Luận văn Thiết kế cầu bê tông dự ứng lực căng sau với tiết diện tính toán chữ I

PHẦN MỞ ĐẦU
1. YÊU CẦU CHUNG :
Thiết kế cầu bêtông dự ứng lực căng sau với tiết diện tính toán chữ I, theo tiêu
chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05, các thông số ban đầu của yêu cầu thiết kế:
Chiều dài nhịp : L = 33 (m)
Bề rộng lòng đường : B = 2x4.0=8.0 (m)
Bề rộng lề bộ hành đồng mức : B
bộhành
= 1.50 (m)
Hoạt tải thiết kế : HL-93 và tải trọng người
Cấp bêtông dầm chính : 40MPa
2. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN :
2.1 Tính toán lan can và dải phân cách :
• Kiểm toán khả năng chịu lực va xe của dải phân cách
• Kiểm toán khả năng chịu lực của thanh tay vịn và trụ lan can
2.2 Tính toán bản mặt cầu :
• Lập sơ đồ tính
• Tính toán nội lực và xác định nội lực lớn nhất trong bản
• Thiết kế cốt thép chịu momen dương và âm
• Kiểm toán bản mặt cầu ở trạng thái giới hạn sử dụng
2.3 Tính toán dầm ngang :
• Lập sơ đồ tính
• Tính toán nội lực và xác định nội lực lớn nhất trong dầm ngang
• Thiết kế cốt thép chịu momen dương và âm
• Kiểm toán dầm ngang ở trạng thái giới hạn sử dụng
2.4 Tính toán dầm chính :
• Lập sơ đồ tính
• Xác định nội lực và tổ hợp tải trọng ở TTGH cường độ và TTGH sử
dụng
• Sơ bộ chọn và bố trí cáp DƯL
• Xác định mất mát ứng suất tức thời và mất mát dài hạn

• Tính toán khả năng chịu uốn trong giai đoạn truyền lực căng
• Tính toán khả năng chịu uốn ở trạng thái giới hạn cường độ
• Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa
• Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu
• Thiết kế cốt đai chịu lực cắt
• Kiểm toán khả năng chịu kéo của cốt thép dọc
CHNG 1: LAN CAN
250
1500
400040001500250
900
5@1940=9700
900
8000
1500
1500
1.5%
2%
1.5%
2%
Maởt caột ngang cau
1.1.TNH TON LAN CAN :
Chn s b lan can cú hỡnh dng v kớch thc nh hỡnh v:
1.1.1.Thanh lan can nm ngang :
Lm bng thộp CT
3
cú trng lng riờng : = 7.85 T/m
3
= 7.85ì10
-5

N/mm
3
;
ng kớnh ngoi : D = 100 mm;
ng kớnh trong : d = 88 mm;
Chiều dày thành ống : δ = 6 mm;
Diện tích tiết diện ngang của ống :
( ) ( )
π − π −
= = =
2 2 2 2
2
o
D d 100 88
A 1772mm
4 4
Tải trọng tác dụng lên thanh lan can :
a. Trọng lượng bản thân : W
bt
= γ.A
0
= 7.85×10
-5
×1772 = 0.139 N/mm;
b. Hoạt tải tính toán : W = 0.37 N/mm (cả phương đứng và ngang);
P = 890 N;
Ta có sơ đồ tính toán như hình vẽ :
W+W
bt
W

P
2
0
0
0
Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can
Môment theo phương thẳng đứng tại giữa thanh do tải trọng bản thân và hoạt tải
phân bố W :
= + =
× × × ×
= + =
=
2
2
bt
y
2 2
1.25W L
1.75WL
M
8 8
1.75 0.37 2000 1.25 0.139 2000
8 8
410625N.mm
Mômen theo phương ngang tại giữa thanh do hoạt tải phân bố W:
= =
× ×
= =
2
x

2
1.75WL
M
8
1.75 0.37 2000
323750N.mm
8
Tổ hợp mô men tại mặt cắt giữa nhịp :
× ×
= + + = + + =
=
2 2 2 2
x y
1.75PL 1.75 890 2000
M M M 323750 410625
4 4
1301652.43N.mm
1.1.2.Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh lan can nằm ngang :
Điều kiện kiểm tra :
ϕ ≥
n u
M M
Mơmen kháng uốn của tiết diện thanh lan can:
( ) ( )
π π
= − = − =
3 3 3 3 3
S D d 100 88 31271.41mm
32 32
Sức kháng uốn danh định của thanh lan can :

= = × =
n y
M F S 210 31271.41 6566996.1N.mm
Với :
=
2
y
F 210N / mm
: Cường độ chảy của thép CT3
Với kết cấu chịu uốn ở trạng thái giới hạn cường độ, hệ số sức kháng:
1ϕ =
⇒ ϕ = > = =
n u
M 6566996.1N.mm M M 1301652.43N.mm
Vậy thanh lan can đủ khả năng chịu lực.
1.1.3.Kiểm tra khả năng chịu lực của cột lan can thép :
120
200
MẶT CẮT A-A
TL 1:20
P2
P1
P1
TẤM THÉP T2
dày 5mm
TL 1:20
TẤM THÉP T1
dày 5mm
TL 1:20
740

735
R
7
5
190
200
Đường hàn góc h=6mm
Tấm thép T2
Tấm thép T1
Ống thép tay vòn
CỘT LAN CAN
TL 1:20
100
A
A
300 360350
250
Cấu tạo cột lan can
Kiểm tra khả năng chịu lực của cột lan can tại tiết diện chân cột (mặt cắt A-A).
Điều kiện kiểm tra :
n u
M Mϕ ≥
Ngoại lực tác dụng :
= × = × =
= =
1
2
P L W 2000 0.37 740N
P P 890N
Mômen do ngoại lực tác dụng tại mặt cắt A-A :

( )
( )
u 1 2 1 1
M P P h P h
740 890 660 740 300 1297800N.mm
= + × + × =
= + × + × =
Mômen quán tính của tiết diện :
−
 
× ×
 
= + − × × × + =
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
2
3 3
4
A A
120 5 200 5 5 190
I 120 5 2 14267916.67mm
12 2 2 12
Mômen kháng uốn của tiết diện :
−
−
= = =
3

A A
A A
I
14267916.67
S 7133958.33mm
2 2
Sức kháng uốn danh định của cột lan can :
−
= = × =
n y A A
M F S 210 7133958.33 1498131250N.mm
Với :
2
y
F 210N/ mm=
: Cường độ chảy của thép CT3
Với kết cấu chịu uốn ở trạng thái giới hạn cường độ, hệ số sức kháng :
1ϕ =
⇒ ϕ = > =
n u
M 1498131250N.mm M 1297800N.mm
Vậy cột lan can đủ khả năng chịu lực.
CHƯƠNG 2. BẢN MẶT CẦU
1. Chọn chiều dày bản
Chiều dày tối thiểu của bản mặt cầu BTCT theo AASHTO là 175mm. chiều dày
tối thiêu theo điều kiện chịu lực phụ thuộc vào nhịp bản S
hmin =
mmmm
S
17566.164

30
30001940
30
3000
<≈
+
=
+

Trong đó S = 1940mm: Chiều dài nhịp bản ( khoảng cách giữa các dầm chủ )
Chọn h
2
= 200mm làm chiều dày chịu lực của bản mặt cầu
Bê tông : f
c
’
=28MPa = 28N/mm
2
;
Tải trọng bản thân của bản mặt cầu:
5 3
2 f
DC h 1 2.4 10 200 1 4.8 10 N/ mm/ mm
− −
= γ× × = × × × = ×
Chọn lớp phủ mặt cầu có cấu tạo như hình
Tỷ trọng lớp bê tơng atphan :2250Kg/m
3
Tỷ trọng lớp phòng nước : 1500 Kg/m
3

Tải trọng lớp phủ tác dụng lên bản mặt cầu :
− −
−
= + =
= × × × + × × × =
= ×
pn nhua
5 5
3
DW DW DW
1.5 10 10 1 2.25 10 75 1
1.84 10 N/ mm/ mm
2. Sơ đồ tính tốn bản mặt cầu :
Bản mặt cầu sẽ được tính tốn theo 2 sơ đồ: bản cong xon và bản dầm, trong đó
phầm bản dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính
tốn dầm đơn giản xong phải nhân hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu.
900
1.5%
1940 1940
để đơn giản ta tính theo sơ đồ
Hình vẽ sơ đồ tính bản mặt cầu
3. Tính nội lực cho bản cong xon ( bản hẫng):
900
1.5%
Hình vẽ sơ đồ tính cho bản cong xon
3.1 Tải trọng tác dụng lên bản cong xon ( bản hẫng)
3.1.1 Tỉnh tải
Xét tỉnh tải tác dụng lên dải bản rộng 1000mm theo phương dọc cầu:
Lề bộ hành
Cột và thanh

lan can bằng thép
Lan can phần bê tông
Bó vỉa
Bản mặt cầu

Tỉnh tải tác dụng lên bản cong xon
 Trọng lượng bản thân:
DC
2
=
mmNh
cf
/5105.220010001000
5
=×××=××
−
γ
 Trọng lượng lan can, lề bộ hành
Trọng lượng bê tơng:
P
1
=
mmNhb
c
/5.4062105.265025010001000
5
11
=××××=×××
−
γ

Trong đó: b
1
= 250mm: bề rộng của lan can phần bê tơng
h
1
= 650mm chiều cao của bê tơng phần bê tơng
Trọng lượng lề bộ hành người đi: ( tải này được chia đơi bó vỉa nhận một nửa và lan can
phần bê tơng chịu một nửa)

N
hb
P
c
1250
2
1000105.21000100
2
1000
5
22
2
=
××××
=
×××
=
−
γ
Trọng lượng thanh lan can tay vịn: Trên 1 nhịp có 2 thanh ∅100 dày 4mm, dài 2000mm
Một thanh lan can có trọng lượng

NL
dD
P
s
190200014.3
4
92100
1085.7
4
22
5
22
'
3
=××
−
××=××
−
=
−
πγ
Trên toàn chiều dài có 15 nhịp ⇒trọng lượng toàn bộ thanh lan can là:
NPP 4180190211211
'
3
'
3
=××=××=
∑

Trọng lượng cột lan can : Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép T1.T2, T3 và 2 ống
thép liên kêt ∅90 dày 4mm, dài 120mm ( Hình vẽ chi tiết cột Lan can)

OÁng lieân keát
Chi tieát T1
Chi tieát T2
Chi tieát T3

∅
92

∅
92
Cột lan can = Tấm thép T1+ Tấm thép T2+ Tấm thép T3+ ông liên kết:
• Trọng lượng tấm thép T1= 122.46N
• Trọng lượng tấm thép T2= 51.92N
• Trọng lượng tấm thép T3= 19.39N
• Trọng lượng ống thép ∅90 =2.04N
Trọng lượng cột lan can:
NP 82.19504.239.1992.5146.122
"
3
=+++=
Khoảng cách giữa 2 cột lan can là 2000mm trên chiều dài nhịp 33000mm co 17 cột
Trọng lượng toàn bộ cột lan can:
∑
=×=×= NPP 77.33281782.19517
"
3
"

3
Trọng lượng toàn bộ thanh lan can và cột lan can là:
∑
=+=+ NPP 77.750877.33284180
"
3
'
3
Ta quy đổi một cách gần đúng toàn bộ trọng lượng nỳa thành lực phân bố dọc có giá trị
mmN
L
PP
tt
/22.0
33000
77.7508
"
3
'
3
==
+
∑ ∑
Suy ra trọng lượng lan can phần thép trên 1000mm chiều dài bản
P3 =0.23x1000 =220N
Vậy trọng lượng tồn bộ lan can lề bộ hành trên 1000mm chiều dài bản mặt cầu tác dụng
lên bản hẫng:
DC
3
= P1+ P2+P3 =4062.5+1250+220 = 5532.5N

3.1.2 Hoạt tải
Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1000mm trong trường hợp này chỉ có người đi bộ
truyền xuống ( hoạt tải này được chia đơi bó vỉa nhận một nữa và lan can phần bê tơng
nhận một nữa, tức là lưck tập trung tại đầu bản cong xon)
N
bPL
P
PL
2250
2
15001000103
2
1000
3
=
×××
=
××
=
−
( b = 1500mm bề rộng phần lề đi
bộ)
3.2 Nội lực trong cong xon
 Sơ đồ tính nội lực: ( Hình vẽ )
900
1.5%
Hình vẽ sơ tải trọng tác dụng lên bản hẫng
DC2=5N/mm
PLL+DC3=
2250+5532.5=7782.5N

Xét hệ số điều chỉnh tải trọng
1
ηηηη
××=
RD
Trong đó:
D
η
= 0.95 ( hệ số dẻo cho các thiết kế thơng thường và theo đúng u cầu)

R
η
= 1.05 ( hệ số quan trọng)

1
η
= 0.95 ( hệ số dư thừa, mức thơng thường)
95.0=
η
x1x1 = 0.95
Giá trị mơ men tại ngàm:






××+××+×××= bPbDC
L

DCM
PLPLDC
b
DC
γγγη
3
2
2
2
L
b
= 1050mm: chiều dài bản hẫng)
• Trạng thái giới hạn cường độ:
95.0;75.1;25.1 ===
ηγγ
PLDC
=








××+××+×××= 900194075.19005.553225.1
2
900
525.195.0
2

U
M
10551501.56Nm
m
• Trạng thái giới Sử dụng:
95.0;0.1;0.1 ===
ηγγ
PLDC
=








××+××+×××= 90019400.19005.55320.1
2
900
50.10.1
2
s
M
6741775Nmm
3.3 Nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên:
Bản đặt trên 2 gối là 2 dầm chủ , nhịp của bản là khoảng cách giữa 2 dầm, L=1940,
cách tính ta sẽ tính như dầm đơn giản đặt trên 2 gối , xét cho dải bản rộng 1000mm
3.3.1 Tỉnh tải và nội lực do tỉnh tải tác dụng lên dầm biên
3.3.1.1 Tỉnh tải:

• Trọng lượng bản thân: DC
2
=
mmNh
cf
/5105.220010001000
5
=×××=××
−
γ
Trọng lượng lề bộ hành truyền xuống bó vỉa
N
hb
P
c
1250
2
1000105.21000100
2
1000
5
22
2
=
××××
=
×××
=
−
γ

Trọng lượng bó vỉa
mmNhbP
c
/15001000105.23002001000
5
444
=××××=×××=
−
γ
b
2
= 100mm chiêù dày lề bộ hành, b
4
= 200mm chiều rộng bó vỉa, h
4
= 300mm chiều cao
bó vỉa, do đó  DC
3
= P
2
+ P
4
=1250+1500=2750N
Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:
 Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu:
mmh
DW
85=
 Trọng lượng riêng lớp phủ:
mmN

c
/103.2
5'
−
×=
γ
DW =
mmNh
cDW
/955.1103.21000851000
5'
=×××=××
−
γ
3.3.1.2 Nội lực:
Sơ đồ tinh như sau:
1.5%
1940
Hình veõ sô ñoà tính baûn daàm
1040
DW=1.955N/mm
DC3=2750N
DC2=5N
1940
900
Với
mmLmmLmmL 1940,1040;900
2
"
2

'
2
===
Xét hệ số điều chỉnh tải trọng: Xét hệ số điều chỉnh tải trọng
1
ηηηη
××=
RD
Trong đó:
D
η
= 0.95 ( hệ số dẻo cho các thiết kế thông thường và theo đúng yêu cầu)

R
η
= 0.95 ( hệ số dư thừa, bản dầm có tính dư )

R
η
= 1.05 ( hệ số quan trọng)

95.0=
η
x0,95x1.05 = 0.95







×
×+








−+×××+
×
××=
+
22
)(
48
25.1
'
23
2
2
'
22
''
2
2
22
LDCL
LLL

DWLDC
M
DCDW
DWDC
γγη
• Trạng thái giới hạn cường độ:
95.0;5.1;25.1 ===
ηγγ
DWDC






×
×+








−+×××+
×
××=
+
2

9002750
25.1
2
1940
)9001940(1040
4
955.1
5.1
8
19405
25.195.0
222
DWDC
u
M
=4511508.61N.mm
• Trạng thái giới hạn sử dụng:
0.1;0.1;0.1 ===
ηγγ
DWDC






×
×+









−+×××+
×
××=
+
2
9002750
0.1
2
1940
)9001940(1090
4
955.1
0.1
8
19405
0.10.1
222
DWDC
u
M
=3.11384828x10
6
N.mm
3.3.1.3 Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm

3.3.1.4 Hoạt tải
Gồm có 2 hoạt tải: Tải trọng người đi truyền xuống bản mặt cầu thông qua bó vỉa, tải
trọng xe 3 trục đặt như hình trên
Với
mmLmmLmmL 150;1040;5750
"'
2
"
2
'
2
===
Tải người: lực tập trung có giá trị như sau
N
bPL
P
PL
2250
2
15001000103
2
1000
3
=
×××
=
××
=
−
Trong đó b=1500mm bề rộng lề bộ hành

Tải xe 3 trục: đặt một bánh xe 3 trục ( hình vẽ sau)
1940
Tải trọng động tác dụng lên bản biên
1040
680
P =1800N P =106.61N
900
1940
1.5%
680
600
3.3.1.5 Nội lực:
Sơ đồ tính được thể hiện như trên hình vẽ:
- Bề rộng bánh xe tiếp xúc với bản mặt cầu 510mm
- Diện tích truyền tải của bánh xe xuống bản mặt cầu

mmbb
mmhb
DW
680
6808525102510
1
'
1
1
==
=×+=×+=
- Giá trị tải p:
mmN
b

p
p /6,106
6802
145000
2
1
=
×
=
×
=

- Diện làm việc của bản:
Khi tính mơ men âm tại gối :
mmLSW 1705194025.0120025.01220
2
=×+=×+=
−
Khi tính mơ men dương tại gối :

mmLSW 1727194055.066055.0660
2
=×+=×+=
+
- Giá trị mơ men tại giữa nhịp:
Do tải 3 trục:

mmLSW 1727194055.066055.0660
2
=×+=×+=

+















×−−×−−××××+××=
2
1
)
2
(
2
1
)
2
(2.1)1(
2"'
2
2

'
1
"'
2
'
1
L
Lb
LLbpIMM
LL
LL
γη
 Trạng thái giới hạn cường độ
LL
γ
= 1.75
(1+IM) = (1+0.25) = 1.25 ; với IM = 0.25
ó η = 0.95













×−−×−−××××+××=
2
1
)150
2
1940
(
2
1
)
2
680
1501940(6806.1062.1)25.01(75.195.0
2LL
U
M
= 130736648N.mm
 Trạng thái giới hạn sử dụng:
LL
γ
= 1, IM = 0.25, η= 1













×−−×−−××××+××=
2
1
)150
2
1940
(
2
1
)
2
680
1501940(6806.1062.1)25.01(11
2LL
S
M
=78494500N.mm
Do tải trọng người:
 Trạng thái giới hạn cường độ: η= 0.95,
PL
γ
= 1.75

mmM
LP
M
PL

PL
LL
U
.25.1370731
2
9001940
75.195.0
2
.
'
2
=






×
××=






×
×=
γη
 Trạng thái giới hạn sử dụng: η= 1.0,

PL
γ
= 1.0

mmM
LP
M
PL
PL
LL
U
.824500
2
9001940
0.10.1
2
.
'
2
=






×
××=







×
×=
γη
Giá trị mô men tại giữa nhịp do tĩnh tải và hoạt tải gây ra có xet đến tính liên tục của bản
mặt cầu ( với dải bản 1000mm) được tính như sau:
 Trạng thái giới hạn cường độ
- Tại gối :
).(17.56839261370773125
1705
130736648
61.45115987,0
1000
7,0
mmN
M
SW
M
MM
PL
U
LL
u
DWDC
u
g
u

−=






++−=
=








+
×
+−=
−
+

- Tại giữa nhịp:
).(91.401065491370773125
1727
130736648
61.45115987,0
1000
5,0

mmN
M
SW
M
MM
PL
U
LL
u
DWDC
u
g
u
=






++−=
=









+
×
+=
+
+
 Trạng thái giới hạn sử dụng
- Tại gối :
).(68.39483324824500
1705
78494500
2.31138487,0
1000
7,0
mmN
M
SW
M
MM
PL
S
LL
S
DWDC
S
g
u
−=







++−=
=








+
×
+−=
−
+
- Tại giữa nhịp:
).(47.23870354824500
1727
78494500
2.31138485,0
1000
5,0
mmN
M
SW
M
MM

PL
S
LL
S
DWDC
u
g
S
=






++=
=








+
×
+=
+
+

3.4 Tính nội lực cho bản dầm giữa:
3.4.1 Tỉnh tải và nội lực do tỉnh tải tác dụng lên dầm biên
3.4.1.1 Tỉnh tải:
Cũng giống như trường hợp ản dầm cạnh biên nhưng đối với bản dầm giữa thì sẽ không
có tải trọng bó vỉa và tải trọng lớp phủ mặt cầu sẽ phân bố đầy dầm
• Trọng lượng bản thân:
mmNhDC
cf
/5105.220010001000
5
2
=×××=××=
−
γ
• Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:
mmh
DW
85=
• Khối lượng riêng lớp phủ
35
/.103.2 mmN
c
−
×=
γ
• DW
mmNh
cDW
/955.1103.21000851000
5

=×××=××
−
γ

3.4.1.2 Nội lực:
Sơ đồ tính như sau:
1940
Hình vẽ sơ đồ tính tónh tải cho bản dầm giữa
DW=1.955N/mm
DC2=5N
1940
200
85
• Hệ số điều chỉnh tải trọng lấy như dầm biên
• Giá trị mơ men dương tại giữa nhịp :








×
×+
×
××=
+
88
2

2
2
22
LDWLDC
M
DWDC
DWDC
γγη
- Trạng thái giới hạn cường độ
25.1=
DC
γ
;
5.1=
DW
γ
;
95.0=
η
mmNM
DWDC
U
.76.4103911
8
1940955.1
5.1
8
19405
25.195.0
22

=








×
×+
×
××=
+
- Trạng thái giới hạn sử dụng
0.1=
DC
γ
;
0.1=
DW
γ
;
0.1=
η
mmNM
DWDC
S
.75.3271979
8

1940955.1
0.1
8
19405
0.10.1
22
=








×
×+
×
××=
+
3.5. Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm:
Chỉ có xe 3 trục, ta khơng xét tải trọng làn vị nhịp bản L
2
= 1940 mm < 4600mm theo
quy định khơng cần xét tải trọng làn:
- Ở đây có 2 trường hợp đặt tải:
+ Trường hợp chỉ có 1 bánh xe của 1 xe
+ Trường hợp chỉ có 2 bánh xe của 2 xe khác nhau đặt trong bản khi đó khoảng cách
giữa 2 bánh xe là 1200mm
3.5.1 Xét trường hợp chỉ có 1 bánh xe của 1 xe: ta đặt bánh xe ngay tại giữa nhịp để

tính tốn
1940
Hình vẽ : Tải trọng động tác dụng lên bản giữa
(Trường hợp đặt 1 bánh xe)
1940
200
85
680
680
L
P=106.61N/mm
SW
Giá trị nội lực: tương tự như trên ta có
mmhb
DW
6808525102510
1
=×+=×+=
Giá trị tải p:
mmN
b
p
p /6,106
6802
145000
2
1
=
×
=

×
=

mmLSW 1705194025.0120025.01220
2
=×+=×+=
−
Khi tính mơ men dương tại gối :

mmLSW 1727194055.066055.0660
2
=×+=×+=
+
Giá trị mơ men giưũa nhịp:














−×
×

××+××=
24
2.1)1(
1
2
1
b
L
bp
IMM
LL
LL
γη
 Trạng thái giới hạn cường độ:
LL
γ
= 1.75 ; η = 0.95; (1+IM) = (1+0.25) =
1.25 ; với IM = 0.25
mmNM
LL
U
.55.69414513
2
680
1940
4
68062.106
2.1)25.01(75.195.0 =













−×
×
××+××=
 Trạng thái giới hạn sử dụng:
LL
γ
= 1.0 ; η = 1.0; (1+IM) = (1+0.25) = 1.25 ;
với IM = 0.25
mmNM
LL
S
.43492800
2
680
1940
4
68062.106
2.1)25.01(0.10.1 =













−×
×
××+××=

Giá trị mơ men tại giữa nhịp do tĩnh tải và hoạt tải gây ra có xét đến tính liên tục của
bản mặt cầu ( với bản 1000mm) được tính như sau:
 Trạng thái giới hạn cường độ:
+ Tại gối:
).(5.31371365
1705
55.69414513
76.41039117,0
1000
7,0
mmN
SW
M
MM
LL
u

DWDC
u
g
u
−=






+−=
=








×
+−=
−
+

+ Tại giữa nhịp:
mmN
SW
M

MM
LL
u
DWDC
u
g
u
.04.22148804
1727
55.69414513
76.41039115,0
1000
5,0
=






+=
=









×
+=
+
+
 Trạng thái giới hạn sử dụng
+ Tại gối:
).(35.20146667
1705
100043492800
75.32719797,0
1000
7,0
mmN
SW
M
MM
LL
u
DWDC
S
g
u
−=






×

+−=
=








×
+−=
−
+

+ Tại giữa nhịp:
mmN
SW
M
MM
LL
u
DWDC
u
g
u
.9.14225132
1727
100043492800
75.32719795,0

1000
5,0
=






×
+=
=








×
+=
+
+
3.5.1.1 Xét trường hợp 2 ( có 1 bánh xe của )
1940
Hình vẽ : Tải trọng động tác dụng lên bản giữa
(Trường hợp đặt 2 bánh xe)
1940
200

85
680
L
P=77.12N/mm
SW
680
1200
Giá trị nội lực tượng tự như trên ta có:
Giá trị nội lực: tương tự như trên ta có
mmhb
DW
6808525102510
1
=×+=×+=

mmLSW 1705194025.0120025.01220
2
=×+=×+=
−

mmLSW 1727194055.066055.0660
2
=×+=×+=
+

mmbb 188012006801200
1
1
"
=+=+=

Giá trị tải p:
mmN
b
p
p /12.77
1880
145000
1
''
===






×
××+××=
8
.1)1(
2
2
Lp
IMM
LL
LL
γη
 Trạng thái giới hạn cường độ:
LL
γ

= 1.75 ; η = 0.95; (1+IM) = (1+0.25) =
1.25 ; với IM = 0.25

NmmM
LL
U
25.75396669
8
194012.77
.1)25.01(75.195.0
2
=






×
××+××=
 Trạng thái giới hạn sử dụng:
LL
γ
= 1.0 ; η = 1.0; (1+IM) = (1+0.25) = 1.25 ;
với IM = 0.25
NmmM
LL
S
45351380
8

194012.77
.1)25.01(11
2
=






×
××+××=
Giá trị mô men tại giữa nhịp do tĩnh tải và hoạt tải gây ra có xét đến tính liên tục của
bản mặt cầu ( với bản 1000mm) được tính như sau:
 Trạng thái giới hạn cường độ:
+ Tại gối:
).(5.33827382
1705
100025.7539666
76.41039117,0
1000
7,0
mmN
SW
M
MM
LL
u
DWDC
u

g
u
−=






×
+−=
=








×
+−=
−
+

+ Tại giữa nhịp:
mmN
SW
M
MM

LL
u
DWDC
u
g
u
.16.23880754
1727
25.7539666
76.41039115,0
1000
5,0
=






+=
=








×

+=
+
+
 Trạng thái giới hạn sử dụng
+ Tại gối:
).(35.20146667
1705
100043492800
75.32719797,0
1000
7,0
mmN
SW
M
MM
LL
u
DWDC
S
g
u
−=






×
+−=

=








×
+−=
−
+

+ Tại giữa nhịp:
mmN
SW
M
MM
LL
u
DWDC
u
g
u
.14.14227999
1727
100043492800
75.32719795,0
1000

5,0
=






×
+=
=








×
+=
+
+
Vậy giá trị mô men âm và mô men dương lớn nhất ứng với trạng thái giới hạn cường độ
và trạng thái giới hạn sử dụng thuộc trường hợp đặt một bánh xe trên bản dầm
 Trạng thái giới hạn cường độ:
+ Mô men dương:
NmmM
U
04.22148804=

+
+ Mô men âm:
NmmM
U
5.33827382−=
−
 Trạng thái giới hạn sử dụng
+ Mô men dương:
NmmM
U
90.14225132=
+
+ Mô men âm:
NmmM
U
35.20146667−=
−
3.6 Thiết kế cốt thép bản mặt cầu :
Ta thiết kế cốt thép tương ứng với các giá trị nội lực ở TTGH cường độ vừa tính ở trên :
3.6.1 Thiết kế cho phần bản chịu mô mên âm:
Thiết kế cột thép cho 1000mm chiều dài bản mặt mặt cầu. Khi đó giá trị nội lực trong
1000mm bản mặt cầu như sau:
+ Mô men âm:
NmmM
U
5.33827382−=
−
Chiều rộng tiết diện tính toán : b =1000mm
Chiều cao tiết diện tính toán : h =200mm
Cường độ cốt thép: f

y
= 280MPa
Cấp bê tông: f’
c
=50Mpa
Tải trọng tác dụng M = 338273825N.mm
Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọng tâm vùng cốt thép
chịu kéo là a =25cm
- Chièu cao làm việc của tiết diện :
mmahd
s
17525200 =−=−=
- Chiều cao vùng bê tông chịu nén

mm
bf
M
dda
c
U
ss
128.5
10005085.09.0
1038273850.32
175175
85.0
2
7
'
=

×××
××
−−=
×××
×
−−=
φ
- Xác định
1
β
: do 28Mpa <
MPaf
c
50
'
=
< 56 Mpa nên

693.0)2850(
7
05.0
85.0)28(
7
05.0
85.0
'
1
=−×−=−×−=
c
f

β
- Chiều cao vùng bê tông chịu nén trong trường hợp cân bằng

399.7
7
128.5
1
===
β
a
c
Kiểm tra điều kiện:
45.0042.0
175
399.7
<==
s
d
c
Diện tích cốt thép cho bởi công thức:
2
'
35.778
280
1000128.55085.085.0
mm
f
baf
A
y

c
S
=
×××
=
×××
=
Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:

2
'
35.42.1071
280
50
200100003.003.0 mm
f
f
hbA
y
c
S
=×××=×××≥
Chọn ∅16 a200 để bố trí : trong 1000mm có 5 thanh ∅16 và có A
s
=1004.8mm
2
200
1000
25
175

Þ16a200
3.7 Kiểm tra nứt cho bản mặt cầu :
Ta sẽ kểm tra nứt của bản mặt cầu bằng trạng thái giới hạn sử dụng:
+ Mô men dương:
NmmM
U
90.14225132=
+
+ Mô men âm:
NmmM
U
35.20146667−=
−
3.7.1 Kiểm tra nứt với mô men âm:
Các giá trị của a, h, a’, d
s
đã tính toán ở trên.
Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo gần nhất
mmmmad
c
5025
1
<==
Diện tích của vùng bê tông bọc quanh 1 nhóm thép:
2
5000010002522 mmbdA
cc
=××=××=
Diện tích trung bình của bê tông bọc quanh 1 thanh thép:

2
10000
5
50000
mm
n
A
A
c
===
Mô mem do ngoại lực tác dụng vào tiết diện:
M = 2.0146667x10
7
N.mm
Khối lượng riêng của bê tông :
3
/2500 mkg
c
=
γ
Mô đun đàn hồi của bê tông:
MPafE
c
cc
38010502500043.0043.0
5.1'
5.1
=××=××=
γ
Mô đun đàn hồi của thép:

MPaE
s
200000=
Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông:
Chiều cao vùng nén của bê tông khi tiết diện nứt:
mm
An
bd
b
A
nx
s
ss
04.442
8.1004262.5
10001752
1
1000
8.1004
262.52
2
1 =









−
×
××
+××=








−
×
××
+××=
Mô mem quán tính của tiết diện bê tông khi đã nứt:
4
2
3
2
3
29.113754689
)04.44175(8.1004262.5
3
04.441000
)(
3
mm
xdAn

xb
I
sscr
=








−××+
×
=








−××+
×
=
Ứng suất trong cốt thép do ngoại lực gây ra:
MPanxd
I
M

f
s
Icr
s
s
04.122262.5)04.44175(
27.113754689
35.20146667
)( =×−=×−×=

Khí hậu khắc nhiệt: Z =23000N/mm
Ứng suất cho phép trong cốt thép
MPa
Ad
Z
f
s
sa
2.365
1000025
23000
3
3
=
×
=
×
=
So sánh
MPafMPaf

ysa
1682806.06.01.365 =×=×>=
, chọn 168Mpa để kiểm tra
MPaf
s
16804.122 <=
; Vậy thoả mản điều kiện về nứt.
3.7.2 Kiểm tra nứt với mô men dương:
Tương tự như trên ta có
MPanxd
I
M
f
s
Icr
s
s
17.86262.5)04.44175(
101375468929.1
1014225132
)(
8
7
=×−
×
×
=×−×=
MPaf
s
16817.86 <=

; Vậy thoả mản điều kiện về nứt.
CHƯƠNG 3. DẦM NGANG
1. Số liệu tính toán:
Nhịp tính toán L
tt
= 33000mm
Chọn chiều cao dầm dọc :
mmLH
tt
46.133000)
15
1
()
25
1
15
1
( =×=×÷=
; chọn
h=1400mm
Chiều cao dầm ngang h: với
mmHh 9301400
3
2
3
2
=×=×=
, chọn h=850mm
Bề rộng dầm ngang b:
mmhb 160850

5
1
5
1
=×=×=
; chọn h=200mm
Kết cấu nhịp gồm 6 dầm chủ với khoảng cách giữa các dầm chủ này là S=1940mm.
Khoảng cách giữa các dầm ngang: L
1
= 5500 mm.
Số dầm ngang: (33000-2x300)/5500+1 ≈ 7.
Bản mặt cầu dày: h
f
= 200mm