TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM
2011
THIT K CU DM LIấN HP THẫP-BTCT
1- Số liệu tính toán thiết kế cầu
1.1-Số liệu chung.
- Cầu đợc thiết kê vĩnh cửu.
- Quy trình thiết kế:22TCN272 05
- Chiều dài nhịp : L=30m
- Khổ cầu: 11+2x1.5 m
+ Bề rộng xe chạy: B = 11 m
+ Lề ngời đi bộ: 2x1.5 m
+ Chân lan can : 2x0.5 (m)
+ Bề rộng toàn cầu: Bcầu = 15.0 m
-Tải trọng thiết kế: HL93+3x10
-3
MPa
- Vật liệu chế tạo kết cấu:
+ Thép hợp kim cácbon M270
+ Bêtông cốt thép có cờng độ chịu nén
'
26fc MPa=
- Liên kết dầm:
+ Liên kết dầm chủ bằng đờng hàn.
+ Liên kết mối nối bằng bulông cờng độ cao.
1.2- Tính chất vật liệu chế tạo dầm.
- Thép chế tạo neo liên hợp: Cờng độ chảy quy định nhỏ nhất
345
y
f MPa
=
.

Giới hạn chảy của thép
y
f
345 MPa
NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124
TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM
2011
Giới hạn kéo đứt của thép
u
f
485 MPa
Môđun đàn hồi của thép
s
E
2E+05 MPa
Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép
Không xét hiện tợng từ biến

n
8
Có xét đến hiện tợng từ biến

'n

24
1.3-Xác định các hệ số tính toán
-Hệ số tải trọng :
+Tĩnh tải giai đoạn I :
1
=1,25 và 0,9

S ln xe thit k
l
n
2 ln
L ngi i b
le
b
2x150 cm
Chiu rng g chn bỏnh
gc
b
0 cm
Chiu cao g chn bỏnh
h
0 cm
Chiu rng chõn lan can
clc
b
2x50 cm
Chiu cao chõn lan can
clc
h
50 cm
Chiu rng ton cu
cau
B
1500 cm
NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124
TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM
2011

LL

: Là độ võng của kết cấu nhịp do hoạt tải.
+
[ ]

: Độ võng cho phép.
1 Tải trọng xe nói chung:
[ ]
800
L
=
2 Tải trọng xe, tải trọng ngời đi bộ hoặc kết hợp cả hai tải trọng này:
[ ]
1000
L
=
- Xác định chiều cao dầm chủ theo kinh nghiệm.
Chiều cao dầm thép:
sb
H
L
1 1
29,4 0,98
30 30
sb
H
ì =

Chiều cao dầm thép:

- Theo quy định của 22TCN272 05 thì chiều dày bản bêtông mặt cầu phải lớn hơn 175 mm

ở đây ta chọn chiều dày bản bêtông mặt cầu là
cmt
s
18
=
- Bản bêtông có thể có cấu tạo dạng đờng vát chéo, theo dạng đờng cong tròn hoặc
có thể không cần tạo vút. Mục đích của việc cấu tạo vút bản bêtông là nhằm tăng chiều
cao dầm

Tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí hệ neo liên kết.
- Kích thớc cấu tạo bản bêtông mặt cầu:
Cỏc kớch thc Kớ hiu Giỏ tr n v
Chiu dy bn bờtụng
s
t
18 cm
Chiu cao vỳt
h
t
5 cm
B rng vỳt

h
b
5 cm
Chiu di phn cỏnh hng
e
d

t 3 cm
Tổng chiều dầy bản cánh trên

c
t
3 cm
Bề rộng bản cánh dới

t
b
70 cm
Số tập bản cánh dới

n 1 Tập
Chiều dầy một bản

t 3 cm
Chiều dầy bản cánh dới

t
t
3 cm
Chiều cao dầm thép

sb
H
146 cm
Chiều cao toàn bộ dầm chủ

cb

NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124
TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM
2011- Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cờng độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên
hợp giữa dầm thép và bản BTCT.
+ Mặt cắt tính toán là mặt cắt Thép BTCT.
+ Tải trọng tính toán.
1. Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lợng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn
bánh.

2.Hoạt tải
Trờng hợp 2: Cầu dầm liên hợp thi công bằng phơng pháp lắp ghép trên đà giáo
cố định hoặc có trụ tạm đỡ dới.
NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124
TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM
2011
- Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lợng của kết cấu nhịp và
tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, nh vậy giai đoạn này mặt cắt cha làm việc.
- Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lợng của kết cấu nhịp mới truyền lên
các dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp. Nh vậy tải
trọng tác dụng lên dầm gồm:
+ Tĩnh tải giai đoạn I.
+ Tĩnh tải giai đoạn II
+ Hoạt tải.
Kết luận:
Giả thiết cầu đợc thi công bằng phơng pháp lắp ghép bằng cần cẩu nên dầm
làm việc theo hai giai đoạn ở trong trờng hợp 1.
3.2 Xác định đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn I

ữ ữ

=38095 cm3
- Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I.
0
1
38095
610
t
S
Y
A
= =
= 62.45 cm
- Chiều cao sờn dầm chịu nén.
1 1
146 3 62.45 80.55
C sb c
D H t Y
= = =
cm
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục I-I:
1
1
146 62.45 83.55
t sb
Y H Y
= = =
cm
- Khoảng cách từ mép dới dầm thép đến trục I-I:

4
488498.0333 cm
+ Mômen quán tính bản cánh trên.

2
3 3
2
1
40.3 3
( ) 40.3. 146 62.45
12 2 12 2
c c c
cf c c sb
b t t
I b t H Y

= + = +
ữ

= 807938.2 cm4
+ Mômen quán tính bản cánh dới.

3 3
2 2
1
70.3 3
( ) 70.3.(62.45 )
12 2 12 2
t t t
tf t t



= + = +
ữ

= 16334.07 cm3
- Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép đối với trục Oy.

3 3 3 3 3 3
3.40 140.2 3.70
12 12 12 12 12 12
c c t t
y
t b D t t b
I

= + + = + +
=101843.333 cm4
- Bảng kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I.
các đại luợng kí hiệu gia trị đơn vị
Diện tích mặt cắt dầm thép
.
NC
A
610
cm2
Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm

cm4
.Mômen quán tính phần cánh trên
.
cf
I
807938.16
cm4
NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124
TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM
2011
.Mômen quán tính phần cánh dới
.
tf
I
780308.01
cm4
.Mômen quàn tính dầm thép
.
NC
I
2076739.358
cm4
.Mômen tĩnh mặt cắt đối với TTH I-I
.
NC
S
16334.3
cm3
.MMQT của măt cắt đối với trục Oy
.

tt
L
=
=367,5 cm
+














+
c
s
b
t
t
4
1
.
2
1








+
c
s
b
t
t
4
1
.
2
1
max.6

=6.18+10=118 cm
+
2
S
=
110 cm
Vậy:
2
b
=110 cm

16 20
c
f

10 30
2
'
20 25
c
f

9 27
3
'
25 32
c
f

8 24
4
'
32 41
c
f

7 21
5
'
41
c

=1,131 cm2
+Sè thanh trªn mÆt c¾t ngang dÇm: n=10 thanh
+Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thanh: @=22 cm
+Tæng diÖn tÝch cèt thÐp phÝa trªn:
rt
A
= 10.1,131=11,31 cm2
+Kho¶ng c¸ch tõ tim cèt thÐp phÝa trªn ®Õn mÐp trªn cña b¶n
t«ng:
rt
a
= 5 cm
-Líi cèt thÐp phÝa díi:
+§êng kÝnh cèt thÐp:
=Φ
12 mm
+DiÖn tich mÆt c¾t ngang mét thanh: a=
2
3,1416.1,2
4
=1,131 cm2
+Sè thanh trªn mÆt c¾t ngang dÇm: n=10 thanh
+Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thanh: @=22 cm
+Tæng diÖn tÝch cèt thÐp phÝa trªn:
rb
A
= 10.1,131= 11,31 cm2
+Kho¶ng c¸ch tõ tim cèt thÐp phÝa trªn ®Õn mÐp trªn cña b¶n
t«ng:
rb

+
:,,
rtrtrt
Adn
Số thanh,đờng kính và diện tích cốt thép ở lới trên.
+
:,,
rbrbrb
Adn
Số thanh,đờng kính và diện tích cốt thép ở lới dơí.
+
:,
rbrt
aa
Khoảng cách từ tim lới cốt thép trên va dới đến mép bản bêtông.
+
:
s
t
Chiều dày bản bêtông.
+
:
h
t
Chiều dày của vút dầm.
+
:
r
Y
Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến

: Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông.
+
NC
A
: Diện tích dầm thép.
+
ST
A
: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi không xét từ biến.
- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép.
NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124
TKMH CẦU THÉP F1 BỘ MÔN CẦU HẦM
2011
1
1 1 1
. 1
1 1 2
. 2. . . .
2 2 2 3
18 5
18.220. 146 62.45 5 40.5. 146 62.45
2 2
1
( )
8
1 2
2. .5.5. 146 62.45 .5
2 3
s h
x s s sb h c h sb h h sb h

= 52916.1 cm3
- Kho¶ng c¸ch tõ TTH I-I ®Õn TTH II-II.

1
1
52916.59
1155.745
x
ST
S
Z
A
= =
= 45.79 cm
- ChiÒu cao sên dÇm chÞu nÐn.

112
ZYtHD
csbc
−−−=
=146-3- 62.45- 45.785 = 34.76 cm
-Kho¶ng c¸ch tõ mÐp trªn dÇm thÐp ®Õn trôc II-II:

11
ZYHY
sb
II
t
−−=
=146- 62.45 – 45.785 = 37.76 cm

8 12 2
s s s
s s s sb h
b t t
I b t H Y Z t
n
 
 
= + − − + + =
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
 
 
+ − − + +
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
= 1339717.7 cm4
+ M«men qu¸n tÝnh cña phÇn vót b¶n c¸nh.
NGUYỄN TẤT THÀNH LỚP _ CẦU ĐƯỜNG SẮT _K47_TC Page 124
TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM
2011

2
3 3
+ + +
ữ
ữ

ữ
= =
ữ

ữ
+ +
ữ
ữ

+ + + +
ữ
ữ

ữ
ữ

ữ
+
ữ
ữ


.
2 2
1
1 2
2. .
2 3
.
s h
s s sb h c h sb
s
h h sb h
r sb r
t t
b t H Y Z t b t H Y Z
S
n
b t H Y Z t
A H Y Z Y


+ + + +
ữ ữ
=
+ +

= 27929 cm3
d Xác định ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn.
NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124
TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM
2011
- Mặt cắt liên hợp dài hạn đựơc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng lâu dài nh
tĩnh tải khi đó ta phải xét tới từ biến.
- Trong trờng hợp có xét tới hiện tợng từ biến thì các đặc trng hình học của mặt cắt
đựơc tính tơng tự khi không xét tới từ biến, chỉ thay hệ số n bằng n.
- Tính diện tích bản bêtông.
+Diện tích bản bêtông.

1 1
. . 2. . . 18.220 40.5 2. .5.5
2 2
S s s c h h h
A b t b t b t
= + + = + +
=4185 cm2
+Diện tích tính đổi của mặt cắt.

' 4185
610 22,62
' 24
S
ST NC r
A
A A A
n
= + + = + +

rsbr
hsbhh
h
sbhc
s
hsbssx
YYHA
tYHbt
t
YHtb
t
tYHtb
n
S
++












++


+ +
ữ
+
=19109.71 cm3
- Khoảng cách từ TTH I-I đến TTH
, ,
II II

1'
1
19109.92
'
806.995
x
LT
S
Z
A
= =
=23.68 cm
- Chiều cao sờn dầm chịu nén.

112
'' ZYtHD
csbc

+=
= 62.45+23.68= 86.13 cm
- Xác định mômen quan tính của tiết diện liên hợp.
+ Mômen quán tính của dầm thép.

2
1
'
'.ZAII
NC
I
NC
II
NC
+=
=
2
2076739.358 610 23.68= + ì
=2418795.1 cm4
+ Mômen quán tính của phần bản bêtông.










+ + +
ữ
ữ
ữ= 904800.8cm4
+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh.

2
3 3
1 1
,
2
1 1
.
' 2.
12 2 36
1
'
1 2
2. . '
2 3
c h h h h
c h sb
h
h h sb h
b t t b t

2.5.5. 146 62.45 23.68 .5
2 3+ + + +
ữ
ữ

ữ
ữ

ữ
+
ữ
ữ= 36596.677 cm4
+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản.

2
11
)'.('
rsbrr
YZYHAI
+=
=
( )
2
22,62. 146 62.45 23.68 14

ZYHtb
t
tZYHtb
n
S
++












++






++






+ + + +
ữ ữ


= +
+ +
ữ
+
= 14444.9cm3
Bảng tổng hợp kết quả ĐTHH của mặt cắt dầm biên:
c trng hỡnh hc ca mt ct dm biờn
Khụng xột t bin cú xột t bin
n
v
Kớ
hiu Giỏ tr
Kớ
hiu Giỏ tr
B rng cỏnh hng
1
b
110
1

A
225 cm2
Din tớch ton b bn bờtụng
S
A
4185
'
S
A
4185 cm2
Din tớch cốt thép trong bản bêtông
r
A
22,62
r
A'
22,62 cm2
Diện tích mặt cắt tính đổi
ST
A
1155,74
ST
A'
806,995 cm2
Mômen tĩnh của Mc với trục I-I
1
x
S
52916.1
'1

45865
h
I '
36596 cm4
MMQT của cốt thép trong bản
r
I
60609
r
I '
123427 cm4
MMQT mc ct liờn hp vi trc II-II
ST
I
4801669
LT
I
3483618 cm4
MM tnh ca bn vi trc II-II
s
S
27929
s
S'
14444.9 cm3
3.3.5 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm trong
NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124
TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM
2011
Đặc trng hình học của mặt cắt dầm trong:

s
b
220 cm
Din tớch bn bờ tụng
SO
A
3960
'
SO
A
3960 cm2
Din tớch phn vỳt bn
h
A
225
'
h
A
225 cm2
Din tớch ton b bn bờtụng
S
A
4185
'
S
A
4185 cm2
Din tớch cốt thép trong bản bêtông
r
A

MMQT ca dầm thép vi trc II-II
NC
II
I
3355478
NC
II
I
'
2418795 cm4
MMQT của bản BTCT vi trc II-II
S
I
1339718
S
I '
904801 cm4
MMQT của phần vút bản vi trc II-II
h
I
45865
h
I '
36596 cm4
MMQT của cốt thép trong bản
r
I
60609
r
I '

t yt t t
P F b t
=
=345.0,1.70.3=7245 kN
+ Lực dẻo tại bản cánh trên dầm thép:
. .
c yc c c
P F b t
=
=345.0,1.40.3=4140 kN
+ Lực dẻo tại sờn dầm thép:
. .
w yw w w
P F D t
=
=345.0,1.140.2=9660 kN
+ Lực dẻo tại trọng tâm bản bêtông:

'
0,85. .
s c s
P f A
=
=0,85.28.0,1.4185=9248.85 kN
+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản trên:

.
rt yrt rt
P F A
=

P P

+
=16905 kN
+
c rb s rt
P P P P+ + +
=14338.87 kN
Vậy ta có:
t
P P

+
>
c rb s rt
P P P P+ + +
=>Kết luận:TTH dẻo (PNA) đi qua sờn dầm.
-Đối với dầm trong ta có:
+

PP
t
+
= 16905 kN
+
rtsrbc
PPPP
+++
=14338.87 kN
Vậy ta có: