Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG
NHỊP GIẢN ĐƠN
I - Số liệu tính toán thiết kế:
I.1. Số liệu chung:
-

Quy mô thiết kế : Cầu được thiết kế vĩnh cửu bằng dầm thép liên hợp BTCT.

-

Quy trình thiết kế : 22TCN 272 – 05

-

Chiều dài nhịp : L = 33 m

-

Khổ cầu : 7.0 + 2*1.0 m
+ Bề rộng phần xe chạy : Bxe = 7 m.
+ Lề người đi bộ : 2*1 => blề = 1 m
+ Chân lan can : 2*0.5 m => bclc = 0,5 m
+ Bề rộng toàn cầu : Bcầu = 7.0 + 2*1.0 + 2*0.5 = 10.0 m

-

Hoạt tải thiết kế :

+ Tải trọng HL93.
+ người đi bộ : 3*10 3 Mpa.

-

Loại liên kết sử dụng : Bulông cường độ cao

-

Loại thép : Thép than (CT3 Cầu) hoặc M270/cấp 250

-

Bê tông bản mặt cầu : f c = 28 Mpa

I.2. Vật liệu chế tạo dầm:
- Thép chế tạo neo liên hợp : Cường độ chảy quy định nhỏ nhất : fy = 420 Mpa
+ Cường độ chịu nén của bản bê tông tuổi 28 ngày : f c = 28 Mpa
+ Trọng lượng riêng của bêtông : c = 25 kN/m3
+ Mô đun đàn hồi của bêtông được tính theo công thức :

II – Cấu tạo kết cấu nhịp:
II.1. Chiều dài tính toán kết cấu nhịp:
- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp là Lnh = 33m
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối : a = 0.3 m
 Chiều dài tính toán nhịp : Ltt = Lnh - 2.a = 33 - 2.0,3 = 32.4 m

II.2. Lựa chọn dầm chủ trên mặt cắt ngang:

SVTH: Ngô Quốc Bảo


Trang 49


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

Trong bài toán thiết kế này căn cứ vào bề rộng thiết kế của cầu bằng 10 m nên ta chọn
trường hợp số dầm chủ nhiều : n= 6 dầm chủ.
II.3. Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu:

Cấu tạo mặt cắt ngang nhịp:
- Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu :
CÁC KÍCH THƯỚC

KÍ HIỆU

GIÁ TRI

ĐƠN VI

Bề rộng làn xe chạy

Bxe

700

cm


Số làn xe thiết kế

n1

2

làn

Bề rộng lề người đi bộ

ble

2*100

cm

Bề rộng gờ chắn bánh

bgc

0

cm

Chiều cao gờ chắn bánh

hgc

0


cm

Bề rộng chân lan can

bclc

2*50

cm

Chiều cao chân lan can

hclc

50

cm

Bề rộng toàn cầu

Bcau

1000

cm

Số dầm chủ thiết kế

n


6

dầm

Khoảng cách giữa các dầm chủ

S

160

cm

Chiều dài phần cánh hẩng

de

100

cm

II.4. Chiều cao dầm chủ:
- Xác định chiều cao dầm thép theo kinh nghiệm:

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 50


ỏn tt nghip


GVHD: TS. Nguyn Quc Hựng

+ Chiờu cao dõm thep :

H sb 1

L
30

+ Chiờu cao toan bụ dõm liờn hp :

H cb 1

L
25

- Trong bc tinh toan s bụ ta chon chiờu cao dõm thep theo cụng thc:

-Vy chon chiờu cao dõm thep :
+ Chiờu cao bn bng

: Dw = 150 cm

+ Chiờu day bn canh trờn : tt = 3 cm
+ Chiờu day bn canh di : tb = 3 cm
+ Chiờu cao toan bụ dõm thep : Hsb = 150 + 3 + 3 = 156 cm = 1.56 m
II.5. Cu to bn bờ tụng mt cu:
- Theo quy inh cua 22TCN 272 - 05 thi chiờu day cua bn bờ tụng mt cõu phi ln
hn 175 mm. => õy ta chon chiờu day bn bờ tụng mt cõu la ts = 20 cm
- Kich thc cu tao bn bờtụng mt cõu :

+ Chiờu day bn bờtụng

: ts = 20 cm

+ Chiờu day vỳt bn

: th = 12 cm

+ Bờ rụng vỳt bn

: bh = 12cm

+ Chiờu dai phõn canh hng

: de = 100 cm

+ Chiờu dai phõn canh phia trong : S/2 = 80 cm
II.6. Tng hp kớch thc dm ch:
- Mt ct ngang dõm chu:
MAậ
T CAẫ
T DA
M LIE
N HễẽP DA
M BIE
N
TL1:20

MAậ
T CAẫ

T DA
M LIE
N HễẽP
TL1:20

800

120

1560

20

1880

1560

1880

1500

1560

120
20

30

700


SVTH: Ngụ Quc Bao

700

Trang
700

51

200

1000

30

400

1800
120

120

1600

200

MAậ
T CAẫ
T DA
M THE

P
TL1:20


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng
Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ

- Cấu tạo bản bụng :
+ Chiều cao bản bụng : Dw = 150 cm
+ Chiều dày bản bụng : tw = 2cm
- Cấu tạo bản cánh trên hay bản cánh chịu nén :
+ Bề rộng bản cánh chịu nén

: bc = 40 cm

+ Số tập bản cánh chịu nén

: nt = 1 tập

+ Chiều dày một bản

: t = 3 cm

+ Tổng chiều dày bản cánh chịu nén : tc = 1 x 3= 3 cm
- Cấu tạo bản cánh dưới hay bản cánh chịu kéo :
+ Bề rộng bản cánh chịu kéo

: bt = 70 cm


+ Số tập bản cánh chịu kéo

: nt = 1 tập

+ Chiều dày một bản

: t = 3 cm

+ Tổng chiều dày bản cánh chịu kéo : tt = 1 x 3 = 3 cm
- Tổng chiều cao dầm thép : Hsb = 150 + 3 + 3 = 156 cm
- Cấu tạo bản bê tông : chiều dày bản : ts = 20 cm và chiều cao vút bản : th = 12 cm
- Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp : Hcb = 156 +12 + 20 = 188 cm
III. Xác định đặc trưng hình học của dầm chủ :

bc

Y1

tw

bt

SVTH: Ngô Quốc Bảo

tw

Hsb

I


Dw

Dc2
I

Z1

II

Y1

I

II

tt

I

Hsb

Dw

Dc1

bh

Hcb


tc

Yr

bc

th ts

bs

bt

Trang 52


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

III.1. Xác định đặc trưng hình học giai đoạn I:
- Mặt cắt tính toán : mặt cắt dầm thép

tw

Hsb

I
Y1

tt


I

Dw

Dc1

tc

bc

bt

mặt cắt dầm giai đoạn 1
- Diện tích mặt cắt dầm thép :( Diện tích mặt cắt nguyên)
ANC bc .t c  Dw .t w  bt .t t = 40.3 + 150.2 + 70.3 = 630 cm 2

- Xác định mômen tĩnh của tiết diện với trục 0 - 0 đi qua đáy dầm thép :
t �
t
�
�D
�
SO  bc .tc . �H sb  c � Dw .t w . � w  tt � bt .tt . t
2�
2
�
�2
�
3

3

 150

40.3.156    150.2.
 3   70.3. = 42255.0 cm3
2
2

 2


- Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt cắt giai đoạn I :
Y1 

S0
42255.0
=
= 67.071 cm
ANC
630

- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén :
DC1  H sb  tc  Y1 = 156 – 3 – 67.071 = 85.928 cm

- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến TTH I – I :
Yt I  H sb  Y1 = 156 – 67.071 = 88.929 cm

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến TTH I – I :
YbI  Y1 = 67.071 cm


- Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với trục TTH I - I.
+ Mômen quán tính bản bụng :
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 53


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng
2

Iw 

t w .D w3
D
2.150 3
 150

 t w .Dw .( w  t t  Y1 ) 2 =
 2.150.
 3  67.071 = 598330.1 cm 4
12
2
12
 2


+ Mômen quán tính bản cánh trên (chịu nén)

2

I cf

bc .t 3 c
t c 2 40.33
3


 t c .bc .( H sb  Y1  ) =
 3.40.156  67.071   = 917340,6 cm 4
12
2
12
2


+ Mômen quán tính bản cánh dưới (chịu kéo)
2

b .t 3 t
t
70.33
3

I tf  t
 t t .bt .(Y1  t ) 2 =
 3.70. 67.071   = 903076.1 cm 4
12
2

12
2


+ Mômen quán tính của tiết diện dầm thép
I NC I W  I cf  I tf = 598330.1 + 917340.6 + 903076.1 = 2418746.8 cm 4

- Xác định mômen tĩnh phần dầm thép ở phía trên TTH (I–I), lấy đối với TTH (I-I):
S NC bc .t c .( H sb  Y1 

tC
(H  Y  t )2
) t w . sb 1 c
2
2

40.3.(156  67.071 

3
(156  67.071  3) 2
)  2.
= 17875.15 cm3
2
2

- Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép đối với trục Oy :
Iy 

tc .bc3 Dw .tw3 tt .bt3
3.40 3 150.2 3 3.70 3





=
= 101850.0 cm 4
12
12
12
12
12
12

- Bảng tổng hợp kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I :
CÁC ĐẠI LƯỢNG

KÍ HIỆU

GIÁ TRỊ

ĐƠN VỊ

Diện tích mặt cắt dầm thép

ANC

630

cm2


Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm

SO

42255.0

cm3

Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I - I

Y1

67.071

cm

Dc1

85.928

cm

Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến TTH I - I

Yt I

88.929

cm


Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến TTH I - I

YbI

67.071

cm

Mômen quán tính phần bản bụng

IW

598330.1

cm4

Mômen quán tính phần cánh trên

I cf

917340.6

cm4

Mômen quán tính phần cánh dưới

I tf

903076.1


cm4

Chiều cao phần sườn dầm chịu nén

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 54


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

Mômen quán tính dầm thép
Mômen tĩnh phần dầm thép ở phía trên TTH (I–I),
lấy đối với TTH (I-I):
MMQT của mặt cắt dầm đối với trục Oy

I NC

2418746.8

cm4

S NC

17875.15

cm3


Iy

101850.0

cm4

III.2. Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn 2:
III.2.1. Mặt cắt tính toán:

I
tt

tw

Dw

I

Hsb

II

Y1

II

Z1

Dc2


bh

Hcb

tc

Yr

bc

th ts

bs

bt

III.2.2. Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông:
bs
b2

Hcb

ts

b1

de

S


Xác định bề rộng tính toán của bản cánh
- Theo 22TCN 272 – 05 bề rộng bản cánh (bản bê tông) lấy như sau:
- Xác định b1 : lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau :
+

1
1
Ltt  .3240 405 cm
8
8
1
2

1
4




1
4

+ 6t s  max  t w ; bc  6.20  .40 = 130 cm
+ de=100 cm
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 55


ỏn tt nghip


GVHD: TS. Nguyn Quc Hựng

=> vy : b1 = 100 cm
- Xac inh b2 : ly gia tri nho nht trong cac gia tri sau :
+

1
1
Ltt .3240 405 cm
8
8
1
2

1
4

1
4




+ 6t s max t w ; bc 6.20 .40 = 130 cm
+

S 160

80cm

2
2

=> vy : b2 = 80 cm
=> Bờ rụng tinh toan cua bn canh dõm biờn : bs = b1 + b2 =100+80= 180 cm
=> Bờ rụng tinh toan cua bn canh dõm trong : bs = 2*b2 =2*80 = 160 cm
III.3.3. Xỏc nh h s quy i t bờtụng sang thộp:
+ Trng hp chiu lc ngn han (khụng xet hin tng t biờn cua bờtụng) :
n

Es
Ec

+ Trng hp chiu lc dai han (cú xet hin tng t biờn cua bờtụng) :

Ec 0, 043. c1,5 . f c'


= 28441.8 Mpa

Chn : n = 8 n = 24
III.3.4. Xỏc nh THH ca mt ct dm biờn:
III.3.4.1. Mt ct tớnh toỏn :
MAậ
T CAẫ
T DA
M LIE
N HễẽP DA
M BIE
N

TL1:20
120

800

1560

SVTH: Ngụ Quc Bao

400

1880

120

200

1800
1000

700

Trang 56


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

50 50


200

III.3.4.2. ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông: ( Cốt thép theo phương dọc cầu):

- Lưới cốt thép phía trên :
+ Đường kính cốt thép :   12 mm
+ Diện tich mặt cắt ngang một thanh : a =

3,1416.1, 2 2
=1,131 cm 2
4

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm : n = 10 thanh
+ Khoảng cách giữa các thanh : @ = 18 cm
+ Tổng diện tích cốt thép phía trên : Art = 10.1,131 = 11,31 cm2
+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông : a rt = 5.0 cm
- Lưới cốt thép phía dưới :
+ Đường kính cốt thép :  12 mm
+ Diện tich mặt cắt ngang một thanh : a =

3,1416.1, 2 2
= 1,131 cm2
4

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm : n = 10 thanh
+ Khoảng cách giữa các thanh : @ = 18 cm
+ Tổng diện tích cốt thép phía dưới : Arb = 10.1,131 = 11.31 cm 2
+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới của bản tông : arb = 5.0
cm

- Tổng diên tích cốt thép trong bản : A r  A rt + A rb = 11.31 + 11.31 = 22.62 cm 2
- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép trên của dầm thép :
Yr =

= 22cm

III.3.4.3. Xác định ĐTHH của mặt cắt ngắn hạn :
- Diện tích mặt cắt :
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 57


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

+ Diện tích bản bêtông :
Aso  bs .t s = 180.20 = 3600 cm 2

+ Diện tích phần vút của bản bê tông :
1
Ah  bc .th  2. .bh .th =
2

= 624 cm 2

+ Diện tích toàn bộ bản bê tông :
AS  ASO  Ah = 3600 + 624 = 4224 cm 2


+ Diện tích của mặt cắt liên hợp ngắn hạn :
AST  ANC 

AS
 Ar =
n

= 1180.6 cm 2

- Mômen tĩnh của bản bê tông và cốt thép bản đối với TTH I - I của tiết diện thép :
t 
t 
1
1
2 



S 1x  {bs t s  H sb  Y1  t h  s   bc t h  H sb  Y1  h   2. t h .bh  H sb  Y1  t h }  Ar ( H sb  Y1  Yr )
n
2
2
2
3 



1
20 �
12 �

�
�
 {180* 20 �
156  67.07  12  � 40*12 �
156  67.07  �
8
2 �
2�
�
�
1
2
�
�
2* *12*12 �
156  67.07  *12 �
}  22.62(156  67.07  22)
2
3
�
�

= 59868.3 cm3
- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp
(khoảng cách từ TTH I - I đến TTH II - II)
Z1 

S 1x
59868.3
=

= 50.71 cm
AST
1180.6

- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi :
Dc 2  H sb  tc  Y1  Z1 = 156 – 3 – 67.07 – 50.71 = 35.22 cm

- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II - II :
Yt II  H sb  Y1  Z1 = 156 – 67.07 – 50.71 = 38.22 cm

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II - II :
YbII  Y1  Z1 = 67.07 + 50.71 = 117.78 cm

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:
+ Mômen quán tính của phần dầm thép :
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 58


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

II
I
I NC
 I NC
 ANC .Z12 = 2418746.8 +630*50.712 = 4038794.4 cm 4


+ Mômen quán tính của phần bản bê tông :
Is 

ts 2 �
1 �bs .t s3
�  bs .t s ( H sb  Y1  Z1  th  ) �
n �12
2 �

2
1�
180.203
20 ��
�
 �
 180.20* �
156  67.07  50.71  12  ��
8�
2 ��
�
� 12
�

= 1646901.8 cm4
+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh :

cm4

→


= 156641.7

+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản :
I r  Ar ( H sb  Y1  Z1  Yr ) 2  22.62*  156  67.07  50.71  22  = 82030.3 cm 4
2

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn :
II
I ST  I NC
 I S  I h  I r = 4038794.4+1646901.8+156641.7 +82030.3 = 5924368.2 cm 4

- Mômen tĩnh của bản bê tông với TTH II - II của tiết diện liên hợp :
�
t �
t � 1
1� �
2 �
�
�
Ss  �bs .ts �H sb  Y1  Z1  th  s � bc .th �H sb  Y1  Z1  h � 2. .th .bh �H sb  Y1  Z1  .th �
� Ar (H sb  Y1  Z1  Yr )
n� �
2�
2� 2
3 �
�
�
�
�
20 �

12 �
�
�
180.20* �
156  67.07  50.71  12  � 40.12* �
156  67.07  50.71  �
�
�
2 �
2�
1�
�
�
�

�
8� 1
2 �
�
2 *12*12* �
156  67.07  50.71  12 �
�
�
3 �
�
� 2
�
22.62*  156  67.07  50.71  22   31586.0cm3

III.3.4.4. Xác định ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn:

+ Diện tích bản bêtông :
Aso'  bs .t s = 1800.20 = 3600 cm2

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 59


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

+ Diện tích phần vút của bản bê tông :
1
Ah'  bc .th  2. .bh .th =
2

= 624 cm 2

+ Diện tích toàn bộ bản bê tông :
'
AS'  ASO
 Ah' = 3600 + 624 = 4224 cm 2

+ Diện tích của mặt cắt liên hợp dài hạn :
ALT  ANC 

4224
AS'
 22.62 = 828.62 cm2

 Ar = 630 
'
24
n

- Mômen tĩnh của bản bê tông và cốt thép bản đối với TTH I - I của tiết diện thép :
'
t 
t 
1
1
2 



S 1x  ' {bs t s  H sb  Y1  t h  s   bc t h  H sb  Y1  h   2. t h .bh  H sb  Y1  t h }  Ar ( H sb  Y1  Yr )
n
2
2
2
3 






1
20 �
12 �

�
�
{180* 20 �
156  67.07  12  � 40*12 �
156  67.07  �
24
2 �
2�
�
�

1
2 �
�
2* *12 *12 �
156  67.07  .12 �
}  22.62(156  67.07  22)
2
3 �
�

= 21629.0 cm3
- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp
(khoảng cách từ TTH I - I đến TTH II’ – II’)
Z1' 

S 1'x
21629.0
=
= 26.10 cm

ALT
828.62

- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi :
Dc 2  H sb  tc  Y1  Z1' = 156 – 3 – 67.07 – 26.10 = 59.83 cm

- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II’ – II’ :
Yt II '  H sb  Y1  Z1' = 156– 67.07 – 26.10 = 62.83 cm

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II’ – II’ :
YbII '  Y1  Z1' = 67.07+ 26.10 = 93.17 cm

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:
+ Mômen quán tính của phần dầm thép :
II '
I
I NC
 I NC
 ANC .Z1'2 = 2418746.8 +630 *26.102 = 2847909.1 cm4

+ Mômen quán tính của phần bản bê tông :
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 60


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng
I S' 




t �
1 �bs .ts3
 bs .t s ( H sb  Y1  Z1'  t h  s )2 �
�
n ' �12
2 �
2
1 �
180* 203
20 ��
�

180*
20*
156

67.07

26.1

12

�
�
��
24 �
2 ��

�
� 12
�

= 1084419.3 cm4
+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh :

cm 4

→

= 125140.7
+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản :
I r'  Ar ( H sb  Y1  Z1'  Yr )2  22.62*  156  67.07  26.1  22  = 162776.4 cm 4
2

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp dài hạn :
II '
I LT  I NC
 I S'  I h'  I r' = 2847909.1+1084419.3+125140.7 +162776.4 = 4220245.5 cm4

- Mômen tĩnh của bản bê tông với TTH II’ – II’ của tiết diện liên hợp:
S S' 

�
ts �
th � 1
1� �
2 �
�

�
'
'
'
'
�bs .ts �H sb  Y1  Z1  th  � bc .th �H sb  Y1  Z1  � 2. .th .bh �H sb  Y1  Z1  .th �
� Ar ( H sb  Y1  Z1  Yr )
n' � �
2�
2� 2
3 �
�
�

�
�
20 �
12 �
�
�
180* 20* �
156  67.07  26.1  12  � 40*12* �
156  67.07  26.1  �
�
�
2 �
2�
1 �
�
�

�

�
24 � 1
2 �
�
2 *12*12* �
156  67.07  26.1  12 �
�
�
3 �
�
� 2
�
22.62*  156  67.07  26.1  22 

= 16445.0 cm3

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 61


ỏn tt nghip

GVHD: TS. Nguyn Quc Hựng

III.3.3.5 Xỏc nh THH ca mt ct dm trong:

120


1600

200

MAậ
T CAẫ
T DA
M LIE
N HễẽP
TL1:20

1560

1880

120

700

III.3.5.1. Mt ct tớnh toỏn :

50 50

200

III.3.5.2. THH ca ct thộp trong bn bờtụng: ( Ct thộp theo phng dc cu):

- Li cụt thep phia trờn:
+ ng kinh cụt thep : 12 mm

+ Din tich mt ct ngang mụt thanh : a =

3,1416.1, 2 2
=1,131 cm 2
4

+ Sụ thanh trờn mt ct ngang dõm : n = 10 thanh
+ Khong cach gia cac thanh : @ = 16 cm
+ Tụng din tich cụt thep phia trờn : Art = 10.1,131 = 11,31 cm2
+ Khong cach t tim cụt thep phia trờn ờn mep trờn cua bn tụng : a rt = 5.0 cm
- Li cụt thep phia di :
+ ng kinh cụt thep : 12 mm
+ Din tich mt ct ngang mụt thanh : a =

3,1416.1, 2 2
= 1,131 cm 2
4

+ Sụ thanh trờn mt ct ngang dõm : n = 10 thanh
+ Khong cach gia cac thanh : @ = 16 cm
SVTH: Ngụ Quc Bao

Trang 62


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

+ Tổng diện tích cốt thép phía dưới : Arb = 10.1,131 = 11,31 cm 2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới của bản tông: arb = 5.0 cm
- Tổng diên tích cốt thép trong bản : A r  A rt + A rb = 11,31 + 11,31 = 22,62 cm 2
- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép trên của dầm thép :
Yr =
III.3.5.3. Xác định ĐTHH của mặt cắt ngắn hạn :
- Diện tích mặt cắt :
+ Diện tích bản bêtông :
Aso  bs .ts = 160.20 = 3200 cm 2

+ Diện tích phần vút của bản bê tông :
1
Ah  bc .th  2. .bh .th =
2

= 624 cm 2

+ Diện tích toàn bộ bản bê tông :
AS  ASO  Ah = 3200 + 624 = 3824 cm 2

+ Diện tích của mặt cắt liên hợp ngắn hạn :
AST  ANC 

AS
 Ar =
n

= 1130.62 cm 2

- Mômen tĩnh của bản bê tông và cốt thép bản đối với TTH I - I của tiết diện thép :
t 

t 
1
1
2 



S 1x  {bs t s  H sb  Y1  t h  s   bc t h  H sb  Y1  h   2. t h .bh  H sb  Y1  t h }  Ar ( H sb  Y1  Yr )
n
2
2
2
3 



1
20 �
12 �
�
�
 {160.20 �
156  67.07  12  � 40.12 �
156  67.07  �
8
2 �
2�
�
�
1

2 �
�
2. .12.12 �
156  67.07  .12 �
}  22,62.(156  67.07  22)  54321.8cm3 .
2
3 �
�

- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp
(khoảng cách từ TTH I - I đến TTH II - II)
Z1 

S 1x 54321.8
 48.1cm
=
AST 1130.62

- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi :
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng
Dc 2  H sb  tc  Y1  Z1 = 156– 3 – 67.07 – 48.1 = 37.83 cm

- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II - II :

Yt II  H sb  Y1  Z1 = 156– 67.07 – 48.1 = 40.83 cm

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II - II :
YbII  Y1  Z1 = 67.07 + 48.1 = 115.17 cm

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:
+ Mômen quán tính của phần dầm thép :
II
I
I NC
 I NC
 ANC .Z12 = 2418746.8 +630 x 48.12 = 3876321.1 cm 4

+ Mômen quán tính của phần bản bê tông :
Is 

ts 2 �
1 �bs .t s3
�  bs .ts ( H sb  Y1  Z1  th  ) �
n �12
2 �

2
1�
160*203
20 ��
�
 �
 160* 20* �
156  67.07  48.1  12  �� 1592376.9 cm4

8�
2 ��
�
� 12
�

+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh :

cm4

→

= 175365.6

+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản :
I r  Ar ( H sb  Y1  Z1  Yr ) 2  22, 62.  156  67.07  48.1  22  = 89295.0 cm 4
2

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn :
II
I ST  I NC
 I S  I h  I r = 3876321.1 + 1592376.9 + 175365.6 + 89295.0= 5733358.6 cm4

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 64


Đồ án tốt nghiệp


GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

- Mômen tĩnh của bản bê tông với TTH II - II của tiết diện liên
�
t �
t � 1
1� �
2 �
�
�
Ss  �bs .t s �H sb  Y1  Z1  th  s � bc .th �H sb  Y1  Z1  h � 2. .th .bh �H sb  Y1  Z1  .th �
� Ar ( H sb  Y1  Z1  Yr )
n� �
2�
2� 2
3 �
�
�
�
�
20 �
12 �
�
�
160* 20* �
156  67.07  48.1  12  � 40*12* �
156  67.07  48.1  �
�
�
2 �

2�
1�
�
�
�

�
8� 1
2
�
�
2 *12*12* �
156  67.07  48.1  12 �
�
�
3 �
�
� 2
�
22.62*  156  67.07  48.1  22 

= 28998.4 cm3
III.3.5.4. Xác định ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn :
- Diện tích mặt cắt :
+ Diện tích bản bêtông :
Aso'  bs .t s = 160.20 = 3200 cm 2

+ Diện tích phần vút của bản bê tông :
1
Ah'  bc .th  2. .bh .th =

2

= 624 cm 2

+ Diện tích toàn bộ bản bê tông :
'
AS'  ASO
 Ah' = 3200 + 624 = 3824 cm 2

+ Diện tích của mặt cắt liên hợp dài hạn :
ALT  ANC 

AS'
 Ar =
n'

= 812.0cm2.

- Mômen tĩnh của bản bê tông và cốt thép bản đối với TTH I - I của tiết diện thép :
'
t 
t 
1
1
2 



S 1x  ' {bs t s  H sb  Y1  t h  s   bc t h  H sb  Y1  h   2. t h .bh  H sb  Y1  t h }  Ar ( H sb  Y1  Yr )
n

2
2
2
3 






1
20 �
12 �
�
�
{160* 20 �
156  67.07  12  � 40*12 �
156  67.07  �
24
2 �
2�
�
�

1
2
�
�
2* *12*12 �
156  67.07  *12 �

}  22, 62 *(156  67.07  22)
2
3
�
�

= 20980.1 cm3
II’ – Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp
(khoảng cách từ TTH I - I đến TTH II’ – II’)
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 65


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng
Z1' 

S 1'x
20980.1
=
=25.84 cm
ALT
812.0

- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi :
Dc 2  H sb  tc  Y1  Z1' = 156 – 3 – 67.07 – 25.84 = 60.09 cm

- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II’ :

Yt II '  H sb  Y1  Z1' = 156 – 67.07 – 25.84 = 63.09 cm

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II’ – II’ :
YbII '  Y1  Z1' = 67.07 + 25.84 = 92.91 cm

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:
+ Mômen quán tính của phần dầm thép :
II '
I
I NC
 I NC
 ANC .Z1'2 = 2418746.8 +630.25.842 = 2839401.3 cm 4

+ Mômen quán tính của phần bản bê tông :
I S' 

t �
1 �bs .ts3
 bs .ts ( H sb  Y1  Z1'  th  s )2 �
�
n ' �12
2 �

1 �
160* 203
20 ��
�
 �
 160* 20* �
165  67.07  25.84  12  ��

= 1184834.9 cm 4
�
24 �
12
2
�
��
�
2

+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh :

→
= 126079.3 cm 4
+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản :
I r'  Ar ( H sb  Y1  Z1'  Yr )2  22, 62.  156  67.07  25.84  22  = 163775.8 cm 4
2

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp dài hạn :
II '
I LT  I NC
 I S'  I h'  I r' = 2839401.3+1184834.9+126079.3+163775.8 = 4314091.3 cm 4

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 66


Đồ án tốt nghiệp


GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

- Mômen tĩnh của bản bê tông với TTH II’ – II’ của tiết diện liên hợp :
S S' 

�
ts �
th � 1
1� �
2 �
�
�
'
'
'
'
�bs .ts �H sb  Y1  Z1  th  � bc .th �H sb  Y1  Z1  � 2. .th .bh �H sb  Y1  Z1  .th �
� Ar ( H sb  Y1  Z1  Yr )
n' � �
2�
2
2
3
�
�
�
�
�
�
20 �

12 �
�
�
160.20. �
156  67.07  25.84  12  � 40.12. �
156  67.07  25.84  �
�
�
2 �
2�
1 �
�
�
�

�
24 � 1
2
�
�
2 .12.12. �
156  67.07  25.84  12 �
�
�
3 �
�
� 2
�
22, 62.  156  67.07  25.84  22 


= 15078.5 cm3
III.4. Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn chảy dẻo:
III.4.1 Mặt cắt tính toán:
- Giai đoạn 3: Khi ứng suất trên toàn mặt cắt đều đạt đến giới hạn chảy
- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp � đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn III là đặc
trưng hình học của tiết diện liên hợp

II

II

I

I

Hcb

III
Hsb

tc
III

Dw

Z1

th

tw

tt

Y1

Z2

Dcp

th ts

bs

bt

Mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo.
III.4.2 Xác định vị trí trục trung hòa dẻo (PNA):
- Tính lực dẻo của các phần của mặt cắt dầm :
+ Lực dẻo tại bản cánh chịu kéo của dầm thép :
Pt  f yt .bt .tt = 345.10-1.70.3 = 7245 KN

+ Lực dẻo tại bản cánh chịu nén của dầm thép :
Pc  f yc .bc .tc = 345.10-1.40.3 = 4140 KN

+ Lực dẻo tại sườn dầm thép :
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 67


Đồ án tốt nghiệp


GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng
Pw  f yw .Dw .tw = 345.10-1.150.3 = 10530 KN

+ Lực dẻo tại trọng tâm bản bêtông (tính cho dầm biên) :
Ps  0,85. f c, . As = 0.85.28.10-1.4224 = 10053.2 KN

+ Lực dẻo tại trọng tâm bản bêtông (tính cho dầm trong) :
Ps  0,85. f c, . As = 0.85.28.10-1.3824 = 9101.2 KN

+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản phía trên (tính cho dầm biên):
Prt  Fyrt . Art = 420.10-1.11.31 = 475.01 KN

+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản phía dưới (tính cho dầm biên):
Prb  Fyrb . Arb = 420.10-1.11.31 = 475.01 KN

+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản phía trên (tính cho dầm trong):
Prt  Fyrt . Art = 420.10-1.11,31 = 475,01 KN

+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản phía dưới (tính cho dầm trong):
Prb  Fyrb . Arb = 420.10-1.11,31 = 475,01 KN

- Đối với dầm biên ta có :
+ Pt + Pw = 7245+10530 = 17775.0 KN
+ Pc  Prb  Ps  Prt = 4140 + 475.01 + 10053.2+ 475.01 = 15173.2 KN
Vậy ta có : Pt + Pw = 17775.0 KN > Pc  Prb  Ps  Prt = 15173.2 KN
Kết Luận : TTH dẻo (PNA) đi qua sườn dầm
- Đối với dầm trong ta có :
+ Pt + Pw = 7245+10530 = 17775.0 KN
+ Pc  Prb  Ps  Prt = 4140+475,01 + 9101.2 + 475,01 = 14191.3 KN

Vậy ta có : Pt + Pw = 17775.0 KN > Pc  Prb  Ps  Prt = 14191.3 KN
Kết Luận : TTH dẻo (PNA) đi qua sườn dầm
III.4.3 Xác định chiều cao phần sườn dầm chịu nén :
+ Sơ đồ tính:

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 68


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

bs
0,85.As.f'c
Ar.Fyr
A c.Fyc

Dcp

tc

Z1

Dc2

fy

Dw


Hsb

Hcb

th ts

f'c

III

III

II

II

I

I

Mp

Dcp.tw.Fyw

tt

Y1

(Dw -Dcp).tw.Fyw


bt

At.Fyt

fy

Sơ đồ xác định vị trí trục trung hòa dẻo.
+ Viết phương trình cân bằng lực dọc theo ngang ta có công thức xác định chiều cao
vùng chịu nén của sườn dầm :
,
Dw Fyt At  Fyc Ac  0,85 f c As  Fyr Ar
Dcp 
(
 1)
2
Fyw Aw

Kết quả tính chiều cao phần sườn dầm chịu nén :
D
Dcp  w
2

+ Đối với dầm biên :
Dcp 

 Fyt At  Fyc Ac  0,85 f c' As  Fyr Ar


 1



Fyw Aw



150 �345.101.210  345.10 1.120  0,85.28.10 1.4224  420.101.22.62 �
 1�= 17.78cm
�
2 �
345.10 1.300
�

+ Đối với dầm trong :
Dcp 

Dcp 

'

Dw  Fyt At  Fyc Ac  0,85 f c As  Fyr Ar
 1

2 
Fyw Aw


150 �345.10 1.210  345.10 1.120  0,85.28.10 1.3824  420.101.22, 62 �
 1�= 24.7 cm
�

2 �
345.10 1.300
�

IV – Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ:
IV.1 Cấu tạo các hệ liên kết trong kết cấu nhịp:
IV.1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối:
- Chọn dầm ngang tại gối là dầm định hình I700.

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 69


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

- Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt gới :
H ệliê
n kế
t ngang tại mặ
t cắ
t gố
i.
1600

700

1600


1880

200

1800

1000

1600

M Ặ
T CẮ
T A-A
Dầ
m ngang

Dầ
m ngang

- Tại mặt cắt gới ta sử dụng dầm ngang I700, tra bảng thép hình ta có các kích
thước cấu tạo của dầm ngang như sau :
+ Chiều cao dầm ngang :

Hdn = 70 cm

+ Bề rợng bản cánh :

bc = 21 cm


+ Chiều dày bản cánh :

tc = 2,08 cm

+ Chiều dày bản bụng :

t w = 1,3 cm

+ Diện tích mặt cắt ngang :

And = 176 cm2

+ Mơmen quán tính của mặt cắt :

Idn = 134600 cm4

+ Trọng lượng dầm ngang trên 1m dài : gdn = 1,38 KN/m
- Xác định trọng lượng dầm ngang tác dụng lên dầm chủ :
+ Sớ mặt cắt có bớ trí dầm ngang : n = 2 mặt cắt (chỉ bớ trí dầm ngang tại mặt
cắt tại gới)
+ Sớ dầm ngang trên mỗi mặt cắt : n = 5 dầm


Tởng sớ dầm ngang trên toàn cầu là :
+ Chiều dài mỗi dầm ngang :



n = 2.5 = 10 dầm
Ldn = 1.56 m


Trọng lượng dầm ngang trên 1m dài 1 dầm chủ
qn 

SVTH: Ngơ Quốc Bảo

1.38*10*1.56
 0.11 KN/m
6*33

Trang 70


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

IV.1.2 Hệ kiên kết ngang tại mặt cắt trung gian:

Hệliên kết ngang tại mặt cắt trung gian.
1600

800

1880

1200

1560


200

1600

1600

- Đặc điểm cấu tạo và trọng lượng của hệ liên kết ngang trung gian :
TÊN GỌI CÁC ĐẠI LƯỢNG

KÍ HIỆU

GIÁ TRI

ĐƠN VI

Chiều cao hệ liên kết ngang

hdn

120

cm

Sớ hệ LKN theo phương dọc cầu

nd

11

hệ


Sớ hệ LKN theo phương ngang cầu

nn

5

hệ

Tởng sớ hệ LKN trên toàn cầu

nlkn

55

hệ

Khoảng cách giữa các hệ LKN

an

2.7

m

Cấu tạo thép góc làm thanh ngang
Sớ hiệu thép góc

L100x100x10


Bề rợng cánh thép góc

ba

10

cm

Chiều dày cánh thép góc

ta

1

cm

Diện tích mặt cắt thanh

a

19,2

cm2

Trọng lượng thanh trên 1m dài

q

0,15


kN/m

Mơmen quán tính của mặt cắt 1 thanh

I

179

cm4

Sớ thanh ngang trên

nnt

2

thanh

Chiều dài thanh ngang trên

Lnt

1.54

m

Sớ thanh ngang dưới

nnd


2

thanh

Chiều dài thanh ngang dưới

Lnd

1.54

m

Cấu tạo thép góc làm thanh xiên
Sớ hiệu thép làm thanh xiên
SVTH: Ngơ Quốc Bảo

L100x100x10
Trang 71


ỏn tt nghip

GVHD: TS. Nguyn Quc Hựng
10

cm

Chiờu day canh thep gúc

ta


1

cm
cm2

a

Trong lng thanh trờn 1m dai

q

0,15

kN/m

Mụmen quan tinh cua mt ct 1 thanh

I

179

cm4

nx

2

700


Din tich mt ct thanh

Chiờu dai thanh xiờn

200

200

Sụ thanh xiờn

180

Lx

19.2

70

bBA
a
N ẹE
M
70

Bờ rụng canh thep gúc

2.0

16


thanh
Baỷ
n ủeọ
m

m

700

700

=> Tụng trong lng cac thanh ngang trong 1 h liờn kờt ngang :
Ptn = 2*1.54*0,15 + 2*1.54*0,15 = 0.924 KN

=> Tụng trong lng cac thanh xiờn trong 1 h liờn kờt ngang :
Ptx = 2*2.0*0,15 = 0,6 KN

=> Trong lng h liờn kờt ngang trờn 1m dai 1 dõm chu :


=> qlkn

qlkn

n .Lnh

=

(0.924 0.6) *55
=0.43 KN/m

6*33

IV.1.3 H sn tng cng dm ch:
- Kich thc cac bn m :
+ Chiờu day bn : t = 12 20 mm
=> Theo cu tao ta chon kich thc bn m la : 180x200x16mm
- Sn tng cng bụ tri ụi xng vờ hai bờn sn dõm
- Cu tao va trong lng cua h sn tng cng.
+ Chiờu cao sn tng cng : hs = 150 cm
+ Chiờu day sn tng cng : ts = 1,6 cm
+ Bờ rụng sn tng cng : bs = 19 cm
+ Din tich mt ct ngang sn tng cng : as = 19*1,6 = 30.4 cm 2
+ Trong lng cua 1 thanh sn tng cng : ps = 30.4*150*10-6*78,5 = 0.357 KN
+ Khong cach gia cac sn tng cng : do = 1.35 m
SVTH: Ngụ Quc Bao

Trang 72


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

- Trọng lượng rải đều của sườn tăng cường trên một dầm chủ :
qs 

2 g s 2*0.357

 0.53KN / m
d0

1.35

IV.1.4 Hệ liên kết dọc cầu:
+ Hệ liên kết dọc được cấu tạo từ thép góc có số hiệu L100x100x10.
+ Toàn cầu có 6 khoang hệ giữa các hệ liên kết ngang, trên mỗi khoang chỉ cấu tạo 1
thanh xiên có chiều dài mỗi thanh = 3.36 m
+ Các thanh xiên của hệ liên kết dọc được liên kết với sườn dầm chủ thông qua các bản
nút được hàn trực tiếp với dầm chủ.
- Cấu tạo và trọng lượng của hệ liên kết dọc cầu :
CÁC ĐẠI LƯỢNG

KÍ HIỆU GIÁ TRI ĐƠN VI

Số hiệu thép góc

L100x100x10

Bề rộng cánh thép góc

ba

10

cm

Chiều dày cánh thép góc

ta

1


cm

Trọng lượng thanh trên 1m dài

q

0,15

kN/m

Chiều dài 1 thanh xiên của HLK dọc

Ld

3.36

m

Số thanh liên kết dọc trên 1 khoang

nt

3

thanh

Số khoang của hệ liên kết dọc

nk


12

khoang

Tổng số thanh xiên của HLK dọc

nd 3*12=36

thanh

=> Tổng trọng lượng của các thanh xiên trong hệ liên kết dọc :
Plkd = 36*3.36*0.15 = 18.144 KN

=> Trọng lượng rải đầu của hệ liên kết dọc trên một dầm chủ :
qlkd 

q

lkd

n .Lnh

=

18.144
 0.092 KN/m
6*33

IV.2 Xác định tỉnh tải giai đoạn I:

- Trọng lượng rải đều của dầm thép :
qbs 

0.063*33*78.5
 4.946kN / m
33

- Trọng lượng rải đều của bản bê tông mặt cầu :
qsb 

SVTH: Ngô Quốc Bảo

As *  c 0.4224*25*33

 10.56kN / m
Ln
33

Trang 73