Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu PHẦN A :

SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
SVTH : Trang [1]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
− Chiều dài nhòp tính toán: L
tt
= 22.5m.
− Bề rộng mặt cầu: B=7m.
− Lề người đi: 2×1.2m
− Chiều rộng phần thanh lan can: 2x0.2m=0.4m.
→ Khổ cầu: K = 7+2×1.2+2×0.2=14.3m.
− Loại thiết diện dầm chính: T căng sau.
− Bêtông f`
c
=40MPa
− Tải trọng thiết kế: HL93, PL=300 kg/m
2
.
− Quy trình thiết kế: 22TCN272-05
* Trình tự thi công :
− Thi công đúc toàn khối dầm + BMC + căng cáp UST trên công trường, sau đó cẩu lắp
lên cầu.
− Lắp ván khuôn đổ mối nối ướt, gờ chắn bánh, lề bộ hành.
− Lắp lan can, thi công lớp phủ, bêtông nhựa atphan.
− Với dầm biên lúc đặt cốt thép phải đặt thêm thép chống trượt cho bó vỉa.
II. MẶT CẮT NGANG CẦU :

H 3.1 : Lan can.
2. Bản mặt cầu:
Bêtông cấp 40MPa: f`
c
=40 MPa

Cốt thép AII , f
y
= 280 Mpa
Bề dày t
s
= 200mm
3. Dầm ngang:
Bêtông cấp 40MPa: f
`
c
=40MPaCốt thép AII , f
y
= 280 MPa

Kích thước dầm ngang :200x750mm
Khoảng cách giữa các dầm : 5.5m
Số dầm ngang : 5 dầm
4. Dầm chủ:
Bê tông cấp 40MPa: f
`
c

h =66mm
15
20cm





Chọn b
w
=20cm
SVTH : Trang [3]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
H3.1 : Kích thước hình học dầm chủ
Tại vò trí đầu dầm ta phải làm đọan mở rộng dầm :
Chọn khoảng cách từ tim dầm ngang cách đầu dầm là a=200mm, H=1200mm.
H3.2 Đọan mở rộng đầu dầm .
SVTH : Trang [4]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
PHẦN B :
TÍNH TOÁN CHI TIẾT
SVTH : Trang [5]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Chương I :

TÍNH LAN CAN
I) THANH LAN CAN :
I.1) Tính nội lực trong thanh lan can :
- Hoạt tải :
+ Tải phân bố theo hai phương ngang và dọc có giá trò : w=0.37N/mm

2
2
( . . ).
8
1650
(0,37.1,75 0,117.1, 25).
8
270158 (N.mm)
y LL DC DC
L
M w q
γ γ
= +
= +
=

2
2
. .
8
1650
0,37.1, 75.
8
220352 (N.mm)
x LL
L
M w
γ
=
=

1
1
3
90
0.05.100 . 1
100
0,05. .(1 )
/ 2 100 / 2
34390 mm
D
S
D
η
 
 
−
 
 ÷
 
−
 
 
= =
=. 230.34390=7909700 N.mm
n y
M f S= =
I.3 Kết luận : theo đk GH cường độ

cot
A = (200 20).10 + 2.10.150 = 4800 mm−
SVTH : Trang [7]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

4
cot
9
7,85.10 N
4800. 0.377
10 mm
q
−
= =
Lực tập trung do TLBT thanh lan can truyền xuống:

lcan bt
q = q .L = 0,117.1650 =193.05 N

W
W
W
W
300300
P
P
60
H2.1 : Sơ đồ tính cột lan can .
Xét độ mảnh của cột :


4800
= =r

.
2,1.600
9.88
127
⇒ = =
u
K l
r

< 22 => Cột làm việc theo dạng cột ngắn, không cần xét đến hệ
số khuếch đại nội lực .
Nội lực tại mặt căt ngàm ( chân trụ) :

M =1.75(W+P)(600+300)=1.75(305.25+890)(900)
u
=182518.750 Nmm
N =1.25(2.q +q .660)+1,75.2.(P+W)
u
cot
lcan
=1.25(2.96,593+0,377.660)+1,75.2.(890+305,25)
=4735,718 N
SVTH : Trang [8]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Ứng suất trên mặt cắt tại ngàm :

N

y

140
200
200000.2
.
.2
. ===
ππ
y
c
F
E
C
>
r
L.K
=9.88
Do đó cột ổn đònh không bò oằn. (Tham khảo sách:”Thiết kế kết cấu thép theo qui phạm
Hoa Kì AISC/ASD_ GS.TS. Đoàn Đình Kiến”
ng suất cho phép của cột

( )
( )
N
C
rLK
C
rLK
F

.
.2
/.
1
3
3
2
2
3
3
2
2
=
−+






−
=
−+








6046
N W P W P
W P W q
N
N
N N
+ = + + +
+ + − +
⇔ =
+ − +
⇔ =
⇔ =
Sức kháng nhổ của bulông :
T
n
= 0,76.A
s
.F
ub
Trong đó : A
s
=
2 2
2
d 20
π. =π. =314mm
4 4
diện tích bulông theo đường kính danh đònh .
F
ub

=240KN phân bố trên chiều dài L
V
=1070mm
SVTH : Trang [10]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Với bó vỉa ta chỉ cần xét lực ngang F
t
=240KN phân bố trên chiều dài L
t
=1070mm
III.1 Chọn cấu tạo hình học và cốt thép :
+ Vật liệu : BT cấp 30 f`
c
=30 Mpa
Thép AII f
y
=280 Mpa
+Kích thước :200x200
+Cốt thép : Phương dọc cầu:
12 200a
φ
Phương đứng :
6 12
φ
6Ø10
200
1
2
200
1

0,565mm / mm
200
=

Các thông số khác : b=1 ; h = 200 ; d
s
=184 ; d’
s
=16
Hệ số qui đổi hình khối US :
SVTH : Trang [11]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

'
1
0.05 0.05
0.85 ( 28) 0.85 (30 28)
7 7
0.836
= − − = − −
=
c
f
β
Chiều cao chòu nén :

s y
c
A .f
0,565.280

b=200
200
6Ø12
16040
H3.3 : mặt cắt 2-2
Cốt thép vùng kéo có 3 thanh
12φ
=> A
s
= A’
s
=339 mm
2
b=200 ; h = 200 ; d
s
=160 ; d’
s
=40 mm
Chiều cao vùng nén :

s y
c
A .f
339.280
a 18,612 mm
0,85.f ' .b 0,85.30.200
= = =
=>
1
18,612

III.2 Khả năng chòu lực của tường khi có xe va:
+ TH xe va giữa tường :
SVTH : Trang [12]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Chiều dài ảnh hưởng có hại nhất cho bó vỉa khi va xe :

2
2
t t w
c
c
L L H.8.M .H
1070 1070 200.8.12873497
L = + + = + +
2 2 M 2 2 22346
=1634 mm
 
 
 
 
 
 
Khả năng chòu va của bó vỉa :

2
2
min
.
2 2 22346.1634
. 8. . . 8.12873497

w
min
> F
t
=> tường thoả điều kiện va xe.
+ TH xe va đầu tường, bó vỉa làm việc như 1 côngsol khi có va xe :
Chiều dài ảnh hưởng có hại nhất cho bó vỉa khi va xe :

2
2
.
1070 1070 200.12873497
2 2 2 2 22346
1168 mm
t t w
c
c
L L H M H
L
M
 
 
= + + = + +
 
 
 
 
=
Khả năng chòu va của bó vỉa :


w
R =
> F
t
= 240000 N/mm
=> R
w
min
> F
t
=> tường thoả điều kiện va xe đầu tường .
III.3 ) Tính khả năng chống trượt của tường :
200
132
120
Ø12a200
H3.4 :Cốt thép chống trượt đá vóa .
* Lực kéo đơn vò T do va chạm tiêu chuẩn đựơc tính bởi :

240000
160,804 /
2 1229 2.200
= = =
+ +
c
F
T N mm
L H
* Sức kháng cắt danh đònh Vn của mặt tiếp xúc :
SVTH : Trang [13]

P N mm
γ
−
   
+ = + =
   
   
Đối với BT đúc liền khối thì hệ số dính bám và hệ số ma sát lay như sau : c=1 ;
1.4
µ
=
Thay vào ta được :

. .( . ) 1.200 1, 4.(0,904.280 2, 25)
557,518 /
n cv vf y c
V c A A f P
N mm
µ
= + + = + +
=
Ngoài ra V
n
phải thoả các đìêu kiện cấu tạo, nhỏ hơn 2 giá trò sau :

0,2. ` . 0,2.30.200 1200
5,5. 1100
= =
=
c cv

280
vf
v
y
b
A mm mm
f
= = =
=> Với diện tích đã chọn A
vf
= 0.904 mm
2
/mm >
min
vf
A
=0,25 mm
2
/mm => thỏa điều
kiện hàm lượng thép chống trượt min .
* Tính chiều dài đoạn móc :
Đường kính thanh : d
p
=12 mm

b
hb
c
100.d
100.12

lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng. Vì vậy ta cắt 1 m dài theo phương dọc cầu để tính
toán cốt thép. Có sơ đồ tính như sau :
1200
PL=3N/mm
TLBT DC
3
1000
100
30
Ø10a400
H4.1 : Sơ đồ tính lề bộ hành
Chọn bố trí thép như sau :
d
s
=35mm ; A
s
=192 mm
2
.
h=100mm ; b=1000mm, l= 1200mm
Bêtông cấp 30 . thép AII .
IV.1 ) Tính nội lực trong bản :
Tải trọng người :
PL=
-3
N
3.10 MPa .1m = 3
mm

Trọng lượng bản thân bt :

A
s
= 157mm
2
Chiều cao vùng nén :

.
157.280
1.74
0,85. '. 0,85.30.1000
= = =
s y
c
A f
a mm
f b

1
1.74
2.063mm
0.836
⇒ = = =
a
c
β
Kiểm tra điều kiện phá hoại :
SVTH : Trang [15]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

2.063

0,03. 0,03. 10,714
280
= =
y
b h
mm
f
< A
s
= 157 mm
2
(thoả đk thép min)
Theo phương dọc cầu ta đặt cấu tạo :
φ
10a400.
Chương II :
TÍNH BẢN MẶT CẦU
BMC làm bằng : BT cấp 40, f’
c
= 40 Mpa đúc cùng lúc với dầm chủ.
Cốt thép AII f
y
= 280 Mpa.
Bề dày : t
s
= 200.
Chiều dài nhòp biên S
h
=675 mm, nhòp giữa S = 1850.
Kích thước theo phương ngang cầu : l

⋅

⋅

660
⋅

13
⋅

22000
=

0.146
=

P
lcan
0.147 0.234
+
( ) 1000
⋅
381.000
==
2.5 1200⋅
2
1500=
200 200
⋅
300

a.1)Tỉnh tải :
DC2
p
b
p
lcan
Lt=675
p
H1.1 : Tỉnh tải tác dụng lên bản biên
Tỉnh tải td lên bản biên (congsol) gồm có :

P
lcan
: TKBT của cột và thanh lan can

P
b
: TLBT của lề bộ hành + bó vỉa.

DC
2
: TLBT bản .
* Tính
P
lcan
:
1 cột lan nặng
5
s
F. .l 4800.7,85.10 .660 248,688 N

Gồm : hoạt tải người đi bộ từ lề bộ hành truyền xuống, không có tải trọng xe do xe
không thể chạy ra nhòp biên được :

PL
Lt=675
H1.2 : Hoạt tải tác dụng lên bản biên
Tải trọng người là 1 tải phân bố trên 1 đơn vò diện tích bằng 3N/mm
2
.Tải phân bố theo
phương ngang cầu trên phần bản lề bộ hành dài 1.2m, truyền xuống bản mặt cầu tại 2 gờ chắn
bánh dưới dạng 2 lực tập trung được tính gần đúng như sau :
H1.3 : Tải trọng người tác dụng lên bản biên.

3.1200
PL 1800 N
2
= =
/mm.
Do bó vỉa có va xe không nằm trong nhòp biên nên tải trọng va xe không truyền cho
nhòp biên mà truyền hết xuống dầm chủ.
a.3)Tổ hợp nội lực tại mc ngàm của bản biên :
Tính hệ số điều chỉnh tải trọng :

D R i
. .η = η η η
Lấy các hệ số như sau
+
D
0.95η =
với kết cấu có bộ phận dẻo

u DC 2 DC b lcan h LL h
2
S
M . .DC . .(P P ).S .PL.S
2
675
1,045. 1, 25.5. 1, 25.(3812 381).675 1,75.1800.675
2
 
= η γ + γ + + γ
 
 
 
= + + +
 
 
= 7423712Nmm

2
1
h
s 2 b lcan h h
2
S
M DC . (P P ).S PL.S
2
675
5. (3812 381).675 1800.675
2
= + + +

-TLBT lề bộ hành + bó vỉa:
SVTH : Trang [19]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Gọi R
B
là phản lực gối B do lực P
b
gây ra .
P
b
= 1800 N
b
B
P .150
R 309 N
1850
= =
-TLBT BMC:
DC
2
= t
s
. 1m .
c
γ
=200.1000.2,5.10
-5 DC

1850 1850
= = =
* Tổ hợp nội lực cho nhòp giữa 1 :
Do bản mặt cầu là dầm liên tục nên ta phải nhân với hệ số hiệu chỉnh để được momen
âm tại gối và momen dương tại giữa nhòp :
Bề rộng ảnh hưởng của bánh xe được tính như sau :

660 0,55. 660 0,55.1850 1677.5
1220 0,25. 1220 0,25.1850 1682.5
+
−
= + = + =
= + = + =
SW S
SW S
+ Momen âm :
SVTH : Trang [20]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

1 1
2 LL
2
ug DL B DL 2 DW DW
2
b b
(IM 1). .m.p. . S
S S
4 2
M 0,7. . .R . .DC . .M
2 8 SW


1 1
2
2
sg B 2 DW
2
b b
(IM 1).m.p. . S
S S
4 2
M 0,7. R . DC . M
2 8 SW
650 650
1,25.1, 2.111,538. . 1850
1850 1850
4 2
0,7.{309,081. 5. 705112 }
2 8 1682
−
 
 
+ −
 
 
 
 
= − + + +
 
 
 

+
 
 
+ γ −
 
 
 
 
= η γ + γ + γ +
 
 
 
= + + +
 
−
 
 
+
M
2
u0.5
=2101583Nmm

1 1
2
2
s0.5 B 2 DW
2
b b
(IM 1).m.p. . S

=1524445Nmm
b.2 ) Xét nhòp giữa không có bó vỉa :
b.2.1 ) Tỉnh tải :
SVTH : Trang [21]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
1850
DC2 + DW
H1.7 : Tỉnh tải tác dụng lên nhòp giữa 2
-TLBT lớp phủ : DW = 1.68 N/mm
-TLBT bản : DC2= 5 N/mm
b.2.2) Hoạt tải :
Ở nhòp giữa 2 này có xảy ra lấn làn: 1 nhòp có thể đặt 2 bánh xe cách nhau 1.2m
p
1850
A
B
1850
H1.8 : Hoạt tải tác dụng lên nhòp giữa 2
Bề rộng lực phân bố :
1
3 3
b ' b 1200 1850mm
145.10 145.10
p 78,378 N / mm
b ' 1850
= + =
= = =
* Tổ hợp momen cho nhòp giữa 2 :
+ Momen âm :


= − + +
 
−
 
 
+
M
3
ug
=–2789118 Nmm
SVTH : Trang [22]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

2 2
3
sg 2
2 2
b ' b '
(IM 1).m.p. . S
S S
4 2
M 0,7. DC . DW.
8 8 SW
1850 1850
0,7.{5. 1,68.
8 8
1850 1850
1,25.1, 2.78,378. . 1850
4 2
}

(IM 1). .m.p. . S
S S
4 2
M 0,5. . .DC . .DW.
8 8 SW
1850 1850
0,5.1, 045.{1,25.5. 1,5.1,68.
8 8
1850 1850
1,25.1,75.1,2.78,378. . 1850
4 2
}
1677
+
 
 
+ γ −
 
 
 
 
= η γ + γ +
 
 
 
= + +
 
−
 
 

= + +
 
 
 
 
−
 
 
= + +
M
3
ug
=1512289 Nmm
c . Tổ hợp nội lực cho BMC :
Do bề dày của BMC không đổi trên mặt cắt ngang cầu nên ta phải tính toán khả
năng chòu lực cho mặt cắt nguy hiểm nhất .
+ Giữa nhòp :
M
u0.5
= 7423712 Nmm
M
s0.5
= 5184337 Nmm
SVTH : Trang [23]
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
+ Tại gối , lấy giá trò max trong 2 giá trò tại gối của dầm biên và dầm giữa :

2101583 Nmm
1524445 Nmm
=

u0.5
= 40173488 Nmm .
Chiều cao vùng nén tính từ mép trên BT :

2 2
0.5
2.
2.7423712
170 170
0,9.0,85. ' . 0,9.0,85.40.1000
1.433
= − − = − −
=
u
s s
c
M
a d d
f b
mm

1.433
1,714
0.836
= = =
1
a
c
β
Tính

φ
14a200
Khi đó diện tích cốt thép là A
s
=769mm
2
a.2 Tiết diện tại gối :
Tính tương tự ta cũng tìm được diện tích thép
A
s
= 65.89 mm
2
SVTH : Trang [24]
f
sa
z
3
d
c
A⋅
=
Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu
Kiểm tra đk thép tối thiểu ta được diện tích thép điều chỉnh :
A
s
=769 mm
2

Vậy cốt thép trên của BMC ta đặt 5 thanh
φ

b.x
I n.A .(x d ) n.A .(d x)
3
1000.32
5,883.769.(32 30) 5,883.769.(170 32)
3
96957546 mm
= + − + −
= + − + −
=

b.1 Kiểm tra cho tiết diện giữa nhòp :
Momen ở TTSD tại giữa nhòp : M
s0.5
= 5184337 Nmm
US tại thớ dưới bêtông ở tiềt diện giữa nhòp :

s0.5
s0.5 s
cr
M
5184337
f n (d x) 5,883. .(170 32)
I 96957546
43,158MPa
= − = −
=
Ứng suất cho phép trong cốt thép được tính bằng công thức :
Vùng khí hậu khắc nghiệt : z= 23000
Chiều cao BT bọc quanh thép d

⋅ d
s
x−
( )
⋅=