TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU HẦM
KHOA CẦU ĐƯỜNG §å ¸n TK§2 – PhÇn thuyÕt minh
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ VÀ CHỌN SƠ ĐỒ
KẾT CẤU NHỊP.
I. TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
1) Số liệu thiết kế:
- Sơ đồ kết cấu nhịp: Cầu dàn đơn giản.
- Chiều dài nhịp tính toán: (Ltt) = 97,0 (m).
- Khổ cầu: 7,0 + 2 x 1 (m)
- Tải trọng :
Ô tô: HL – 93
Người đi bộ : 400 Kg / m
2
(dN/ m
2
)
- Vật liệu:
M270M cấp 250 : Fu = 400 Mpa ; F
y
= 250 Mpa = 250000(KN/m
2
).
M270M cấp 345 : Fu = 450 Mpa ; F
y
= 345 Mpa = 345000(KN/m
2
).
2) Nhiệm vụ thiết kế:
* Phần tính toán:
+ Tính dầm dọc, dầm ngang mặt cầu và liên kết chúng.
+ Tính một nút dàn chủ.

y
= 250 MPa
Chọn sơ bộ số dầm dọc trên mặt cắt ngang cầu là 5 dầm và khoảng cách giữa các
dầm dọc này là 1,5m.
Chọn chiều cao dầm dọc là h
dd
= 0.7 m thỏa mãn
c – Dầm ngang:
Dùng loại thép M270M cấp 250 có F
y
= 250MPa
Các dầm ngang được đặt tại các nút dàn chủ, cách nhau một khoảng bằng khoang
dàn d = 9.7m
Chọn tiết diện dầm ngang theo điều kiện cấu tạo sau :
d =
1 1 1 1
. .8,0
7 12 7 12
B
   
÷ = ÷ =
 ÷  ÷
   
(0,67 ÷ 1,14) m.
 Chọn chiều cao dầm ngang là h
dn
= 1.2 m.
ThÇy híng dÉn : GS.TSKH. NguyÔn Nh Kh¶i
Sinh viªn thùc hiÖn : KiÒu Xu©n Vinh MSSV: 277351 Líp: 51CD2 -2-
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU HẦM

,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,,
,
,
D0 D1
D2 D3 D4 D5
D6
D7
D8
D9
D10
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9

T2
T1
8000
12000
hệ liên kết dọc trên
sơ đồ giàn chủ

hệ liên kết dọc duới
9700 x 8
9700 x 10
9700 x 10
8000
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU HẦM
KHOA CẦU ĐƯỜNG §å ¸n TK§2 – PhÇn thuyÕt minh
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ DẦM DỌC, DẦM NGANG VÀ LIÊN KẾT GIỮA
DẦM DỌC VỚI DẦM NGANG VÀ DẦM NGANG VỚI DÀN CHỦ
I. THIẾT KẾ DẦM DỌC.
Dầm dọc đặt dọc theo hướng xe chạy , trong tính toán coi dầm dọc là dầm đơn
giản kê trên hai gối có nhịp tính toán là khoảng cách giữa các dầm ngang , dầm dọc có
tác dụng làm giảm độ lớn của mặt cầu .
- Chọn tiết diện dầm dọc : Tiết diện chữ I ghép gồm có tấm sườn dầm, các bản
biên, các phân tố này liên kết với nhau bằng mối hàn góc.
- Chiều cao của dầm dọc là h=0,7 m và bề dày bụng dầm là 10 mm.
1) Tải trọng tác dụng lên dầm dọc
* Tĩnh tải: Trong tính toán ta có thể lấy như sau
- Tải trọng do bản mặt cầu và các lớp mặt cầu la 600 Kg/m
2
= 6 KN/m
2
- Tải trọng do trọng lượng bản thân dầm dọc là 80 ÷100 Kg/m ( Trên một khoang

1800
TT LAN
TT LAN
TT LAN
HL 93
HL 93
HL 93
DAH R3
DAH R2
DAH R1
Đường ảnh hưởng áp lực lên các dầm
Diện tích và tung độ tương ứng với các đường ảnh hưởng
Dựa vào các ĐAH R1, ĐAH R2, ĐAH R3 ta xác định được hệ số phân phối
ngang của hoạt tải lên các dầm.

( y
i
là tung độ đường ảnh hưởng tại vị trí đặt tải)

(
ω
là diện tích đường ảnh hưởng)
ThÇy híng dÉn : GS.TSKH. NguyÔn Nh Kh¶i
Sinh viªn thùc hiÖn : KiÒu Xu©n Vinh MSSV: 277351 Líp: 51CD2 -6-
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
Bng 1 : H s phõn phi ngang ca cỏc dm dc
Dầm

HL93

Dầm 2 10 15
Dầm 3 10 15
Nội lực tính toán do tĩnh tải đợc xác định theo công thức : S
o
=
i i
P y
ì
= q
tt
.

( : Diện tích đờng ảnh hởng nội lực của đại lợng tính toán của dầm dọc)
Đah M 1/2
4.85 4.85
2.425
Bng 3 : Mụ men do tnh ti tớnh toỏn
Dầm dọc
Tiết diện giữa nhịp

Đah1/2
(m
2
) M
1/2
= q
tt

Đah1/2
(KNm)

.
i i
P y ì
Tải trọng làn: S = n
h

lan
.
Dah
q
ì
Trong đó:
n
h
: hệ số hoạt tải ở trạng thái giới hạn sử dụng: 1,30
1+
à
:hệ số xung kích của ôtô xác định theo công thức: 1,25


: hệ số phân phối ngang
q :tải trọng làn 3.1 KN/m = 0.31 (T/m)
Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải
Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -8-
1
Đah Qg
9,7
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
4,85


HL93

LAN
M
HL93
=Max{M
TA
;M
TR
} M
LAN

M
hoạt
Dầm 1
0.467 1.333
354.77 63.18 417.96
Dầm 2
0.5 1.5
379,84 71.10 450,94
Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải
Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -9-
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
Dầm 3
0.6 1.5
455.81 71.10 526.91
Bảng 6. Lực cắt tại tiết diện gối của dầm dọc do hoạt tải
Dầm Dọc Hệ số phân phối ngang Lực cắt tại tiết diện gối (KN)

tĩnh
M
hoạt

Dầm 1
176.4
417.96 594.36
Dầm 2
176.4
374.97 551.37
Dầm 3
176.4
526.91 703.31
Bảng 8. Tổng lực cắt tác dụng vào dầm dọc tại tiết diện gối (KN)
Dầm dọc Lực cắt tại tiết diện gối (KN)
Q
tĩnh
Q
hoạt
Q
Dầm 1
72.75
197.65 270.40
Dầm 2
72,75
176.29 249.04
Dầm 3
72,75
249.78 322.53
Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải

1004,73
4,0 10 ( ) 40( )
250000
f
A m cm

= = ì =
M ( Đảm bảo điều kiện ổn định do cánh chịu
nén)
Chọn sơ bộ chiều dày cánh là b
f
=200mm và t
f
= 20mm
Tính toán các đặc trng hình học của tiết diện dầm dọc:
- Mômen quán tính của dầm dọc:
I
dd
=
3 3
2 2
1 66 2 20 2
2 34 20 2 116464.7( )
12 12
cm
ì ì ì
+ + ì ì ì =
5) Kiểm toán dầm dọc.
Kiểm tra sức kháng uốn:
[M] = M

15
1200
250
960
20 20
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
Kiểm tra sức kháng cắt:
0,58
g w y
Q t h F
ì ì ì
t
w
: là bề dày bản bụng của dầm dọc
h : Chiều cao dầm dọc

322.53 KN

0,58 x 0,01 x 0,7 x 250000 = 1015 (KN)
II. THIT K DM NGANG.
- Chn tit din dm dc : Tit din ch I ghộp gm cú
tm sn dm, cỏc bn biờn, cỏc phõn t ny liờn kt vi
nhau bng mi hn gúc.
- Chiu cao ca dm dc l h=1.2 m v b dy bng
dm l 15 mm.
1) Ni lc do tnh ti tỏc dng :
- Coi nh ton b trng lng dm dc chia u cho dm
ngang.


8
éAH Qg
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
dd
q
: Trng lng ca tnh ti tỏc dng lờn dm dc.
dn
q
: Trng lng bn thõn dm ngang.
DAH

: Din tớnh ng nh hng.
tt
n
: H s tnh ti trng thỏi s dng (
tt
n
=1.5)
Vy mụmen ti tit din gia nhp Mnh v lc ct ti gi Qg do tnh ti l:
741.96( )
370.98( )
Mtt KNm
Qtt KN
=


=

2) Ni lc do hot ti:

=0.5x110x(1+0.876)=103.18 (KN)
- Ti trng ln:
A
La
=3.1x19.4/2=30.07 (KN)
Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải
Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -13-
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh

Hot ti tỏc dng lờn dm ngang l:
A
LL+IM
=Max(A
TR
;A
TA
)x(1+IM)=122.63x1.25=153.29 (KN)
A
La
= 3,1x9.7=30.07 (KN)
Xếp tải trọng A lên đờng ảnh hởng nội lực của dầm ngang để xác định
nội lực do hoạt tải theo công thức:
S
o
= n
h
.A..z
i
Trong đó: n

8000
DAH Qg
1800 1200 1800 1500
600
500
600
1
0.9375
0.8625
0.6375
0.4875
0.2625
0.1875
A
LL+IM
A
LL+IM
A
LL+IM
A
LL+IM
Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải
Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -14-
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
Kt qu tớnh toỏn ni lc do hot ti c th hin trong bng sau:
Bng tng hp ni lc do hot ti
Tải trọng M
1/2
(KNm) Q

)
=> A
f
=
3
1692,94
67 10
250000

= ì
(m
2
) = 67(cm
2
)
M ( Đảm bảo điều kiện ổn định do cánh chịu nén)
Chọn sơ bộ chiều dày cánh là b
f
=250 mm và t
f
= 20mm
Tính toán các đặc trng hình học của tiết diện dầm dọc:
- Mômen quán tính của dầm dọc:
I
dn
=
3 3
2 4
1,5 116 2 25 2
2 59 25 2 543245,3( )

2031.53 KN.m
8
250000 543245,3 10
2263,5( . )
0.6
KN m

ì ì
=
Kiểm tra sức kháng cắt:
0,58
g w y
Q t h F
ì ì ì
t
w
: là bề dày bản bụng của dầm dọc
h : Chiều cao dầm dọc

951.29 KN

0,58 x 0,015 x 1,2 x 250000 = 2610(KN)
III. THIT K LIấN KT DM DC VO DM NGANG:
Liờn kt gm cú : bn con cỏ biờn trờn , cỏc thộp gúc liờn kt ng v vai kờ. Cỏc
liờn kt ny dựng cỏc loi bulụng cng cao sau:
- i vi bulụng liờn kt bn cỏ vi cỏnh trờn dm dc v dm dc vi vai kờ dựng
loi bulụng ng kớnh l

20 mm (khong cỏch ti thiu gia cỏc bc inh l 3


=
421.99
602,8
0,7
KN
=

- S lng bulụng c xỏc nh theo cụng thc sau:
n
c

[ ]
r
S
N

Trong ú:
+ S : Ni lc trong bn con cỏ
+ n
c
: s lng bulụng cn thit.
+
[ ]
r
N
: l sc khỏng tớnh toỏn ca mt bulụng
- Tớnh
[ ]
r
N

s
= 1
P
t
: lc cng trong bulụng, vi bulụng

20 mm M235 P
t
= 179kN
vy:
[ ]
r
N
= 1.0,5.1.179 = 89,5 kN.
- Tớnh s lng bulụng
- S lng bulụng liờn kt bn con cỏ vi cỏnh ca dm dc
n
c

[ ]
r
S
N
=
602,8
89,5
= 6,7 bulụng .
=> chn s bulụng n
c
=8 v tha iu kin cu to

TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
- Với giả thiết bản cá sẽ đợc bố trí 2 hàng bulông cờng độ cao có đờng kính lỗ là
22mm

Chiều rộng nhỏ nhất tại vị trí đi qua hàng bulông sát dầm ngang của bản cá:
b = 12,0 + 4x2,2 = 20,8(cm)

Ta chọn chiều rộng của bản cá tại vị trí dầm ngang là: 40 (cm)
Cấu tạo bản cá liên kết dầm dọc và dầm ngang:
320 250 320
200
3x70
100
100
50
50
400
1
1
50
3x100
Căn cứ vào cách bố trí tiến hành kiểm tra ứng suất trong bản con cá:
yo
gy
FR
b
S
==


Qg
n
N
= =
ì ì ì
Căn cứ vào kích thớc thực tế chọn số bulông n = 11 v thỏa mãn các yêu cầu
cấu tạo.
Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải
Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -18-
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
Trong đó số bu lông liên kết sờn dầm dọc vào thép góc là 6, liên kết vai kê vào
thép góc là 5
Số lợng bulông cờng độ cao để liên kết thép góc liên kết vào dầm ngang: 18
bulông.
Tính vai kê:
Lc ct tỏc dng lờn vai kờ : A
v
=
v
A n
n
ì

Trong ú n : s bu lụng trờn thộp gúc ng ( c sn dm dc v vai kờ )
n
v
: s bu lụng trờn thộp gúc ng phn nm trờn phm vi vai kờ
A
v


( )
[ ]
2
2
N M d
A
S S N
n

+ +
ữ

Trong đó:
602,8
120,7
5
N
v
S
S
n
= = =
(KN)
Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải
Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -20-
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
max
2 2 2

11
d
N KN

+ + = =
ữ
thoả mãn điều kiện.
IV. THIT K LIấN KT DM NGANG VI DN CH:
Trong tớnh toỏn liờn kt dm ngang vi dn ch thỡ cac thnh phn lc tỏc dng
vo liờn kt l:
A = Qg = 951,29 (KN)
Mg = 0
Chn liờn kt dm ngang vo nỳt bng 2 thộp gúc b trớ 2 bờn sn dm v bng
cỏc bulụng cung cao M235 cú ng kớnh

20mm vi lc cng trong cỏc bulụng
l Pt = 179KN . Ta tớnh s lng bulụng cn thit nh sau:
S lng bu lụng liờn kt thộp gúc vi sn dm ngang:
Ta cú: n
1



[ ]
2
951,29
5,9

Hỡnh v minh ha
Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải
Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -21-
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
CHNG III : THIT K DN CH
I. XC NH NI LC:
1. Tớnh toỏn tnh ti tỏc dng lờn dn ch:
Tnh ti tỏc dng lờn dn ch:
( )
cl mc lk
d
y
a q b g g g
g l
F
bl

+ + +
= ì

Trong đó:
g
d
: Trọng lợng kết cấu nhịp trên 1m/dàn.
a,b - Hệ số đặc trng cho trọng lợng của dàn, dàn nhịp đơn giản a = b = 3.5
g
cl
, g
mc


: Hoạt tải tác dụng lên dàn có kể tới hệ số tải trọng, hệ số xung kích và hệ
số phân phối ngang:
93
(1 )
i i
HL LAN LAN ng ng
p y
q P q
à
ì

= + ì ì + ì + ì





=
2
97 18,2
882,7( )
2
m
ì
=
Tính hệ số phân phối ngang của hoạt tải lên dàn chủ:
Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải
Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -22-
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU HẦM

0,925
0,7
0,55
0,325
0,22
0,97
1
1,16
HÖ sè ph©n phèi ngang
η
HL93
η
LAN
η
NG
1,25 3,57 1,095
ThÇy híng dÉn : GS.TSKH. NguyÔn Nh Kh¶i
Sinh viªn thùc hiÖn : KiÒu Xu©n Vinh MSSV: 277351 Líp: 51CD2 -23-
TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM
KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh
145 (18,2 17,1) 35 15
(1 0.25) 1,25 3,57 3,1 1,095 4 25,4( / )
882,7
q KN m
ì + + ì

= + ì ì + ì + ì =

- Trọng lợng của hệ liên kết.
- Trọng lợng của dàn chủ (Tính theo công thức của Strenleski ở trên)

Tổng tĩnh tác dụng lên dàn chủ là:
g
tt
= g
d
+g
lk
+
dd dd
n .g
2
+
dn dn
n .g .
2.
dn
l
l
+(g
cl
+g
mc
).B/2
=
5 1 9 1,2 8
6,72 0,1x6,72 6 4 34,34( / )
2 2 97

1,29
19,4 77,6
Đah T2-D2
0.26
0,90
Đah D2-T3
1,29
77,619,4
a
đờng ảnh hởng lực dọc của các thanh dàn chủ
Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải
Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -25-