ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I

MỤC LỤC

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

1

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC THEO TIÊU
CHUẨN 22TCN-272-0

PHẦN I LỜI MỞ ĐẦU
Trong mục tiêu phát triển đến năm 2030, nước ta về cơ bản trở thành một nước
công nghiệp. Do đó, nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng đặc biệt là phát triển mạng lưới
giao thong vận tải đã trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết nhằm phục vụ cho sự phát triển
nhanh tróng và bền vững của đất nước. Sau thời gian học tập môn Thiết kế cầu tại
trường Đại Học Công Nghệ GTVT, em được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án thiết kế
môn học(TKMH) là: “ THIẾT KẾ CẦU BTCTDƯL-DỰ ÁN CẦU DACKNĂNG”
dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Phạm Ngọc Trường.
Tuy đồ án TKMH đã hoàn thành song bản thân em tự nhận thấy rằng trong đồ án
TKMH này còn có nhiều thiếu sót do chưa chịu đầu tư một khoảng thời gian thích hợp
để tìm hiểu quy trình 22TCN 272-05, nghiên cứ sâu về các vấn đề trong đồ án TKMH.
Em mong rằng sẽ được sự đóng góp ý kiến quý giá của các thầy cô trong quá trình
chấm đồ án TKMH này, để từ đây em sẽ rút ra những bài học để phục vụ quá trình làm
đồ án tốt nghiệp sắp tới. Em xin cảm ơn!

Kết cấu đồ án của em gồm 3 phần:
-

Phần I: Mở đầu
Phần II:Thiết kế kỹ thuật
Phần III:Bản vẽ
Vĩnh Yên, ngày 05 tháng 05 năm 2014

Sinh viên

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

2

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I

ĐỖ VĂN TUYỀN

PHẦN II: THIẾT KẾ CƠ SỞ
ChươngI.Nhiệm vụ thiết kế
1 Giới thiệu về công trình.
Nút giao thông trên tuyến đường vành đai quốc lộ 26 là tuyến đường nối giữa 2
tỉnh Đăk lăk và Khánh Hòa được quy hoạch là tuyến đường 2 chiều, mỗi chiều có 1 làn
xe(tổng cộng 2 làn xe), khổ cầu 7+1.5*2=10 m, tốc độ thiết kế 60Km/h.Tại nút giao
thông trên tuyến đường, quan sát hàng ngày cho thấy dòng xe có nhiều chuyển động
khác nhau với lưu lượng lớn
Xuất phát từ thực tế đó, em được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án là: “ THIẾT

KẾ CẦU BTCTDƯL- DỰ ÁN CẦU ĐAKNĂNG” .Đây là cơ hội tốt để em củng cố,
trau dồi kiến thức lý thuyết thiết kế cầu, thực hành năng lực chuyên môn, biết kiến thức
lý thuyết thành năng lực thực tế, giúp em làm quen với công việc thiết kế đảm bảo yêu
cầu trong kế hoạch đào tạo của trường phục vụ thiết thực cho công việc thiết kế sau
này.
2. Quy trình quy phạm sử dụng.
Trong quá trình làm đồ án em sử dụng 2 quy trình:
-

Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05
Tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN-4054-2005

3. Mục tiêu của dự án.
Nhằm khắc phục tình trạng ùn tắc giao thông trên tuyến đường, tạo điều kiện
cho các phương tiện giao thông lưu thông giữa các vũng được thuận lợi, góp phần vào
việc phát triển kinh tế cho vùng miền, đặc biệt là về kinh tế vận tải và du lịch
4. Sự cần thiết phải đầu tư
Cùng với sự phát triển ngày càng cao của nền kinh tế quốc dân, trong các đô thị
lớn của ta, người và các phương tiện giao thong trong các nút giao cắt ngã ba, ngã tư,

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

3

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
đặc biệt vào các giờ cao điểm đã trở nên quá tải và thường xuyên ùn tắc kéo dài. Vì vậy
để giả quyết vấn đề trên , một trong các biện pháp hiệu quả nhất đó là xây dựng cầu

vượt tại các điểm giao cắt lớn .
4.1 Điều kiện tự nhiên
Đắk Lắk có địa hình có hướng thấp dần từ đông sang tây bắc. Khí hậu toàn tỉnh
được chia thành hai tiểu vùng. Vùng phía tây bắc có khí hậu nắng nóng, khô hanh
về mùa khô, vùng phía đông và phía nam có khí hậu mát mẻ, ôn hòa. Thời tiết
chia thành 2 mùa khá rõ rệt là mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa thường bắt đầu từ
tháng 5 đến tháng 10 kèm theo gió tây nam thịnh hành. Mùa khô từ tháng 11 đến
tháng 4 năm sau, trong mùa này độ ẩm giảm, gió đong bắc thổi mạnh, bốc hơi lớn,
gây khô hạn nghiệm trọng.lượng mưa trung bình toàn tỉnh đạt từ 1600-1800mm
4.2 Điều kiện địa chất
Địa tầng các lớp dưới vị trí xây dựng cầu gồm các lớp như sau:
+ Lớp 2A sét pha màu xám nâu trạng thái dẻo mền
+ Lớp 3C: cát thô, màu xám trắng, xám vừa, kết cấu rồi rạc,chặt vừa
+ Lớp 5A: cuội tảng (D=0.3-0.8 m) xen kẹp cát pha, kết cấu rời rạc
+ Lớp 7B: Đá granit xám vàng, xám nâu, phong hóa nặng, vỡ dăm, vỡ vụn,độ
cứng cấp 4, (TCR=0%,RQD=0%)
+ Lớp 5: Đá granit màu xám xanh, đốm trắng, phong hóa nhẹ
4.3 Điều kiện thủy văn
+ QTK=329.71 m3/s
+Htk=594.44 m
+Vtk=60 Kkm/h
5 Quy mô-kỹ thuật- Cấp hạng công trình cầu
5.1 Vị trí cầu, quy mô, khổ cầu, tĩnh không thông thuyền
• Chọn vị trí xây dựng cầu
Việc lựa chọn vị trí xây dựng cầu cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau đây:
- Phù hợp với quy hoạch phát triển giao thông khu vực, ít tác động đến môi
trường dân sinh và xã hội
- Thuận lợi cho hoạt động giao thông

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN


4

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
- Thỏa mãn các tiêu chuẩn về yếu tố hình học của tuyến và cầu
-Thỏa mãn các yêu cầu về thủy văn, thủy lực
- thuận lợi cho thi công và tổ chức thi công
- có giá thành xây lắp hợp lý
Đối với những cầu nhỏ(L<25m) và cầu trung(L=25-100 m) vị trí cầu được lựa chọn
phù hợp vào vị trí tuyến đường do đó cầu có thể chéo, cong hoặc nằm trên dốc. Đối với
cầu lớn (L>100m), vị trí tuyến đường phụ thuộc vào vị trí cầu, do đó yêu cầu người
thiết kế phải có tầm nhìn tổng quát về mặt kỹ thuật, quy hoạch và kinh tế khi chọn vị trí
cầu. Vị trí này cần đáp ứng các yêu cầu sau:
+ phù hợp với các yêu cầu chung của mặt bằng tuyến và quy hoạch chung của
dự án và của khu vực.
+ Vị trí cầu có thể vuông góc hoặc không vuông góc với dòng chảy( sai lệch trên
bình đồ không dưới ). Việc lựa chọn này ảnh hưởng tới chiều dài cầu nhằm đảm bảo
khẩu đọ thoát nước, tính toán xói lở. Nên đặt ở đoạn sông thẳng để tránh xói lở và đoạn
hẹp( thì cần lưu ý vấn đề xói lở do thắt hẹp dòng chảy).
+ trắc dọc cầu phải đảm bảo sự êm thuận theo toàn tuyến, bố trí đường cong
đứng, cong nằm theo quy định.
+ Cầu phải đặt trên long sông có dòng sông ổn định, nơi có nước chảy đều,
không xoáy, ít bị bồi lắng, nằm cách vị trí giao nhau giữa các sông tối thiểu 1,5 lần
chiều dài nhịp thoát nước của cầu
+Vị trí giữa của mỗi kết cấu nhịp phải đặt trùng với trục dòng chảy, trên cơ sở
cần tính đến khả năng biến đổi long song trong quá trình khai thác
+ Phải đảm bảo các trục của dòng chảy song song với nhau( lệch nhau không

quá ) và trụ được thiết kế sao cho hướng dòng chảy hướng vào phía giữa nhịp thoát
nước. Không được để trụ cầu hướng dòng chảy làm xói lở mố cầu.
•

Quy mô khổ cầu

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

5

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
Khổ cầu 7+2*1.5 gồm 4 dầm chữ I chiều dài 1 dần là 24 m mố cầu 4.0 m tổng chiều dài
toàn cầu là 32.1 m
- Xây dựng cầu vĩnh cửu
- Vận tốc thiết kế : v=60Km/h
- Cấp sông : cấp V
- Độ dốc dọc cầu: Độ dốc dọc lớn nhất 2%
- Độ dốc ngang cầu: Dốc ngang mái 2%
6CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ
6.1Các kích thước
Hình 1.1 mặt cắt ngang cầu

bª t«ng asphan dày 50mm
Líp phßng n íc dµy 20 mm
líp v÷a t¹o mui luyÖn dµy 200 mm
2%


+601.72

2%

Chiều dài nhịp tính toán L=23.3 m
Chiều dài toàn dầm Ld=24 m
Khổ cầu B= 7+1.5*2 m
6.2Lựa chọn kích thước dầm chủ và dầm ngang
Hình 1.2 mặt cắt dầm chủ

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

6

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
800
100

120

600

200

300

690


300

200

200

250 200

1450

110 80

100

600
-

Tổng chiều cao dầm 1450 mm
Chiều cao dầm ngang 1425 mm
Bề dày dầm ngang 200mm

6.3Các đặt trưng vật liệu
Lan can bê tông sử dụng M300
Cường độ f´c = 30 MPA
Trọng lượng riêng
Thép dần sử dụng loại CT3 có
Cường độ
Trọng lượng riêng
Modun đàn hồi Es= 200 GPa

6.4 Các kích thước trên mặt cắt ngang .
Khoảng cách giữa các dần chủ S=2450 mm
Chiều dài đoạn hẫng SK= 1325 mm
Số lượng dầm chủ Nb= 4 dầm
Bề dày bản bê tông ts= 200 mm
Bê tông aspham dày 70 mm dùng mui luyện với độ dốc 2% do đó dày trung bình
hDW=79 mm
Trọng lượng riêng

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

7

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
6.4 Tải trọng thiết kế
Tải trọng xe HL 93
Tải trọng người PL = 0.003 MPa
6.5 hệ số điều chỉnh tải trọng
Hệ số điều chỉnh tải trọng dùng cho trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn
đặc biệt
Hệ số dẻo đối với các kết cấu thong thường

Hệ số dư thừa cho các bộ phận thong thường

Hệ số quan trọng đối với các cầu quan trọng

Hệ số điều chỉnh


Chương II. Tính toán lan can và tay vịn
1 Lựa chọn kích thước và bố trí thép trong lan can.
Lựa chọn và bố trí thép như hình vẽ:

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

8

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
50

V¸t mÐp

300

350

N2-D12

150

100100150 185
25

800


190 50

255

20x20mm

400

N1-D14-100
§Æt khi thi c«ng dÇm biªn
C¸nh dÇm

Chọn lớp bảo vệ cốt thép là: 30(mm).
Sử dụng thép AII có: fy = 280(MPa).
Sử dụng bêtông cấp 30 MPa có: fc’ = 30(MPa).
Thép thanh lan can dùng CT3 Cầu có fy = 200(MPa).
Bố trí khoảng cách giữa các cột lan can là 1650(mm).
Bố trí khe giãn nở vì nhiệt cách nhau 8600(mm) với bề rộng là 20(mm).
2 Xác định khả năng chịu lực của tường lan can.
2.1 Khả năng chịu lực của dầm đỉnh Mb.
Do không có dầm đỉnh nên Mb = 0.
2.2 Khả năng chịu lực của tường quanh trục thẳng đứng MwH.
Do cốt thép bố trí đối xứng nên ta có momen âm và dương đều bằng nhau.
Đối với tiết diện thay đổi ta qui đổi về tiết diện chữ nhật tương đương có diện
tích bằng với diện tích ban đầu nhưng không làm thay đổi chiều cao của lan
lan.
Chia tường thành 3 phần tại 3 vị trí thay đổi tiết diện như hình vẽ:

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN


9

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I

∗

Phần 1
Tiết diện phần 1 như hình vẽ:

Tiết diện là b x h = 350 x 200.
2.π.122
= 226,19(mm)
4
d s = 200 − 30 − 14 − 6 = 150
As =

⇒a =

As .f y
'
c

0,85.f .b

=

226,19.280

= 7,1(mm)
0,85.30.350

Hệ số qui đổi chiều cao vùng nén của bêtông β1 là:

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

10

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
0, 05 '
0, 05
. f c − 28 = 0,85 −
.(30 − 28) = 0,836
7
7
c
a
7,1
⇒ =
=
= 0, 057 < 0, 45
d s β1.d s 0,836.152

β1 = 0,85 −

(


)

a

⇒ ( M w H ) 1 = φA s .f y .  d s − ÷
2


= 0,9.226,19.280.(150 −

7,1
)
2

= 9275147,14(N.mm)
∗

Phần 2 , 3 tính tương tự.
Qui đổi phần tiết diện thay đổi như hình vẽ:

Ta có bảng tổng hợp sau:
Phần
bêtông

Chiều
rộng
b(mm)

Chiều

cao
h(mm)

Diện tích
cốt thép
As(mm2)

Chiều cao
có hiệu
ds(mm)

Chiều cao
vùng nén qui
đổi a (mm)

MwH
(N.mm)

1

350

200

226,19

150

7,1


9275147,14

2

300

300

226,19

250

8,28

15571100,5
5

3

150

400

226,19

350

16,56

21642221,1


Sức kháng của tường lan can quanh trục thẳng đứng là:
MwH = (MwH)1 + (MwH)2 + (MwH)3
= 9257147,14 + 15571100,55 + 21642221,1
= 46488468,79 (N.mm)
= 46488,47 (kN.mm)

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

11

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
2.3. Khả năng chịu lực của tường theo trục nằm ngang Mc.
Phần này chỉ do cốt thép phía trong chịu và cũng chia làm 3 đoạn để tính
trung bình.
Khi tiết diện thay đổi ta chọn tiết diện lớn nhất ở ngàm để xác định khả năng
chịu lực.
Thép ở đây dùng thép Ф14 bố trí với a = 200 theo phương dọc cầu.
Phương pháp tính tương tự như MwH.
Cắt 1 mm theo phương dọc cầu ta có 5 thanh nên diện tích thép trên 1mm dài
là:
AS =

5.π.82
= 0, 77 mm 2
1000


(

)

Ta có bảng tổng hợp sau:
Phần
Bề rộng
bêtôn
b(mm)
g

Chiều
cao
h(mm)

Diện tích
thép
As(mm2)

Chiều cao
có hiệu
ds(mm)

Chiều cao
vùng nén qui
đổi a (mm)

Mc
(N.mm/mm)


1

1

200

0,77

163

8,45

34231,89

2

1

400

0,77

363

8,45

77351,89

3


1

200

0,77

363

8,45

77351,89

⇒ Mc =

M c1.350 + M c2 .300 + M c3 .150
800

34321,89.350 + 77351,89.450
800
= 58468,89(Nmm / mm)
= 58, 47(kNmm / mm)
=

3. Xác định khả năng chịu lực của thanh và cột lan can.
3.1 Cột lan can Pp.
Pp =

Ta có

Mp

Y

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

12

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
Với:
Y

= 200 (mm): chiều cao của cột lan can.

Mp = φ.S.fy: là momen kháng uốn tại mặt cắt ngàm vào tường lan can.
S:momen kháng uốn của tiết diện quanh trục x-x.
Momen quán tính của tiết diện:

x
x

J = Jbụng + 2Jcánh

=

120.43

4.1723
+ 2

+ 120.4.(90 − 2) 2  = 9131669,33(mm 4 )
12
 12


J 9131669,33
=
= 101462,99 mm3
h
180
2
2
M p φ.S.f y 1.101462, 99.200
⇒ Pp =
=
=
= 101462,99 ( N )
200
Y
Y

(

⇒S=

)

3.2 Thanh lan can MR.

δ=4

Φ = 100

MR = φ.S.fy
S : momen kháng uốn của tiết diện.
πD3
S=
32

  d 4 
1 −  ÷ 
  D  

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

13

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
4
πD3   d  
⇒ MR = φ
1 −  ÷  .f y
32   D  

4
π.1003   92  
= 1.
1 − 

÷  .200
32   100  

= 5568611, 21( N.mm )

4. Tổ hợp va xe.
4.1 Va xe ở vị trí giữa tường.
Sức kháng của tường:
Rw =


M L2 
2
.  M b + 8M w H + c c ÷
2Lc − L t 
H 

Với: Lt = 1070 lan can cấp L3
MwH = 46488,47 kNmm (tính ở phần 2 )
Mc = 58,49 kNmm/mm (tính ở phần 2 )
Mb = 0
2

L
 L  8H(M b + M w H)
Lc = t +  t ÷ +
2
Mc
 2 
2


1070
 1070  8.800(0 + 46488, 47)
⇒ Lc =
+ 
= 2853 ( mm )
÷ +
2
58, 49
 2 
⇒ Rw =


2
58, 49.28532 
0
+
8.46488,
47
+

÷ = 417,17 ( kN )
2.2889 − 1070 
1070


4.1.1 Vị trí va tại cột.
Với Lc =2853 (mm) nên chỉ có 1 nhịp tham gia chịu lực vì n.L =
1.1600 = 1600 (mm).
Số cột tham gia chịu lực là 1 cột.

+

Sức kháng kết hợp của thanh lan can và cột lan can:
R=

16M R + Pp n 2 L
2nL − L t

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

14

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
16.5568611, 21 + 101462,99.22.1650
2.2.1650 − 1070
= 127658,86 ( N )
=

= 127, 66 ( kN )

Chiết giảm khả năng chịu lực của tường.

+

R 'w =

R w H − k.Pp H R

Hw

417,17.800 − 1.101, 46.1000
800
= 290,35(kN)
=

⇒ Sức kháng của cả tường và lan can kết hợp.
R = R 'w + R = 290,35 + 127, 66 = 418, 01( kN )

Chiều cao đặt hợp lực

R

.

R 'w .H w + R.H R
H=
R 'w + R
=

290,35.800 + 127, 66.1000
428,9

= 839, 22 ( mm )

Đối với lan can cấp L3 ta có:
Ft = 240 (kN)
Hc = 810 (mm)


=>

R = 418, 01 > Ft = 240 
⇒
H = 839, 22 > H c = 810 

Đảm bảo chịu va xe.

4.1.2 Vị tri va tại thanh lan can.
Với Lc = 2853 (mm) có 3 nhịp tham gia chịu lực do L = 1650 (mm).

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

15

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
Số cột tham gia chịu lực là 2 cột.
Sức kháng của thanh và cột lan can:
R=

16M p + (n − 1)(n + 1)Pp L
2nL − L t

16.5568611, 21 + 2.4.101462,99.1650
2.3.1650 − 1070
= 161767, 75 ( N )
=


= 161, 77 ( kN )

Chiết giảm như ở 4.1.1 và ta có:
R = 325, 29 > Ft = 240 
⇒
H = 899, 46 > H c = 810 

Đảm bảo chịu va xe.

4.2.3Va tại đầu tường.
Sức kháng của tường:
Rw =

2
2L c − L t


McLc2 
M
+
M
H
+
 b
÷
w
H 

2


L
 L  H(M b + M w H)
Lc = t +  t ÷ +
2
Mc
 2 
2

1070
 1070  800(0 + 46488, 47)
=
+ 
÷ +
2
58, 49
 2 
= 1495, 25(mm)
⇒ R w = 218, 59 ( kN )

Sức kháng của thanh và cột lan can:
R=

2.M R + n(n + 1)Pp L
2nL − L t

Do Lc = 1506
SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

16

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
⇒R=

2.5568611, 21 + 1.2.101462, 99.1650
2.1650 − 1070

= 155141,3 ( N )
= 155,14 ( kN )

Triết giảm khả năng chịu lực của tường như phần 4.1.1 và ta có:
R = 246,91 > Ft = 240 
⇒
H = 925, 67 > H c = 810 

Đảm bảo chịu va xe.

Vậy lan can đủ khả năng chịu lực.
4.4 Va xe tại khe giãn nở vì nhiệt.
Khi va xe tại khe giãn nở vì nhiệt thì cũng giống trường hợp va xe tại đầu
tường nhưng lực Ft phân bố cho hai bên tường. Do đó mỗi bên tường chỉ chịu
một nửa lực Ft nên chắc chắn chịu được va xe.
4.5 Kiểm tra chống truợt của lan can.
Lực cắt do va xe truyền xuống ứng với lan can cấp L3 là:
T = VCT =

Ft
240000
=
= 89, 22 ( N / mm )
L t + 2H 1070 + 2.810

Sức kháng cắt của mặt cắt tiếp xúc.
Vn = C.ACV + μ(AVf . fy + Pc ).
ACV = 400.1 =400 (mm2/mm) diện tích tiếp xúc chịu cắt.
AVf = 0,77 ( mm2/mm) diện tích cốt thép chịu cắt.
C = 0,52
μ = 0,6
Pc trọng lượng tỉnh trên 1 đơn vị chiều dài.
Để an toàn ta chỉ lấy phần bêlông.
Pc = 1(400.150+300.300+200.350).0,2.45.10-4 = 5,39 (N/mm)
Fy = 280 (MPa)

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

17

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
⇒ Vn = 0,52.400+0,6(0,77.280+5,39) = 340,59(N/mm)
Kiểm tra khả năng chịu lực cắt:
Vn ≤ 0, 2.f c' .A CV = 0, 2.30.400 = 2400(N / mm)
Vn ≤ 5,5.A CV = 5,5.400 = 2200(N / mm)

Vậy Vn = 340,59> VCt = 89,22 (N/mm)
Vậy lan can đủ khả năng chống trượt.
5. Chứng minh công thức sử dụng trong phần tính lan can.
Công thức chứng minh ở đây chỉ dành cho phần cột và thanh lan can ở đầu
tường:
Gọi: Khoảng cách giữa hai cột là: L
Số cột tham gia chịu lực là : n
Ta có hình vẽ bên:
n
1

δ

2
xi

θ

Ft

Lt
nL
∗

Ta có công của ngoại lực:
Lt 

 nL − 2 ÷

W = Ft .δ. 

nL

∗

Công của ngoại lực
+ Công của thanh lan can
UR =

+

xi

δ.M R
= θ.M R
nL

Công của cột lan can
Ta có:

U Pi = M P .βi

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

β
18

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I

βi =

Với

xi
Y

Mà ta có:
x i i.L i
=
=
δ n.L n
i.δ
⇒ xi =
n
⇒ U Pi = M P .

n

i.δ
Y.n

⇒ U Pi = ∑ M P .
i =1

i.δ
n.Y

M P .δ n
∑i

n.Y i =1
M .δ n ( n + 1)
= P .
2
n.Y
=

M P .δ n + 1
.
2
Y
⇒ U = UP + UR
⇒ UP =

=

M P .δ n + 1 δ.M R
.
+
2
n.L
Y

PP =

Với

MP
Y

Và áp dụng nguyên lý bảo toàn năng lượng: U =W

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

19

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
U=W
L 

δ.  n.L − t ÷
n + 1 δ.M R
2 
⇔ P.δ.
+
= Ft . 
2
n.L
n.L
 ( n + 1) M R 
n.L
⇔ Ft =  PP .
+
.
2
n.L  n.L + L t


2
2.M R + n. ( n + 1) .PP .L
⇔ Ft =
2.n.L − L t

Chương III, Tính toán bản mặt cầu
1 Chọn lớp phủ mặt cầu:
Có hai phương pháp tạo độ dốc ngang cầu là làm lớp mui luyện hay dùng
phương pháp nâng dầm. Ở đây ta dùng phương pháp thứ hai và ta chọn như hìn
vẽ:
Lớp

Tên

Chiều dài
trung bình

γ (N/mm3 )

DW (N/mm3 )

1

Lớp chống thấm

20

0,15.10-4

3.10-3

2

Lớp phủ atphan

50

0,225.10-4

1,125.10-3

Lớp phủ bêtông asphalt dày 50mm
Lớp phòng nước dày 20mm

Bản mặt cầu dày 200mm

Vậy ta có chiều dày của lớp phủ là 70 (mm) và trọng lượng phân bố đều với
cường độ 1.43.10-3 (N/mm2 ).

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

20

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
2 Tính toán bản hẫng.
2.1 Số liệu tính toán.
Phần bản hẫng Shẫng = 1325 (mm).

Bản mặt cầu dày 200 (mm).
Lớp phủ phân bố đều p = 2,76.10-3 (N/mm2 ).
Trọng lượng riêng của bêtông γc = 0,245.10-4 (N/mm3).
Cường độ bêtông fc’ = 30 (MPa).
Trọng lượng riêng của kết cấu thép γs = 0,785.10-4 (N/mm3).
Thép dùng thép AII fy = 280 (MPa).
2.2Xác định nội lực.
Cắt 1mm theo phương dọc cầu ta có nội lực trong bản là:
2.3Nội lực do tính tải
Trọng lượng của tường bêtông chia làm 3 phần:
p5

p4

p1
p3
p2

p1 = 800.200.1.0245.10-4 = 3,92 (N).
p2 = 150.200.1.0,245.10-4 = 0,735(N).
p3 = ½.200.300.1.0,245.10-4 = 0,735 (N).
Trọng lượng của cột và thanh lancan.
Thanh lan can:

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

21

LỚP :62DCCD01

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
2
πD 2   d  
p4 =
1 −  ÷  .1.γ s
4   D  

=

2
π1002   92  
−4
1 − 
÷  .1.0, 785.10 = 0, 095(N)
4   100  

Cột lan can coi như phân bố đều trên dọc theo chiều dài cầu với
cường độ là: p = 0,03(N/mm) ⇒ p5 = 0,03(N).
Trọng lượng bản mặt cầu phân bố đều:
DC2 = hf .γc.1 = 200.0,245.10-4.1 = 4,9.10-3 (N/mm).
Trọng lượng lớp phủ mặt cầu phân bố đều từ mép lan can đến tim dầm
chính:
DW = p.1 =1,43.10-3.1 =2,76.10-3 (N/mm3).
Hoạt tải tác dụng lên bản mặt cầu:
Do khoảng cách giữa hai dầm chủ là 2.45 m < 2,6 m nên HL93 tác
dụng chỉ có xe 3 trục ( Truck ).
Do thiết kế bản hẫng nên trục xe 3 trục cách mép làm 0,3 m
Theo hình vẽ ta có:
FT=24000

800
T=89.22N
MCT=72267.66N/MM

Trục 3 xe trục cách tim dầm biên 100mm ớ phía trong bản loại dầm.

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

22

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
Ta có cường độ phân bố của bánh xe là:
LL =

P.1
2.b1.SW

Với: P = 145.103 (N).
b1 = b2 + 2.hDW = 510+2.700 = 650 (mm).
Sw = 1140+0,833.X.
 650

− 250 ÷
1 2
X= 
÷ = 112,5 ( m )

2
2
÷


⇒ SW = 1233, 71( mm )
145.103.1
⇒ LL =
= 90, 41.10−3 ( N / mm )
2.650.1233,71

Tải trọng va xe truyền từ bản lan can xuống:
Ở đây ta chỉ thiết kế với tải trọng va xe là Ft =240 (kN) phân bố trên Lt
= 1070 (mm) ( lan can cấp L3 ) . Chứ không thiết kế theo điều kiện
tương thích về vật liệu vì khả năng chịu lực của tường ở mỗi vị trí
khác nhau thí khác nhau.
Lực kéo tác dụng lên bản mặt cầu:
T=

Ft .1
240.103.1
=
= 89, 22 ( N )
L t + 2H 1070 + 2.810

Momen truyền xuống bản hẫng
M CT =

Ft .1
.H.1

L t + 2H

240.103.1
.800.1
1070 + 2.8100
= 72267, 66 ( N / mm )
=

Ta có sơ đồ lực ở bản hẫng như hình vẽ:

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

23

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I

P4=0.095N
P3=0.375
P2=0.375
P1+P2=3.95

LL=90.41*10^-3N/MM

T=89.89
MDC2=4.9*10^-3 N/MM

MCT=72267.66*10^-3 N/MM

MDW=2.76*10^-3N/MM

435

835
1035
1235

2.4Tổ hợp tải trọng
Do thiết kế bản mặt cầu bỏ qua thiết kế lực cắt nên ta chỉ tổ hợp
momen.
Momen lớn nhất tại ngàm ta có:
M DC3 = ( p1 + p5 ) l1 + p 2l 2 + p3l3 + p 4 l4

= (3,92 + 0, 03).500 + 0, 735.300 + 0, 735.333,33 + 0, 095.400
= 2478,5 ( N / mm )
DC 2 .l52 4,9.10−3.12352
=
= 3736.80(N / mm)
2
2
DW.l52 2, 76.10−3.8352
M DW =
=
= 1708.20(N / mm)
2
2
LL.l62 81,1.10−3.4352
M LL =

=
= 7673.07(N / mm)
2
2
M DC2 =

Trạng thái giới hạng cường độ:

(

)

M u = η  M DC2 + M DC3 γ DC + γ DW .M DW + γ LL m(1 + IM)M LL 



SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

24

LỚP :62DCCD01


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I
Với: Hệ số hiệu chỉnh tải trọng lấy: η = 1.
Hệ số tải trọng kết cấu: γDC = 1,25.
Hệ số tải trọng lớp phủ: γDW = 1,5.
Hệ số làn xe: m=1,2 vì 1 làn xe.
Hệ số xung kích: IM = 0,25.
Hệ số hoạt tải: γLL = 1,75.

⇒ M u = 1. 1, 25 ( 3736.80 + 7673.07 ) + 1,5.28, 6 + 1, 75.1, 2.1, 25.2288,5 

= 10250,84 (N.mm).
Trạng thái giới hạn sử dụng:

(

)

M s = η  γ DC M DC2 + M DC3 + γ DW .M DW + γ LL m(1 + IM)M LL 



η=1

Với:

γDC = γDW = γLL = 1
m=1,2
IM =0,25
⇒ M s = 1[ 1.(3736.80 + 7673.07) + 1.28, 6 + 1.1, 2.1, 25.2288,5]

= 6821,85 (N.mm).
Trạng thái giới hạn đặc biệt:

(

)

M r = η  M DC2 + M DC3 γ DC + γ DW .M DW + γ LL m(1 + IM)M LL + γ CT .M CT 




Với:

η=1
γDC = 1,25
γDW = 1,75
γLL = 0,5

SVTH: ĐỖ VĂN TUYỀN

25

LỚP :62DCCD01