ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HCM
KHOA CÔNG TRÌNH

GVHD : Th.S PHẠM ĐỆ
SVTH : ĐỖ VĂN PHÚC
LỚP : CD09LT
MSSV : 09L1110043
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 1

(1.8 2.5)
tc
B
n
S
S m
=
= ÷





6
8
n
n
=
=


h
với S: khoảng cách tim giữa 2 dầm chủ, S
h
: Chiều dài hẫng.
Theo kinh nghiệm: S
≈
2S
h
=> Chọn n= 7 => S=1900mm
13300
( 1)
2
(7 1) 1900
950
2
tc
hc
B n S
S mm
−
− −
=
×
=> ==
−
2.2. Chọn sơ bộ kích thước dầm chính:
a. Chiều cao dầm thép d =
1 1
20 25
 

- Bề dày sườn (12÷16)mm. Chọn
w
15 .t mm=
e. Kích thước bản bêtông
- Bản làm bằng bê tông có:
' 30 .
C
f MPa=
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
- Bề dày bản bê tông:
200 .
s
t mm=
- Chiều cao đoạn vút bêtông:
100 .
h
t mm=
- Góc nghiêng phần vút:
2.3. Kích thước sườn tăng cường:
+ Số dầm chính : 7 dầm.
+ Khoảng cách 2 dầm : 1.9 m.
+ Số sườn tăng cường đứng (một dầm): 46
+ Khoảng cách các sường tăng cường: 1.5 m
+ Số liên kết ngang: 11 (9 Liên kết ngang và 2 dầm ngang ở đầu dầm)
+ Khoảng cách 2 liên kết ngang: 3 m
+ Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m.
3. Phương pháp thiết kế:
- Bản mặt cầu tính theo bản hẫng và làm việc theo phương ngang cầu.
- Dầm chính: Tính như dầm giản đơn. Tiết diện dầm thép liên hợp, khoảng

−
γ = ×
- Bản mặt cầu, vút bản
Bêtông:
'
c
f 30 MPa=
;
5 3
2.5 10 N/ mm
−
γ = ×
Thép AII:
y
F 280 MPa=
;
5 3
s
7.85 10 N/ mm
−
γ = ×
- Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang
Thép tấm M270M cấp 345:
y
F 345 MPa=
;
5 3
s
7.85 10 N/ mm
−

2.1.1.1. Tải trong tác dụng lên thanh lan can:
0
x
y
w = 0.37 N/mm
w = 0.37 N/mm
P = 890 N
g = 0.095 N/mm
2000
2000
Hình 2.1: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can
- Theo phương thẳng đứng (y):
+ Tónh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can
2 2 2 2
-5
D -d 100 -92
g 7.85 10 3.14 0.095 N/ mm
4 4
= γ π = × × × =
+ Hoạt tải:
Tải phân bố: w = 0.37 N/mm
- Theo phương ngang:
+ Hoạt tải:
Tải phân bố: w = 0.37 N/mm
- Tải tập trung P = 890 N được đặt theo phương hớp lực của g và w
2.1.1.2. Nội lực của thanh lan can:
* Theo phương y:
- Mômen do tónh tải tại mặt cắt giữa nhòp:
2 2
y

x
w
w L 0.37 2000
M 185000 N.mm
8 8
× ×
= = =
* Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can:
y y 2 x 2
DC g LL w LL w LL P
M .
( .M .M ) ( .M ) M
= η
 
γ + γ + γ + γ
 
- Trong đó:
+
η
: là hệ số điều chỉnh tải trọng:
D I R
. .η = η η η
Với:
D
0.95 :η =
hệ số dẻo cho các thiết kế thông thường và theo đúng yêu
cầu
I
1:η =
hệ số quan trọng

+ M
n
: sức kháng của tiết diện
n y
M f S= ×
S là mômen kháng uốn của tiết diện
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
3 3 3 3 3
3.14
S .(D d ) (100 92 ) 21716 mm
32 32
π
= − = × − =
n
M 240 21716 = 5211840 N.mm⇒ = ×
n
.M 1 5211840 = 5211840 N.mm 1216329 N.mmφ = × ≥
Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chòu lực
2.1.2. Cột lan can
Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan
(hình 2.2)
I
I
I
I
P'' = 1630 N
P'' = 1630 N
h = 650
2

- Mômen tại mặt cắt I-I:
I I 2
M P'' h P'' h
1630 650 1630 300 1548500 N.mm
−
= × + ×
= × + × =
- Mặt cắt I-I đảm bảo khả năng chòu lực khi:
n LL I I
M . .M
−
φ ≥ η γ
- Sức kháng của tiết diện:
n y
M f Sφ = ×
+ S mômen kháng uốn của tiết diện
3
3
2
3
8 175
130 8
2
130 8 91
I
12
12
S 219036.74 N/ mm
Y 95
×

I
r
A
=
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
8
8
130
Y
X
124
140
61
8
61
Hình 2.4: Tiết diện nhỏ nhất của cột lan can
Với:
I : mômen quán tính của tiết diện:
( )
3
3
4
2
8 124
130 8
I 2 10342656 mm
130 8 66
12
12

= 2.5 N/mm
Hình 2.6. Sơ đồ tính nội lực lề bộ hành
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
2.2.2. Tính nội lực:
- Mômen tại mặt cắt giữa nhòp:
+ Do tónh tải:
×
= = =
2
2
DC
DC.L
2.5 1200
M 528125 N.mm
8 8
+ Do hoạt tải:
×
= = =
2
2
PL
PL.L
3 1200
M 633750 N.mm
8 8
- Mômen ở trạng thái giới hạn cường độ:
 
= η γ × + γ ×
 

a d d 80 80 0.71 mm
0.9 0.85 30 1300
0.85 f b
- Bản lề bộ hành có 28 MPa< f'
c
= 30 Mpa < 56 Mpa
⇒
β = − − = − × − =
'
1 c
0.05 0.05
0.85 .(f 28) 0.85 (30 28) 0.84
7 7
- Xác đònh khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà c:
= = =
β
1
a 0.71
c 0.85 mm
0.84

- Xác đònh trường hợp phá hoại cho bài toán cốt đơn:
= = <
s
c 0.85
0.011 0.42
d 80

⇒
Bài toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo

2
) và
theo phương dọc lề bộ hành bố trí
10a200φ
Hình 2.7. Bố trí cốt thép trên lề bộ hành
2.2.4. Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm tra nứt)
- Tiết diện kiểm toán:
Tiết diện chữ nhật có b x h = 1200 mm x 100 mm
- Khoảng cách từ thớ chòu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chòu kéo
gần nhất:
c
d a' 20 mm
= =
< 50 mm
- Diện tích của vùng bê tông bọc quanh 1 nhóm thép:
= × × = × × =
2
c c
A 2 d b 2 20 1200 52000 mm
- Diện tích trung bình của bê tông bọc quanh 1 thanh thép:
= = =
2
c
A
52000
A 7428.57 mm
n 6
- Mômen do ngoại lực tác dụng vào tiết diện:
=
s

c
E 200000
n 7.69
E 2994.48
= = =
- Chiều cao vùng nén của bêtông khi tiết diện nứt:
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
 
 
× ×
× ×
 ÷
= × × + − = × × + − =
 ÷
 ÷
 ÷
× ×
 
 
s s
s
A 2 d b
471 2 80 1200
x n 1 1 7.69 1 1 19.79 mm
b n A 1200 7.69 549.78
- Mômen quán tính của tiết diện bê tông khi đã nứt:
×
= + × × −
×

s
s s
cr
M
1161875
f d x n 80 19.79 7.69 28.79 MPa
I 18685446
- Khí hậu khắc nghiệt:
Z 23000 N/ mm
=
- Ứng suất cho phép trong cốt thép:
= = =
× ×
sa
3
3
c
Z 23000
f 434.26 MPa
d A 20 7428.57
- So sánh:
= > × = × =
sa y
f 434.26 MPa 0.6 f 0.6 280 168 MPa
chọn
y
f 168 MPa
=
để kiểm tra:
= <

, F
L
không gây nguy hiểm cho bó
vỉa nên việc tính toán ở đây chỉ xét lực phân bố F
T
trên chiều dài L
T
.
F
T
L
T
L
c
-Tính sức kháng của bó vỉa.
-Sức kháng của bêtông được xác đònh theo phương pháp đường chảy.
+ Biểu thức kiểm toán cường độ của lan can có dạng:
W t
R F
≥2
c c
W b W
c t
M .L
2
R 8 M 8 M .H
2 L L H

L
2 2 M
+
 
= + +
 ÷
 

(Theo13.7.3.4-4 của 22TCN 272-5)
Trong đó:
W
R
: sức kháng của lan can
W
M
: sức kháng mômen trên một đơn vò chiều dài đối với trục thẳng đứng
c
M
: sức kháng mômen trên một đơn vò chiều dài đối với trục nằm ngang
b
M
: sức kháng của dầm đỉnh
H : chiều cao tường
c
L
: chiều dài đường chảy
t
L
: chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu
F

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Hình 3.1. Sơ đồ tính bản mặt cầu
4.3.3. TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGSOL (bản hẫng)
Hình 3.2. Sơ đồ tính cho bản congxon
3.3.1. Tải trọng tác dụng lên bản Congsol:
3.3.1.1. Tónh tải:
Xét tónh tải tác dụng lên dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu:
Hình 3.3. Tónh tải tác dụng lên bản congxon
− Trọng lượng bản thân:
−
= × × γ = × × × =
5
2 f c
DC b h 1000 200 2.5 10 5 N / mm
− Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:
+ Lớp mui luyện:
5
1 ml
q h 35 1.8 10 1000 0.63 /b N mm
γ
−
= × × = × × × =
+ Lớp phòng nước:
5
2 pn
q h 5 1.8 10 1000 0.09 /b N mm
γ
−
= × × = × × × =
+ Lớp BTXM bảo vệ:

1
= 650 mm: chiều cao của lan can phần bê tông
- Trọng lượng lề bộ hành người đi: (tải này được chia đôi bó vỉa nhận một
nửa và lan can phần bê tông chòu một nửa)
5
2 2 c
2
b h 1000
100 1000 2.5 10 1000
P 1250 N
2 2
−
× ×γ ×
× × × ×
= = =
- Trong lượng thanh lan can tay vòn: trên 1 nhòp có hai thanh: Ф100 dày 4
mm, dài 2000 mm.
Một thanh lan can có trọng lượng:
2 2 2 2
5
3 s
D d 100 92
P ' . . .L 7.85 10 3.14 2000 190 N
4 4
−
− −
= γ π = × × × × =
- Trên toàn chiều dài cầu có 17 nhòp:

⇒

P '' 122.46 51.92 19.39 2.04 195.81 N
= + + + =
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Cột lan can=Tấm thép
1
T
+ Tấm thép
2
T
+Tấm thép
3
T
+ Ống liên kết
Hình 3.4. Chi tiết cột lan can
Khoảng cách giữa hai cột lan can 2000mm, trên chiều dài nhòp 34m có 18 cột.
+ Trọng lượng toàn bộ cột lan can:
= × = × =
∑
3 3
P '' P '' 17 195.81 18 3524.6 N
- Trọng lượng toàn bộ thanh lan can và cột lan can là:
+ = + =
∑ ∑
3
3
P ' P '' 6460 3524.6 9984.6 N
- Ta sẽ quy một cách gần đúng toàn bộ trọng lượng này thành lực phân bố dọc
cầu có giá trò:
+

2 2
(b = 1400mm: bề rộng phần lề bộ hành)
3.3.2. Nội lực trong Congsol:
- Sơ đồ tính nội lực (hình 3.5):
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 16
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Hình 3.5. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản hẫng
- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng:
D R I
η = η × η × η
Trong đó:
D
0.95 :
η =
hệ số dẻo cho các thiết kế thông thường và theo đúng yêu cầu
η =
I
1.05
: hệ số quan trọng
η =
R
0.95
: hệ sốù dư thừa (mức thông thường)
0.95 1 1 0.95⇒ η = × × =
- Giá trò Mômen âm tại ngàm:
 
= η× γ × × + γ × × + γ × ×
 
 
 

* Trạng thái giới hạn sử dụng:
DC
1
γ =
;
PL
1
γ =
;
0.95η =
 
= × × × + × × + × ×
 
 
=
2
s
950
M 1 1 5 1 5612.5 950 1 1900 950
2
10671500 N.mm
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 17
1130
1072 3820
20160
180
389250
180
501080
1130

b 400 mm=
+ Bề dày cánh đưới dầm:
f
t 20 mm=
+ Chiều rộng bản phủ:
'
f
b 500 mm=
+ Bề dày bản phủ:
'
f
t 20 mm=
4.1.2. Phần bản bê tông cốt thép:
+ Bản làm bằng bê tông có:
'
c
f 30 MPa=
+ Bề dày bản bê tông:
s
t 200 mm=

+ Chiều cao đoạn vút bê tông:
h
t 100 mm=
, Góc
nghiêng phần vút:
0
45

4.1.3. Sơ bộ chọn kích thước STC, liên kết ngang,

kết xiên.
+ Mỗi dầm có 9 liên kết ngang, 2 Dầm ngang.
4.2. XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN DẦM:
4.2.1. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện dầm giai đoạn 1:
(Tiết diện dầm thép)
4.2.1.1. Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:
= + + + = × + × + × + × =
' ' 2
s c c w f f f f
A b .t D.t b .t b .t 300 20 1340 15 400 20 500 20 44100 mm
4.2.1.2. Xác đònh mômen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa:
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 19
X
X'
X
X'
NC
NC
C
TTH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
+ Chọn trụcX – X’ đi qua mép trên của tiết diện như hình vẽ:
Hình 4.3: Chọn trục trung hòa cho dầm thép
+ Mômen tónh của dầm thép đối với trục X - X’:
−
 
 
 
= + + + + + + −
 ÷

2 2 2 2
20 1340 20
300 20 1340 15 20 400 20 1340 20
2 2 2
20
500 20 1400 3878900
2
×y
0 mm
A
+ Khoảng cách từ trụcX - X’ đến trục trung hòa (TH1):
−
= = =
x x'
s
K
38789000
C 879.57 mm
A 44100
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
==
s,t
NC
879.5Y c 7 mm.
= − = − =
s,b s,t
NC NC
140Y d 0 879.57 520.4Y 3mm.
4.2.1.3. Xác đònh mômen quán tính của tiết diện dầm thép đối với trục
trung hoà X-X’:

b t t b t t
b t y t b t y
12 2 12 2

SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 20
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
( ) ( )
×
 
× − × − −
= + × × − + +
 ÷
 
× ×
   
+ + × × − − + + × × −
 ÷  ÷
   
=
2
3 3
3
NC
2 2
3 3
4
300 20
20 15 879.57 20 15 520.43 20 20
I 300 20 879.57
12 2 3 3

12797231814.06
24589687.73 mm
52
y
0.43
I
S
4.2.2. Xác đònh các đặc trưng hình học của tiết diện dầm giữa giai đoạn 2
(Tiết diện liên hợp):
+ Trong tiết diện dầm liên hợp thép -BTCT có hai loại vật liệu chính:
- Thép: Thép dầm chủ + Cốt thép dọc trong bản mặt cầu.
- Bê tông: Bản bê tông mặt cầu.
Hai loại vật liệu này có môđun đàn hồi khác nhau, Khi dầm biến dạng, do
khác môđun đàn hồi nên ứng suất khác nhau. Khi tính phải quy đổi bê tông về thép
làm dầm, dùng hệ số quy đổi n.
Ở đây bản làm bằng bê tông có
'
c
f 30 MPa=
. Theo điều 6.10.3.1.1.b-22TCN
272-05 ta có giá trò tỉ số môđun đàn hồi n = 8.
4.2.2.1. Xác đònh bề rộng có hiệu của bản cánh đối với dầm giữa (b
i
):
- Chiều rộng của bản bê tông tham gia làm việc với dầm thép. Theo điều
4.6.2.6.1 - 22TCN 272-05 qui đònh:
- Đối với dầm giữa: Bề rộng bản cánh hữu hiệu là trò số nhỏ nhất của:

+ = =


ST
Y
s,t
NC
Y
s,t
ST
Y
s,b
NC
Y
c,b
ST
Y
c,t
ST
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
−
= + +
π×
× + + ×
π + +
= +
= × +
+
=
2
ct e
d s ct c
s c h h

 ÷

π×
= × ×
×
+

× =
s,t s
2
,t
s i s s
TH1 ct NC
3
h NC h
16
200
20 879.57
t B t t
K 0 A . Y t Y t 100
2 2
1
4 2
1900 200 200
879.57 879.57 60287218.6
2
0
8
n
6mm0

c,b s,t
ST ST
Y Y 280.41mm.
- Mép trên bản bêtông:
= − = − =
c,t s,b
ST ST
Y H Y 1700 11119.6 580.4mm.
Hình 4.4: Tiết diện liên hợp ngắn hạn.
- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp I
ST
:
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
 
×
= + × + × + ×
 
   
 ÷
′
= + + + −
×
 ÷
 
 
× ×
+ × + × ×
+ −
 ÷  ÷

1
I I c .A B t y A . y
1 2
36
2n 2
 
× ×
 ÷
 
π×
+ × × =
2
2
2 4
1
7.07 x100 100
2
16
20 480.41 41241197013.63 mm .
4
- Mômen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới tiết diện dầm thép:
= = =
s,t
ST
ST
s,t
3
ST
41241197013.63
147076210.59 mm

,
41241197013.63 8
568445218.14 m
I
S m3. mm
58 .4
y
0
n
×
= ==
c,b
ST
ST
c,b
ST
3
41241197013.63 8
1176609684.74mm .
280.41
S .
y
n
I
4.2.2.3. Tiết diện liên hợp dài hạn (LT):
* Xác đònh diện tích mặt cắt ngang dầm:
- Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp dài hạn:
−
π + +
= + += + +

 ÷  ÷
 ÷
     
 
+ +
 ÷
 
π ×
= × ×
×
+ × =
×
s,t s,t
s e s s
TH1 ct NC h NC h
2
3
16
200
20 8879
t B t t
K 0 A . Y t Y t 100
2 2
1
.57
4 2
1900 200 200
879.57 22988409.13mm
3 8
n

s,b
NC
Y
c,b
LT
Y
c,t
LT
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
+ Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
- Mép trên dầm thép:
= − =
′
= −
s,t s,t
LT NC
879.Y Y 57 350.33 529.2c 4mm.
- Mép dưới dầm thép:
= + =
′
= +
s,b s,b
LT NC
520.Y Y 43 350.33 870.7c 6mm.
- Mép dưới bản bêtông:
= =
c,b s,t
LT LT
Y Y 529.24 mm.
- Mép trên bản bêtông:

2 2
3
2 c,t c,t
e s s s
LT
3
NC s e s ST ct ST
2 2
3
2
1 1900 200
12797231814.06 350.3
B t t t
1
I I c .A B t y A . y
12 2
3 44100 729.24 1900 200
3 8 12
1 300 100 1 100 1
579.24 300 100 2
3 8 12 8
3 n
3
2
 
+ × ×
 ÷
 
π×
+ × × =

,b
LT
29388455863.87
33750298.19 mm
870.76
I
S
y
Hình 4.5: Tiết diện liên hợp dài hạn.
- Mômen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bêtông:
SVTH : BÙI THẾ HUY Trang 24
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TK CẦU THÉP GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
× ×
= ==
c,t
LT
LT
c,t
LT
3
29388455863.87 3 8
850566911.17 mm
829.24
I
S .
y
n3
=
× ×
= =

= +

+ = =


+ =

s w c
i
e
tt
hang
6 t Max(t / 2,b / 4)
6 200 Max(15/ 2;300 / 4) 1275 mm.
b
b min
L
33400
2
4175mm.
8 8
S 950 mm.

⇒ =
e
b 1900 mm.
Vậy với b
e
=1900mm. Ta tính toán tương tự mục 4.2.2 đã tính trên
4.2.3.2 Tiết diện liên hợp ngắn hạn (ST):

4 8
.
0 mm
4
* Xác đònh vò trí trục trung hòa:
+ Mômen tónh của diện tích tiết diện liên hợp lấy đối với trục TH1:

   
 
= + + + + + + + +
 ÷  ÷
 ÷
     

π×
= × ×
×
+ ×

+

=+
 ÷

s,t s,t
s i s s
TH1 ct NC h NC
2
3
h