Đồ án môn học cầu bê tông cốt thép T căng sau trường đại học Giao Thông Vận Tải(kèm bản vẽ cad đầy đủ )

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
NHỊP ĐƠN GIẢN, TIẾT DIỆN T CĂNG SAU
CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ
KÍCH THƯỚC CƠ BẢN:
ĐỀ BÀI: 4A1D
- Khổ cầu: B - K = 7,0 m – 0,0 m
- Chiều dài nhịp dầm chính: L = 18,6 m.
- Số dầm chính: 5 dầm.
- Khoảng cách 2 dầm chính: 1.7 m.
- Số dầm ngang: 4 dầm.
- Khoảng cách 2 dầm ngang: 6,2 m
- Khoảng cách 2 trụ lan can: 2.0 m
- Loại dầm chữ T
- Phương pháp: căng sau
- Tải trọng : HL93
ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU:
- Bê tông:
+ Cấp Bê tông lan can
+ Cấp Bê tông BMC:
+ Cấp Bê tông dầm chính, dầm ngang, mối nối:
+ Tỷ trọng của Bê tơng:
+ Tỷ trọng của Bê tông cốt thép:
- Cốt thép thường:
+ Thép AII có gờ:
+ Thép AI trơn:
SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

f’c = 28 MPa
f ’c = 42 MPa
f’c = 42 MPa
γ c = 2.45x10-5 (N/mm3)
γ’c = 2.45x10-5 (N/mm3)
f y = 420 Mpa
f y = 240 Mpa

MSSV: 1451090142

Trang: 1


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

+ Thép thanh, cột lan can:
f y = 240 Mpa
+ Tỷ trọng của thép:
γ s = 7.85x10-5 (N/mm3)
- Cáp dự ứng lực theo VSL:
+ Đường kính danh định 12,7 mm Aps = 100,1 mm2 , fpu = 1389 MPa

LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ:

Þ10

5

Þ14

8

Þ12

Þ10

1

Þ14

3

Þ12
Þ14
Þ22

Þ10

400

600

400 300 400

600

400 300 400 300

200x3

300

13
200x7=1400

4100

Þ10

300

Þ12
9

2
4
2
2

2

200x7=1400

4100
8200

Hình 1.1: Mặt cắt ngang cầu

- Mối nối 2 dầm chủ
- Chọn số dầm chủ
- Chọn khoảng cách giữa các dầm chủ
- Bề rộng cầu:
- Số dầm ngang:
- Khoảng cách giữa các dầm ngang:
- Chiều dài tồn dầm chính :
- Chiều dài phần mở rộng :

Wb = 300 mm
N = 5 daàm
S =1,700 mm
B = 7,00 mm
N2 = 4 dầm
L1 = 6200 mm
L = 18600  2 �200  19000mm
L’= 1400 mm

- Chiều dài phần vát :

L "  700 mm

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 2


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

Hình:1.2 – Các kích thước đầu dầm.

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

CHƯƠNG II: LAN CAN
I:Thanh và cột lan can:
- Chọn lan can ống thép có đường kính ngồi D = 100 mm và đường kính trong
d = 92 mm.
- Khoảng cách 2 cột lan can là 2000 mm
- Khối lượng riêng của thép lan can: γs = 7.85x10-5 (N/mm3)
- Thép cacbon số hiệu CT3: fy = 240 Mpa
1: Sức kháng của thanh lan can MR
-

MΦSfy
R 
πD3
d 4

π �1003
92 4
Mr  0.9 �
�(1  ( ) ) f y  0,9 �
�(1  (
) ) �240  6014100(Nmm)
32
D
32
100

2:Sức kháng của cột lan can
Cột lan can
Ta có

Pp 

Mp
Y

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 4


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

Với Y =200(mm): chiều cao cột lan can
M = F Sf
p
y : là momen kháng uốn tại mặt cắt ngàm vào tường lan can
là momen kháng uốn của tiết diện

Mơmen qn tính tiết diện:

J  J bung  2J canh 

4 �1723
120 �43
 2 �(
 120 �4 �(90  2) 2 )  9,13 �106 (mm 4 )
12
12

J 9,13×106
S= =
=1,014×105 (mm 2 )
M p ΦSfy 0,9 �(1,014 �105 ) �240
h
180
Pp 


 109512(N)
Y
Y

200
2
2

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 5


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

II: Phần tường chắn
Phần tường chắn được chia làm 3 đoạn, và kích thước mỗi đoạn được cho như hình vẽ

18

150

Þ14

Þ12
350

800

200 50

1: Kích thước từng đoạn tường chắn

15

50

Þ14

17

Þ12
50 200

300

16

50

600

2: Đoạn I:

- bề rộng b= 350mm
2
- Cốt thép gồm 2 thanh, đường kích 12mm cho mỗi bên, As  226,3mm
ds=300-50=250mm
Asf y
226,3 �420

a 11, 4
a

 11,4mm c  
 13, 4mm
'
0,85f c b 0,85 �28 �350
β
0,85
1
;

Hệ số sức kháng
SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 6


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
�  0,65  0,15(

GVHD: TS. MAI LỰU

ds
250
 1)  0,65  0,15 �(
 1)  3, 29  0,9
c

13, 4

chọn �  0,9 để tính tốn
a
11, 4
�M n1  �A s f y (d s  )  0,9 �226,3 �420 �(250 
)  2,09 �10 7 Nmm
2
2

3: Đoạn II: có độ nghiêng lớn nên sức kháng mômen âm và mômen dương được tính riêng

* Phần dương (căng thớ bên trái)
2
1 thanh đường kính 12mm với As  113,1mm

Cốt thép chiụ lực gồm
b=300mm; ds=(300+600)/2-50=400mm
Asf y
113,1 �420
a 6,65
a

 6,65mm c  
 7,82mm
'
0,85f c b 0,85 �28 �300
β
0,85
1

;
Hệ số sức kháng:
�  0,65  0,15(

ds
400
 1)  0,65  0,15 �(
 1)  8,17  0,9
c
7,82

chọnđể tính tốn

a
6,65
�M n 2  �As f y (ds  )  0,9 �113,1 �420 �(400 
)  1,7 �10 7 Nmm
2
2
* Phần âm (căng thớ bên phải)
C

2
ốt thép chiụ lực gồm 1 thanh đường kính 12mm với As  113,1mm

b=300mm; ds=300-50=150

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 7


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

a

Asf y
'
c

0,85f b



GVHD: TS. MAI LỰU

113,1 �420
a 6,65
 6,65mm c  
 7,82mm
0,85 �28 �300
β
0,85
1
;

Hệ số sức kháng
�  0,65  0,15(

ds
250
 1)  0,65  0,15 �(
 1)  5,3  0,9
c
7,82

chọnđể tính tốn
a
6,65
�M n 2  �As f y (d s  )  0,9 �113,1�420 �(250 
)  1, 05 �107 Nmm
2
2

Sức kháng trung bình của đoạn II

�M n 2  1,38 �107 Nmm
4: Đoạn III:

___
2
1 thanh 12mm , A s  113,1mm

b=150mm, cốt thép gồm
ds=600-50=550mm
Asf y
113,1 �420
a 13,31

a

 13,31mm c  
 15,66mm
'
0,85f c b 0,85 �28 �150
β
0,85
1
;
Hệ số sức kháng
�  0,65  0,15(

ds
550
 1)  0,65  0,15 �(
 1)  5,7  0,9
c
15,66

chọnđể tính tốn
a
13,31
�M n3  �A sf y (d s  )  0,9 �113,1�420 �(550 
)  2,32 �10 7 Nmm
2
2

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 8


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

Vậy sức kháng tổng cộng của tường đối với trục thẳng đứng là:

M W H  �M n1  �M n 2  �M n3  2,09 �107  1,38 �107  2,32 �107  5,79 �107 Nmm
5: Tính sức kháng uốn của tường đối với trục ngang Mc
Cốt thép chịu kéo là các thanh thép đứng có đường kích D14mm với diện tích

A s  153,9mm 2 và bố trí khoảng cách 200mm ,khi đó diện tích thép chịu kéo trên 1 đơn vị
chiều dài As=0,77/mm
Tất cả các đoạn sẽ tính với chiều rộng đơn vị b=1mm
5.1: Đoạn I
Cốt thép chọn As=0,77/mm
ds  300  50 

a

Asf y
'
c

0,85f b



14 12
  263mm
2 2

0,77 �420
a 13,59
 13,59mm c  
 15,98mm
0,85 �28 �1
β
0,85
1
;

Hệ số sức kháng
ds
263
 1)  0,65  0,15 �(
 1)  2,96  0,9
c
15,98
chọn=0,9 để tính toán
�  0,65  0,15(

a
13,59
�M c1  �A s f y (d s  )  0,9 �0,77 �420 �(263 
)  7, 46 �10 4 Nmm

2
2

5.2: Đoạn II và III: chỉ xét thanh thép chịu kéo (xét lực va từ bên phải - mặt nghiêng) có
thép neo xuống bản mặt cầu.
d s  50  200 

a

Asf y
'
c

0,85f b



14 12

 263mm
2 2

0,77 �420
a 13,59
 13,59mm c  
 15,98mm
0,85 �28 �1
β
0,85
1

;

Hệ số sức kháng
�  0,65  0,15(

ds
263
 1)  0,65  0,15 �(
 1)  2,96  0,9
c
15,98

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 9


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

chọn=0,9 để tính tốn
a
13,59
�M c2,c3  �A sf y (d s  )  0,9 �0,77 �420 �(263 
)  7, 46 �10 4 Nmm
2
2

Trị số trung bình của sức kháng mômen đối với trục ngang là:
Mc 

�M c1h1  �M c2c3h 23 7, 46 �104 �350  7, 46 �10 4 �450

 7, 46 �104 Nmm
h1  h 2,3
350  450

6: Các trường hợp va xe vào lan can
6.1: Va xe ở giữa tường

Chiều dài đường chảy Lc:
2

2

L
1070 � 8 �800 �5,79 �10 7
�L � 8H(M W H) 1070
�
Lc  t  � t �

 �
 2827mm
�
2
Mc
2

7, 46 �10 4
�2 �
�2 �
Sức kháng của tường lan can:

RW

�8 �5,79 �107 7, 46 �10 4 �2827 �
2L c �8M W H M c L c �
2 �2827
5


��

�
�
� 5, 27 �10 N
2Lc  L t � Lc
H � 2 �2827  1070 � 2827
800
�

6.2: Va xe tại cột.
Chiều dài đường chảy
2

2

Lt

1070 � 800 �(5,79 �10 7 )
�L t � H(MW H) 1070
�
Lc 
 � �

 �
 1487mm
�
2
MC
2
7, 46 �104
�2 �
�2 �
Sức kháng của tường

M c L2c
2
2
7, 46 �10 4 �1070 2
7
RW 
(M W H 
)
�(5,79 �10 ) 
 277kN
2L c  L t
H
2 �1487  1070

800
III: KIỂM TRA VA XE
1: Va xe tại cột:
Với giá trị Lc=2827mm đã tính trên thì có 2 nhịp thì có 2 nhịp tham gia chịu lực vì
L=2000mm, số cột tham gia chịu lực là 1 cột

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

+ Sức kháng thanh và cột kết hợp là
R

16M R  Pp N 2 L
2NL  L t

16 �6,01 �106  1,1 �105 �2 2 �2000

 141kN
2 �2 �2000  1070

+ Chiết giảm khả năng chịu lực của tường
R 'W 

R W H W  PP H R 527 �800  110 �1000

 391kN
HW
800

+ Sức kháng của tường và lan can kết hợp

R t  R 'W  R  391  141  532kN

+ Chiều cao đặt lực Y

Y

R R H R  R 'W H W 141 �1000  391 �800

 853mm
Rt
532

Y>=810mm
Rt>Ft=240 KN
=> Đảm bảo điều kiện va xe tại cột lan can
2: Va xe tại giữa tường
Với Lc=2827mm có 3 nhịp tham gia chịu lực do L=2000mm
Số cột tham gia chịu lực là 2 cột
Sức kháng của thanh và cột kết hợp

16M R  (N  1)(N  1)PP L 16 �6,01 �106  2 �4 �1,1�105 �2000

R

 169,1kN
2NL  L t
2 �3 �2000  1070
Chiết giảm khả năng chịu lực của tường
R 'W 

R W H W  PP H R 527 �800  2 �169,1 �1000

 253,3kN
HW
800

Sức kháng của tường và lan can kết hợp

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

R t  R 'W  R  253,3  169,1  422, 4kN
Chiều cao đặt lực Y

R R H R  R 'W H W 169,1 �1000  253,3 �800
Y

 881mm
Rt
422,3
Y>=810mm
Rt>Ft=240 KN
=> Đảm bảo điều kiện va xe tại giữa thanh lan can
3: Va xe tại đầu tường
Chiều dài đường chảy

2

2

Lt
1070 � 800 �(5,79 �10 7 )
�L t � H(MW H) 1070
�
Lc 
 � �

 �
 1487mm
�
2
MC
2
7, 46 �10 4

�2 �
�2 �
Sức kháng của tường

M c L2c
2
2
7, 46 �104 �10702
RW 
(M W H 
)
�(5,79 �107 ) 
 277kN
2L c  L t
H
2 �1487  1070
800
Sức kháng của thanh và cột lan can
R

2M R  N(N  1)PP L 2 �6,01 �106  1 �2 �1,1x105 �2000

 153,6kN
2NL  L t
2 ��
1 2000  1487

Chiết giảm khả năng chịu lực của tường
R 'W 

R W H W  PP H R 277 �800  110 �1000

 140, 4kN
HW
800

Sức kháng của tường và lan can kết hợp

R t  R 'W  R  140, 4  153,6  294kN
Chiều cao đặt lực Y

Y

R R H R  R 'W H W 153,6 �1000  140, 4 �800

 905mm
Rt
294

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

Y>=810mm
Rt>Ft=240KN
=>Đảm bảo điều kiện va xe tại đầu tường
IV: KIỂM TRA CHỐNG TRƯỢT CỦA LAN CAN
Giả định Rw phát triển theo góc nghiêng 1:1 bắt đầu từ Lc. Lực cắt tại chân tường do va chạm
xe cộ VCT trở thành lực kéo T trên một đơn vị chiêù dài bản hẫng:
T  VCT 

RW
527049

 119,05N / mm
LC  2H 2827  2 �800

Sức cắt kháng danh định của mặt phẳng tiếp xúc giữa lan can với bản mặt cầu phải được
tính theo phương thức truyền lực cắt tiếp xúc - ma sát cắt.
Vn  cAμcv A �
f vf Py 
�

c

�
�

Sức kháng cắt danh định dùng trong thiết kế không vượt quá

Vn �0, 2f c' A cv hoặc Vn  5,5A cv
Trong đó Acv diện tích bê tơng tham gia truyền lực cắt (diện tích tiếp xúc)
Acv=600mm2/mm

Avf: Diện tích cốt thép chịu lực cắt đi qua mặt phẳng cắt 1 thanh, đường kính 14mm, khoảng
cách 200mm
Avf=153,9/200=0,77mm2/mm
Pc: Lực nén tĩnh thường xuyên với mặt phẳng cắt

PγA
c 

6
25 10� 330000
�
8,25N / mm

lc

Hệ số dính bám :c=0,52
Hệ số ma sát m=0,6l=0,6(với l=1 bê tơng tỉ trọng thơng thường)
Ta có

Vn  0,52 �600  0,6 � 0,77 �420  8, 25  511N / mm

Vn �0, 2f c' A cv  0, 2 �28 �600  3360N / mm
SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 13


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

Vn �5,5A cv  5,5 �600  3300N / mm
Vây Vn =511 N/mm >VCT =119,05 N/mm
Kiểm tra hàm lượng cốt thép
0,35b v 0,35 �600
A vf �

 0,5mm 2 / mm
fy
420
Avf=50 mm2V: TẢI TRỌNG VA XE TỪ LAN CAN VÀO BÃN HẪNG.
Ở đây ta chỉ thiết kế với tải trọng va xe là Ft =240 (kN) phân bố trên Lt = 1070 (mm)
(lan can cấp L4) . Chứ khơng thiết kế theo điều kiện tương thích về vật liệu vì khả năng chịu
lực của tường ở mỗi vị trí khác nhau thì khác nhau.
Ta có sơ đồ truyền tải trọng va xe như hình vẽ

Hình 1. : Lực va từ Lan can truyền xuống bản hẫng.
Lực kéo tác dụng lên bản mặt cầu:
T

Ft �1
240 �103 �1

 89,88  N 
L t  2H 1070  2 �800

Momen truyền xuống bản hẫng

M CT 

Ft �1
�H �1
L t  2H

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP


GVHD: TS. MAI LỰU

240 �103 �1
�800 �1  71910,11 N / mm 
1070  2 �800

CHƯƠNG III : TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU
I: Số liệu tính tốn bản mặt cầu
1: Chọn kích thước các lớp
Để tạo độ đốc cho cầu để thoát nước mưa ta dùng gối để tạo độ đốc
- Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: S1 = 1700mm
- Khoảng cách giữa 2 dầm ngang là: S2 = 6000 mm
S2 6000


 3,5  1,5
S
1700
1
- Xét tỷ số:
( bản làm việc theo 1 phương cạnh ngắn mặc dù bản được

kê trên 4 cạnh.)
- Bản mặt cầu kê lên cả dầm chính và ngang. Khi khoảng cách giữa các dầm ngang lớn
hơn 1,5 lần khoảng cách giửa các dầm chủ thì hướng chịu lực chính của bản theo phương
ngang cầu. Phương pháp gần đúng này được tiêu chuẩn AASHTO chấp nhận. Để sử dụng
phương pháp này ta chấp nhận các giả thiết sau:
+ Xem bản mặt cầu như các dải bản liên tục tựa trên các gối cứng là các dầm
cứng vô cùng.

đỡ có độ

+ Dải bản được xem là 1 tấm có chiều rộng SW kê vng góc với dầm đỡ.
- Chiều dày bản mặt cầu:

hf 

1
1
S1  �170  175mm
10
10

- Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:

+ Lớp ma sát và chống thấm: h DW 2  10mm
+ Lớp bêtông atphan(bê tông nhựa đường): h DW1  70mm
Độ đốc ngang cầu thiết kế 2%.

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 15


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

Hình 3.1: Mặt cắt ngang của bản mặt cầu.

Bảng 3.1: Các vật liệu cấu tạo bản mặt cầu.
2 Sơ đồ tính tốn
- Bản mặt cầu sẽ 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 dầm 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.
Tính tốn bản mặt cầu theo bản ngang, dải bản b=1mm.

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 16

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

II: TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGSOL (BẢN HẨNG)

DC3

1: Sơ đồ tính tốn bản hẫng

DC2

DW

700
700

Hình 3.2: Sơ đồ tính toán bản hẫng.
2: Nội lực trong bản hẫng
2.1: Tĩnh Tải
Trọng lượng các bộ phận:
Trọng lượng bản thân bản mặt cầu
3
DC'2  hγDC2 �175
� 10 � 4,4288
 10 �
N / mm
DC  0.245

Trọng lượng lan can

DC3'  Aγlc � DC8,04N


2.2: Hoạt tải
Vì cầu khơng có lề bộ hành nên khơng kể đến tải trọng người , phần bản hẫng khơng có
hoạt tải xe tác dụng nên không kể đến
2.3: Nội lực trong công xôn.
Trạng thái giới hạn cường độ I
�
Mηu γ �
P DC
L
�

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

c

γc 

DC

DC'2 L2c �
�
2 �

MSSV: 1451090142

Trang: 17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

DC'2 L2c
M s  Pc Lc 
2
 8,04 �700 

4, 288 �10 3 �7002
 6679Nmm / mm
2

Trạng thái giới hạn đặc biệt
�
�
DC '2 L2 c
Mr   �
 DC Pc Lc   DC
  CV M CT �
2
�
�
6002
 1, 05 �(1, 25 �8, 04 �600  1, 25 �4, 288 �10 3 �
 1�71910,11)  82850,16( Nmm / mm)
2

III: TÍNH TỐN CHO DẦM GIỮA
1: Sơ dồ tính tốn
Bản đặt trên hai gối là hai dầm chủ, nhịp của bản là khoảng cách giữa hai dầm S= 1700
mm, cách tính ta sẽ tính như dầm đơn giản đặt trên hai gối rồi nhân với các hệ số , xét cho
dải bản rộng b=1 mm
2: Nội lực trong dầm giữa.
2.1: Tĩnh tải
* Trọng lượng bản thân bản mặt cầu
DC'2  q 'DC2 b  0, 004288 �1  4, 288 �10 3 N / mm 2

* Trọng lượng lớp phủ mặt cầu :
+ Lớp phủ bêtông asphalt:
DW1  hDW � DW  70�0,225�104  1,575�103 N / mm
1

1

+ Lớp phòng nước và lớp dính bám:
DW2  hDW � DW  10�0,15�104  1,5�104 N / mm
2

2

DW  DW1  DW2  1,575�103  1,5�104  1,725�103 N / mm

2.2: Nội lực do tĩnh tải
Sơ đồ tính như sau: tải trọng lớp phủ và tỉnh tải
SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

Trạng thái giới hạn cường độ I
� DC'2S2
 DW
MηDC
γ

u
�DC γ 8 
�

DW.S2 �
DC
8 �
�

�
4, 288 �103 �17002
1,725 �103 �17002
 1,05 ��
1, 25 �
 1,5 �

8
8
�

�
� 3015Nmm / mm
�

Trạng thái giới hạn sử dụng
DC DW
s

Mη γ

� DC'2S2
 �DC γ

8
�

DW.S2 �
DC
8 �
�

�4, 288 �103 �17002 1,725 �10 3 �1700 2 �
 1��

� 2173Nmm / mm
8

8
�
�

3: Hoạt tải.
3.1: Hoạt tải tác dụng
Vì S1=1700mm< 4600mm nên hoạt tải không kể đến làn xe
Xét tải trọng xe 3 trục
b1=510+2×hDW=510+2×80=670mm
Vệt bánh xe theo phương dọc cầu: L=2,28.10-3γ(1+IM/100)P
SW+ =660+0,55×1700=1595mm
SW- =1220+0,25×1750=1645mm
3.2: TH1: Đặt 1 làn xe.

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 19


GVHD: TS. MAI LỰU

P/2

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

b1

1700

Hình 3.3 : BMC đặt 1 làn xe
Hệ số làn xe m = 1,2.
p

P 145000

 108, 21N / mm
2b1 2 �670

Trạng thái giới hạn cường độ I
�
�
pb � b �
MηLL
γ �(1LL �
IM) m � �S 1 �  1 �
u1 
�
4 � 2�
�
�
Với: IM = 0,33
�
�
108,21�670 �
670 �
M uLL =1,05 ��
1,75 �
1,33�1,2�

��
1700 
=7,26�107 Nmm/mm
�
�
4
2 �
�
�
�
Trạng thái giới hạn sử dụng
�
�
pb � b1 �
M s1LL  �
(1  IM) �m � 1 �
S �
�
4 � 2�
�
�

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 20


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

�
�
108,21�650 �
670 �
=1 ��
1,33 �
1,2�
��
1700 
=3,95�107 Nmm/mm
�
�
4
2 �
�
�
�

P/2

P/2

3.3: TH2: Đặt 2 làn xe.

b'1=1200+b1
1700

Hình 3.4: Bản mặt cầu xếp 2 làn xe
Hệ số làn xe m = 1.
b1=1200+b=1200+670=1870 >1700mm
Vậy phạm vi đặt 2 bánh xe là
p

P 145000

 77,55N / mm
b1"
1870

Trạng thái giới hạn cường độ I
�
pS2 �
MηLL

γ
(1
�
IM)

m
�
�
�LL
�
u2
8 �
�

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 21


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

77,55 �17002
 1,05 �(1,75 �1,33 ��
1
)  6,85x10 7 Nmm / mm
8
Trạng thái giới hạn sử dụng
�
pS2 �
Mη (1
 �
IM) m � � �
8 �
�
LL
s2

77,55 �17002
 1�(1,33 ��

1
)  3,73x107 Nmm / mm
8
3.4: Tổng hợp nội lực do hoạt tải.
Trạng thái giới hạn cường độ I
LL
LL
M LL
10 7 Nmm / mm
u  max  M u1 , M u 2   7, 26 �

Trạng thái giới hạn sử dụng
LL
M sLL  max  M s1LL , M s2
  3,95 �107 Nmm / mm

4: Tổng hợp nội lực tác dụng vào dầm giữa
* Xét tính liên tục của bản mặt cầu
Trạng thái giới hạn cường độ:

� DC DW M LL
�
�
7, 26 �107 �
3
4
u
M  0,7 �
Mu


 0,7 ��
3,015 �10 
� 3,3 �10 Nmm / mm
 �
SW �
1645 �
�
�
g
u

� DC DW M LL
M1/2

0,5
Mu
 u
�
u
SW
�

�
�
7, 26 �107 �
3
4

0,5
�

3,015
�
10

�
�
� 2, 43 �10 Nmm / mm
1595 �
�
�

Trạng thái giới hạn sử dụng
� DC DW M sLL �
�
3,95 �107 �
3
4
M  0,7 �
Ms

 0,7 ��
2,173 �10 
� 1,83 �10 Nmm / mm
 �
SW �
1645 �
�
�
g
s

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 22


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
� DC DW M sLL
M1/2

0,5
Ms

�
s
SW 
�

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

GVHD: TS. MAI LỰU

�
�
3,95 �10 7 �
3
4


0,5
�
2,173
�
10

�
�
� 1,35 �10 Nmm / mm
1595 �
�
�

MSSV: 1451090142

Trang: 23


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC CHO BẢN MẶT CẦU

IV: TÍNH TỐN CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU
1: Thiết kế cốt thép cho phần bản chịu Moment âm
Thiết kế cốt thép cho 1 m chiều dài bản mặt cầu, khi đó giá trị nội lực trong 1 m bản mặt cầu
như sau:
- Mômen âm:

M ug  3,3x107 N.mm

- Chiều rộng tiết diện tính tốn: b  1000mm
- Chiều cao tiết diện tính tốn: hf  175mm
- Cường độ cốt thép:

fy  420MPa

- Cấp bêtông: f 'c  42MPa
- Lớp bê tông bảo vệ: 35 mm.
- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọng tâm vùng cốt thép chịu kéo
gần nhất là:

ds  hf  35  175 35  140mm

- Giả sử hệ số sức kháng   0,9
- Chiều cao vùng bêtông chịu nén:
a  ds  ds2 

2�M u
 �0,85�f 'c�b

2�3,3x107
 140  140 
 7,54mm
0,9�0,85�42�1000
2

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 24


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS. MAI LỰU

- Xác định 1:vì f c  42MPa

1  0,85 

0,05
x(f 'c  28)  0,75
7

- Chiều cao vùng bêtơng chịu nén trong trường hợp cân bằng:
c

-

Tính lại  :

a 7,54

 10,06mm
1 0,75

 =0,65+0,15(

ds
140
-1)=0,65+0,15(
-1)=2,59>0,9
c
10, 06

-Chọn  =0.9 và phù hợp với giá trị ban đầu

- Kiểm tra điều kiện:

c 10,06

 0,072  0,6
ds
140

(thỏa điều kiện cốt thép tối đa)

- Tiết diện khống chế nên diện tích thép được xác định:
As 

0,85�f 'c�a�b 0,85�42�7,54�1000

 641mm2
fy
420

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu

As 

min�
1,2M cr ;1,33M u �
�
�

� a�
fy �
ds  �
� 2�
�bh2 �
�
1000�1752 �
'
M cr  1 3Scfr  1 3 � �
.0,63 fc  1,6�0,67��
.0,63 42  22340086Nmm/ mm
�
6
�6 �
�
�
�
min�
1,2�22340086;1,33�3,3x107 �
min�
1,2M cr ;1,33M u �
�

�
� 521mm2  641mm2
As 

0,9�420�134,27
� a�
fy �
ds  �
� 2�
Thỏa mãn hàm lượng cốt thép tối thiểu
Do đó: Ta chọn 5 ɸ14 có As = 770 mm2 , với khoảng cách giữa các thanh thép: a= 200 mm để bố trí thép
cho phần bản chịu moment âm.

SVTH: HỒ TRƯỜNG SƠN

MSSV: 1451090142

Trang: 25