THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
6.1. SƠ ĐỒ TÍNH:
Vì tỉ số cạnh ngắn trên cạnh dài >1.5 nên ta coi bản chỉ làm việc theo phương cạnh
ngắn. Ở đây ,phương cạnh ngắn là phương ngang cầu và vuông góc hướng xe chạy.
Với cầu dầm hộp , thi công đúc hẫng cân bằng thì chiều dài nhịp tính toán là
khoảng cách giữa hai tim thành hộp. Ta tính theo dải bản gần đúng, theo phương pháp
này, dải bản coi như một tấm có bề rộng SW kê trên các sườn hộp (bỏ qua đọ võng của
dầm chủ- thành hộp), chiều rộng làm việc của dải tương đương SW dưới bánh xe được
lấy như sau:
- Khi tính momen cho vị trí giữa nhịp:
SW = 660+0.55S=660+0.55x7700=4895 (mm)
- Khi tính momen cho vị trí tại gối:
SW=1220+0.25S=1220+0.25x5400= 3145 (mm)
- Khi các bánh xe đặt ra phần hẫng:
SW=1140+0.833X=1140+0.833x900=1889.7 (mm)
Trong đó:
S là chiều dài nhịp tính toán: S= 5400 (mm).
X là khoảng cách điểm đặt tải trọng tới gối biên. Ưu tiên cho tải trọng bánh xe 3 trục
đặt cách gối biên bản mặt câu: X=900 (mm).
Sơ đồ tính là một dầm liên tục qua các gối là tim các thành hộp.

Hình 6.1: Sơ đồ tính toàn bản mặt cầu

SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ

122

Lớp: Cầu Hầm – K48


THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG

6.2. TẢI TRỌNG, NỘI LỰC:
6.2.1. Tĩnh tải:
Cấu tạo bản mặt cầu: Xét trên 1m theo phương dọc cầu.
Lớp phủ mặt cầu
STT

Cấu tạo

1
2

Chiều dày

DW

(m)

( kN/m3 )

(kN/m2)

Bê tonong asphan


0.07

25.5

1.575

Lớp phòng nước (Racon 7

0.004

25.5

0.09

Tổng

1.665

Tải trọng lan can và lề bộ hành truyền xuống bản mặt cầu:
Trọng lượng tường bê tông :
P lc qclc l 11.25111.25 kN
Tải trọng lan can truyền xuống bản hẩng : thực chất lực tập trung qui đổi của lan can
không đặt ở mép bản nhưng ta qui ước như vậy để đơn giản tính toán và thiên về an
toàn.

Hình 6.3: Sơ đồ tính và nội lực của trọng lượng bản thân bản nắp và lớp phủ.

Hình 6.4: Sơ đồ tính và nội lực của lan can.

SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ


123

Lớp: Cầu Hầm – K48


THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Bảng tổng hợp moment do tĩnh tải
Mặt cắt

Chân bó vỉa (1)

Đỉnh gối (2)

Giữa nhịp (3)

MDC1+DC2 (kNm)

0

-36.45

37.66

Mlc (Nmm)

0


-30.375

-30.375

6.2.2. Hoạt tải:
Theo 3.6.1.3.3-22TCN272-05, dải bản là ngang và nhịp không quá 4600 thì thiết kế theo
các bánh xe trục 145000N. ở đáy nhịp là 7700mm > 4600mm nên ta thiết kế theo các
bánh xe trục 145000N và tải trọng làn.
Tải trọng người 310 MPa trên lề bộ hành truyền qua bản mặt cầu thông qua bó vỉa.
Giá trị nội lực có do hoạt tải là do xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng của nội lực ấy. Ta
cần khảo sát khảo sát các vị trí (2); (3).
Giá trị nội lực do hoạt tải trên 1000mm theo phương dọc cầu tại bất kỳ mặt cắt nào được
tính như sau:
=

(1 + ) ×

× 1000 +

+

Trong đó:
m hệ số làn xe.
P =72500N tải trọng một bánh xe.



1=1.25 hệ số xung kích.


SW bề rộng dải bản làm việc.
tải trọng do người đi tính cho 1000mm theo phương dọc cầu:
=310 × 1000 = 3 /

diện tich đường ảnh hưởng dưới lề bộ hành.
- Xét tại vị trí đỉnh gối (2)
+Xếp xe lên đường ảnh hưởng tại vị trí 2 cho Mmax.

Hình 6.5: Xếp xe tại vị trí 2 cho Mmax.
SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ

124

Lớp: Cầu Hầm – K48


THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Nội lực do hoạt tải được tính:
= 1.2 × (1.25) × 72500 × 100 + 9.3 × 700 ×

700 + 100
2200 + 700
+ 3 × 1500 ×
2
2

=13484950Nmm

Mô men tại đỉnh gối là mô men âm

= -13484950Nmm

+Xếp xe lên đường ảnh hưởng tại vị trí 2 cho Mmin
Ta xếp hoạt tải nằm ngoài vị trí của đường ảnh hưởng.
0

- Xét tại vị trí giữa nhịp (3)
+Xếp xe lên đường ảnh hưởng tại vị trí 3 cho Mmax.

Hình 4.7: Xếp xe tại vị trí 3 cho Mmax.
Nội lực do hoạt tải được tính:
1.01.25 72500(3250214502) × 3000 ×

× 2

=983005000Nmm

Bảng tổng hợp momen hoạt tải
Mặt cắt Đỉnh

gối (2)

Mmax (Nmm)

-13484950

Giữa nhịp (3)
983005000


6.2.3. Tổ hợp nội lực:
6.2.3.1. Trạng thái giới hạn cường độ:
Nội lực tại các mặt cắt được tổ hợp theo công thức:
∑

=

+

SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ

+



125

Lớp: Cầu Hầm – K48


THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Trong đó:


DRi


D=0.95 cốt thép được thiết kế đến giới hạn chảy.
R=0.95bản liên tục.
i =cầu quan trọng.
0.950.951.05 0.95

= 1.25 ;

= 1.5 ;

= 1.75

Bảng tổng hợp moment TTGHCĐ I
Mặt cắt

Đỉnh gối (2)

Giữa nhịp (3)

M (Nmm)

-22505298

933856187

6.2.3.2.Trạng thái giới hạn sử dụng:
Tất cả các hệ số lấy bằng 1
Trạng thái giới hạn sử dụng:
∑

=1 ×


+1×

+1×



Bảng tổng hợp moment TTGHSD
Mặt cắt

Đỉnh gối (2)

Giữa nhịp (3)

M (Nmm)

-12874186

933861670

6.3. TÍNH TOÁN THÉP BẢN MẶT CẦU:
6.3.1. Bố trí cốt thép ngang cầu:
Tính toán thép chịu momen âm:
Xét : tính toan tren 1 m theo phương dọc cầu, chiều cao tính toán lấy bằng chiều dày
trung bình của bản mặt cầu.
Tiết diện tính toán
b x h = 1000 x 385.7 mm
Sử dụng thép fy =400 MPa.
Be tong co cường độ chịu nen: f’c =50 MPa.
Momen tính toán :

SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ

126

Lớp: Cầu Hầm – K48


THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Mu = --22505298 Nmm.
Chọn lớp bảo vệ a = 30 mm , ds = h - a = 385.7 – 30 = 355.7 mm
Từ phương trình cân bằng momen :
Trong đó:
∑

/

 a=

= 0. ,b.a
-

−

=

∅


. ,.

∅. .

=355.7- 355.7 −
Trong đó:

−

= 0.85 −

×
. × .
.

.×

×(

= 1.66

×
,

− 28) = 0.85 −

.

× (50 − 28) = 0.697


Chiều cao vùng bêtông chịu nén:

=

c=

=



.

= 2.39

.
.

= 0.007<0.45

.

Xảy ra trường hợp phá hoại dẻo ( 5.7.3.3.1 )
Diện tích cốt thép :
=

0.85. , . .

=

0.85 × 50 × 1000 × 1.6

= 170
400

'

Kiểm tra hàm lượng cốt thép trên một mét chiều dài :

=

.

=

×

,

= 0.03.

.

=  (5.7.3.3.2-1)

= 0.03 ×

= 0.38%

min
Do đó : ta lấy lượng cốt thép tối thiểu:
,


= 0.03. . ℎ

= 0.03 × 1000 × 385.7 ×

Chọn thép bố trí 20mmdiện tích một thanh thép

50
= 1446.4
400

=

= 314.2

Số thanh thép cần bố trí: n 4.6thanh.
Ta bố trí thép phía trên như sau 20a200
Diện tích thép thực tế sử dụng là 5 20 trên một mét dài

SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ

127

= 1571

Lớp: Cầu Hầm – K48


THIẾT KẾ KỸ THUẬT


GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG

6.3.3. Bố trí cốt thép theo phương dọc cầu:
Vì bản làm việc theo phương ngang cầu nên ta đặt cốt thép cấu tạo theo phương
dọc cầu cả đáy trên và đáy dưới của bản mặt cầu để phân bố tải trọng bánh xe dọc cầu
đến cốt thép chịu lưc theo phương ngang . Diện tích yêu cầu tính theo phần trăm cốt
thép chính lực .Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với hướng xe chạy.
phantram=

√

≤ 67% ( 9.7.3.2 )

S chiều dài có hiệu của nhịp, ở đây ta lấy bằng khoảng cách giữa hai tim thành hộp. S=
7700 mm
phantram=

√

=

√

= 43.7%

Vậy ta dùng 67 % diện tích cốt thép dọc
Bố trí thép phía trên:
Trên 1m dài diện tích thép cần thiết :
= Asn.67% = 1446.4×67% = 969
Ta chọn thép 16a200mm có As = 1005.3

Bố tri thép phia dưới:
Trên 1m dài diện tích thép cần thiết :
= Asn.67% = 1446.4×67% = 969
Ta chọn thép 16a200mm có As = 1005.3

SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ

128

Lớp: Cầu Hầm – K48