Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 1

Mục lục

PHẦN I: ĐỀ BÀI VÀ SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH

I.1. ĐỀ BÀI 4
I.2. SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH 4
I.3. YÊU CẦU 4
I.3.1. Thuyết minh 4
I.3.2. Bản vẽ 4
PHẦN II: NỘI DUNG THỰC HIỆN

II.1. CHỌN TIẾT DIỆN MẶT CẮT DẦM CHỦ 5
II.1.1. Bố trí chung mặt cắt ngang cầu 5
II.1.2. Chọn mặt cắt ngang dầm chủ 5
II.1.3. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu 6
II.1.4. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu 7
II.1.4.1. Đối với dầm giữa 7
II.1.4.2. Đối với dầm biên 7
II.2. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 8
II.2.1. Phương pháp tính toán 8
II.2.2. Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải 8
II.2.2.1. Nội lực mặt cắt a 10
II.2.2.2. Nội lực tại giữa nhịp a- b 11
II.2.2.3. Nội lực tại mặt cắt gối b 12
II.2.2.4. Nội lực tại giữa nhịp b-c 13
II.2.2.5. Nội lực tại mặt cắt gối c 13
II.2.2.6. Nội lực tại giữa nhịp c-d Error! Bookmark not defined.
II.2.2.7. Nội lực tại mặt cắt gối d Error! Bookmark not defined.

II.4.2.1. Thép ứng suất trước 47
II.4.2.2. Thép thường 47
II.5. CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC 48
II.5.1. Chọn cáp dự ứng lực 48
II.5.2. Bố trí cáp dự ứng lực 50
II.5.3. Tính các đặc trưng hình học 52
II.6. TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT 53
II.6.1. Xác định thông số của bó cáp 53
II.6.2. Mất mát ứng suất do ma sát 54
II.6.3. Mất mát ứng suất do tụt neo 55
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 3

II.6.4. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 56
II.6.5. Mất mát ứng suất do co ngót 56
II.6.6. Mất mát ứng suất do từ biến 57
II.6.7. Mất mát ứng suất do dão thép ứng suất trước 57
II.7. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I 58
II.7.1. Tính toán cường độ chịu uốn 58
II.7.1.1. Tại mặt cắt giữa nhịp 61
II.7.2. Kiểm tra hàm lượng cốt thép ứng suất trước 61
II.7.3. Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo TTGH cường độ 1 62
II.7.3.1. Tại đoạn dầm gần gối 62
II.8. KIỂM TOÁN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 65
II.8.1. Các giới hạn ứng suất trong bê tông 65
II.8.2. Tính toán các ứng suất mép trên (nén là âm) 66
II.8.2.1. Lúc căng kéo 66
II.8.2.2. Lúc khai thác 67
II.8.3. Tính toán các ứng suất mép dưới (nén là âm) 67
II.8.3.1. Lúc căng kéo 67

thiết kế 22TCN 272-05.
I.2. SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH
TT
Thông số
Đơn vị
Giá trị
1
Chiều dài nhịp
m
33
2
Khổ cầu
m
Ô tô 7+2 x 1.5
3
Tải trọng thiết kế
Mpa
HL93 và người đi 3.10
-3

4
Dạng kết cấu nhịp

Cầu dầm
5
Dạng mặt cắt ngang

Chữ T
6
Vật liệu kết cấu

- Bố trí cốt thép thường.
- Cấu tạo neo.
II. PHẦN II: NỘI DUNG THỰC HIỆN
II.1. CHỌN TIẾT DIỆN MẶT CẮT DẦM CHỦ
II.1.1. Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
Tổng chiều dài toàn dầm là 33m. Do để thừa 2 đầu 0.3m để kê gối nên phần chiều
dài nhịp tính toán còn 32.4 m.
Bản mặt cầu rộng: 7+2x1,5+2x0,5=11 m. Bố trí 5 dầm chủ, mặt cắt chữ T, làm
bằng BTCT có f’c=35 Mpa.
Lớp phủ mặt cầu gồm có 2 lớp:
- Lớp phòng nước có chiều dày 40mm.
- Lớp bê tông asphalt phía trên có chiều dày 70mm.
- Lớp phủ được tạo độ dốc bằng cách kê cao các gối cầu.
- Khoảng cách giữa các dầm chủ là S=2200mm.
II.1.2. Chọn mặt cắt ngang dầm chủ
Dầm chủ có tiết diện chữ T, với kích thước như sau:
TT
Kích thước
Kí hiệu
Đơn vị
Giá trị
1
Chiều cao dầm
h
mm
1700
2
Chiều rộng bầu dầm
b
b

200
8
Chiều cao vát cánh

mm
100
9
Chiều rộng vát bầu

mm
225
10
Chiều cao vát bầu

mm
200
11
Phần hẫng

mm
1100

Hình vẽ minh họa các kích thước trên:
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 6 MẶT CẮT DẦM CHỦ
1800
1700

h
min
=0.045L=0.045x32400=1458 mm
Ta có:
min
min
1700
.
1458
h mm
h h TM
h mm


  




II.1.4. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu
II.1.4.1. Đối với dầm giữa
Bề rộng bản cánh có hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của:
- 1/4 chiều dài nhịp =
32400
8100
4
mm- 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày bản bụng dầm


= 6x200 + max



4/1800
2/200
=1650 mm
- Bề rộng phần hẫng =1100 mm
=> b
e
= 1100 + 1100= 2200 mm

II.2. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
2200 2200
2200 2200
1100
a
b
c
d
e
1100
11000

II.2.1. Phương pháp tính toán
Áp dụng phương pháp tính gần đúng theo điều 4.6.2 của 22TCN 272-05, mặt cầu có
thể phân tích như một dầm liên tục trên các dầm.
II.2.2. Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
Tiến hành đặt tải tại các vùng có mô men cực trị, để xác định nội lực lớn nhất trong

= 1,665 kN/m
Tải trọng do lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi của lan can
không đặt ở mép bản mặt cầu nhưng để đơn giản tính toán và thiên về an toàn ta coi
đặt ở mép.
g
DC(Lan can)
= 4,564 kN/m
Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e, f, g, h, ta vẽ đường ảnh hưởng của các
mặt cắt rồi xếp tải lên đương ảnh hưởng. Do sơ đồ tính toán bản mặt cầu là hệ siêu
tĩnh bậc cao nên ta sẽ dùng chương trình Midas để vẽ ĐAH và từ đó tính toán nội
lực tác dụng lên bản mặt cầu.
Công thức xác định nội lực tính toán:
M
U
= (
P
.M
DC1
+ 
P
M
DC2
+
P
M
DW
)
-  : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, và sự quan trọng trong khai thác xác
định theo Điều 1.3.2
=

DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện
ích
1,5/0,65
1
II.2.2.1. Nội lực mặt cắt a
Mô men tại mặt cắt a là mô men phần hẫng. Sơ đồ tính dạng công xon chịu uốn.

Líp phñ 1.665kN/m
B¶n mÆt cÇu 4.8kN/m
Lan can
600
1100Đường ảnh hưởng tại mặt cắt a:
B¶n mÆt cÇu
Líp phñ
Lan can

()
3
a ( )
66
.1100.1100
.600.600.1,5
M [ . . . .1100.1,25.10 ]
2.10 2.10
DC bmc
DW
p p p DC lancan

     II.2.2.2. Nội lực tại giữa nhịp a- b
Đường ảnh hưởng tại giữa nhịp a-b: Để tạo ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần đường ảnh hưởng dương ta xếp tĩnh tải với
hệ số lớn hơn 1, trên phần đường ảnh hưởng âm ta xếp tĩnh tải với hệ số nhỏ hơn 1.
Cụ thể xếp như sau:

ÐAH MCab
Líp phñ
B¶n mÆt cÇu
Líp phñ
B¶n mÆt cÇu

Xếp tải trên phần đường ảnh hưởng dương

ÐAH MCab
Líp phñ
B¶n mÆt cÇu
Líp phñ
B¶n mÆt cÇu
Líp phñ
B¶n mÆt cÇu

Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 12


p
= 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Ta có kết quả tính toán mô men tại giữa mặt cắt a-b:
Phần Đah
TTGHCĐI
TTGHSD
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Dương
3.5956
1.4967
2.8764
0.9978
Âm
-1.6506
-0.2392
-1.8340
-0.3681


1.9449
1.2574
1.0424
0.6297
Tổng nội
lực
3.2023
1.6721

-0.6806
Tổng nội
lực
-1.4831
-2.1727
II.2.2.4. Nội lực tại giữa nhịp b-c Phần Đah
TTGHCĐI
TTGHSD
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Dương
3.3396
1.3673
2.6717
0.9116
Âm
-1.0420
-0.2610
-1.1578
-0.4016


2.2976
1.1063
1.5139

-0.5758
Tổng nội
lực
-1.6424
-2.2351 II.2.3. Xác định nội lực do hoạt tải và người đi bộ
Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 14

Áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (TCN - 272-05) :
Khi bản mặt cầu và bản nắp của cống hộp được thiết kế theo phương pháp dải gần
đúng theo. Điều 4.6.2.1 thì các ứng lực phải được xác định trên cơ sở sau:
- Khi các dải cơ bản là ngang và nhịp không vượt quá 4600 mm- các dải ngang
phải được thiết kế theo các bánh xe của trục 145000 N.
- Do nhịp của bản S =2300 < 4600 mm phải được thiết kế theo các bánh xe của
trục 145KN.
Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang sao cho tim của
bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn (3.6.1.3.1) :
- 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết kế bản hẫng.
- 600mm tính từ mép làn xe thiết kế : Khi thiết kế các bộ phận khác.
Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần bộ hành.
Khi xếp xe lên đường ảnh hưởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực hạn cả âm và
dương
Bề rộng dải tương đương :áp dụng Điều 4.6.2.1.3
- Mô men dương M
+
: SW = 660 + 0,55S = 660+0,55.2300=1925 mm


Đường ảnh hưởng tại mặt cắt giữa nhịp b-c

Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối c

Sơ đồ tính mô men phần hẫng của bản mặt cầu

 Công thức xác định mômen trong THGH CĐ1 cho 1 mét dài bản mặt cầu:
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 17

M
TruckLoad
+
=

.( ). 1,75.72,5.1,25.
0,95
1,925
i i i
P IM y y
SW



  


M
TruckLoad




Trong đó:
- =1,75 (Xem phần 7), =0,95
- y
i
: Tung độ đường ảnh hưởng
Tính toán nội lực tại các mặt cắt:
 
1,75x72,5x1,25x0,30
0,95 15,78 KN.m
2x1,432
a
M     
a-b
1,75.72,5.1,25.(0,47 0,067)
M = 0,95 31,5416 KN.m
1,925



 
b
1,75.72,5.1,25.(0,0235 0,1041 0,0768 0,0134)
M = 0,95 -24.0866 KN.m
1,795

31,5416
-22,087
27.863
-11,625
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 18  Công thức xác định mômen trong THGH SD cho 1 mét dài bản mặt cầu:
M
TruckLoad
+
=

.( ). 1.72,5.1,25.
0,95
1,925
i i i
P IM y y
SW



  


M
TruckLoad
-
=



Trong đó:
- =1(Bảng A3.4.1-2)
- =0,95
- y
i
: tung độ đường ảnh hưởng

 
1.72,5.1,25.0,30
0,95 9,01 KN.m
2.1,432
a
M     
a-b
1.72,5.1,25.(0,47 0,067)
M = 0,95 18.0238 KN.m
1,925



 
b
1.72,5.1,25.(0,0235 0,1041 0,0768 0,0134)
M = 0,95 -16.9066 KN.m
1,795


-9,01
18,0238
-16.9066
15.9217
-16.6428
Bảng kết quả mô men tại các mặt cắt do TruckLoad ở cả hai trạng thái là :
THGH
Mặt Cắt
a
a-b
b
b-c
c
Cường độ I
-15,78
31,5416
-24.0866
27.8630
-11.6250
Sử dụng
-9,01
18,0238
-16.9066
15.9217
-16.6428
II.2.3.2. Nội lực do người đi bộ
 Xếp tải trọng người lên Đah các mặt cắt a, a-b, b, b-c, c, c-d, d, ta có bảng kết
quả sau:
Bảng 4.3.2

Vậy nội lực để thiết kế bản mặt cầu là:
Bảng 4.b
Mômen (KNm)
Dương
Âm
Hẫng
THGH
Mặt Cắt
a
a-b
b
b-c
c
TTGHCĐ
I
-26,7291
34.9438
-26.8883
31.3660
-13.3308
TTGHSD
-17,454
19.8101
-19.8328
18.0022
-18.9142
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 20

TTGH Cường độ1

s
= 200000 MPa
II.2.5. Tính toán cốt thép chịu lực
 Lớp bảo vệ
Theo bảng (A.5.12.3-1)
- Mép trên bản : a = 60 mm vì bản chịu mài mòn của vấu lốp xe
- Mép dưới bản : a = 25 mm
 Sức kháng uốn của bản: M
r
= .M
n

Trong đó:
-  : Hệ số sức kháng quy định theo Điều (A.5.5.4.2.1) ta có  = 0,9. Đối với
trạng thái giới hạn cường độ 1 (Cho BTCT thường)
- M
r
: Sức kháng uốn tính toán
- M
n
: sức kháng uốn dang định
Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng theo hình chữ nhật như
quy định của Điều 5.7.2.2 thì M
n
xác định Điều 5.7.3.2.3
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 21




22
1
'''
r
rwcsy
s
syspspsn
ha
hbbf
a
dfA
a
dfA
a
dfaM
p


Vì không có cốt thép ứng suất trước ,b=b
W
và coi A
s
’
= 0







= Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép
chịu nén (mm).
- f
'
c
= Cường độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày (Mpa)
- b = Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)
- b
w
= Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)
- 
1
= Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất qui định trong điều (A.5.7.2.2)
- h
1
= Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)
- a = c
1
; chiều dày của khối ứng suất tương đương (mm) điều (A.5.7.2.2)
bf
fA
bf
fAfAfA
ca
c
ys
wc
ycyspsps
'
1

3,1416 16
4


 
2
= 1205,76 mm

d
p
= t
s
- 60 -
2
0
d
= 200 - 60 -
2
16
= 132 (mm)
'
1
28
0,85 0,05
7
c
f




a= .c= 0,8 . 9,25= 7,4 mm

.
Mô men kháng danh định của mặt cắt :
 
a 7,4
-6
M =A .f .(d - ) =1205,76.420. 132- .10 = 64,98 KN.m
n s s p
22



.
Mô men kháng tính toán của mặt cắt:
M
r
=.M
n
=0,9.
65,4759
58,476
(KNm) > M
u
=
26.8883
(KN.m)


(Thoả mãn)

132



Thoả mãn
Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về hàm lượng thép tối đa.
 Hàm lượng cốt thép tối thiểu
Phải thoả mãn
min
'
0,03
y
fc
f



Trong đó
min


Tỉ lệ giữa cốt thép chịu kéo và diện tích nguyên .
1205,76
min 0,00548
1000 200




' 35

=
34.9438
(KNm) (Xem bảng 4.b)
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 24

- Ta chọn trước số thanh rồi kiểm toán cường độ
- Bố trí 5 thanh cốt thép 16

Diện tích cốt thép As

= 5.
2
3,1416.16
4
=
 
2
1004,8 mm

d
p
=t
s
- 25 -
2
0
d
= 200 - 25 -
16

sy
cf
Af
c
fb

  

 
7,71 mm

a =1.c=
0,8
.
7,71
=
 
6,17 mm

M
n
= A
s
.f
s
.(d
p
-
2
a

c

d
e
=d
P
=167 mm (Do coi A
ps
= 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c =
 
7,71 mme
d
c
=
7,71
167
=0,046 < 0,42 Thoả mãn
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối đa.
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – [email protected] Page 25

 Hàm lượng cốt thép tối thiểu
Phải thoả mãn
'
min 0,03
fc


Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối thiểu
 Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều 5.10.3.2. Trong bản cự ly giữa các cốt thép không được vượt quá 1.5
chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
S
max
 1,5x200=300 (mm)

II.2.5.3. Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng của bản mặt cầu(Cho 1m dài bản
mặt cầu) và kiểm toán theo TTGH cường độ 1
Để thận tiện cho thi công: Bố trí 2 mặt phẳng lưới cốt thép cho bản mặt cầu nên cốt
thép âm cho phần hẫng được bố trí giống cốt thép âm(6 thanh 16). Chỉ tiến hành
kiểm toán.
 Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
M
u
=
 
26,7291 KN.m
(Xem bảng 4.b)
Do mômen tính toán M
u
< Mômen tính toán của mômen âm của bản mặt cầu nên
chắc chắn các kiểm toán trong kiểm toán về cường dộ thoả mãn.