PHẦN MỞ ĐẦU : GIỚI THIỆU VÀ CÁC QUY ƯỚC CHO ĐỒ ÁN
I – Giới thiệu về đồâ án :
- Đồ án thiết kế cầu bê tông cốt thép được thực hiện theo tiêu chuẩn mới 22TCN272-
05 dựa trên nền tảng tiêu chuẩn HOA KỲ AASHTO .
- Trong pham vi thiết kế của đồ án chỉ thực hiện thiết kế kết cấu phần trên của cầu
gồm : Dầm chủ , Dầm ngang , Bản mặt cầu , Lan can , Lề bộ hành … theo các trạng
thái giơiù hạn cường độ 1 , trạng thái giới hạn sử dụng ( kiểm tra nứt ).
- Thuyết minh đồ án gồm trang, trong đó có:
+ hình minh hoạ.
+ Bảng số liệu và bản tính bổ sung.
- Bản vẽ thiết kế được thực hiện trên một khổ giấy A1.
- Trong quá trình tính toán chỉ thực hiện tính cho một tiết diện đại diện còn các tiết
diện tương tự khác sẽ không tính cụ thể trên thuyết minh mà sẽ lập thành những bản
kết qủa.
II – Các quy ước chung :
- Nếu không có gì thay đổi thì tất cả đơn vò tính đều được quy đinh như sau :
+ Đơn vi chiều dài:mm
+ Đơn vò lực:N
- Tại những vò trí có sự thay đổi đơn vò tính cho phù hợp với yêu cầu trong công thức
được quy đònh trong tiêu chuẩn thì sẽ được ghi cụ thể .
- Loại lan can và lề bộ hành dành cho người đi bộ , các kích thước thể hiện
trên hình1 1%Hình 1 – mặt cắt ngang lan can – lề bộ hành dành cho người đi bộ

Các kích thước lề bộ hành và phần lan can bê tông như sau :
+ Bề dày lan can: L
c
=250 (mm)
+ Bề dày bó vỉa:b
bv
= 200 (mm)
+ Chiều cao bó vỉa:h
bv
= 324 (mm)
+ Bề dày bản bê tông người đi bo:h
PL
=80 (mm)
+ Bán kính vuốt cong tại mép lề :R =50 (mm)
+ Độ dốc thoát nước của lề người đi i
PL
=1%
- Chi tiết phần lan can thép ( Hình 2 ) Hình 2 – Phần thép lan can

2
= 4 (mm)
II.3 - Chọn bản mặt cầu :
- Chọn bản mặt cầu bằng bê tông có :
+ Chiều dày bản la:ø t
sc
= 80 (mm)
+ Dung trọng bê tông 
C
'

2.5x10-
5(N/mm3 )
+ Đối với phần bản hẫng chiều dày thay đổi từ 180 (mm) đến 220 (mm)
- Độ dốc ngang thoát nước cho mặt đường la i
LL
= 1.5 %
- Tạo độ dốc ngang cho mặt đường bằng cách kê gối lên các dầm chủ.
II.4 - Chọn các kích thước mặt cắt ngang dầm chủ :
II.4.1 - Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ đoạn giữa nhòp :
- Chiều cao dầm chủ: H = 1450 (mm)
- Chiều cao bầu dưới: H
1
= 200 (mm)
- Chiều cao vút dưới: H
2
= 250 (mm)
- Chiều cao sừơn: H
3
= 650 (mm)

b
3
1
2
3
4
5
6
H
H
H
H
H
H H
H
H
H
6
3
2
1
3
b
b
4
b
1
H
'
'

+ Tại gối: n
Ngối
= 10 (dầm)
+ Tại giữa nhòp: n
Ng
= 25 ( dầm)
- Khoảng cách giữa các dầm ngang: l
1
= L
tt
/ n = 5583.3(mm)
Với n = số mặt cắt bố trí dầm ngang – 1 = 7 – 1 = 6
II . 5.1 - Kích thước dầm ngang đoạn giữa nhòp :
- Chiều cao dầm ngang: H
n
= H
3
+ H
4
+ H
5
+ H
6
=1000(mm)
- Bề dày dầm ngang: b
n
=200(mm)
II .5 .2 - Kích thước dầm ngang tại gối :
- Chiều cao dầm ngang: H
n

1
2
b
n
H
'
'
1
b
4
b
b
3
1
2
3
6
H
H
H
H
H
n
'

Hình 6 – Cấu tạo dầm ngang tại vi trí nhòp và gối
II . 6 . - Cấu tạo dầm chủ theo phương dọc cầu : a

1.5 %1.5 %
1% 1%Hình 8 – Mặt cắt ngang toàn cầu


+ Lực ngang F
t
= 240000(N)
+ Chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu là : L
t
=1070 (mm)
- Thép sử dụng loại AII có cường độ chảy là : fy = 280(Mpa)
- Bê tông làm kan can lề bộ hành dùng loại giống như dùng để đổ bản mặt
cầu có f
c
’
= 35 (Mpa)
- Tính toán theo trạng thái giới hạn đặc biệt nên lấy hệ số sức kháng Ф = 1
I.2 – Tính toán bó vỉa theo điều kiên chòu uốn khi va xe :
- Lấy 1 đơn vò chiều dài là 1(mm)
- Tính toán sức kháng của tiết diện hình chử nhật khi bố trí cốt thép đơn mặt dù khi
bố trí ta bố trí cốt kép .
- Lấy bề dày lớp bảo vệ là : a
bv
= 25 (mm)
- Bố trí cốt thép theo phương ngang ( cốt thép đứng ) là thép Ф 14 có khoảng cách
giữa các thanh là a = 150 (mm) và bao phía ngoài .
- Bố trí cốt thép theo phương đứng ( cốt thép ngang) là thép Ф 14 có khoảng cách
giữa các thanh là a = 150 (mm) và đặt trong cốt thép đứng .
II.2.1 – Tính khả năngchòu uốn của 1 (mm) bề rộng tiết diện theo phương đứng M
W
:
- Thực hiện tính toán cho tiết diện hình chữ nhật có :

ds

a
bv
+ d
đứng
+ d
ngang
=25+14+14/2 = 46 (mm)
+ d
đứng
: đường kính cốt thép đứng .
+ d
ngang
: đường kính cốt thép ngang .
- Từ đây ta có : ds = h – (a
bv
+ d
đứng
+ d
ngang
) = 200 – 46 = 154 (mm)
- Tính

bf
fA
a
c
ys
.85.0
.
'

n
= A
s
.f
y
. (d
s
– a/2 ) = 1.025x280x(154 – 9.65/2) = 41986.4 (Nmm/mm)
II.2.2– Tính khả năngchòu uốn của 1 (mm) bề rộng tiết diện theo phương ngang M
C
:
- Thực hiện tính toán cho tiết diện hình chữ nhật có :
+ Bề rộng b = 1 (mm)
+ Chiều cao h = b
bv
= 200 (mm)
- Từ cách bố trí như trên ta có số thanh thép trên 1(mm) bề dày bê tông là
n = 1/150 = 0.0066 ( thanh)
- Diện tích mỗi thanh là : A
s1thah
= π.d
2
/4 = 3.14x15
2
/4 = 153.86(mm
2
)
- Diện tích thép dùng tính toán là : A
s
= A

.
0
2800257.1
x
x
x
9.6539 (mm)
- Tính chiều cao vùng chòu kéo quy ước c = a/ β
1
= 9.6539/0.8 = 12.0675 (mm)
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép cực đại :
+ Ta có : c/d
s
= 12.0675/154 = 0.71 < 0.45
+ Vậy điều kiện hạn chế cốt thép cực đại được thoã mãn
- Tính khả năng chòu của tiết diện :
M
C
= M
n
= A
s
.f
y
. (d
s
– a/2 ) = 1.025x280x(168 – 9.65/2) = 45926.9 (Nmm/mm)
II.2.3 – Xét trường hợp va xe giưa bó vỉa :
- Tính bề rộng vùng phá hoại của bó vỉa L
C

1070
1070
2
mm
xxx
L
C












- Sức kháng của bó vỉa được tính theo công thức :






















II.2.4– Xét trường hợp va xe đầu :
- Các giá trò L
C
và R
Wmin
được tính như sau :
- 











C



=>









H
LM
HMM
LL
R
CC
Wb
tC
W
2
min
.

2
2

)(326937
200

- Ta thấy : R
Wmin
< F
t

- Kết luận : Bó vỉa đủ khả năng chòu uốn dưới tác dụng của lực va xe
I.2 – Tính toán bó vỉa theo điều kiện chống trượt khi va xe :
- Như đã tính ở trên ta có sức kháng uốn của tường biểu thi qua R
Wmin
, và đây
cũng là giá dùng tính cho sức kháng cắt của bó vỉa , Với giả thiết R
W
phát triển
theo góc nghiêng 45
o
, Ta có lực cắt tại chân tường do va xe là:
V
CT
=
)2( HL
R
C
W

=
)/(5.181
)324222.1153(
326937
mmN
x

+ Diện tích tiếp xúc chòu cắt A
cv
= b
bv
x1(mm) = 200x1 = 200 (mm
2
/mm)
+ Diên tích cốt thép neo ở mặt chòu cắt trên 1(mm) chiều dài :
A
vf
= As = 1.0257 (mm
2
/mm)
+ Lực nén do tónh tải P
c
= h
bv
.b
bv
.γ
c
= 200x324x2500x9.81x10
-9
= 1.58
(N/mm)
+ Hê số dính kết {Ạ.8.4.2} c = 0.52
+ Hệ số ma sát: µ = 0.6
- Từ đây ta tính được:
- V
n

)
+ Với việc bố trí 1 thanh Φ14 neo vào bản hẫng ta có :
- As = π.d
2
/4 = 3.14x14
2
/4 = 153.86 > A
vf
=> Đạt
- Tính chiều dài đoạn neo l
nb
có đầu móc với: fy = 280 (N/mm
2
) theo
Ạ.11.2.4.1 l
hb
không nhỏ hơn 8d
b
hoặc 150 (mm)
+ Ta có : l
hb
=
'
.100
c
b
f
d

+ Với d

yc
= A
vf
.( 155/166.26) = 1.0257x(155/198.78) = 0.799 (mm
2
)
+ Với A
yc
ta tính lại M
c
, l
c
, R
w
,ta có:


bf
fA
a
c
ys
.85.0
.
'

1
.
35
85






C
Wbt
tC
M
HMMHL
LL
).(
2
2

)(24.1174
897.36008
)200.4.419860(200
2
1070
1070
2
mm
xx
L
C





= 2500x10
-8
x80 = 0.002 (N/mm)

PL
DC
3
1200

Hình 10 – Sơ đồ tính bản người bộ hành
II.2- Hoạt tải tác dụng :
- Hoạt tải chỉ có tải trọng người đi bộ với tải trong phân bố trên 1200(mm) bề
ngang và 1(mm) theo phương dọc cầu có giá trò là
PL = 300x9.81x10
-6
x1 = 0.003 (N/mm)
III.3 – Tổ hợp nội lực:
II.3.1 – Trạng thái giới hạn cường độ:
- Mô men tính toán cho trang thái giới hạn cường độ :
- M
u
= M
u
DC3

+ M
u
PL
=



- Từ (1) ta có: M
u =










8
1200003.0.75.1
8
1200.002.025.1
1
2
2
xx
x
945 (Nmm)
II.3.2 – Trạng thái giới hạn sử dụng:
- - Mô men tính toán cho trang thái giới hạn sử dụng :
- M
s
= M
s
DC3






8
1200003.0
8
1200.002.0
2
2
x
900 (Nmm)
II.3.3 - Tính toán và bố trí cốt thép: ds
a a a
1
As
h
1

Hình11 – tiết diện tính toán cốt thép
- Thực hiện tính toán bài toán cốt đơn cho tiết diện hình chữ nhật có chiều cao
h= 80(mm) và bề rộng là b = 1(mm)
- Chọn bố trí 15012a


- Từ cách bố trí như trên ta có số thanh thép trên 1(mm) bề dày bê tông là


bf
fA
a
c
ys
.85.0
.
'

1
.
35
85
.
0
280746.0
x
x
x
7.02 (mm)
- Tính chiều cao vùng chòu kéo quy ước c = a/ β
1
= 7.02/0.8 = 8.77(mm)
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép cực đại:
+ Ta có: c/d
s
= 12.0675/154 = 0.71 < 0.45
+ Vậy điều kiện hạn chế cốt thép cực đại được thoã mãn
- Tính khả năng chòu của tiết diện:



- Trong đó đặt .
022.11
10.
6
max

n
a
Z 
- Ứng với điều kiện khí hậu ôn hoà ta lấy gần đúng : Z = 30000(N/mm)
- Khoảng cách từ thớ chòu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép là:
d
c
= 15+12/2 = 21(mm)
- A: diện tích trung bình của bê tông bọc quanh 1 cây thép A=A
c
/n
+ Trong đó: Ac = 1x21x2 = 42(mm
2
)
+ số thanh thép n = 0.0066 (thanh)
 A = 42/0.066 = 6363.63(mm
2
)

3
21.63.6363
1

2
)
 Hệ số quy đổi từ théo sang bê tông là : n = E
s
/E
c
= 200000/31789.93 = 6.3
- Giá trò ứng suất kéo xuất hiện trong thép là:
-
 
2/. xd
I
M
nf
s
cr
s
s

+ Với x =








 1
.2

 =
23
)01.2859.(764.0.3.601.28.1.
3
1
 xx =
= 11947(mm
4
)
=>
 
)/(35.212/01.2859
11947
900
.3.6
2
mmNxf
s
 <



y
sa
f
f
6.0

Vậy trạngï thái giới hạn về sử dụng được thoả mãn .
III – Tính khả năng chòu của thanh thép ngang:




















=>
sss
Aq .

 = )/(09.05.1177.000077.0 mmNx


- Tính toán như đối với dầm đơn giản chòu tải trọng phân bố w = 0.37(N/mm)
và một tải tập trung 890(N) đặt tại giữa nhòp đông thời tác dụng theo hai
phương nên ta có giá tri lực phân bố ( tính cả trong lượng bản thân ) là:


2400

Hình 12 – Sơ đồ tính thanh tay vòn

- Giá trò mômen tính toán là:
- M = )(1086960
8
240059.0
4
24006.1103
2
Nmm
xx

Ta có tiết diện tính toán là tiết diện ống thép có các kích thước như hình vẽ
80
70

Hình 13 – Tiết diện tính toán thanh tay vòn

+ Mômen quán tính của tiết diện đối với trục trung hoà của nó là:
I =






/
80
375.831609
2
/
3
mm
D
I

=> Ứng suất lớn nhất do tải trọng gây ra:
f
t
= f
b
= )/(2.52
23
.
20790
1086960
2
mmN
S
M

- Ứng suất giới hạn cho phép trong thép là: f
y
= 280(N/mm
2
)


PHẦN III – TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

I – Tính toán cho bản consol: ( tính trên 1 mm chiều dài theo phương dọc cầu của bản)

700150

c
=(200+250)x667 = 150075(mm
2
)
 Trọng lượng phần bê tông phân bố trên chiều dài cầu:
q
c
= A
c
. 
c

150075x0.000245 = 3.6824(N/mm)
+ Trọng lượng phần thép(việc tính toán cụ thể trọng lượng phần thép được thực
hiện trong phần tính toán dầm chính)
- Trọng lượng một cột lan can là:
P
lc
= 198.612 (N) ( tính ở phần dầm chính)
- Ngoài trọng lượng lan can ra ta có trọng lượng phân bố trên 1(mm) chiều dài
củaphần còn lại là:
q
lc
= 0.00007693.14x[(100
2
-90
2
) + (90
2
-80

DC
3
= 
PLC
h.'

0.000245x80 = 0.00210915 (N/mm)
I.1.2 - Tính toán nội lực ở các trạng thái giới hạn do tónh tải gây ra:
I.1.2.1– Trạng thái giới hạn cường độ:
- Các kích thước được thể hiện trực tiếp trên hình
- Từ các số liệu đã tính ở trên ta có:
+ Mô men tính toán ở trạng thái giới hạn cường độ là:

u
M
DC+DW
=










2
700
2

7650.104961 (Nmm)
I.1.2.2– Trạng thái giới hạn sử dụng:
- Từ các số liệu đã tính ở trên ta có:
+ Mô men tính toán ở trạng thái giới hạn sử dụng là:

s
M
DC+DW
=










2
700
2
950
.
2
3
2
2
xDC
xDC

người đi bộ:
- Từ các số liệu đã tính ở trên ta có:
+ Mô men tính toán ở trạng thái giới hạn cường độ là:
u
M
PL
=









2
700

2
PLx
LL


=






2
PLx

=









2
700002943.0
.
2
x
721.035 (Nmm)
I.3 – Tổ hợp nội lực:
I.3.1– Trạng thái giới hạn cường độ:

M
u
= M
u
DC+DW
+
u
M

a a a
1
As
h
1 - Lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ là: a
bv
= 25 (mm) , dự đònh chon thép Ф12
 d
s
= h – a
bv
– Ф/2 = 180 – 25 – 12/2 = 149 (mm)
 a =

xbxfx
M
dd
C
u
ss
'85.0
2
2


13585.01
916.8911

mm
xxx
f
baxf
A
y
C
S

Trong đó f
y
= 280 (N/mm
2
)
- Chọn thép Ф12 bố trí với khoảng cách các thanh là: a = 200 (mm)
=> Ứng với cốt thép vừa chọn ta có A
s
= 
xa
d
4
.
2


200
4
1214.3
2
x

x
y
C

< 0.0038 =>. Đạt
- Chọn bố trí Ф12a200

I.5 – Kiểm tra nứt theo trạng thái giới hạn sử dụng:
- Ta có ứng suất cho phép trong thanh cốt thép khi nứt là:
-
3
6
max
.
1
.
022.11
10.
Ad
a
f
c
n
sa


- Trong đó đặt .
022.11
10.
6

2
)
+ Giá trò 0.6xf
y
= 168(N/mm
2
)
- Bê tông bản có f
c
’
= 35(N/mm
2
)
=.> Ec = ' 043.0
5.1
ciC
f

= 31798.93(N/mm
2
)
- Thép có E
s
= 200000 (N/mm
2
)
 Hệ số quy đổi từ thép sang bê tông là : n = E
s
/E
c

=






 1
5652.03.6
11492
1.
1
5652.03.6
x
xxx
= 29.2(mm)
+
23
).(
3
1
xdAnxbI
SScr
 =
23
)2.29149.(5652.0.3.62.29.1.
3
1
 xx =
= 60173.2(mm

DC
1800Hình 16 – Sơ đồ tính do tónh tải tác dụng
II.1 Tónh tải tác dụng:
II.1.1 – Xác đònh tónh tải:
- Trọng lượng bản thân bản nặt cầu:
=>Trọng lương bản thân phân bố đều có giá trò:
DC
2
= 
sbC
t.'

0.000245x180 = 0.00441 (N/mm) ( do đang xét 1mm dải bản)
- Lớp phủ mặt cầu gồm:
+ Lớp bê tông asfan dày t
1
= 70(mm) có )/(0000245.0
2
mmN
C



+ Lớp phòng nước có chiều dày t
2
= 4 (mm) có )/(000017658.0
2






8
1800
.
8
1800
.
2
2
2
DWx
xDC
DWDC


=











8
1800
.
8
1800
.
2
2
2
DWx
xDC

=










8
1800001787.0
8
1800004905.0
22
xx
2386.17 (Nmm)


- Từ các số liệu đã tính ở trên ta có:
+ Mô men tính toán ở trạng thái giới hạn cường độ là:
++ Hê số điều chỉnh tải trọng 95.0



++ Hệ số tải trọng: 
LL

1.75
++ Hệ số xung kích: IM + 1 = 1.25
++ Hệ số làn: m = 1.2
u
M
truck
=
 
)
2
(
4
1
11
b
S
b
pmIM
LL


658
1800(
4
658
.18.1102.125.1 xx = 36093513.8 (Nmm)
II.3 – Tổ hợp nội lực:
- Tổ hợp nội lực có xét đên tính chất ngàm của cấu kiện:
- SW
+
= 660+0.55xS = 660 +0.55x1800 = 1650 (mm)
- SW
-
= 1220+0.55xS = 1220+0.55x1800 = 2210 (mm)
II.3.1– Trạng thái giới hạn cường độ:
- Mô men tính toán tại giữa nhòp:
M
u
1/2
= 0.5x(M
u
DC+DW
+

SW
M
u
truck
) =
= 0.5x(3154.65


s
DC+DW
+

SW
M
s
truck
) =
= 0.5x(2386.17

+
1650
8.36093513
) = 12130.515 (Nmm)
- Mô men tính toán tại gối: ( chỉ lấy giá trò , không lấy dấu)
M
s
g
= 0.7x(M
s
DC+DW
+

SW
sM
truck
) =
= 0.7x(2386.17


 a =

xbxfx
M
dd
C
u
ss
'85.0
2
2


13585.01
8.23267
2149149
2
xxx
5.95 (mm)
 c = a/ 
1

5.95/0.8 = 7.44(mm)
 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa:
c/d
s
= 7.43/149 = 0.05 < 0.45 => Đạt
 Diện tích cốt thép cần thiết cho 1(mm) dải bản là:
)(4215.0
280

1214.3
2
x
x
0.5652 (mm
2
)
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:
Ta có hàm lïng cốt thép tính được là: 
s
S
bxd
A

)(0038.0
149
1
5652.0
2
mm
x

Hàm lượng cốt thép tối thiểu tính theo công thức:
00375.0
280
35
03.0
'
03.0
min

022.11
10.
6
max

n
a
Z 
- Ứng với điều kiện khí hậu ôn hoà ta lấy gần đúng : Z = 30000(N/mm)
- Khoảng cách từ thớ chòu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép là:
d
c
= 25+12/2 = 31(mm)
- A: diện tích trung bình của bê tông bọc quanh 1 cây thép A=A
c
/n
+ Trong đó: Ac = 1x31x2 = 62(mm
2
)
+ số thanh thép n = 1/200 = 0.005(thanh)
 A = 62/0.005 = 12400(mm
2
)

3
6212400
1
.30000
x
f

s
/E
c
= 200000/31789.93 = 6.3
- Giá trò ứng suất kéo xuất hiện trong thép là:
-
 
2/. xd
I
Ms
nf
s
cr
s

+ Với x =








 1
.2
1.
s
ss
nA

1
 xx =
= 60173.2(mm
4
)
=>
 
)/(31.862/2.29149
2
.
60173
12.6841
.3.6
2
mmNxf
s
 <



y
sa
f
f
6.0