TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
CƠ SỞ THÁI NGUYÊN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CẦU

Giáo viên hướng dẫn : Lê Xuân Quang
Sinh viên thực hiện

: Quyền Nam Trưởng

Lớp

1

: 64DCCD1

1


MôC LôC
1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.....................................................................
1.1. Số liệu chung..........................................................................................

1.2. Vật liệu chế tạo dầm.............................................................................................
2. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP.................................................................................
2.1. Chiều dài tính toán KCN......................................................................................
2.2. Quy mô mặt cắt ngang cầu...................................................................................
2.3. Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ......................................................................
2.3.1. Mặt cắt L/2 và L/4.............................................................................................
2.3.2. Mặt cắt gối.........................................................................................................

2.4. Cấu tạo bản bêtông mặt cầu..................................................................................
2.5. Cấu tạo dầm ngang...............................................................................................
2.6. Cấu tạo ván khuôn cố định...................................................................................
2.7. Đặc trưng hình học của mặt cắt............................................................................
2.7.1. Xác định bề rộng bản cánh hữu hiệu.................................................................
2.7.1.1. Dầm trong.......................................................................................................
2.7.1.2. Dầm biên.........................................................................................................
2.7.2. Đặc trưng hình học của mặt cắt dầm trong........................................................
2.7.2.1. Mặt cắt L/2 và L/4..........................................................................................
2.7.2.2. Mặt cắt gối......................................................................................................
2.7.2.3. Tổng hợp đặc trưng hình học mặt cắt.............................................................
3. TÍNH TOÁN HIỆU ỨNG LỰC............................................................................
3.1. Các hệ số tính toán................................................................................................
3.2. Tĩnh tải dải đều lên một dầm chủ.........................................................................
3.2.1. Dầm trong..........................................................................................................
3.2.1.1. Trọng lượng bản thân dầm trong....................................................................
3.2.1.2. Trọng lượng dải đều bản bêtông mặt cầu.......................................................
3.2.1.3. Trọng lượng dải đều của dầm ngang..............................................................
3.2.1.4. Trọng lượng dải đều của ván khuôn...............................................................
3.2.1.5. Trọng lượng dải đều của lớp phủ mặt cầu......................................................
3.2.2. Dầm biên............................................................................................................
3.2.1.1. Trọng lượng bản thân dầm biên......................................................................
3.2.2.2. Trọng lượng dải đều bản bêtông mặt cầu.......................................................
3.2.2.3. Trọng lượng dải đều của dầm ngang..............................................................
2

2


3.2.2.4. Trọng lượng dải đều của ván khuôn...............................................................

3.2.2.5. Trọng lượng dải đều của lan can.....................................................................
3.2.2.6. Trọng lượng dải đều của lớp phủ mặt cầu......................................................
3.2.3. Tính toán nội lực do tĩnh tải..............................................................................
3.2.3.1. Các mặt cắt tính toán......................................................................................
3.2.3.2. Vẽ đường ảnh hưởng nội lực tại các mặt cắt tính toán...................................
3.3. Tính toán nội lực do hoạt tải.................................................................................
3.3.1. Xác định hệ số phân bố ngang...........................................................................
3.3.1.1. Xác định hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy............................
3.3.1.1.1. Xác định hệ số phân bố ngang đối với dầm biên.........................................
3.3.1.1.2. Xác định hệ số phân bố ngang đối với dầm trong.......................................
3.3.1.2 Tính hệ số PBN đối với tải trọng HL93...........................................................
3.3.1.2.1. Điều kiện tính toán......................................................................................
3.3.1.2.2. Tính tham số độ cứng dọc...........................................................................
3.3.1.2.3. Tính hệ số ngang mômen.............................................................................
3.3.1.2.4. Tính hệ số PBN lực cắt................................................................................
3.3.1.3. Tổng hợp hệ số phân bố ngang.......................................................................
3.3.1.3.1. Hệ số PBN đối với dầm biên.......................................................................
3.3.1.3.2. Hệ số PBN đối với dầm trong......................................................................
3.3.1.3.3. Hệ số phân bố ngang tính toán....................................................................
3.3.2. Tính nội lực do tải trọng làn và tải trọng người.................................................
3.3.3. Tính nội lực do xe tải thiết kế và xe hai trục thiết kế.......................................
3.3.3.1. Nguyên tắc tính toán.......................................................................................
3.3.3.2. Tính mômen do hoạt tải tại các mặt cắt..........................................................
3.3.3.3. Tính lực cắt do hoạt tải tại các mặt cắt...........................................................
3.3.3.4. Tổng hợp nội lực do hoạt tải...........................................................................
3.4. Tổng hợp nội lực...................................................................................................
4. CHỌN BÓ CÁP DỰ ỨNG LỰC..........................................................................
4.1. Đặc trưng vật liệu.................................................................................................
4.1.1. Cáp dự ứng lực..................................................................................................
4.1.2. Bê tông ..............................................................................................................

4.1.3. Cốt thép thường.................................................................................................
4.2. Sơ bộ chọn bó cáp DƯL.......................................................................................
4.2.1. Theo trạng thái giới hạn cường độ.....................................................................
4.2.2. Sơ bộ chọn cáp DƯL.........................................................................................
4.3. Bố trí cáp DƯL.....................................................................................................
5. MẤT MÁT ỨNG SUẤT........................................................................................
3

3


5.1 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi....................................................................
5.2. Mất mát ứng suất do co ngót................................................................................
5.3 Mất mát ứng suất do từ biến..................................................................................
5.4. Các mất mát ứng suất tại lúc truyền lực...............................................................
5.6. Tổng các mất mát ứng suất...................................................................................
6. KIỂM TOÁN THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG..................
6.1.§iÒu
kiÖn
kiÓm
to¸n
øng
suÊt
trong
bª
t«ng
…………………………………
6.2. KiÓm tra øng suÊt nÐn trong bª t«ng khi khai
th¸c…………………………..........
6.3 KiÓm tra øng suÊt kÐo trong bª t«ng khi khai

th¸c……………………………….
6.4. KiÓm to¸n øng suÊt trong bª t«ng giai ®o¹n thi
c«ng……………………….
6.5 Tính toán độ võng và độ vồng………………………………………………….
6.5.1. Tính độ võng (xét tại mặt cắt giữa nhịp)…………………………………….
6.5.2. Tính độ võng do hoạt tải có xét đến lực xung kích…………………………
7. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ.......................
7.1. Kiểm toán cường độ chịu uốn...............................................................................
7.2. Kiểm tra lượng cốt thép tối đa, lượng cốt thép tối thiểu.......................................
7.2.1. Lượng cốt thép tối đa.........................................................................................
7.2.2. Lượng cốt thép tối thiểu.....................................................................................
7.3. Kiểm toán sức kháng cắt.......................................................................................
7.3.1. Công thức kiểm toán..........................................................................................

4

4


Chương I: THIẾT KẾ CƠ SỞ
Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG
Các số liệu ban đầu
I.1
Nhiệm vụ thiết kế
I.1.1 Giới thiệu chung về công trình
- Địa hình: Sông nằm ở vùng đồng bằng
I.1.2 Quy trình quy phạm
Sử dụng tiêu chuẩn 22TCN272-05
I.1.3. Mục tiêu của dự án
- Thiết kế công trình cầu vượt sông đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật công

trình:
+ Khổ cầu
+ Khổ giới hạn thông thuyền
+ Cấp hạng kỹ thuật của tuyến
I.1.4 Sự cần thiết phải đầu tư:
-Cần xây dựng một công trình cầu vượt sông HL93 Theo yêu cầu thiết kế
- Công trình xây dụng phục vụ nhân dân đi lại
I.2 Khí hậu - Thời tiết:
- Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Thời tiết không phân
chia rõ rệt theo mùa, tuy nhiên lượng mưa thường tập trung từ tháng 10 năm này
đến tháng 1 năm sau.
- Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đông Bắc vào những tháng mưa.
- Độ ẩm không khí khá cao (vì nằm ở vùng gần cửa biển ).
I.3 Điều kiện địa chất
- Điều kiện địa chất lòng sông có dạng:
+ lớp 1: Sét pha
+ lớp 2: Cá pha
+ lớp 3: Cát hạt trung
+ lớp 4: Cát hạt thổ
5

5


I.4 Điều kiện thủy văn
+ Mực nước cao nhất: -9,31 m
+ Mực nước thông thuyền: -9,95 m
+ Mực nước thấp nhất: + 10,42m
+ Cấp sông : VI
I.5 Quy mô - kỹ thuật - cấp hạng của cầu

I.5.1 Vị trí cầu , quy mô, khổ cầu, tĩnh không thông thuyền
- Qui mô xây dựng
: Vĩnh cửu bằng BTCT và BTCT dựng ứng lực
- Bề rộng cầu
: B =8 + 2X1 + 2X0,5 = 10,5 ( m )
- Tần suất lũ thiết kế
: P =1%.
- Khổ cầu
: K = 8 + 2x1 m.
+Mực nước cao nhất: - 1,88m
+Mực nước thấp nhất: -2,5m
- Tiêu chuẩn kỹ thuật tuyến hai đầu cầu:
Đường dẫn hai đầu cầu theo tiêu chuẩn đường cấp III miền núi có
Bn = 11m, Bm = 9m, lề đường 2 x 1.0.
+ Độ dốc dọc lớn nhất imax=8%.
+ Bán kính đường cong tối thiểu Rnim = 60m
+ Dốc ngang mặt đường in = 2%, ilÒ = 4%.
I.5.2 Tải trọng và tiêu chuẩn thiết thế
- Tải trọng thiết kế
: Hoạt tải HL-93 và đoàn người 3KN/m2.
-Tiêu chuẩn thiết kế
: 22TCN272-05
- Đường ô tô yêu cầu thiết kế TCVN 4054- 2005
- Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN 237 – 01
- Ngoài ra còn tham khảo các Tiêu chuẩn Việt Nam, các tiêu chuẩn ngành
hiện hành
I.6. Lập các phương án cầu
Trong đề án đề cập nghiên cứu 2 phương án vị trí xây dựng cầu.
- Phương án 1: Vị trí xây dựng cầu mới gồm 2 nhịp 28m dầm chứ T
- Phương án 2: Vị trí xây dựng cầu mới gồm 2 nhịp 28m dầm chứ I

6

6


-Xác định cao độ đáy dầm:
+ Theo điều kiện mực nước cao nhất:
H ≥ MNCN + 0,5 m = 1,88 + 0,5 = 2,38( m)
Vậy chọn cao độ đáy dầm: H = 2,38(m)
I.7 Đề suất chọn phương án vị trí cầu.
Trong dự án đề cập 2 phương án vị trí xây dựng cầu, nhìn chung cả 2 phương án
đều đảm bảo yêu cầu đề ra và phù hợp với điều kiện và khả năng thi công thực tế
hiện nay. Tuy nhiên mỗi phương án đều có những ưu nhược điểm nhát định.
* Phương án 1:
Việc thi công đơn giản, hoàn toàn phù họp với trình độ và khả năng trong
nước sử dựng các thiết bị có sẵn hiện nay.
Vị trí vượt dòng điều kiện địa hình địa chất thủy văn long sông rất thuận tiện
( lòng sông hẹp thẳng, địa chất tốt , và thuận lợi cho việc xây dựng nền móng công
trình….)
Chiều dài đường dẫn ngắt nhất, bình diện tuyến thẳng
Khả năng phục vụ điều kiện dân sinh rất thuận lợi trước mắt và tương lai phục
vụ cho nhân dân đi lại và giao lưu trao đổi van hóa, giữ dìn an ninh, bảo vệ vững
chắc biên cương. Mặt khác phương án tuyến này cong phù hợp với nguyện vọng
của nhân dân xung quanh khu vực và chính quyền xã Thụy Hùng nói riêng và cả
huyện Văn Lãng nói chung
* Nhược điểm: Tuyến đi mới hoàn toàn nên ảnh hưởng tới vườn cây của dân
* Phương án 2:
Ưu điểm: Việc thi công dơn giản phù hợp với trình dộ kỹ thuât và khả năng trong
nước, sử dụng các thiết bị sẵn có hiên nay
7


7


- Nhược điểm: Tuyến đi mới hoàn toàn nên ảnh hưởng tới vườn cây của dân
=> Chọn Phương án 2

1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
1.1. Số liệu chung
- Quy mô thiết kế: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn.
- Quy trình thiết kế:

22TCN 272-05
Chữ I.
Căng sau
HL 93 + 3.10-3 MPa
L = 31
m
8+2x1.5= 11m

- Tiết diện dầm chủ:
- Phương pháp tạo DƯL:
- Hoạt tải thiết kế:
- Chiều dài nhịp:
- Khổ cầu:
- Cầu thiết kế có dầm ngang.
1.2. Vật liệu chế tạo dầm
- Bêtông dầm:

+ Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày:


f c'
γc

+ Trọng lượng riêng của bêtông:
E c = 0,043.γ1.5
f c'
c

+ Mô đun đàn hồi
- Bêtông bản mặt cầu:

=

36

MPa

=

25

kN/m3

=

30

MPa


=

25

kN/m3

= 32.25MPa

+ Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày:

f cs'
γc

+ Trọng lượng riêng của bêtông:

E cs = 0,043.γ1.5
f cs'
c

+ Mô đun đàn hồi
= 29440 MPa
- Cáp DƯL: Sử dụng loại cáp 7 tao 12.7mm theo tiêu chuẩn ASTM 416.
+ Diện tích một bó:
= 11.84 cm2
+ Đường kính ống bọc:
= 72
mm
- Các chỉ tiêu cáp DƯL:
+ Cường độ chịu kéo:
fpu = 1860 MPa

+ Giới hạn chảy: fpy = 0,9.fpu
fpy = 1674 MPa
8

8


+ Môđun đàn hồi:
+ US trong thép DƯL
- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu:
+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất:
+ Môđun đàn hồi:

9

9

Ep

=

197000 MPa

fy
Es

=
=

420

MPa
200000 MPa


2. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP
2.1. Chiều dài tính toán KCN
-Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp:
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối:
-Chiều dài tính toán nhịp: Ltt = Lnh - 2.a

Lnh =
a =
Ltt =

31 m
0.3 m
30.4 m

2.2. Quy mô mặt cắt ngang cầu
- Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu:

+ Bề rộng phần xe chạy:
+ Bề rộng lề đi bộ:
+ Bề rộng vạch sơn
+ Bề rộng chân lan can:
+ Bề rộng toàn cầu: Bcau = Bxe + 2.ble + 2.bclc
+ Số làn xe thiết kế:

Bxe = 8 m
ble = 1.5 m

bvs = 0,2m
bclc = 0,5m
Bcau = 12m
nl = 2 làn
S = ( 1800 ÷ 2500 ) mm

- Khoảng cách giữa các dầm chủ chọn trong khoảng:
- Số dầm chủ thiết kế chọn như sau:
B   12000 12000 
 B
n dam =  cau ÷ cau ÷ = 
÷
÷ = ( 4.8 ÷ 6.7 )
 2500 1800   2500 1800 

=> Chọn ndam = 6 dầm.
=> Chọn S = 2000mm.
+ Chiều dài phần cánh hẫng:
B − ( n dam − 1) .S 12.1000 − ( 6 − 1) .2000
d oe = cau
=
= 1000mm.
2
2

10

10



Hình 1. Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp

2.3. Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ
2.3.1. Mặt cắt L/2 và L/4

Hình 2: Cấu tạo mặt cắt L/2 và L/4
Dầm chủ chữ I với các kích thước như sau:
- Chiều cao dầm chủ:
- Kích thước bầu dầm:
+ Bề rộng bầu dầm:
+ Chiều cao bầu dầm:
+ Bề rộng vút bầu dầm:
+ Chiều cao vút bầu dầm:
- Kích thước sườn dầm:
+ Bề rộng sườn dầm:
+ Chiều cao sườn dầm:
- Kích thước bản cánh trên:
+ Bề rộng bản cánh trên:
+ Chiều cao cánh trên:
+ Bề rộng vút bản cánh trên:
+ Chiều cao vút bản cánh trên:
- Kích thước gờ kê ván khuôn cố định:
+ Bề rộng:
+ Chiều cao:

11

11

h


= 2000 mm

b1
h1
b2
h2

=
=
=
=

b3
h3

= 200
= 1190

mm
mm

b7
h5
b4
h4

=
=
=

=

900
120
325
110

mm
mm
mm
mm

b6
h6

= 100
= 80

mm
mm

700
300
225
200

mm
mm
mm
mm



2.3.2. Mặt cắt gối

Hình 4: Cấu tạo mặt cắt gối
- Kích thước sườn dầm:
+ Bề rộng sườn dầm:
+ Chiều cao sườn dầm:
- Kích thước bản cánh trên:
+ Bề rộng bản cánh trên:
+ Chiều cao cánh trên:
+ Chiều cao vút bản cánh trên:
- Kích thước gờ kê ván khuôn cố định:
+ Bề rộng:
+ Chiều cao:
12

12

b1
h7

= 700 mm
= 1764mm

b7
h5
h8

= 900 mm

= 120 mm
= 36mm

b6
h6

= 100 mm
= 80 mm


2.4. Cấu tạo bản bêtông mặt cầu
- Chiều dày bản bêtông:
ts
= 200 mm
- Chiều dài phần cánh hẫng:
de
= 1000mm
- Chiều dài phần cánh hẫng phía trong:
S/2 = 1000 mm
- Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp
Hcb = 2200mm
2.5. Cấu tạo ván khuôn cố định
+ Chiều cao:
hvk = 80 mm
+ Bề rộng:
bvk = 1250mm
+ Tổng số lượng ván khuôn trên mặt cắt ngang cầu
= 5 chiếc
2.6. Đặc trưng hình học của mặt cắt
2.6.1. Xác định bề rộng bản cánh hữu hiệu

2.6.1.1. Dầm trong
- Bề rộng bản cánh hữu hiệu của dầm trong b i lấy giá trị nhỏ nhất của các giá trị
sau:
+ 1/4 chiều dài nhịp, Ltt/4 = 30400/4=7600 (mm).
+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày sườn dầm
hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm
b3
=12.ts+ = 12.200 + 200 = 2600 (mm)
+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau (S=2000 mm)- Khống chế
=> Vậy chọn bi = 2000 mm
2.7.1.2. Dầm biên
- Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu của dầm biên b e được lấy bằng 1/2 bi + trị số
nhỏ nhất của:
+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu, Ltt/8 = 3800 mm.
+ 6 lần chiều dày bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2 độ dày sườn dầm hoặc 1/4
bề rộng bản cánh trên của dầm chính
b3
2

=6.ts+ = 6.200 +
- Chiều dài cánh hẫng, de =1000mm
=> Vậy chọn de = 1000 mm

13

200
2

13


= 1300 (mm)


2.7.2.Đặc trưng hình học của mặt cắt
Do dầm trong và dầm biên có cấu tạo giống nhau nên ta tính ĐTHH của mặt cắt
dầm trong, mặt cắt dầm biên tương tự.
2.7.2.1. Đặc trưng hình học của mặt cắt mặt cắt L/2 và L/4

Hình 5: Chia mặt cắt nhịp thành các khối
- Diện tích mặt cắt:
A 0 = ∑ Ai
Trong đó:
+ Ao: Diện tích mặt cắt dầm tại giữa nhịp.
+ Ai: Diện tích từng khối đã chia của mặt cắt.

Bộ
phận
1
2
3
4
5
6

14

Hình dạng

Chiều dài
cạnh trên


Chiều dài
cạnh dưới

(mm)
(mm)
Chữ nhật
700
700
Hình thang
200
700
Chữ nhật
200
200
Hình thang
900
200
Chữ nhật
900
900
Chữ nhật
700
700
Diện tích mặt cắt Ao

14

Chiều
cao

(mm)
300
200
1190
110
120
80

Diện
tích
(mm2)
210000
90000
238000
60500
108000
56000
762500


- Mômen tĩnh của mặt cắt với trục nằm ngang đi qua đáy dầm:
4


h
∑
i
4

÷

h
1
1 
1
2 

 3
So = b1.h1. 1 + 2. .b 2 .h 2 . h1 + h 2 ÷+ b3 .∑ h i .  h1 + i=2 ÷+ 2. .b 4 .h 4 . ∑ h i + h 4 ÷
2
2
3 
2 ÷
2
3 
i =2

 i=1



1 
1 
 4
 5
+ b7 .h 5 . ∑ h i + h 5 ÷+ b5 .h 6 . ∑ h i + h 6 ÷
2 
2 
 i=1
 i=1


300 2
200 
200 + 1190 + 110 


= 700.
+ 225.200. 300 +
÷+ 200. ( 200 + 1190 + 110 ) . 300 +
÷
2
3 
2



2
120 



+325.110. 300 + 200 + 1190 + .110 ÷+ 900.120.  300 + 200 + 1190 + 110 +
÷
3
2 



80 

+700.80. 300 + 200 + 1190 + 110 + 120 + ÷

2 

= 7,37E + 8mm3

- Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến đáy dầm:

So 7,37.108
Y =
=
= 966,5mm
A o 762500
b
o

- Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến mép trên dầm:

Yot = h − Yob = 2000 − 966,5 = 1033,5mm

15

15


- Mô men quán tính của mặt cắt với trục 0 - 0:
3

 4 
b
.
2

2
3  ∑ hi ÷
b1.h13
b 2 .h 32 
1
 h1
b
b
Io =
+ b1.h1 . − Yo ÷ + 2.
+  h1 + h 2 − Yo ÷ +  i =2 
12
36
3
12
2



2

4


2
h
∑
i
4


÷
b 4 .h 34
2
b .h 3
 3
b
b
i =2
+ b3 .∑ h i  h1 +
− Yo ÷ + 2.
. + b 4 .h 4 . ∑ h i + h 4 − Yo ÷ + 7 5
2
36
3
12
i=2
 i=1


÷


2

2

1
b5 .h 36
1
 4

 5

b
+ b7 .h 5 . ∑ h i + h 5 − Yo ÷ +
+ b5 .h 6 . ∑ h i + h 6 − Yob ÷
2
12
2
 i=1

 i =1

2

2

700.3003
225.2003 
1
 300


=
+ 700.300. 
− 966.5 ÷ + 2.
+  300 + 200 − 966.5 ÷
12
36
3
 2





200.( 200 + 1190 + 110 )
200 + 1190 + 110


+
+ 200.( 200 + 1190 + 110 ) .  300 +
− 966.5 ÷
12
2


3

2

2

3
325.1103
2

 900.120
+2.
+ 325.110. 300 + 200 + 1190 + .110 − 966.5 ÷ +
36
3

12


2

3

120

 700.80
+900.120. 300 + 200 + 1190 + 110 +
− 966.5 ÷ +
2
12


2

80


+700.80. 300 + 200 + 1190 + 110 + 120 +
− 966.5 ÷
2


4
= 2,53E + 11mm
2.7.2.1. Đặc trưng hình học của mặt cắt mặt cắt gối


Hình 6: Chia mặt cắt gối thành các khối
16

16


- Diện tích mặt cắt gối:
A 0 = ∑ Ai
Trong đó:
+ Ao: Diện tích mặt cắt dầm tại gối.
+ Ai: Diện tích từng khối đã chia của mặt cắt.

Bộ
phận
1
2
3
4

Hình dạng

Chiều dài
cạnh trên

Chiều dài
cạnh dưới

(mm)
(mm)
Chữ nhật

700
700
Hình thang
900
700
Chữ nhật
900
900
Chữ nhật
700
700
Diện tích mặt cắtAo

Chiều
cao

Diện
tích

(mm)
(mm2)
1764 1234800
36
28800
120 108000
80
56000
1427600

- Mômen tĩnh của mặt cắt với trục nằm ngang đi qua đáy dầm:


b1.h 2
1
2 
1 


So =
+ 2. .b6 .h 8 . h 7 + h 8 ÷+ 2.b6 .h5. h 7 + h 8 + h 5 ÷
2
2
3 
2 


700.20002
1
2 
1



=
+ 2. .100.36. 1764 + .36 ÷+ 2.100.120. 1764 + 36 + .120 ÷
2
2
3 
2




= 14,5E + 08mm3

- Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến đáy dầm:

Yob =

So 14,5.108
=
= 1015.7mm
A o 1427600

- Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến mép trên dầm:

Yot = h − Yob = 2000 − 1015,7 = 984.3mm
- Mômen quán tính của mặt cắt với trục 0 - 0:

17

17


2

b1.h 3
b6 .h 83
2
b6 .h 53

b 2

b
Io =
+ b1.h.( h − Yo ) + 2.
+ b 6 .h 8.  h 7 + h 8 − Yo ÷ + 2.
+
12
36
3
12


2

1
700.20003
100.363
2

b
2.b 6 .h 5 . h 7 + h 8 + h 5 − Yo ÷ =
+ 700.2000. ( 2000 − 1015,7 ) + 2.
2
12
12


2
100.120
+100.36.(1764 + 36 − 1015,7) + 2.
3

12
2

1


+2.80.120.1764 + 36 + 120 − 1015,7 ÷ = 1.84E + 12mm 4
2



2.7.3. Tổng hợp ĐTHH của các mặt cắt
Đặc trưng hình học
Diện tích

18

Mặt cắt L/2 và L/4
Kí hiệu
Ao

Mặt cắt gối

Giá trị
Kí hiệu
762500
Ao

Kí hiệu
1427600

1,84E+1
2

Đơn
vị
mm2
mm4

Mômen quán tính

Io

2,53E+11

Io

Trọng tâm tới đáy dầm

Yob

966.5

Yob

1015,7

mm

Trọng tâm tới đỉnh dầm


Yot

1033.5

Yot

984,3

mm

Mômen tĩnh tới đáy dầm

So

7,37E+0
8

So

14,5E+0
8

mm3

18

mm


3. TÍNH TOÁN HIỆU ỨNG LỰC

3.1. Các hệ số tính toán
- Hệ số tải trọng:
Tải trọng

Kí hiệu
γ

Tĩnh tải giai đoạn I

γ

Tĩnh tải giai đoạn I

γ

Hoạt tải HL93

Giá trị

1

1.25

0.90

2

1.50

0.65


h

1.75

1.00

- Lực xung kích 1+IM:
+ Trạng thái giới hạn cường độ: 1+IM=1.25
+ Trạng thái giới hạn mỏi:
1+IM=1.15
- Hệ số làn xe: Cầu được thiết kế với n = 2 làn. Nên hệ số làn xe m = 1.00
- Hệ số điều chỉnh tải trọng: η.
η
+ : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan trọng trong khai thác
η η η η ≥
xác định theo: = I. D. R 0.95
η
η
+ I: Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác I =1.05
+
+

η

η
η

η


D: Hệ số liên quan đến tính dẻo
R

η

: Hệ số liên quan đến tính dư

D

=0.95

R

=0.95

Vậy: = 0.95
3.2. Tĩnh tải dải đều lên một dầm chủ
- Tĩnh tải dải đều lên một dầm chủ bao gồm: Tĩnh tải giai đoạn I và Tĩnh tải giai
đoạn II
- Tĩnh tải giai đoạn I:
+ Trọng lượng bản thân dầm chủ.
+ Trọng lượng bản bêtông mặt cầu.
+ Trọng lượng hệ liên kết ngang cầu.
+ Trọng lượng ván khuôn.
=> Trọng lượng các bộ phận trên được tính cho 1m chiều dài dầm chủ, do đó ta có
thể gọi là tĩnh tải giai đoạn I dải đều.
- Tĩnh tải giai đoạn II:
+ Trọng lượng lớp phủ mặt cầu.
+ Trọng lượng lan can.
=> Trọng lượng các bộ phận trên được tính cho 1m chiều dài dầm chủ, do đó ta có

thể gọi là tĩnh tải giai đoạn II dải đều.
3.2.1. Dầm trong
3.2.1.1. Trọng lượng dải đều dầm trong
19

19


- Do mặt cắt dầm chủ có thể thay đổi tiết diện từ mặt cắt gối đến mặt cắt giữa
nhịp nên trọng lượng bản thân dầm chủ được xác định với 3 phần. Chiều dài
mặtcắt thay đổi như sau:

Hình 7: Cấu tạo mặt cắt thay đổi tiết diện
x1= 1950mm.
x2= 850mm
- Trọng lượng các đoạn dầm:

x3 = 2800mm

pgôi = 2γ c .A gôi .x1

+ Trọng lượng đoạn dầm tại mặt cắt gối:
- Trọng lượng đoạn dầm có tiết diện là mặt cắt gối:
pgôi = 2.γ c .A gôi .x1
Trong đó:
+γc : Trọng lượng riêng của bêtông dầm, γc = 25kN/m3
+ Agoi: Diện tích mặt cắt gối, Agoi = 1427600mm2.
+x1: Chiều dài mặt cắt có tiết diện Agoi, x1 = 1950mm.
Thay số, ta có:


- Trọng lượng đoạn dầm có tiết diện là mặt cắt giữa nhịp:
p nh = γ c .A nh .(L nh − 2x 3 )
Trong đó:
+γc : Trọng lượng riêng của bêtông dầm, γc = 25kN/m3
+Lnh : Chiều dài nhịp, Lnh = 28m
+ Anh: Diện tích mặt cắt giữa nhịp, Anh = 762500mm2
+x3: Chiều dài mặt cắt có tiết diện Anh, x3 = 2800mm.
Thay số, ta có:
20

20


- Diện tích mặt cắt thay đổi tiết diện:
(A + A nh ) 1427600 + 762500
A td = goi
=
= 1095050mm 2
2
2
+ Trọng lượng đoạn dầm có mặt cắt thay đổi tiết diện
+ Trọng lượng dải đều của dầm trong:

3.2.1.2. Trọng lượng dải đều bản bêtông mặt cầu
Trọng lượng dải đều bản bêtông mặt cầu:
Trong đó:
γc
+ : Trọng lượng của bản bê tông mặt cầu
+ ts: Chiều dày của bản bêtông
+ btr: Bề rộng bản cánh tính toán của dầm trong


γ cs

ts
btr

= 25 kN/m3
= 0,2 m
= 2 m

3.2.1.3. Trọng lượng dải đều của dầm ngang
- Trọng lượng của dầm ngang: Do dầm ngang tại mặt cắt gối và mặt cắt nhịp có
cấu tạo khác nhau nên trọng lượng của dầm ngang được tính làm 2 phần
- Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt gối:
+ Chiều cao:
hdn = 1,32 m
+ Bề rộng:
bdn = 1,45 m
+ Chiều dày:
tdn
= 0,22 m
tr
ng
+ Tổng số lượng dầm ngang tại gối:
= 2
dầm
+ Trọng lượng dầm ngang tại gối:
p b = n gtr γ cs .h dn .b dn .t dn = 2.25.1,32.1,45.0,2 = 19,14kN
- Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt nhịp:
+ Chiều cao:

+ Bề rộng:
+ Chiều dày:
+ Tổng số lượng dầm ngang tại gối:
+ Trọng lượng dầm ngang tại mặt cắt nhịp:

hdn
bdn
tdn
tr
n nh

= 1,32
= 1,9
= 0,2
= 4

dầm

- Trọng lượng dải đều của dầm ngang trên 1m chiều dài dầm trong:
21

21

m
m
m


3.2.1.3. Trọng lượng dải đều của ván khuôn
- Cấu tạo ván khuôn:

+ Chiều cao:
+ Bề rộng:
+ Trọng lượng ván khuôn:

hvk
bvk

= 0.08
= 1.25

m
m

- Trọng lượng dải đều của ván khuôn trên 1m chiều dài dầm trong:

=> Trọng lượng dải đều của bản mặt cầu + dầm ngang + ván khuôn:
=> Tĩnh tải giai đoạn I của dầm trong:
3.2.1.4. Trọng lượng dải đều của lớp phủ mặt cầu
- Cấu tạo bản bêtông mặt cầu:
+ Lớp mui luyện:
+ Lớp phòng nước:
+ Lớp bê tông bảo vệ:
+ Lớp bê tông asphalt:
+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu

=
=
=
=
hmc

γa

0,02 m
0,01 m
0,04 m
0,05 m
= 0,12m

+ Trọng lượng riêng lớp phủ mặt cầu:
= 22,5 kN/m3
- Trọng lượng dải đều của lớp phủ mặt cầu: Ta coi lớp phủ mặt cầu có chiều dày
không đổi trên mặt cắt ngang cầu:
=> Tĩnh tải giai đoạn II của dầm trong:
tr
DW tr = q mc
= 5.4kN / m

3.2.2. Dầm biên
3.2.2.1. Trọng lượng rải đều dầm biên
- Do dầm biên và dầm trong có cấu tạo giống nhau nên trọng lượng rải đều của
dầm biên xác định như sau:

3.2.2.2. Trọng lượng dải đều bản bêtông mặt cầu
Trọng lượng dải đều bản bêtông mặt cầu:
22

22


Trong đó:

γc
+ : Trọng lượng của bản bê tông mặt cầu
+ ts: Chiều dày của bản bêtông
+ bbiên: Bề rộng bản cánh tính toán của dầm biên

γ cs

ts
bbiên

= 25 kN/m3
= 0.2 m
= 2 m

3.2.1.3. Trọng lượng dải đều của dầm ngang
- Trọng lượng của dầm ngang: Do dầm ngang tại mặt cắt gối và mặt cắt nhịp có
cấu tạo khác nhau nên trọng lượng của dầm ngang được tính làm 2 phần
- Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt gối:
+ Chiều cao:
hdn = 1,32 m
+ Bề rộng:
bdn = 1,45 m
+ Chiều dày:
tdn
= 0,22 m
tr
ng
+ Tổng số lượng dầm ngang tại gối:
= 2
dầm

+ Trọng lượng dầm ngang tại gối:
p b = n gtr γ cs .h dn .bdn .t dn = 2.25.1,32.1,45.0,2 = 19,14kN
- Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt nhịp:
+ Chiều cao:
+ Bề rộng:
+ Chiều dày:
+ Tổng số lượng dầm ngang tại gối:
+ Trọng lượng dầm ngang tại mặt cắt nhịp:

hdn
bdn
tdn
tr
n nh

= 1,32
= 1,9
= 0,2
= 4

m
m
m

dầm

- Trọng lượng dải đều của dầm ngang trên 1m chiều dài dầm trong:

3.2.2.3. Trọng lượng rải đều của ván khuôn
- Cấu tạo ván khuôn:

+ Chiều cao:
+ Bề rộng:
+ Trọng lượng ván khuôn:

hvk
bvk

= 0.08
= 1.25

- Trọng lượng dải đều của ván khuôn trên 1m chiều dài dầm biên:
=> Trọng lượng dải đều của bản mặt cầu+dầm ngang+ván khuôn:
23

23

m
m


=> Tĩnh tải giai đoạn I của dầm biên:

3.2.2.4. Trọng lượng rải đều của lan can
- Cấu tạo lan can cầu:

n1
n2

n3


Hình 8: Cấu tạo lan can
- Trọng lượng dải đều của lan can, tay vịn có thể lấy sơ bộ, qlc = 0,1kN/m
- Trọng lượng dải đều của chân lan can: Để thiên về an toàn và tiện cho tính
toán, trọng lượng dải đều chân lan can được tính như sau:
0,75.b clc .h clc .L nh .γ c
q clc =
L nh
Trong đó:
+ Lnh: Chiều dài nhịp, Lnh = 31m.
+bclc: Bề rộng chân lan can, bclc = 0,5m.
+hclc: Chiều cao chân lan can, hclc = 0,56m.
24

24


+ 0,75: H s tớnh toỏn gn ỳng xột n cu to thc chõn lan can.

Do ú:

3.2.2.6. Trng lng di u ca lp ph mt cu
- Cu to bn bờtụng mt cu:
+ Lp mui luyn:
+ Lp phũng nc:
+ Lp bờ tụng bo v:
+ Lp bờ tụng asphalt:
+ Tng chiu dy lp ph mt cu

=
=

=
=
hmc
a

0,02 m
0,01 m
0,04 m
0,05 m
= 0,12m

+ Trng lng riờng lp ph mt cu:
= 22,5 kN/m3
- Trng lng di u ca lp ph mt cu: Ta coi lp ph mt cu cú chiu dy
khụng i trờn mt ct ngang cu:
+ B rng lp ph mt cu ca dm biờn c xỏc nh nh sau:
+ Trng lng di u ca lp ph mt cu
=> Tnh ti giai on II ca dm biờn:

Bng tng hp tnh ti tỏc dng lờn dm biờn v dm trong
Tnh ti
Tnh ti dm ch
Tnh ti bn mt cu + dm ngang
+ vỏn khuõn
Tnh ti lp ph mt cu + lan
can
Tnh ti giai on I tiờu chun
Tnh ti giai on II tiờu chun

Dm trong

Kớ hiu Giỏ tr
DC1tr
DC2tr
DWtr
DCtctr
DWtctr

21.88
14.75
5.4
36.855
5.4

Dm biờn
Kớ hiu Giỏ tr
DC1b
DC2b
DWb
DCtcb
DWtcb

21.88
13.725
4.05
35.605
4.05

n
v
kN/

m
kN/
m
kN/
m
kN/
m
kN/
m

3.2.3.Tính toán bản mặt cầu :
3.2.3.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
áp dụng phơng pháp tính toán gần đúng theo Điều 4.6.2(AASHTO98).
25

25