Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
THIẾT KẾ CẦU THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT
I.NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU THẾP
1.Các Số Liệu Thiết kế:
1.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế: áp dụng tiêu chuẩn ngành 22TCN 272-05
1.1.2 Chiều dài nhịp: L= 34 m.
1.1.3 Khổ cầu: K=9+2x 1,5 m.
1.1.4 Tải trọng: hoạt tải 0,65HL93.
1.1.5. Đoàn người: 3,4 KN/m
2
.
2.Nhiệm Vụ Thiết Kế:
Thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bêtông cốt thép:
+Lựa chọn tiết diện dầm chủ
+Kiểm tra tiết diện dầm chủ theo các trạng thái giới hạn
+Thiết kế liên kết giữa các bộ phận trong tiết diện dầm chủ
+Thiết kế mối nối dầm chủ
+Thiết kế hệ neo liên kết
II. NỘI DUNG:
 .Tổng quan:
1.Chọn tiết diện chung:
- Chiều rộng phần xe chạy: B
1
= 9 m.
- Chiều rộng phần người đi bộ: B
2
= 2 x 1,5m.
- Chọn dạng bố trí phần người đi bộ cùng mức với phần xe chạy, dùng vạch sơn
rộng B
3
= 20cm

- Chiều rộng cột lan can: B
4
= 50 cm
Vậy: Chiều rộng toàn mặt cầu được xác định:
B = B
1
+ B
2
+ 2B
3
+ 2B
4
= 9 + 2 x 1,5+ 2 x 0,2 + 2 x 0,5 = 13,4 m
-Chọn dầm thép là dầm tổ hợp tiết diện I:
+Thép sử dụng là thép M270M cấp 345
+Theo ASTM, A709M, cấp 345 có cường độ chảy nhỏ nhất : F
y
= 345MPa,
cường độ chịu kéo nhỏ nhất : F
u
= 450MPa.
+Mô đun đàn hồi : E
đh
= 2×10
5
MPa.
+Trọng lượng riêng : γ
S
=7850kg/m
3

Bê tông sử dụng cho bản mặt cầu là bêtông có f
c
’ = 30MPa.
Trọng lượng riêng : γ
c
=24 kN/m
3
Thép hàn là thép cấp 345.
1.1.Chiều dài tính toán:
Chiều dài tính toán cầu dầm giản đơn 1 nhịp:
L
tt
= L-2.a=34-2.0,3=33,4 m.
Trang 1
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
1.2.Số dầm chủ:
- Số dầm chủ: N
b
= 5 dầm.
1.3.Bố trí dầm chủ trên mặt ngang:
- Khoảng cách giữa 2 dầm chủ :
2680
5
13400
N
B
S
b
===
(mm)

⇒
chọn S = 2700(mm) .
- Khoảng cách với phần cánh hẫng :
1300
2
2600
2
4.S-B
S
K
===
(mm) .
1.4.Lớp phủ mặt cầu:
Các lớp mặt cầu được chọn như sau:
- Lớp phủ asphan và lớp phòng nước dày tính chung : 75mm
1.5.Chiều dày bản mặt cầu:
- Ta có các yêu cầu về cấu tạo bản mặt cầu:
- Chiều dày tối thiểu của bản mặt cầu BTCT là 175mm (không kể lớp hao mòn).
- Khi chọn chiều dày bản phải cộng thêm lớp hao mòn 15mm.
- Đối với bảng hẫng của dầm biên cùng do phải thiết kế chịu tải trọng va chạm
rào chắn nên chiều dày bản phải tăng lên 25mm (chiều dày tối thiểu ở mút hẫng là
200mm)
Vậy ta chọn chiều dày bản mặt cầu t
s
= 200mm.
Sơ bộ chọn mặt cắt ngang như hình vẽ:
G
400 400 400 400
480
480 480

K
H
400
500 650200
VÃÛT SÅN PHÁN LAÌN RÄÜNG 20 cm VÃÛT SÅN PHÁN LAÌN RÄÜNG 20 cm
9000 1500 5001500500
i=2,0%
i=2,0%
BAÍN NÃ TÄNG CÄÚT THEÏP DAÌY 200mm
LÅÏP PHOÌNG NÆÅÏC 5mm
LÅÏP BÃ TÄNG NHÆÛA DAÌY 70mm
Hình 1: mặt cắt ngang cầu
2. Thiết kế bản mặt cầu bằng BTCT:
Bản mặt cầu bằng BTCT được thiết kế tương tự như khi thiết kế của bản mặt cầu
bằng BTCT của cầu BT. Ở đây ta chỉ đưa ra kích thước cấu tạo của bản mặt cầu.
3.Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05
3.1.Chọn hệ số sức kháng:
3.1.1.Trạng thái giới hạn cường độ : (6.5.4.2)
- Đối với uốn
f
ϕ
=1.00
- Đối với cắt
v
ϕ
=1.00
3.1.2.Trạng thái giới hạn khác ngoài cường độ :
- Đối với các trạng thái giới hạn sử dụng và trạng thái giới hạn đặc biệt thì
1
ϕ

=
Trang 2
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
3.2.Hệ số điều chỉnh tải trọng:
Tính chất
Cường
độ
Sử
dụng
Mỏi
Dẻo dai
D
η
1.00 1.00 1.00
Dư thừa
R
η
1.00 1.00 1.00
Quan trọng
I
η
1.00 KAD KAD
. .
D R I
η η η η
=
1.00 1.00 1.00
KAD : Không áp dụng
3.3.Tổ hợp tải trọng tác dụng:
3.3.1.Trạng thái giới hạn cường độ I:

{ }
1,0 1.25 1.5 1.75( )U DC DW LL IM PL= + + + +
3.3.2.Trạng thái giới hạn sử dụng:
}{
)(3,100,100,10,1 PLIMLLDWDCU ++++=
3.3.3.Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy:
{ }
1,00 0,75( )U LL IM= +
Trang 3
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
CHƯƠNG 1
LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DẦM CHỦ VÀ KIỂM TRA TIẾT DIỆN DẦM
CHỦ THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN
1.1.Chọn tiết diện điển hình :Dầm I là dầm tổ hợp.
Cơ sở để chọn tiết diện:
• Theo điều kiện kinh tế.
• Theo kinh nghiệm.
• Theo điều kiện độ cứng.
• Chống mất ổn định cục bộ.
1.1.1 Chọn theo đk chiều cao tổi thiểu:
Theo 22TCN272-05 chiều cao của dầm thép được lấy tối thiểu như sau:
30
1
≥
L
D

⇒
h≥
L

30
1
=1 m
⇒
chọn h=1,5m
Chiều cao của toàn bộ dầm thép liên hợp với bản bêtông cốt thép theo kinh
nghiệm được lấy như sau:
1
20
h L=
⇒
h=1,7 m chọn h=1,5m
Chiều dày của sườn dầm phải thoã mãn t
w

≥
8 (mm) .
ta có thể lấy theo công thức kinh nghiệm :
t
w
= 3.d + 7 = 3.1,50 + 7 =11,5(mm) .
→
Chọn t
w
= 14 (mm) .
Chiều dày bản biên trên cần phải đảm bảo bố trí neo liên kết, theo cấu tạo ta chọn :
t
fc
= 20(mm) .
Chiều rộng của bản biên : b

fc
= (12
÷
20). t
fc
= (300
÷
500) (mm)
→
Chọn b
fc
= 300 (mm) .
+ Kiểm tra sơ bộ theo cấu tạo :

neo
neo
fc
dk
d
b .4).1(
2
.225.2
−++≥
Trong đó:
+ d
neo
= 20 (mm), đường kính neo đinh .
+ k = 3, số neo đinh
).(400)(23020.4).1(
2

20
.225.2 mmmmkb
fc
<=−++≥
(OK)
- Cấu tạo bản biên trên :
Chọn chiều dày bản biên dưới t
ft

≥
t
fc
= 20 (mm) .
→
t
ft
= 25 (mm)
Chiều rộng bản biên dưới : b
fc
= 400 (mm) .
Trang 4
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
300
20145525
400
14
Hình 2: tiết diện dầm chủ
1.1.2. Chọn theo điều kiện kinh tế:
Tức là chọn chiều cao sao cho khối lượng thép ít nhất có thể, được xác định theo điều
kiện:


3
.
y
M
D k
F
=
(5.1)
Trong đó k là hệ số kinh nghiệm phụ thuộc cấu tạo bản biên và sườn dầm, thương
lấy 5,5- 6,5(giá trị lớn đối với dầm hàn nhịp nhỏ và giá trị nhỏ đối với dầm hàn nhịp
lớn ). M là mô men có hệ số tại tiết diện giữa nhịp; và F
y
là cường độ chảy của thép
dầm.
Chiều cao dầm có thể chọn sai khác (5.1), nhưng không vượt quá < 25% đối dầm
bulong và 15% đối với dầm tồ hợp hàn.
Với M
u
=9235,107 KN.m
Ta có:
3
.
y
M
D k
F
=
=1,65
1.2. Tính toán nội lực :

1.2.1.Do hoạt tải
1.2.1.1. Chọn số lượng làn xe:
Theo AASHTO thì số làn xe là phần nguyên của tỉ số giữa bề rộng cầu và
3500mm (bề rộng của 1 làn xe).
N
L
= phần nguyên
W
( )
3500
= phần nguyên
9400
3500
 
 ÷
 
=2
1.2.1.2. Hệ số làn xe:
Số là xe Hệ số là xe (m)
1 1,2
2 1,0
3 0.85
1.2.1.3. Hệ số xung kích IM (%):
Trang 5
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Kết cấu IM (%).
Mối nối bản mặt cầu 75
TTGH Mỏi và đứt gãy 15
Các TTGH khác 25
1.2.1.4. Xác Định Hệ Số phân Bố Mômen:

Tham số độ cứng dọc:
2
( . )
g g
K n I Ae= +

Trong đó :
E
s
= 200 000 (MPa) :môđuyn đàn hồi của vật liệu làm dầm
E
c
: môđuyn đàn hồi của vật liệu bản
Ec = 0,043.
'5,1
.
cc
fy
=0,043.
30.2400
5,1
= 27691(MPa)
Trong đó: y
c
= 2400(kg/cm
3
) : Tỷ trọng của bêtông.
fc’= 30(Mpa) : Cường độ chịu nén 28 ngày của bêtông M30.
⇒
Tỉ số môđun đàn hồi n =

22,7
27691
200000
==
Ec
Es
I :mômen quán tính của dầm : 1,209x10
10
(mm
4
)
A: diện tích dầm chủ : 36370 mm
2

e
g
: khoảng cách giữa trọng tâm của dầm cơ bản và bản mặt cầu e
g
= 929,3 mm
Suy ra : K
g
= 3,14 . 10
11
(mm
4
)
Và
0,1
3
( )

g
s
K
Lt
=1,014
với S=2700 mm ; L =34000 mm; t
s
=200mm; cầu thẳng
1.2.1.4.1. Dầm trong:
-Khi có một làn xe chất tải:
mg
M
SI
=0,06+
0,4 0,3 0,1
3
( ) ( ) ( )
4300
g
s
K
S S
L Lt

Trong đó:
S- khoảng cách giữa các dầm chủ S=2700mm.
L: chiều dài nhịp dầm L=34000mm.
Suy ra mg
M
SI

= 0.45
-Khi có hai làn xe được chất tải:
mg
M
MI
=0,075+
0,6 0,2 0,1
3
( ) ( ) ( )
2900
g
s
K
S S
L Lt
= 0.66
1.2.1.4.2. Đối với dầm ngoài :
+ Một làn chất tải :( dùng phương pháp đòn bẩy )
Trang 6
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép

1300 2700
1.8m
600
y3=1.30
y1=1.07
1
y4=0.93
y2=0.41
Hình 3: Sơ đồ xếp xe theo phương ngang cho dầm ngoài

889,0)41,0077,1.(
2
1
.2,1)yy.(
2
1
.2,1mg
21
SI
M
=+=+=
+ Hai làn chất tải :
→
d
e
= 1300 – 500 = 800(mm) .
MI
M
ME
M
e.mgmg
=
Với
1,0055,1
2800
800
0,77
2800
d
0,77e

e
≤=+=+=

→
e = 1,055 .
.696,066,0.055,1e.mgmg
MI
M
ME
M
===
Vậy hệ số phân bố ngang đối với dầm ngoài :
.889,0mgmg
SI
MM
==
1.2.1.5.Xác Định Hệ Số Phân Bố Lực Cắt :
1.2.1.5.1. Dầm trong:
-Khi có một làn xe được chất tải: sử dụng công thức được thiết lập theo AASHTO.
mg
V
SI
= 0,36+
7600
S
= 0,72
-Khi có hai làn xe được chất tải: tương tự ta sử dụng công thức được thiết lập theo
AASHTO.
mg
V

MI
=0,2+
2
( )
3600 10700
S S
−
= 0,89
1.2.1.5.2. Dầm ngoài:
-Khi có một làn xe được chất tải dùng phương pháp đòn bẩy ta xác định được hệ
số phân bố lực cắt của dầm ngoài:
mg
V
SE
=1,2x0,74 = 0,889. ⇒ khống chế.
-Khi có hai làn xe chất tải: mg
V
ME
= e x mg
V
MI
= 0,87x0,889 = 0,77
e = 0,6+
3000
e
d
=0,6+
800
3000
 

 ÷
 
=0,87
Trang 7
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
1.2.1.6.Xác Định Hệ Số Phân Bố ngang của đoàn người:
1.2.1.6.1. Dầm ngoài:
-Khi có một làn xe được chất tải dùng phương pháp đòn bẩy ta xác định được hệ số
phân bố ngang của dầm ngoài:
115,1)93,030,1.(
2
1
)y.(y
2
1
mg
43
SI
PL
=+=+=
1300 2700
1.8m
600
y3=1.30
y1=1.07
1
y4=0.93
y2=0.41
Hình 4: Sơ đồ tính HSPBN của đoàn người cho dầm ngoài.
1.2.1.6.2. Dầm trong:

Khi có hai làn xe chất tải: g
PL
=2T/Nb =2.1,5/5=0,6.
1.2.1.7. Xác định mômen :
1.2.1.7.1.Do hoạt tải :
Hoạt tải tác dụng trên cầu là một tổ hợp của:
- Xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế
- Tải trọng làn thiết kế
-Tải trọng đoàn người
• Tại tiết diện 1/2L:
Để xác định trị số nội lực gây bởi hoạt tải tại một tiết diện bất kỳ, ta dựa vào đường
ảnh hưởng nội lực tại tiết diện đó, bằng cách chất tải trực tiếp lên đường ảnh hưởng.
Khi xếp tải bất lợi nhất, sẽ thu được trị số nội lực lớn nhất.
- Đường ảnh hưởng mô men tại tiết diện giữa nhịp, K:
3.4KN/m
9.3KN/m
2
145KN
145KN
8.35
6.2
7.75
4.3m
4.3m
33.4m
1.2m
35KN
110KN 110KN
6.2
Hinh 5: Đường ảnh hướng mô men giữa nhịp

Trang 8
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Mô men do xe tải thiết kế :
taix
iK
M
.
)(
=
i
i
i
yP
∑
=
3
1
P
i
= tải trọng trục xe, kN;
→
taix
K
M
.
)1(
=145
×
y
1

+ 145
×
y
2
+ 35
×
y
3

=145
×
6,2 + 145
×
8,35 + 35
×
6,2 = 2326,75 kNm;
Mô men do xe 2 trục thiết kế,
dem
iK
M
tan
)(
:
dem
K
M
tan
)1(
=
i

i
i
yP
∑
=
2
1
=110
×
y
4
+ 110
×
y
5

= 110
×
7,75 + 110
×
8,35 = 1771 kNm;
Trị số lựa chọn cho việc thiết kế, tính toán:
xtk
K
M
= max (
taix
K
M
.

;
dem
K
M
tan
) = 2326,75 kNm;
Mô men do tải trọng làn gây ra:
Lan
K
M
= 9,3
×
Lan
Ω
9,3 = tải trọng phân bố làn, kN/m;
i
Ω
= 139,445 m
2
;
→
Lan
K
M
= 9,3
×
139,445= 1296,84 kNm;
Mô men do tải trọng người:
PL
K

M
= PL
×

PL
Ω
PL = 3,4 kN/m
2
; →
PL
K
M
= 3,4 x 139,445= 474,113 kNm;
Tổ hợp mô men do hoạt tải gây ra tại tiết diện giữa nhịp K có xét đến hệ số xung
kích, M
LL(K)
:
Công thức xác định tổng quát:
M
LL(K)
= k. (1+IM)
×
m
×
g
LL
×
xtk
K
M

+ g
LL
×
m
×
Lan
K
M
+ g
PL
×
m
×
PL
K
M

Trong đó:
m = hệ số làn. ở đây ta lưu ý rằng: do tính g
i
theo công thức bảng tra 4.6.2.TCN nên
trong biểu thức trên sẽ không xét đến hệ số này nữa.
IM= hệ số xung kích, %; lấy IM = 25%.
k Hệ số triết giảm hoạt tải :k=0.65
g
LL
: hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men, ứng với xe thiết kế và tải trọng
làn. Theo kết quả tính toán ở trên ta có:
g
LL

, g
Lan
= g
mg
= 0,889 ;
g
PL
=0,6
→ M
LL(K)
= 0.65
×
[(1+IM)
×
g
LL
×
xtk
K
M
] + g
Lan
×
Lan
K
M
+ g
PL
×
PL

K
M
= 0.65
×
(1 + 0,25)
×
0,889
×
2326,75 + 0,889
×
1296,84 +0,6
×
474,113 = 3118 kNm;
+Tiến hành sắp xe lên đường ảnh hưởng ta có các toạ độ tương ứng:
MẶT CẮT
Y
1
(35) Y
2
(145) Y
3
(145)
L/2 6.2 8.35 6.2
3L/8 5.1406 7.8281 6.2156
L/4 4.1125 6.2625 5.1875
L/8 2.5781 3.6531 3.1156
Trang 9
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Tiết diện tại gối H:
- Đường ảnh hưởng lực cắt tại tiết diện gối

+ Nếu ta gọi:
taix
H
V
.
= là lực cắt gây bởi xe tải thiết kế tại tiết diện gối H, kN;
dem
H
V
tan
=là lực cắt gây bởi xe 2 trục thiết kế tại tiết diện H, kN;
xtk
H
V
= là trị số lực cắt được lựa chọn thiết kế tính toán, gây bởi hoạt tải xe thiết kế (xe
tải thiết kế, xe 2 trục thiết kế) tại tiết diện H( kN);
→
xtk
H
V
= max (
taix
H
V
.
;
dem
H
V
tan

);
Lan
H
V
= là lực cắt gây bởi tải trọng làn tại tiết diện H, kN;
PK
H
V
= là lực cắt gây bởi tải trọng ngườitại tiết diện H, kN;
i
Ω
= diện tích phần giới hạn bởi đường ảnh hưởng, m
2
;
1
3.4KN/m
9.3KN/m
2
145KN
145KN
0.8713
0.9641
0.7426
4.3m
4.3m
33.4m
1.2m
35KN
110KN 110KN
Hình 6:Sơ đồ xếp xe lên đah lực cắt tại mặt cắt gối

L
i
Ω
Pi yi+ Piyi Tổng PiYi
145 1 145
145 0,8713 126,338 297,329
33,4 16,7 35 0,7426 25,991 297,329
110 1 110 216,051
110 0,9641 106,051
→
xtk
H
V
=297,329KN
Lực cắt tải gối do tải trọng làn:
Lan
H
V
= 9,3
×
Lan
Ω
= 9,3
×
16,7 = 155,31 kN;
Lực cắt tải gối do hoạt tải người:
PL
V
= 3,4
×

Lan
Ω
= 3,4
×
16,7 = 56,78 kN;
Tổ hợp lực cắt do hoạt tải HL-93 tại tiết diện gối, có xét đến hệ số xung kích:
Công thức xác định tổng quát:
V
LL(H)
=k. (1 + IM) xm x g
LL
xV
xtk
+ g
LL
x m
×

Lan
H
V
+ g
PL

×
PL
H
V
g
LL

= g
Lan
= 0,889 ; g
PL
=0,6
→V
LL(H)
=k. (1 + IM)x g
LL
xV
xtk
+ g
Ll
x
Lan
H
V
+g
PL

×
PL
H
V
= 0,65.(1 + 0,25) x0,889 x 297,329+0,889 x 155,31+ 3,4.56,78 = 387,30 Kn
+Tiến hành sắp xe lên đường ảnh hưởng ta có bảng toại độ tương ứng:
Trang 10
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
MẶT
CẮT

Y
1
(35) Y
2
(145) Y
3
(145)
L/2
0.2425 0.3713 0.5
3L/8
0.3675 0.4963 0.625
L/4
0.4925 0.6213 0.75
L/8
0.6176 0.7463 0.875
Gối
0.7426 0.8713 1
1.2.1.8.Tổng hợp giá trị nội lực do hoạt tải tại các mặt cắt:
Tính toán tương tự ta có bảng kết quả:
Mô men chưa có hệ số
Giá trị
MẶT CẮT

1+IM K PL
g
pl
MG
M
ME
M(KN.m)

L/2 2326.75 1.25 0.65 139.445 3.4 0.6 0.889 3117.9978
3L/8 2216.258 1.25 0.65 130.729 3.4 0.6 0.889 2948.3462
L/4 1804.188 1.25 0.65 104.584 3.4 0.6 0.889 2381.208
L/8 1071.695 1.25 0.65 61.007 3.4 0.6 0.889 1402.9405
Lực cắt chưa có hệ số
Giá trị
MẶT CẮT 1+IM K PL MG
V
MI
g
pl
V(KN)
L/2 134.826 1.25 0.65 4.175 3.4 0.89 0.6 140.57
3L/8 175.451 1.25 0.65 6.523 3.4 0.89 0.6 194.171
L/4 216.076 1.25 0.65 9.394 3.4 0.89 0.6 253.168
L/8 256.705 1.25 0.65 12.786 3.4 0.89 0.6 317.543
1.2.2. Do Tĩnh Tải:
Gọi DC
1
là tải trọng của dầm thép, bản mặt cầu, phần vút.
DW là trọng lượng của các lớp mặt cầu 75mmm.
DC
2
là trọng lượng của lan can tay vịn, đá vỉa.
w là giá trị của tải phân bố đều kN/m.
Khi đó momen và lực cắt do tải trọng rải đều đơn vị tại các vị trí khác nhau trong dầm
có thể tính theo công thức:
)(5,0)(
2
),5,0()

2
(
22
ξξ
ξξ
−=−=
=−=−=
wLxLx
w
M
L
x
wLx
L
wV
x
x

L :là chiều dài nhịp
x là vị trí cần tính.
1.2.2.1. Dầm trong:
DC
1
:Bản mặt cầu =2,7x0,20x2,4x9,81=12,71kN/m.
Phần vút (kích thước 5x45cm ) =2,4x0,05x0,45x9,81=0,53 kN/m.
Trang 11
i i
p y
∑
ω

+
i i
p y
∑
ω
+
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Phần dầm thép = 1,15 (1,455x0,015+0,4x0,025+0,3x0,02)x7,85x9,81=3,35 kN/m
(1,15 là tính thêm đối với hệ liên kết lấy bằng 10% và 5% neo trọng lượng dầm chủ)
Suy ra DC
1
=16,59 kN/m
DW: Các lớp mặt cầu =0,075x2,7x2,25x9,81=4,47 kN/m.
DC
2
: Phần lan can tay vịn tính cho một dầm.
R
3
1
0
500
500
190
190
100
650
310
Hình 7: Kích thước lan can tay vịn
+Với diện tích phần bệ A
b

= 182000 mm
2
, liên tục ở 2 bên cầu

+diện tích phần trụ :A
t
= 60000mm
2
,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 17 trụ
+thể tích bê tông V
bt
=0,182x2x34+0,06x17x2 = 14,416 m
3
+Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm k
p
= 1,5 %
+Ta có thể tích cốt thép trong lan can : V
sp
= V
p
.k
p
= 14,416x1,5% =0,216 m
3
+Khối lượng cốt thép trong lan can là: G
sp
= V
sp
.γ
s

= 0,216x7,85 = 1,695 T
+Thể tích BT trong lan can: V
cp
= V
p
– V
sp
= 14,416 – 0,216 =14,20 m
3
+Khối lượng BT trong lan can: G
cp
= V
cp
.γ
c
= 14,20x2,4 = 34,08 T
+Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: G
p
= G
sp
+ G
cp
= 34,08+ 1,695 = 35,775 T
DC
2
: Phần lan can tay vịn =35,775x9,81/(4x34)= 2,58 kN/m
Mô men và lực cắt của dầm trong khi chưa có hệ số:
Mô men:
w (kN/m)
ξ=0,5 ξ=0,375 ξ=0,25 ξ=0,125 ξ=0

DC1 16.59 2313.393 2168.806 1735.044 1012.109 0
DC2 2.58 359.768 337.283 269.826 157.399 0
DW 4.47 623.319 584.362 467.489 272.702 0
LL+IM 2388.101 2257.57 1822.784 1073.612 0
Lực cắt:
w (kN/m)
ξ=0,5 ξ=0,375 ξ=0,25 ξ=0,125 ξ=0
DC1 16.59 0 69.263 138.527 207.79 277.053
DC2 2.58 0 10.772 21.543 32.315 43.086
Trang 12
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
DW 4.47 0 18.662 37.325 55.987 74.649
LL+IM 140.57 194.171 253.168 317.543 387.301
1.2.2.2.Dầm ngoài:
DC
1
:Bản mặt cầu =2,7x0,20x2,4x9,81=12,71 kN/m.
Phần vút (kích thước 5x45cm ) =2,4x0,05x0,45x9,81=0,53 kN/m.
Phần dầm thép = 1,15 (1,455x0,015+0,4x0,025+0,3x0,02)x7,85x9,81=3,35 kN/m
Suy ra DC
1
=16,59 kN/m
DW: Các lớp mặt cầu =0,075x2,55x2,25x9,81=4,47 kN/m.
DC
2
: Phần lan can tay vịn =2,58 kN/m. tính cho một dầm
Mô men và lực cắt dầm ngoài khi chưa có hệ số:
Mômen:
w (kN/m)
ξ=0,5 ξ=0,375 ξ=0,25 ξ=0,125 ξ=0

DC1 16.59 2313.393 2168.806 1735.0441012.109 0
DC2 2.58 359.768 337.283 269.826 157.399 0
DW 4.47 623.319 584.362 467.489 272.702 0
LL+IM 2833.53 2681.659 2167.8571278.486 0
Lực cắt:
w (kN/m)
ξ=0,5 ξ=0,375 ξ=0,25 ξ=0,125 ξ=0
DC1 16.59 0 69.263 138.527 207.79 277.053
DC2 2.58 0 10.772 21.543 32.315 43.086
DW 4.47 0 18.662 37.325 55.987 74.649
LL+IM 131.904 180.661 233.741 291.132 352.836
1.2.3. Tổ hợp nội lực:
1.2.3.1. TTGH cường độ:
M=1x{1,25xDC
1
+1,25xDC
2
+1,5xDW+1,75x(LL+IM)}
(2.3.1.a)
V=1x{1,25xDC
1
+1,25xDC
2
+1,5xDW+1,75x(LL+IM)}
(2.3.1.b)
MẶT CẮT L/2 3L/8 L/4 L/8 GỐI
ξ
0.5 0.375 0.25 0.125 0
M 9732.926 9168.76 7374.435 4326.084 0
V 245.997 467.836 699.119 939.812 1189.923

1.2.3.2. TTGH sử dụng:
M=1,00x{1,00xD
1
+1,00xD
2
+1,00xD
3
+1,3x(LL+IM)}
V=1,00x{1,00xD
1
+1,00xD
2
+1,00xD
3
+1,3x(LL+IM)}
MẶT
CẮT L/2 3L/8 L/4 L/8 GỐI
ξ
0.5 0.375 0.25 0.125 0
M 7349.877 6923.301 5567.929 3266.033 0
V 182.74 351.119 526.513 708.898 898.279
Trang 13
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
1.2.3.3. TTGH mỏi: xét riêng trong phần sau.
M=1,00x{0,75x(LL+IM)}
V=1,00x{0,75x(LL+IM)}
1.2.4. Các đặc trưng của tiết diện dầm thép:
1.2.4.1.Xét dầm liên hợp với bản bêtông cốt thép có các giai đoạn :
+Trọng lượng của dầm và bản bêtông khi chưa đông cứng là do dầm thép chịu.
+Tải trọng tĩnh chất thêm là do dầm liên hợp dài hạn chịu.

+Hoạt tải và lực xung kích là do tiết diện liên hợp ngắn hạn chịu.
1.2.4.2.Xác định chiều rộng có hiệu của bản mặt cầu:
1.2.4.2.1.Đối với dầm trong :
Chiều rộng có hiệu bản cánh là trị số nhỏ nhất của:
- Một phần tư chiều dài nhịp trung bình.
- 12 lần chiều dày trung bình của bản cộng với trị số lớn hơn của chiều dày vách
hoặc một nửa chiều rộng biên trên của dầm.
- Khoảng cách trung bình của hai dầm kề nhau.
1/4 L, mm 12t
s
+ max(t
w
; ½ b
f
), mm S, mm b
e
, mm
1/4
×
34000= 8500 12
×
200+max(15; ½ 300) = 2550 2700 2550
Vậy chiều rộng có hiệu của bản cánh dầm trong b
i
=2,55 m.
1.2.4.2.2.Đối với dầm ngoài:
Chiều rộng có hiệu bản cánh bằng một nửa chiều rộng có hiệu của dầm trong kề
bên cộng nhỏ nhất của S:
-Một phần tám chiều dài nhịp có hiệu
-6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với trị số lớn hơn của một nửa chiều dày

vách hoặc một phần tư chiều rộng biên trên của dầm.
-Chiều rộng của phần hẫng.
1/8 L( mm) 6.t
s
+ max(1/2t
w
; 1/4 b
f
)( mm) S
k
( mm) b
e
(mm)
1/8
×
34000= 4250 6
×
200+max(7,5; 1/4.300) = 1275 1300 2550
Vậy chiều rộng có hiệu của bản cánh dầm ngoài b
e
=2,55 m.
1.2.4.3. Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm thép:
1.2.4.3.1. Tiết diện dầm thép:
Hình 8 :Đặc trưng hình học dầm thép.
Trang 14
82
9.3
67
0.7
1

1
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Thành phần
A
(mm
2
)
Y
(mm)
A.y
(mm
3
)
.
( )
A y
y
A
mm
=
∑
∑
A.(
y y−
)
2
(mm
4
)
I

o
(mm
4
) I
x
(mm
4
)
Biên trên
20x300mm
6000 1490 8940000
4.028E+09 200000 4.03E+09
Vách đứng
15x1455mm
20370752.5 15328425
136300559 3593649938 3.73E+09
Biên dưới
25x400mm
10000 12.5 125000
4.332E+09 520833.33 4.33E+09
Cộng 36370

670.7
8.496E+09 3.594E+09 1.21E+10
• Momen kháng uốn :
Đối với đáy của dầm thép:
b
x
b
NC

y
I
S
∑
=
=1,804.10
7
(mm
3
)
Đối với đỉnh của dầm thép:
( )
t
x
t
NC
y
I
S
∑
=
=1,459.10
7
(mm
3
)
1.2.4.3.2.Tiết diện liên hợp dài hạn 3n=24:
468.14
1
2

1
2
1031.86
Hình 9 :Đặc trưng hình học dầm liên hợp 3n=24
Thành phần
A
(mm
2
)
Y
(mm)
A.y
(mm
3
)
.
( )
A y
y
A
mm
=
∑
∑
A.(
y y−
)
2
(mm
4

)
I
o
(mm
4
) I
x
(mm
4
)
Dầm thép 36370 670.7 24393359
4.744E+09 1.209E+10 1.68E+10
Bản Bêtông
200x(2550/24)mm
21250 1650 35062500
8.12E+09 70833333.3 8.19E+09
Cộng 57620 59455859
1031.86 1.286E+10 1.216E+10 2.50E+10
Momen kháng uốn :
Trang 15
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Đối với đáy của dầm thép:
b
x
b
ST
y
I
S
∑

=
=2,422.10
7
(mm
3
)
Đối với đỉnh của dầm thép:

( )
t
x
t
ST
y
I
S
∑
=
=5,34.10
7
(mm
3
)
1.2.4.3.3.Tiết diện dầm thép liên hợp bản BT ngắn hạn n=8:
Tiết diện liên hợp dưới tác dụng của tải trọng ngắn hạn tương ứng với hệ số qui
đổi môđuyn đàn hồi là n=8 (xem hình vẽ )
1
2
1
2

1294.26 205.74
3 3
Hình 10: Đặc trưng hình học dầm liên hợp n=8
Để đơn giản ta xem như phần vút không đáng kể và nó không tham gia vào khả năng
chịu lực của dầm.
Thành phần
A
(mm
2
)
Y
(mm)
A.y
(mm
3
)
.
( )
A y
y
A
mm
=
∑
∑
A.(
y y−
)
2
(mm

4
)
I
o
(mm
4
) I
x
(mm
4
)
Dầm thép 36370 670.7 24393359
14141640667 1.209E+10 2.62E+10
Bản Bêtông
200x(2550/8)mm
63750 1650 105187500
8067622910 212500000 8.28E+09
Cộng 100120 129580859
1294.26 22209263576 1.23E+10 3.45E+10
Momen kháng uốn :
Đối với đáy của dầm thép:
b
x
b
ST
y
I
S
∑
=

=2,665.10
7
(mm
3
)
Đối với đỉnh của dầm thép:

( )
t
x
t
ST
y
I
S
∑
=
=1,676.10
8
(mm
3
)
Trang 16
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
1.2.5.Xác định trục trung hòa dẻo của tiết diện liên hợp:
Xác định được trục trung hoà dẻo của dầm bằng cách cân bằng các lực dẻo:
Giả sử rằng trục trung hoà dẻo của dầm là đi qua bản mặt cầu.
Chọn bêtông bản mặt cầu có f
c
’=30MPa, thép dầm là loại thép công trình có

f
yc
=345 MPa,thép BMC cấp 400.
Giả thiết cốt thép trên đỉnh bản có số hiệu No 10 cách nhau 250mm.Trọng tâm
thép trên cách đỉnh bản một đoạn là 30mm. Số lượng thanh trên đỉnh bản trong
chiều rộng có hiệu:
250
i
b
=
2550
250
=
10 thanh số No10.
Và cốt thép dưới đáy bản có số hiệu No15 cách nhau 350mm. Trọng tâm cốt
thép dưới cách đáy bản một đoạn là 30 mm. Số lượng thanh dưới đáy bản trong
chiều rộng có hiệu:
350
i
b
=
2550
350
=
7 thanh số No15.
Xác định lực dẻo: Giả sử rằng trục trung hoà dẻo (TTHD) của dầm là đi qua bản
mặt cầu:
cốt thép trên: P
rt
=A

rt
.f
y
=10x200x400x10
-3
= 800 kN.
cốt thép dưới : P
rb
=A
rb
.f
y
=7x200x400x10
-3
= 560 kN.
bản mặt cầu: P
s
=0,85xf
’
c
xb
e
xt
s
= 0,85x30x2550x200x10
-3
= 13005 kN.
bản biên trên: P
t
=300x20x345x10

-3
= 2070 kN.
bản biên dưới: P
b
=400x25x345x10
-3
= 3450 kN.
vách dầm: P
w
=1455x14x345x10
-3
= 7027,65 kN
Ta thấy:
+ p
s
=13005 KN >P
t
+ P
b
+ P
w
=12545,65KN→Trục PNA đi qua BMC.
Khi đó, BMC được chia làm 2 phần chịu nén và chịu kéo.
PNA
1500 20050
2550
Ps
Ptf
Pw
Pbf

Hình 11: hình vẽ xác định PNA
Gọi Y là chiều cao chịu nén của bản bê tông và Y được xác định như sau:
P
tf
+
P
w
+P
bf
=0,85. f
’
c.
b
e
.Y
→Y=
be c.f' 0,85.
Pbf+ Pw +Ptf
=
25503085,0
65,13105
××
=192,94 (mm)
Trang 17
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Do đó trục PNA nằm ở dưới mép trên cùng của tiết diện lien hợp một đoạn
là:Y=192,94 (mm)
Xác định mômen dẻo :
Cánh tay đòn của các lực dẻo là :
+Bản bê tông : d

s
=Y/2=96,47 (mm)
+Bản biên trên: d
t
=20/2+250-192,94=67,06(mm)
+Vách: d
w
=1455/2+20+250-192,94=804,56 (mm)
+Bản biên dưới :d
b
=

25/2+1455+20+250-192,94=1544,56(mm)
Mômen dẻo của tiết diện là: M
p
=2070.67,06+7027,65.804,56+3450.1544,56
+0,85.30.2550.192,94.96,47. 10
-3
=12376,13 (KN.m)
1.3. Kiểm toán dầm chủ:
1.3.1. Kiểm tra tính cân xứng của tiết diện :
0,1≤
yt
yc
y
y
≤ 1
I
yc
,I

yt
lần lượt là mômen quán tính của bản cánh chịu nén và chịu kéo với trục
thẳng đứng trong mặt phẳng sườn dầm.
Giới hạn này đảm bảo rằng việc tính toán ổn định do xoắn ngang là có hiệu quả.
I
yc
=(2x30
3
)/12= 4500cm
4
I
y
=(2,5x40
3
)/12=13333 cm
4
0,1 ≤
yt
yc
y
y
=4500/13333=0,34 ≤ 1⇒thoả mãn.
1.3.2. Kiểm Tra ổn định cục bộ:
1.3.2.1. Mất ổn định thẳng đứng của vách:
Theo AASHTO LRFD:
Độ mảnh của vách đứng được xác định theo công thức sau:
150≤=
w
t
D

λ
khi không có sườn tăng cường dọc
Ta có :
15093,103
14
1455
<==
w
t
D
→OK
Trong đó:
λ
độ mãnh của vách đứng.
w
t
=1,4cm là chiều dày của sườn dầm.
D là chiều cao của vách .
1.3.2.2. Mất ổn định của vách do uốn:
1.3.2.2.1. Tính toán D
c
:
D
c
là chiều cao của vách chịu nén trong giai đoạn đàn hồi
D
c
=y-t
f
,Ta xác định y như sau.

Xác định các ứng suất.
Trang 18
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Ứng suất nén cực đại ở tại đỉnh của dầm thép do tải trọng không hệ số (dầm
ngoài):
Tải Trọng
M
D1
M
D2
M
D3
M
LL+IM
S
t
thép
S
t
liênhợp
US biên
trên dầm
thép
(kN,m) (kN,m) (kN,m) (kN,m) (mm
3
) (mm
3
)
(Mpa)
DC

1
2313.393 1.46E+07 158.679
DC
2
359.768 5.35E+07 6.73
DW 623.319 5.35E+07 11.66
LL+IM 3118 1.68E+08 18,588
Tổng 195.657
Ứng suất kéo cực đại tại đáy của dầm thép do tải trọng không hệ số (dầm
ngoài):
Tải Trọng
M
D1
M
D2
M
D3
M
LL+IM
S
b
thép
S
b
liênhợp
US biên
trên dầm
thép
(kN,m) (kN,m) (kN,m) (kN,m) (mm
3

) (mm
3
)
(Mpa)
DC
1
2313.393 1.80E+07 128.332
DC
2
359.768 2.43E+07 14.834
DW 623.319 2.43E+07 25.702
LL+IM 3118 2.67E+07 116,93
Tổng 285,798
fc
bt
t
t
ff
f
h −
+
= .Dc
= 577,29 mm
1.3.2.2.2.Kiểm tra:
Theo AASHTO LRFD:
150
2
67,6
2
≤⇒≤

w
c
cw
c
t
D
f
E
t
D
khi không có sườn tăng cường dọc
Ta có :
2 1154,58
82,47 150
14
w
Dc
t
= = <
→OK
1.3.2.3 Yêu cầu tiết diện chắc đối với vách:
Tiết diện chắc là tiết diện có bản biên chịu nén được giữ liên tục theo chiều ngang
và vách có tỷ lệ vững chắc, khi đó tiết diện ngang có thể phát triển toàn bộ momen
dẻo.
1.3.2.3.1 Độ mảnh của vách dầm:
Kiểm tra điều kiện tiết diện đặc chắc :
Trang 19
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
w
2.

t
cp
D
≤ 3,76.
yc
E
F
Trong đó:
+D
cp
: Chiều cao của vách chịu nén khi chảy hoàn toàn (mm).
Với tiết diện liên hợp chịu mômen như trên và trục PNA đi qua BMC của nên D
cp
= 0
+F
yc
: Cường độ chảy ở bản biên chịu nén . F
yc
= F
y
=345 Mpa
+t
w
: bề dày bản bụng (mm) . t
w
=14 mm
+ E : môduyn đàn hồi của thép . E =20000 Mpa
Vậy:
w
2.

t
cp
D
=
2.0
14
= 0 ≤ 3,76.
yc
E
F
= 3,76.
200000
345
= 90,53
Thỏa mãn điều kiện độ mãnh của vách dầm,tiết diện đặc chắc.
1.3.2.4.Độ mảnh của biên chịu nén:
♦ Giai đoạn đã liên hợp: tiết diện dầm thép I liên hợp với bản bêtông cốt thép có
biên trên của dầm nằm ở vùng chịu kéo, khi đó biên sẽ ổn định trên suốt chiều
dài do đó mà ta không cần thiết phải yêu cầu độ mãnh.
♦ Giai đoạn bản bêtông chưa đông cứng: tiết diện chưa liên hợp.
Độ mãnh biên chịu nén phải thoả yêu cầu:
Theo AASHTO LRFD:
Điểm 1 :
200000
0,38 0,38 9,15
345
pf
yc
E
F

λ
= = =
Điểm 2 :
200000
0,56 0,56 16,11
0,7 345
rf
yr
E
F x
λ
= = =
F
yr
=min(0,7.F
yc
;F
yw
)≥ 0,5.F
yc
Ta có :
300
7,5
2 2.20
f
f
f
b
t
λ

= = =
⇒
7,5
f
λ
=
<
15,9=
pf
λ
nên bản biên chịu nén chắc.
1.3.3. Kiểm tra ổn định tổng thể:
1.3.3.1. Liên kết dọc biên chịu nén:(tiêu chuẩn về mất ổn định xoắn ngang):
♦ Giai đoạn đã liên hợp: tiết diện dầm thép I liên hợp với bản bêtông cốt thép có
biên trên được chống đỡ toàn bộ theo phương ngang, nên không cần kiểm tra.
♦ Giai đoạn bản bêtông chưa đông cứng: tiết diện không liên hợp, dễ mất ổn
định tổng thể (bị xoắn ngang).
+Gọi Lb là khoảng cách giữa các điểm được liên kết dọc
+Khi Lb < Lp biên chịu nén được đỡ ngang đủ để sức kháng momen
Mn=Mp
+Khi Lp < Lb <Lr sức kháng momen Mn < Mp
Trang 20
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
+Khi Lb >Lr biên chịu nén bị phá hỏng do xoắn ngang đàn hồi.
Tương ứng với 3 TH trên ta có tiết diện chắc,không chắc,mảnh.
+ Chiều dài không được liên kết dọc để tiết diện đặc chắc Lp là:
1,0. .
P t
YC
E

L r
F
=
Với r
t
là bán kính quán tính của biên chịu nén dầm thép cộng 1/3 chều cao chịu
nén của vách trong giai đoạn chưa liên hợp.Bán kính quán tính r
t
được xác định
bởi(bỏ qua ảnh hưởng 1/3 chiều cao nén của vách):
300
1 192,94 14
1
12 1 . .
12 1
3 300 20
3
yc tf
t
c
c w
tf fc
I b
r
A
D t
b t
= = =
   
+

 ÷
+
 ÷
 ÷
 
 
=71,51 mm
Với D
c
=192,94mm
Suy ra
200000
1.71,51.
345
P
L =
=1721,76mm
+Chiều dài không liên kết dọc yêu cầu mà khi lớn hơn nó sẽ mất ổn định đàn hồi
L
r
YC
t
F
E
rLr
π
=
=3,14 x 1721,76 = 5406,33 mm
- Chọn L
b

=4,2 m
Bởi vì L
r
>L
b
>L
p
nên sức kháng uốn danh định được tính dưới đây,trong đó các
hệ số R
b
và R
h
bằng 1. hệ số C
b
cỏ thể lấy bằng 1 vì đây là trường hợp bất
lợinhất ứng với
việc xem
momen không
đổi trong vùng không được liên kết dọc:
0,75 345 5000 1721,76
1 1 1 1 1 345 268,262
345 5406,33 1721,76
cn
x
F x x x MPa
 
−
 
 
= − − =

 
 ÷
 ÷
−
 
 
 
-F
cn
:Sức kháng bản biên chịu nén.
-R
b
R
h
F
yc
:sức kháng nén mất ổn định xoắn ngang.
+Momen có hệ số do tại tiết diện giữa nhịp do tải trọng thi công gây ra
M
D1
=2313,393 x1,25=2891,74 KN.m
ứng suất tại biên chịu nén dầm thép là
6
1
7
2891,74 10
198,06
1,46 10
D
NC

NC
M x
f MPa
S x
= = =

Nhỏ hơn Ф
f
.F
cn
=1.268,262=268,262 MPa → OK
Trang 21
1 1
.
yr p
cn b b h yc b h yc
h yc r p
F L L
F C R R F R R F
R F L L
 
  
−
= − − ≤
 
 ÷ ÷
 ÷ ÷
−
 
  

 
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Như vậy chọn L
b
= 4,2 (m).
1.3.3.2. Kiểm tra tính dẻo dai của tiết diện chịu mônmen:
Đây là yêu cầu phải có đối với tiết diện liên hợp đặt chắc.Tiết diện cần thoả mãn:
)(42,0
hsp
ttdD ++≤
Trong đó:
D
P
:Chiều cao chịu nén của tiết diện khi chảy dẻo hoàn toàn:
D
P
=192,94 mm.
d: chiều cao của tiết diện dầm thép d=1500mm.
t
S
là bề dày của bản mặt cầu t
S
=200mm.
t
h
là chiều cao của phần vút t
h
=50mm.
Suy ra:
0,42( ) 0, 42 1750 735 192,94

s h
d t t x+ + = = ≥
Như vậy tất cả các yêu cầu về uốn đều thoả mãn.
1.3.3.3. Tiêu chuẩn về sự phân bố lại momen:
Đối với tiết diện liên hợp chịu uốn dương(tiết diện chắc),sức kháng uốn danh định
bằng momen dẻo:
M
n
: sức kháng uốn danh định:M
n
= M
p
=12376,13 kN.m
M
r
: sức kháng uốn tính toán: M
r
=
f
φ
M
n
=12376,13 kNm; với
f
φ
=1 (6.5.4.2)
Kiểm tra:
M
r
=12376,13 (KNm) > M

u
= 9732,926 kNm=> thoả mãn.
M
u
là momen lớn nhất tại giữa nhịp dầm ngoài.
1.3.4.Kiểm tra tiết diện chịu cắt:
Sức kháng cắt tính toán của dầm hoặc tổ hợp hàn V
r
được tính theo:
V
r
=
v
φ
V
n

Trong đó :
v
φ
= 1: hệ số sức kháng cắt (6.5.4.2)
V
n
: sức kháng cắt danh định
Lực cắt dẻo sẽ là :
V
p
=
y
τ

.D.T
w
=

0,58.F
Y.
D.T
w
=0,58 x 345 x10
-3
x 1455 x 14 =4076,04 KN
Trong đó
y
τ
:cường độ cắt chảy
Kiểm tra điều kiện:
2
2.1455.14
2,54
300.20 400.25
w
fc fc ft ft
Dt
b t b t
= =
+ +
> 2,5
Dầm không mất ổn định C = 1,0.
Giả sử không bố trí sườn tăng cường →
0

d
=0
C = 1,0
2
0,87.(1 1)
4076,04 1 4076,04( )
1 (0) 0
n
V kN
 
−
⇒ = + =
 
 
+ +
 
Sức kháng cắt có hệ số :
nr
VV .
φ
=
=1.4076,04 = 4076,04 (kN)
Ta có V
u
= 1189,92 KN < V
r
=4076,04 KN. → OK
Trang 22
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Vậy sườn tăng cường chỉ bố trí theo cấu tạo.

Các sườn tăng cường sẽ chia dầm chính thành các khoang:
+Khoang trong :khoảng cách 2 sườn tăng cường là 4,2 m <3.D=3.1,455 = 4,365
m
+Khoang ngoài:khoảng cánh 2 sườn tăng cường là 2,0 m <1,5.D=2,18 m
Kiểm tra điều kiện:
2
2.1455.14
2,54
300.20 400.25
w
fc fc ft ft
Dt
b t b t
= =
+ +
> 2,5
Hệ số hình dạng được tính:
0
2000
1,374
1455
d
D
α
= = =
Sức kháng cắt danh định:









++
−
+=
DdDd
C
CVV
pn
/)/(1
)1.(87,0
0
2
0
Dầm không mất ổn định C = 1,0:
C = 1,0
2
0,87.(1 1)
4076,04 1 4076,04( )
1 (1, 443) 1,443
n
V kN
 
−
⇒ = + =
 
 
+ +

 
Sức kháng cắt có hệ số :
nr
VV .
φ
=
= 1.4076,04 = 4076,04 (kN)
Ta có V
u
= 1189,92 KN < V
r
=4076,04 KN. → OK
1.3.5. Kiểm tra điều kiện bố trí sườn tăng cường:
Ta thấy như đã tính ở trên thì sức kháng cắt của vách khi không bố trí sườn tăng
cườnglà:V
n
=V
cr
=C.V
p
=0,58.C.F
Y.
D.T
w
=0,58x1x345x10
-3
x1455x14=4076,03KN .
Đã đảm bảo chịu được lực cắt nên việc bố trí sườn tăng cường có thể lấy theo cấu tạo
với mục đích tăng cường độ chịu mất ổn định uốn cục bộ của vách, tăng cường độ
chịu cắt, có 3 loại sườn tăng cường được sử dụng:

+ Sườn tăng cường trung gian.
+ Sườn tăng cường tại gối.
+ Sườn tăng cường dọc.
Sườn tăng cường dọc chỉ dùng cho cầu liên tục có chiều cao > 2m, nhiều ý kiến
cho rằng dùng kinh tế khi nhịp> 90m. Vì giá thành chế tạo cao nên chỉ dùng khi thật
cần thiết. Do đó không cần phải bố trí sườn tăng cường dọc.
Vậy không cần phải bố trí sườn tăng cường dọc cho vách của dầm, mà ta chỉ cần
bố trí sườn tăng cường đứng trung gian và sườn tăng cường đứng tại gối.
1.3.6. Kiểm tra theo các trạng thái giới hạn:
1.3.6.1. Kiểm tra về thi công:
Trong quá trình xây dựng yêu cầu dầm phải đủ cường độ để chịu các tải trọng có
hệ số.

Fy
S
M
Fyf
NC
DC
DC
≤⇔≤
1
1
Vị trí MD1 SNC Công thức Ứng suất(Mpa)
Mép trên 2891,74 1,459.10
7
S
M
f =


198,200
Trang 23
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
Mép dưới 2891,74 1,804.10
7
160,296
198,200( )
t
NC
f MPa=
;
160,296( )
d
NC
f MPa=
< 345 MPa  OK
1.3.6.2. Kiểm tra giới hạn về sử dụng:
1.3.6.2.1. Độ võng do hoạt tải:
Trong quá trình khai thác độ võng thẳng đứng và dao động do hoạt tải có thể
gây cảm giác không an toàn cho người lái xe. Để kể đến hiệu ứng này , đã kiến nghị
tiêu chuẩn độ võng không bắt buộc theo 22TCN 272-05 như sau:
Khi tính độ võng phải xét sự phân bố tải trọng lên dầm chủ, độ cứng chịu uốn
của dầm chủ, kể cả sự tham gia của bản mặt cầu , độ cứng của các bộ phận liên kết
như lan can. Thông thường cầu có độ cứng thực sự lớn hơn so với tính toán vì thế
không khuyến khích định giới hạn độ võng. Tuy nhiên nếu chủ đầu tư có yêu cầu thì
có thể lấy 1/800 nhịp cho tải trọng ôtô.
Độ võng cho phép của dầm theo AASHTO lấy bằng
1
800
L

nhịp
=
1
800
33400= 41,75 mm.
Độ võng do hoạt tải gây ra có thể được xét đối với hai trường hợp hoạt tải:
+Trường hợp có một xe tải thiết kế:
+Trường hợp 25% xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế.
Các làn đều được chất tải và các dầm đở làn đều võng và giả thiết là các dầm đều
võng như nhau.
Độ võng tính cho dầm giản đơn tại mặt cắt x do lực tập trung P đặt cách đầu dầm a và
b theo công thức:
2 2 2
( ) ( )
6 .
Pbx
x a x L b x
EI L
∆ < = − −
, với b= L-a

3
/2
48
tt
x L
PL
x
EI
=

∆ =
Lực tập trung ở đây là trục của bánh xe tải thiết kế. Tiết diện để tính độ võng là tiết
diện giữa nhịp.
L
tt
= 3340 cm; xe 3 trục có các P làn lượt là 35kN, 145kN, 145kN.,
Tải trọng làn q=9,3kNm.
có E= 200 GPa.
I
td’
= 3.45.10
10
mm
4
EI= 200000.3,45.10
10
=6,9.10
15
N.mm
2

=6,9.10
6
KN.m
2
Hình 14: Tính võng tại giữa nhịp dầm
Tại các vị trí đặt tải trọng xe ta có độ võng
∆
x là:
0,65.P

i
(kN)
0,65.35 0,65.145 0,65.145
x(m)
16,7 16,7 16,7
a(m)
12,4 16,7 21
Trang 24
145
35
145
P3
P2
P1
Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Cầu Thép
b(m)
21 16,7 12,4
∆
x(m)
0,0019 0,0106 0,0106
Độ võng do tải trọng làn :
4
àn
ln
5
384
l tt
q L
x
EI

∆ =
=
4
6
5.9,3.33,4
384.6,9.10
=0,021 m =21mm
Độ võng tổng cộng do tải trọng xe gây ra:
∆
=1,9+10,6+10,6=23,1 mm
Do tất cả các làn xe thiết kế đều chất tải và tất cả dầm chủ cùng giả thiết chịu tải trọng
bằng nhau (vỏng như nhau) nên hệ số phân bố độ võng là :
mg
Δ
=
L
G
N
N
=2/4 = 0,5
Hệ số xung kích : (1+IM) = 1,25
Độ võng giữa dầm do xe tải thiết kế gây ra, có xét IM là:

1
g
∆
=0,5.1,25.23,1 =14,4375 mm
Độ võng giữa dầm do 25%(xe tải thiết kế +làn)gây ra:
2
g

∆
=0,25.0,5.(1,25.23,1+21)=6,234 mm
Ta thấy :
1 2
ax( , )
g g
m
∆ ∆ =
14,4375 mm
Ta lại có
800
L
=
33400
800
=41,75 mm >
1 2
ax( , )
g g
m
∆ ∆ =
14,4375 mm
Vậy dầm đảm bảo độ võng tức thời do hoạt tải và lực xung kích.
1.3.6.2.2. Kiểm tra biến dạng thường xuyên:
1.3.6.2.2.1.Kiểm tra dầm thép:
Biến dạng quá đàn hồi thì phải có giới hạn. Độ võng dài hạn được kiểm tra
thông qua ứng suất chảy cục bộ ở trạng thái giới hạn sử dụng. Trường hợp này ứng
suất nén ở biên trên và kéo ở biên dưới phải thỏa mãn:
0,95. . .
f b h yf

f R R F≤
Trong đó:
R
h
: hệ số lai . Lấy R
h
=1;
F
yf
: cường độ chảy của bản cánh . F
yf
= 345MPa.
R
b
: hệ số truyền tải trọng.Lấy như sau:
+ Bản cánh chịu kéo : R
b
=1 (6.10.4.3.2b)
+ Bản cánh chịu nén : R
b
= 1 (tiết diện chắc)
Như vậy :
0,95. . 0,95.1.345 327,75
f h yf
f R F MPa< = =

Theo AASHTO thì trong giai đoạn sử dụng tải trọng tác dụng lên dầm gồm có:
tĩnh tải D
1
,D

2
,D
3
và hoạt tải 1,3(LL+IM). Ứng suất này phải tính toán đối với cả hai
biên của dầm thép.
Ứng suất của bản biên trên của dầm thép do mômen sử dụng:
Trang 25