ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT
TRỤ CẦU T2
1
I. Các kích thước cơ bản
100100
1600
750
1300
7000
1500 500
1400 23002300
5300 500 900
20402040
7000 10001000
10000
1500 500 5300 500 900
11080
110022202220222022201100
II. Các điều kiện cơ bản
Mực nước tính toán
2.5
tt
H m
= +
Mực nước thấp nhất
min
1,6H m= +
Mực nước cao nhất
max
3,7H m= +

Môđun đàn hồi của bêtông
1,5
0,043.2400. 28 26750
c
E MPa
= =
Cường độ chảy dẻo của cốt thép
280
y
f MPa=
Giới hạn ứng suất ở trạng thái sử dụng
Giới hạn ứng suất nén
'
0,45. 0,45.28 12.6
c
f MPa= =
Giới hạn ứng suất kéo
'
0,5. 0,5. 28 2,645
c
f MPa= =
IV. Tải trọng tónh tác dụng lên kết cấu
Tại mỗi vò trí gối có các lực tồn tại theo 3 phương vuông góc tác dụng
+ Lực theo phương dọc cầu:
1 5perp perp
L L÷
+ Lực theo phương ngang cầu:
1 5par par
L L÷
+ Lực theo phương đứng:

2
1,6
g
A m
=
Trọng lượng đoạn dầm:
3
2 2
. . .2 2,45.10 .1,6.1, 2.2 9408
d c g dac
DC A L KG
γ
= = =
+ Đoạn dầm còn lại:
Diện tích tiết diện
2
3
0,56
g
A m
=
Trọng lượng đoạn dầm:
( ) ( )
3
3 3
. . 2. 2,45.10 .0,56. 33 2. 0,8 1,2 39788
d c g ck dac
DC A L L L KG
γ
= − + = − + =

γ γ
= = = =
c) Dầm ngang:
( ) ( )
. . 0,813.0,8 .8
. 2450. 77,26 /
. 5.33
dn dn n
dn c
b
A t N
DC KG m
N L
γ
= = =
d) Ván khuôn lắp ghép:
. . 2450.0,86.0,025 52,675 /
vk c vk vk
DC b h KG m
γ
= = =
e) Vách ngăn:
Với dầm có chiều dài 33m, ta dùng 2 vách đứng mỏng dày 15cm chia dầm
làm 3 khoang, mỗi khoang dài 11m. Vách ngăn này có tác dụng tăng độ ổn
đònh khi cẩu lắp dầm.
. . . / 2450.(1,6 0,56).0,15.2 / 33 23,16 /
vn c vn vn vn
DC A t N L KG m
γ
= = − =

2 2
0,125
0,44 0,125
. .263,75 37,423
2,22
e
g
n
d
P P KG
S
−
−
= = =
Dầm biên:
2 2
0,125
2,22 0,44 0,125
. .263,75 226,33 /
2,22
n e
b
n
S d
P P KG m
S
− +
− +
= = =
Vậy

= = =
Tiện ích và trang thiết bò trên cầu:
m/KG5DW
3
=
Vậy
1 2 3
372,96 15,984 5 393,944 / 3,864 /
DW DW DW DW
KG m KN m
= + +
= + + = =
h) Phản lực gối không có hệ số do một dầm chủ tác dụng lên xà mũ
Dầm biên:
( )
1585,34 1087,8 52,675 23,16 709,33 393.944 .32,3 1593,48 .0,5
63010,56 618,13KG KN
+ + + + + +
 
 
= =
Dầm giữa:
( )
1585,34 1087,8 52,675 23,16 37,423 393,944 .32,3 3186,96 .0,5
52956 519,5KG KN
+ + + + + + 
 
= =
i) Phần tónh tải do trọng lượng bản thân xà mũ được quy đổi thành lực phân bố
đều:

237009450 150004300 4300 43004300
3230032300
2370043004300
Sơ đồ xếp tải:
7
9,3KN/m
Phản lực gối do 2 xe tải 3 trục:
(2)
35.0,282 145.0,415 145.0,548 145.1 145.0,867 35.0,734 445,91
TR
R KN= + + + + + =
Phản lực gối do 1 xe tải 3 trục:
(1)
145.1 145.0,867 35.0,734 296,405
TR
R KN= + + =
Phản lực tại gối do xe tandem:
110.(1 0,963) 215,93
tadem
R KN= + =

Phản lực tại gối do tải trọng làn gây ra:
9,3.2.32,3.1.0,5 300,39
lane
R KN= =
Phản lực tại gối do người đi bộ gây ra:
3.2.32,3.1.0,5 96,9
PL
R KN
= =

0,82
1,36
1
40
600 1800
3000
1200
0,18
0,198
0,468
0,721
0,45
V2
V1
12201780400
1
V2
V3
0,279
0,55
1220
. . .
3000
lane
lane
LL
m R
V
γ
Ω

1
0,9.( )
TH lane TR PL
V V V V= + +
( )
3
.0,5
TH TR lane PL
V V V V
= + +
Xét trạng thái giới hạn sử dụng:
Gối 1:
1
. . . 1.1,2.300,39.712
85,55
3000 3000
lane
lane
LL
m R
V KN
γ
Ω
= = =
( )
(2) (2)
1
. . 1 . .0,5. 1.1,2.1,25.445,91.0,5.0,53 177, 25
TR TR
LL i

V V V V KN= + + = + + =
( )
( )
3 (1)
1 1 1 1
.0,5 117,82 85,55 126,745 .0,5 223,97
TH TR lane PL
V V V V KN
= + + = + + =
Gối 2:
2
. . . 1.1,2.300,39.1950,72
234,4
3000 3000
lane
lane
LL
m R
V KN
γ
Ω
= = =
( ) ( )
(2) (2)
2
. . 1 . .0,5. 1.1,2.1,25.445,91.0,5. 0,468 0,721 397,64
TR TR
LL i
V m IM R y KN
γ

( )
3 (1)
2 2 2 2
.0,5 264,32 234,4 3,5 .0,5 383,27
TH TR lane PL
V V V V KN
= + + = + + =
Gối 3:
3
. . . 1.1,2.300,39.335,5
40,3
3000 3000
lane
lane
LL
m R
V KN
γ
Ω
= = =
( )
(2) (2)
3
. . 1 . .0,5. 1.1,2.1,25.445,91.0,5.0,279 93,3
TR TR
LL i
V m IM R y KN
γ
= + = =
∑

Điểm đặt của lực hãm xe tại cao độ gối cầu của trụ thiết kế.
Lực hãm được lấy bằng 25% trọng lượng của các trục xe tải hay xe hai
trục thiết kế cho mỗi làn được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải
theo quy trình và coi như đi cùng một chiều. Các lực này được coi như tác
dụng theo chiều nằm ngang cách phía trên mặt đường 1800mm theo cả hai
chiều dọc để gây ra hiệu ứng lực lớn nhất. Tất cả các làn thiết kế phải được
chất tải đồng thời đối với cầu và coi như đi cùng một chiều trong tương lai.
Phải áp dụng hệ số làn quy đònh trong điều 3.6.1.1.2.
Lực hãm do 2 làn xe tác dụng được phân bố đều cho 5 gối.
25%. . . 0,25.(35 145 145).1.2 162,5
tr
BR P m n KN= = + + =
Khoảng cách từ mặt cầu đến mặt trên xà mũ:
4 70 200 800 1074mm
+ + + =
Tại mỗi gối tựa lực hãm tạo một cặp lực:
162,5/5 32,5
perp
L KN= =
Và một mômen
32,5.(1,074 1,8) 93,4 .
perp
M KN m= + =
tại gối
Mômen tại mặt cắt đỉnh bệ
162,5.(1,074 1,8 1,4 5,3) 1555,78 .
y
M KN m= + + + =
5) Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu thượng tầng (
sup

B
V m s S
= =
. 59 /
B
V V S m s
⇒ = =
Trong đó:
V
B
- Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm
thích hợp với vùng tính gió có đặt cầu đang nghiên cứu, như quy đònh trong
bảng 3.8.1.1- 1.
S : hệ số điều chỉnh đối với khu đất chòu gió và độ cao mặt cầu theo quy
đònh trong bảng 3.8.1.1.2
C
d
: Hệ số cản được quy đònh trong A3.8.1.2.1.1, phụ thuộc vào tỉ số b/d.
Trong đó: b = Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can (mm)
d = Chiều cao kết cấu phần trên bao gồm cả lan can đặc, nếu
có (mm). Quy đònh lấy hệ số tối thiểu là 0.9. Trong bài, ta lấy
hệ số cản gió =1,2
11
Hệ số cản
1,2
d
C =
2
0,0006.(59) .1,2 2,5 1,8
B

+ +
= = =
Nên tạo ra mômen làm xoắn mặt cắt ngang cầu tại gối có trò số
1,662.268,43 446,13 .
red
M KN m= =
Thành phần mômen này tạo các phản lực hướng lên cho 2 gối tựa 1, 2 và
hướng xuống cho 2 gối tựa 4, 5.
Xác đònh các phản lực này thông qua việc giả thiết mặt cắt ngang có độ
cứng lớn vô cùng dưới tác dụng mômen xoắn
red
M
. Khi đó phản lực tại gối
thứ i được xác đònh như sau:
2
.
red i
i
i
M x
V
x
=
∑
Trong đó:
i
x
là khoảng cách hai tim dầm thứ i với quy tắc đánh số đối xứng
2 2 2 2
4,44 8,88 98,568

cap B cap
WS P A KN= = =
( tác dụng lên xà mũ)
. 2,5.1,4 3,5 /
col B col
WS P D KN m
= = =
( phân bố đều theo chiều cao thân trụ)
5,6 3,5.5,3 24,15
sub cap col
WS WS WS KN= + = + =
Mômen tại gối
su
5,6.1,4.0,5 3,5.5,3.(5,3.0,5 1,4) 79 .
b cap col
ws ws ws
M M M KN m
= + = + + =
Mômen tại mặt cắt đỉnh bệ
5,6.(1,4.0,5 5,3) 3,5.5,3.5,3.0,5 82,76 .
x
M KN m= + + =
7) Tải trọng gió tác dụng lên xe (
WL
)
Theo A3.8.1.3, khi xét tổ hợp tải trọng cường độ III, phải xét tải trọng gió
tác dụng vào cả kết cấu và xe cộ.
12
Tải trọng ngang của gió lên xe cộ bằng tải phân bố 1,5 KN/m, tác dụng
theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở 1.8m trên mặt

2
.
perp i
i
i
M x
V
x
=
∑
Trong đó:
i
x
là khoảng cách hai tim dầm thứ i với quy tắc đánh số đối xứng
2 2 2 2
4,44 8,88 98,568
i
x m
= + =
∑
1 5
139,25.8,88
12,55
98,568
V V KN= − = =
2 4
139,25.4,44
6,3
98,568
V V KN= − = =

Lực đẩy nổi của nước là một lực đẩy hướng lên trên, được lấy bằng tổng
của các thành phần thẳng đứng của áp lực tónh tác dụng lên tất cả các bộ
phận nằm dưới mực nước thiết kế.
p lực tónh được xác đònh theo công thức :
B=
w
γ
V
0
Trong đó: V
0
: Thể tích phần ngập nước.
w
γ
: Trọng lượng riêng của nước.
p lực nước tónh tại mặt cắt đỉnh bệ:
B =10x22.9 = 229 KN
Trong đó: Vo =(5,6.1,4+2.3,14.0,7.0,7).2,1=22,9m
3
(Thể tích phần trụ
được tính từ mực nước thấp nhất đến đỉnh bệ)
p lực nước tónh tại mặt cắt đáy bệ:
B =10x162,9 = 1629 KN
Trong đó: Vo =22,9+10.7.2=162,9 m
3
(Thể tích phần trụ và bệ móng được
tính từ mực nước thấp nhất đến đáy bệ)
Vậy áp lực đẩy nổi tại mặt cắt đỉnh bệ là 229 KN, ở đáy móng là 1629 KN
Áp lực dòng chảy p :
Áp lực dòng chảy lớn nhất ứng với ở mực nước cao nhất , ta tính với ở mực

14
p lực của dòng chảy theo phương ngang phân bố đều trên kết cấu phần
dưới do dòng chảy lệch với chiều dọc của trụ một góc
φ
. Trong trường hợp
cầu Kênh Bích, cầu vuông góc với dòng kênh, do đó ta không tính áp lực
của dòng chảy theo phương ngang.
9) Tính toán lực va tàu
Cầu được thiết kế với cấp đường sông cấp VI ,nên theo điều 3.14.2 ta có :
Tấn trọng thiết kế :
Tàu tự hành : 40 DWT
-Tải trọng va tàu đối với tàu tự hành:
Vận tốc va tàu thiết kế : V = 2.5+V
s
= 5m/s (A3.14.3)
Trong đó: Vs là vận tốc bình quân hàng năm của dòng chảy liền kề với
bộ phận cầu được xem xét (m/s)
Lực va đâm thẳng đầu tàu vào trụ : (A3.14.5)
P
s
= 1.2
×
10
5
V
DWT
= 1.2x10
5
x5x
40

D
(KN) y(m) Mx(KN.m)
DC
Nhòp trái
555.72 0.94 522.38
Nhòp phải
555.72 0.94 522.38
Tổng
1111.44 1044.75
V
D
(KN) y(m) Mx(KN.m)
DW
Nhòp trái
62.41 0.94 58.67
Nhòp phải
62.41 0.94 58.67
Tổng
124.82 117.33
 Tónh tải bản thân
Pl(KN) y(m) Mx(KN.m)
P1
71.97 1.02 73.41
16
P2
19.99 0.68 13.59
Tổng
91.96 87.01
b) Hoạt tải
Rtr(KN) Rph(KN) ΣR.(1+IM) V y(m) Mx(KN.m)

1.75 1526.57 1434.97
4 Tải trọng bộ hành
1.75 203.49 191.28
Tổng
3421.54 3216.95
• TTGH SD
TT Tên tải trọng Hệ số Lực cắt Mômen
1 Tónh tải
1.00 1203.40 1131.76
2 Tónh tải chất thêm
1.00 124.82 117.33
17
3 Hoạt tải + xung kích
1.00 872.33 819.99
4 Tải trọng bộ hành
1.00 116.28 109.30
Tổng
2316.83 2178.38
• TTGH Mỏi
TT Tên tải trọng Hệ số Lực cắt Mômen
1 Tónh tải
1.00 1203.40 1131.76
2 Tónh tải chất thêm
1.00 124.82 117.33
3 Hoạt tải + xung kích
0.75 654.24 614.99
4 Tải trọng bộ hành
0.75 87.21 81.98
Tổng
2069.68 1946.06

n
s s
c
M
a d d mm
f b
= − − = − − =
Kiểm tra điều kiện
5
max
5
0,003.2.10
0,75. 0,75.0,85. .1350 586,79 71,42
0,003.2.10 280
b
a a mm a mm
= = = > =
+
Diện tích cốt thép:
'
2
0,85. . .
0,85.28.71,42.1600
9712,98
280
c
s
y
f a b
A mm

Z
f
f
=
≤
( * )
Tiết diêïn b x h = 1600 x 1400 mm,
s
d
= 1350 mm ,
s
A
=10048mm
2
Tỷ số mun đàn hồi :
c
s
E
E
n
=
Trong đó :
-
MPa000 200 E
s
=
-
1,5 1,5
0,043. . ` 0,043.2500 . 28 28442
c c c

 ÷
 
 
= + − =
 ÷
 ÷
 
Ta lần lựơt tính các giá trò trong biểu thức ( * ):
• Tính
s
f
( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ):
( )
n.xd
I
M
f
s
cr
s
s
−=
Momen quán tính của tiết diện nứt :
( )
( )
3
2
3
2
10 3

= − = − =
• Tính f
sa

3
c
sa
A.d
Z
f
=
Thông số vết nứt: Z = 23000 N/mm
19
Diện tích trung bình của bêtông bao quanh một thanh thép:
n
A
A
c
=

2
1600.(50 50 50) 240000
c
A mm= + + =
2
240000
7500
32
A mm⇒ = =
3

M M KN m
+
= = + =
1249,1 614,99 81,98 1946,06 .
Max DC DW LL
M M M KN m
+
= + = + + =
ng suất trong cốt thép:
10048
0,005
. 1600.1350
s
A
b d
ρ
= = =
( )
( )
2
2
. 2. . .
0,005.7 2.0,005.7 0,005.7
. 1 1350. 1
3 3
1245,7
v
n n n
d d
mm

max
max
1946,06.10
155,5
. 10048.1245,7
s v
M
f MPa
A d
= = =
Biên độ giao động ứng suất trong cốt thép:
max min
155,5 99,8 55,7
f
f f f MPa= − = − =
Biên độ giao động ứng suất trong cốt thép cho phép:
( )
(max) min
145 0,33. 55. / 145 0,33.99,8 55.0,3 128,6 55,7
f f
f f r h MPa f MPa
= − + = − + = > =
d) Kiểm tra chòu cắt:
20
Khả năng chòu cắt của thép đai được xem là nhỏ nhất khi góc nghiêng
của vết nứt
0
45
θ
=

 
= = =
 
 
 
 
Khả năng chòu cắt của bê tông:
vwcc
d.b.'f 083,0V
β=
(5.8.3.3-3)
Trong đó
β
hệ số chỉ khả năng của bêtông bò nứt chéo
c
'f
cường độ chòu nén của bêtông
w
b
bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ
nhất trong chiều cao dv
v
d
chiều cao chòu cắt hữu hiệu
'
0,083.2. . . 0,083.2. 28.1600.1314,3 1847147,5
c c v
V f b d N= = =
Yêu cầu khả năng chòu cắt của thép đai:
3

Chọn
100s mm
=
để bố trí
Kiểm tra theo điều kiện cấu tạo
21
( )
( )











≥
<≤
1,0
d.b.f
V
nếumm300;d.4,0min
1,0
d.b.f
V
nếumm600;d.8,0min
b.f.083,0

3421540
0,0581 0,1
. . 28.1600.1314,3
u
c w v
V
f b d
= = <
Vậy
( ) ( )
274,73
min 274,73
min 0,8. ;600 min 0,8.1314,3;300
v
mm
S mm
d mm mm


≤ =

=


Ta chọn bước cốt đai
100S mm=
VII. Thiết kế trụ
Ta sẽ đưa tất cả tải trọng về trọng tâm đỉnh bệ trụ
Tiết diện trụ chọn được vát cạnh theo một bán kính bằng một nửa chiều rộng
thân trụ, khi tính toán quy đổi tiết diện về hình chữ nhật để gần với mô hình

Tổng
2830.89 0.00 0.00 0.00 0.00
b) DW
V(KN) Hx(KN) Hy(KN) Mx(KN.m) My(KN.m)
DW (KCPT)
Nhòp trái
62.41 0.00 0.00 0.00 -23.40
Nhòp phải
62.41 0.00 0.00 0.00 23.40
Tổng
124.82 0.00 0.00 0.00 0.00
2) Hoạt tải
a) Theo phương dọc cầu (ta đặt cả 2 làn trên 1 nhòp để My là lớn nhất)
Rtr(KN) Rph(KN)
ΣR.(1+IM)
V(KN) x(m) Hx(KN) My(KN.m)
2 xe tải
149.50 296.40 557.38 1114.75 0.38 0.00 55.09
1 xe tải
0.00 296.40 370.50 741.00 0.38 0.00 277.88
PL
0.00 48.45 48.45 96.90 0.38 0.00 36.34
lane
150.20 150.20 300.40 600.80 0.38 0.00 0.00
TH1
299.70 446.60 857.78 1640.90 0.00 187.30
TH3
150.20 446.60 520.70 1089.85 0.00 426.86
Giá trò thiết kế
1640.90 426.86

0.00 0.00 24.15 82.76 0.00
Hoạt tải
0.00 24.23 48.45 463.86 232.00
5) Lực đẩy nổi, áp lực dòng chảy
V(KN) Hx(KN) Hy(KN) Mx(KN.m) My(KN.m)
Lực đẩy nổi
-229.00 0.00 0.00 0.00 0.00
p lực dòng chảy
0.00 0.00 6.60 6.93 0.00
6) Lực va tàu
V(KN) Hx(KN) Hy(KN) Mx(KN.m) My(KN.m)
Ps
0.00 0.00 2276.80 6830.4 0.00
7) Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh móng
Tên tải trọng Ký hiệu V(KN) Hx(KN) My(KN.m) Hy(KN) Mx(KN.m)
25