên đường nông thơn liên quốc gia, lưu lượng xe trung bình
hàng ngày là ADT = 10000 xe/làn/ngày và có hai làn xe tải, tỉ lệ xe tải trong đoàn xe là
0,2 (lấy theo Bảng 6.2 Tr.189 sách Cầu thép)

ADTT = 0,2.ADT = 0,2.(10000).(2 làn) = 4000 xe tải/ngày.
SVTH: Lê Thành Trực -Lớp: 27X3NT

Trang: 25