615
MT S C IM CU TO VÀ S  TÍNH TOÁN
CU VÒM NG THÉP NHI BÊ TÔNG
SOME STRUCTURAL FEATURES AND CALCULATING MODEL
OF THE CONCRETE FILLED TUBULAR ARCH BRIDGE

Phùng Mnh Tin và Nguyn Duy Dng*

Phòng Cu-Cng, Phân Vin KHCN GTVT Phía Nam, Tp. H Chí Minh, Vit nam
*Ban QLDA chuyên ngành giao thông tnh Phú Yên, Phú Yên, Vit nam BN TÓM TT

Kt cu cu vòm ng thép nhi bê tông không nhng giúp vt nhp ln mà còn là mt trong
nhng kt cu mang tính thm m cao. Tuy nhiên vic áp dng loi cu này ti Vit Nam vn cha
đc ph bin do cha có qui trình, qui phm, tiêu chun k thut, tài liu hng dn
tính toán thit
k liên quan đn loi kt cu này. Chính vì vy, ni dung bài báo nhm mc đích gii thiu mt s đc
đim cu to ca kt cu cu vòm ng thép nhi bê tông. Mt khác, đ hiu đc phn nào bn cht
ca kt cu, ni dung bài báo tp trung phân tích kt qu tính toán mt s mô hình khác nhau đc xây
dng da trên phn mm SAP2000.

ABSTRACT The concrete filled tubular arch bridge does not only help cross large span but also belongs to one
of the highest architectural construction. In Vietnam, there is no technical guides, standards and
introduction guide related to this kind of bridge. Therefore, the aims of this article is to introduce some
structural features of the concrete filled tubular arch bridge. In the other hand, the main part of this

hành tiêu chun k
thut CECS28-90, DLGJ99-01 và DLGJ-S11-92
liên quan đn vic ng dng công ngh ng thép
nhi bê tông trong xây dng công trình [6]. Mt
s cu vòm ng thép nhi bê tông đã xây dng
ti Trung Quc đc lit kê trong bng 1 và th
hin trên hình 1 ~4.

Bng 1
Stt cu
1 Cu Yiwu Yuanhuang, Zhejiang, nm
1990, mt ng đn ? 800mm, ? 18mm,
mt cu chy trên, vt nhp 80m
2 Cu San-an Yongjiang tnh Guangxi,
1999, mt cu chy gia, vt nhp 270m
3 Cu Yajisha vt Zhujiang, Guangzhou,
2000, 6 ng(k lc th gii). Oáng gia
Þ=750, dày 20mm; hai ng bên Þ =750,
Ngun: Tuyn Tp Hi Ngh Khoa Hc & Công Ngh Ln th 9, Trng i Hc Bách Khoa Tp. HCM
www.cauduongonline.com.vn

616
dày18mm, mt cu chy gia, vt nhp
360m.
4 Cu Wuhan th 3 vt sông Hanjiang,
2000, 2 ng cho mt vòm, mt cu chy
di, vt nhp 280m
5 Cu bc qua sông Beipanjiang gn thành
ph Luipanshui, 2001, mt cu chy trên,
vt nhp 236m


2. MT S CU TO TRONG CU VÒM
NG THÉP NHI BÊ TÔNG

Nhng kt cu chính trong cu vòm ng
thép nhi bê tông bao gm: vòm, h ging Hình 1: Cu Yongning Yongjiang
Hình 2 : Cu San an Yongjiang tnh
Guangxi
Hình 3 : C

u Yaisha
,
tnh Guan
g
Zhou
Hình 4 : Cu qua sông Beipanjiang, Guizhou

Hình 5 : Các dng mt ct ngang vòm
Ngun: Tuyn Tp Hi Ngh Khoa Hc & Công Ngh Ln th 9, Trng i Hc Bách Khoa Tp. HCM
www.cauduongonline.com.vn

617
- H ging ngang: i vi cu đc thit
k t 2 vòm tr lên, gia các vòm b trí h ging
ngang đ chu lc gió phng ngang cu và đm
bo n đnh cho vòm. H ging ngang cu to
bng ng thép nhi bê tông liên thông vi sn
vòm hoc thép hình liên kt hàn vi sn vòm.
- H thanh treo: gm các thanh treo đc
cu to bng nhng bó cáp cng đ cao. u
trên

hng ca môi trng.
- Chân vòm: là ni b trí đu neo ca h
thanh kéo, gi cu.

3. PHÂN TÍCH KT QU TÍNH TOÁN

3.1. Các trng hp tính toán

Kt qu tính toán đc thc hin trên mô
hình cu vòm dài 99m, rng 10,50m b trí 3 làn
xe vi ti trng H30. Hot ti tác dng trên mt
cu đc phân b xung dm ngang thông qua
h mt cu gm dm dc v
à bn mt cu. Thông
qua h dây treo, dm ngang tip tc truyn ti
trng lên sn vòm, t đó truyn xung kt cu
h tng nh gi cu. Vi mc đích làm rõ nh
hng ca s làm vic chung gia ng thép vi
lõi bê tông đn s phân b ni lc trong kt cu
cu vòm ng thép nhi b
ê tông, kt cu đc mô
hình và phân tích tính toán nh phn mm
SAP2000 vi ba trng hp nghiên cu nh
sau:

X
Trng hp 1 (TR 1): Kt cu làm vic đc
lp, ch phn ng thép tham gia chu lc.
Trong trng hp này, đ cng và kh nng
chu lc ca kt cu ng thép nhi đc tính

1
ϕ
e
ϕ
N
o
(4)

X
Trng hp 2 (TR 2): Kt cu làm vic đc
lp, phn lõi bê tông làm vic, v ng thép
không tham gia chu lc. Trong trng hp
này, đ cng và kh nng chu lc ca kt
Hình 6 : Cu to thanh treo
Ngun: Tuyn Tp Hi Ngh Khoa Hc & Công Ngh Ln th 9, Trng i Hc Bách Khoa Tp. HCM
www.cauduongonline.com.vn

618
cu ng thép nhi đc tính tốn theo nhng
cơng thc di đây:
̇
 cng: ch tính bng đ cng ca bê
tơng, cơng thc (5) và (6)
Ÿ
 cng chng nén dc trc:

EA=Ec Ac (5)

Ÿ
 cng chng un:

X
Trng hp 3 (TR3): Kt cu làm vic liên
hp, ng thép và lõi bê tơng đng thi tham
gia chu lc. Trong trng hp này, đ cng
và kh nng chu lc ca kt cu ng thép
nhi đc tính tốn theo nhng cơng thc
c bn di đây:
̇
 cng: bng tng các đ cng riêng
bit ca v thép và lõi bê tơng, cơng thc
(9) và (10) theo tiêu chun ca M AISC-
LRDF (1986),
Ÿ  cng chng kéo, nén dc trc:

EA=Ea Aa + Ec Ac . (9)

Ÿ
 cng chng un :

EI=Ea Ia + Ec Ic (10)

̇
Kh nng chu lc tính theo tiêu chun
Trung Quc (CECS 28-90):
Ÿ
Chu nén đúng tâm:
N
o
=f
c

Aa, Ac : din tích mt ct ngang ng thép và lõi
bê tơng.
Ia, Ic : mơmen qn tính ca tit din ng thép
và tit din lõi bê tơng.
Ea, Ec : mơđun đàn hi ca thép và bê tơng.
θ
: chỉ tiêu gò chặt của tiết din ng thép
nhi bê tơng.
fc: cng đ chu nén tính tốn ca bêtơng.
fa: cng đ chu nén, chu kéo tính tốn ca
ng thép.
1
ϕ
: hệ số giảm khả năng chòu lực khi
xét đến nh hng ca đ mnh.
e
ϕ
: hệ số chiết giảm khi xét đến ảnh
hưởng đ lch tâm ti trng.

3.2. Kt qu tính tốn

Mơ hình đc lp nh chng trình
SAP2000 đc trình bày trong hình 9. Trong
khn kh phm vi bài báo, vic phân tích tính
tốn ch dng  bc phân tích di tác dng
ca ti trng tnh, khơng xem xét đn phân tích
đng lc hc. Kt qu phân tích tính tốn ni
lc xut hin trong vòm đc trình bày trong
bng 2, trong dm ngang biên trình bày trong

M- 3819.71 2080.73 1929.91
M+ 3108.63 1486.20 1265.55
Q 624.35 302.62 261.74
N 9615.13 9100.37 8774.60

Bng 6: Ni lc trong dm dc gia
TR 1 TR 2 TR 3
M 574.14 574.14 574.14
Q 338.79 338.79 338.79
N 1153.46 1091.70 1052.63

Bng 7: Ni lc trong thanh treo

TR 1 TR 2 TR 3
N 1496.64 1204.33 1169.43

Bng 8: Phn lc ti chân vòm
TR 1 TR 2 TR 3
Rx 5.58 12.78 14.78
Rz 14075.15 13305.43 12824.11

Khi so sánh kt qu tính toán cho các
trng hp nghiên cu, ni lc phát sinh trong
kt cu thay đi nh sau:
X
Phn t vòm: Moment và lc ct xut hin
trong vòm đt giá tr ln nht trong trng
hp 1, lc ct đt giá tr ln nht trong
trng hp 2. Mô ment nh nht trong
trng hp 2, lc dc nh nht trong trng

Phn lc ti chân vòm: theo phng thng
đng đt giá tr ln nht trong trng hp 1,
nh nht trong trng hp 3. Giá tr thay đi
trong khong t -8.88% đn 9.75%. Theo
phng dc cu, phn lc ln nht trong
trng hp 3 và nh nht trong trng hp
1. Giá tr thay đi trong khong -62.26%
đn 164.87%.

5. KT LUN

iu kin làm vic ca tit din vò
m thay
đi kéo theo vic phân b li ni lc gia các
phn t trong kt cu. Ni lc trong vòm, dm
dc biên thay đi nhiu nht. Ni lc xut hin
trong h dm ngang hu nh không thay đi và
không chu nh hng do điu kin làm vic ca
vòm. Trong kt cu cu vòm ng thép nhi bê
tông, khi ng thép và lõi bê tông đng thi cùng
tham gia chu lc thì moment và lc ct trong
vò
m, ni lc trong dm biên và trong dây treo
gim hn khi ch có võ ng thép làm vic. Riêng
lc dc trc xut hin trong vòm tng. Khi ng
thép và lõi bê tông đng thi cùng tham gia chu
lc thì lc ct và lc dc trc trong vòm, ni lc
trong dm biên và trong dây treo gim hn khi
ch có lõi bê tông làm vic. Riêng mô ment xut
hin trong vòm tng.

Ngun: Tuyn Tp Hi Ngh Khoa Hc & Công Ngh Ln th 9, Trng i Hc Bách Khoa Tp. HCM
www.cauduongonline.com.vn