ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU.
I.SỐ LIỆU THIẾT KẾ.
1.Thông số chung.
- Chiều dài toàn dầm: L = 36 m.
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối : a= 0.4 m.
- Khẩu độ tính toán : L
tt
= L - 2a = 35.2
m.
- Mặt xe chạy : B
1
= 7 m.
- Lề người đi : B
2
= 1.275 m.
- Lan can: B
3
= 0.5 m.
- Tổng bề rộng cầu : B = B
1
+ 2B
2
+ 2B
3

= 10.55 m
- Tải trọng thiết kế: + Hoạt tải HL93
+ Tải trọng người đi bộ 3kPa
2. Thông số về vật liệu.
2.1. Cốt thép DUL.
- Cường độ quy định của thép dự ứng lực fpu = 1860 Mpa .

= 15.2 mm.
+ Cường độ chịu kéo chuẩn:
.MPa1860f
pu
=
-Thép thường : G60
MPa620f
u
=

.MPa420f
y
=
II.THIẾT KẾ CẤU TẠO.
1. Kích thước mặt cắt ngang cầu.
- Số lượng dầm chủ: N
b
= 4.
- Khoảng cách 2 dầm chủ: : S = 2650 mm.
- Chiều dày bê tông bản : h
f
= 20 cm.
- Lớp bê tông asphalt dày : t
1
= 7 cm
- Lớp phong nước dày : t
2
= 0,4 cm
2. Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang dầm.
2

= 890 mm.
+ Dầm : b
6
= 855 mm.
=> b
2
= 2 x b
6
+b
7
= 2600 mm.
- Chiều cao toàn dầm tính cả BMC: h = H+hf = 175 cm.
3. Cấu tạo dầm ngang:
Dầm ngang được bố trí tại hai gối của dầm.
Chiều dày của dầm ngang : t
dn
= 750 mm.
Chi tiết mặt cắt ngang dầm ngang như hình vẽ :
Diện tích của mặt cắt ngang : A
dn
= 0.937 m
2
III. XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI DẦM CHỦ:
1. Tĩnh tải giai đoạn 1.
a. Trọng lượng bản than dầm.
3
- Xét đoạn dầm đặc
75
75
1750

75
75
1750
700
110
110
100
2100
1750
220
700
571452
241
4
Có diện tích : A= 859x260 + 220x1237 + 53x2600 = 633280 mm
2
=
0,6333m
2
.
Tỉ trọng bê tông :
3
24 /
c
kN m
γ
=
.
Trọng lượng đoạn dầm
( )

NtA
DC
c
ttb
dndndn
bm
=×
×
××
=×
×
××
=
γ
d. Tải trọng do lan can.
DC2 : Trọng lượng lan can xuất hiện ở giai đoạn
5
khai thác sau các mất mát
Ta sử dụng loại lan can theo tiêu chuẩn AASHTO
=> Tĩnh tải DC2 tác dụng cho dầm biên
gDC2 = 4,654 KN/m
e. Tĩnh tải vách ngăn.
Ta có:
2
98,0 mA
vn
=
)/(2.024
2,35
215,0 0.98

Lớp phòng nước :t
2
= 4.10
-3
m
3
2
18 /kN m
γ
=
.
+ Tổng trọng lượng lớp phủ mặt cầu :
DW
lp
= (t
1
.
1
γ
+ t
2
.
2
γ
).B/4 = 4,2 kN/m
+ Các tiện ích (cột đèn, biển báo,…) :
0,05 /
ti
DW kN m=
.

- Vậy:
• Giai đoạn I:
+ Tĩnh tải tiêu chuẩn: DC
tc
= 36,04 (kN/m)
+Tĩnh tải tính toán
:
)/(05,4504,3625,1 mkNDC
tt
=×=
• Giai đoạn II:
+ Tĩnh tải tiêu chuẩn:
)/(25,405,02,4 mkNDWDWDW
tilptC
=+=+=
+ Tĩnh tải tính toán
)/(38,625,45,1 mkNDW
tt
=×=
IV. Xác định hệ số phân bố ngang của hoạt tải.
1. Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng người.
- Điều kiện tính toán :
+ Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng Người.
+ Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên do tải trọng HL93 trong trường hợp xếp tải
trên một làn.
- Vẽ tung độ ĐAH áp lực gối R
1
.
7
21501200

: Là tung độ ĐAH tại vị trí mép ngoài của tải trọng Người.
+ y
2
; Là tung độ ĐAH tại vị trí mép trong của tải trọng Người.
a. Hệ số phân bố ngang của tải trọng Người đối với dầm biên :
g
Ng
=
2
1
(1,302+ 0,821).1,275= 1,353
8
b. Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong.

5,0
4
22
===
n
g
Với n: là số dầm chủ, n = 4 dầm
2. Hệ số phân bố hoạt tải đối với momen trong các dầm giữa( dầm trong).
Với dầm Super –T, hệ số phân bố ngang được tính theo công thức sau.
a. Với một làn thiết kế (sử dụng bảng 4.6.2.2.2.a-1) :

294,0
35200
15502650
910
2650.








=
tt
mg
L
dSS
g

d :chiều cao của dầm.
b. Với hai hoặc nhiều hơn hai làn thiết kế(sử dụng bảng 4.6.2.2.2.a-1) :

914,0
35200
15502650
910
2650.
910
128,0
2
6,0
128,0
2
6,0
2

tt
mg
L
dSS
g
Phạm vi áp dụng công thức trên :
1800 3500
450 1700
6000 43000
3
b
s
d
L
N
≤ ≤


≤ ≤


≤ ≤


≥

3. Hệ số phân bố hoạt tải đối với moomen trong các dầm biên:
a. Với một làn xe (tính theo phương pháp đòn bẩy):
- Xếp tải trọng bất lợi lên ĐAH phản lực gối.
- Tính hệ số phân ngang đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế :





+×=
8700
97,0914,0
2
e
mb
d
g
trong đó
0 1400
e
d≤ ≤

d
e
=800 mm nằm trong phạn vi áp dụng công thức này!

971,0
8700
800
97,0914,0
2
=






=














=
tt
vg
L
dS
g
b. Với hai làn thiết kế hoặc hơn hai làn :

834,0
35200
1550
2250
2650




=
tt
vg
L
dS
g
Trong đó : d : chiều cao dầm.
Phạm vi áp dụng công thức :
10
+
1700450 ≤≤ H
.
+
35001800
≤≤
S
.
+
430006000 ≤≤ L
.
+
3≥
b
N
.
5. Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm biên:
a. Với một làn thiết kế : đã tính ở phần trên.

e
= 800 mm nằm trong phạm vi áp dụng công thức này.
Hệ số phân bố lực cắt thiết kế của các dầm biên :
g
vbHL
= g
HL2
= 0,886.
g
vbLan
= g
Lan2
= 0, 886
6. Tổng hợp hệ số phân bố ngang tại các mặt cắt.
a. Hệ số phân bố ngang tại các dầm biên.
STT Số làn Hệ số PBN Kí hiệu
Tải trọng
g
xetải
g
xe2trục
g
làn
g
ng
11
1
1 làn
Mômen g
M

0,673 0,673 0,673 0,5
3
≥2 làn
Mômen g
M
0,914 0,914 0,914 0,5
4 Lực cắt g
v
0,834 0,834 0,834 0,5
7. Xác định hệ số phân bố ngang tính toán.
- So sánh hệ số phân bố ngang giữa dầm biên và dầm trong thì hệ số PBN đối với
dầm biên là lớn hơn tức là dầm biên chịu lực bất lợi hơn dầm trong nên ta tính toán
thiết kế cho dầm biên.
- So sánh hai trường hợp là xếp tải trên 1 làn và xếp tải trên cả 2 làn ta thấy trường
hợp xếp tải trên cả 2 làn bất lợi hơn nên ta tính toán xếp tải trên cả 2 làn.
- Kết hợp 2 điều kiện trên thì ta sử dụng hệ số PBN tại các mặt cắt cho trường hợp:
dầm thiết kế là dầm biên và số làn xếp tải là 2 làn.
STT Số làn Hệ số PBN Kí hiệu
Tải trọng
g
xetải
g
xe2trục
g
làn
g
ng
1
Tính toán
Mômen g

η
đối với mức dư thừa thông thường.
+
I
η
:hệ số quan trọng.

05,1=
I
η
cầu thiết kế là quan trọng.
Vậy hệ số điều chỉnh tải trọng.

05.105.111
=××=
η
>0.95.
V. TÍNH NỘI LỰC.
1. Mặt cắt tính toán.
+ Mặt cắt tại gối X
0
.
+ Mặt cắt X
4
=Ltt/2=35,2/2= 17,6 m.
2. Xác định hoạt tải HL93:
a. Xe tải thiết kế:
13
b. Xe hai trục thiết kế:
Xe hai trục gồm một

1
§ah V4
0.5
0.5
c. Tính diện tích đường ảnh hưởng.
- Diện tích ĐAH mômen tại mặt cắt cách tim gối 1 đoạn bằng x tính theo công
thức:
ω =
2
)( xLx −
- Diện tích ĐAH lực cắt tại mặt cắt cách tim gối 1 đoạn bằng x tính theo công thức:
ω
+
=
L
xL
2
)(
2
−
ω
-
=
L
x
2
2
và ∑ ω = ω
+
+ ω

M4
35.2 17.6 17.6 8.8 154.88 154.88
V0
35.2 0 35.2 1 0 17.6 0 17.6
V2
35.2 8.8 26.4 0.75 0.25 9.9 1.1 11
V4
35.2 17.6 17.6 0.5 0.5 4.4 4.4 8.8

4.Tính toán nội lực.
15
a. Tính nội lực do tĩnh tải.
- Để tính nội lực do tĩnh tải thi ta tĩnh tải trực tiếp lên ĐAH va tính toán lục theo
các công thức: M
1
tc
=q
tc
Ω
M
; M
1
tt
=q
tt
Ω
M
V
1
tc

: Lực cắt tiêu chuẩn và tính toán do tĩnh tải
+ Ω
M
,Ω
M
: Tổng diện tích đường ảnh hưởng mômen uốn và lực cắt của
mặt cắt cần xác định nội lực
-Bảng tổng hợp do tĩnh tải:
Nội
Diện
tích Tĩnh tải Nội lực tiêu chuẩn
Nội lực tính toán
Đơn
vị
lực ĐAH
tiêu chuẩn
(kN/m) (TTGH sử dụng)
(TTGH cường độ I)
ω DC
tc
DW
tc
DC
tc
.ω DW
tc
.ω Tổng 1,25.DC
tc
.ω 1,5.DW
tc

Ω
M
; M
h
tt
=
h
γ
. M
1
tc
;
V
h
tc
=g
1.
q
1.
Ω
V
; V
h
’
=g
1.
q
1.
Ω
V

ng
tt
=
h
γ
. M
ng
tc
;
V
ng
tc
=g
ng.
q
ng.
Ω
V
; V
ng
’
=g
ng.
q
ng.
Ω
V
; V
h
tt

, V
h
’
: Lực cắt tiêu chuẩn, tính toán và mômen uốn khi tính mổi do hoạt
tải
+ Ω
M
,

Ω
M
: Tổng diện tích ĐAH mômen uốn và lực cắt của mặt cắt cần xác định nội
lực
+ g
1
, g
ng
: Hệ số phân bố ngang của hoạt tải, tải trọng làn và tải trọng người
+
h
γ
: Hệ tải trọng của hoạt tải
+ Tải trọng làn và tải trọng người không xét đến hệ số xung kích
Bảng tổng hợp nội lực do tải trong làn (Lane) và tải trọng người :
Nội Diện
tích
Tải trọng Hệ số Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán Đơn
17
lực ĐAH phân bố ngang (TTGH sử dụng) (TTGH cường độ I) vị


c. Tính nội lực do xe tải thiêt kế (Truck)và xe 2 trục thiết kế (Tandem).
- Để tính nội lực do xe tải và xe 2 trục thiết kế ta xếp tải trọng lên đường ảnh
hưởng theo sơ đồ bất lợi nhất và tính nội lực.Ví dụ ta có thể xếp như sau :
xe 2 truïc thieát keá
xe taûi thieát keá
ÑAH M
L/4
1
ÑAH V
xe taûi thieát keá
xe 2 truïc thieát keá
- Công thức tính nội lực do xe tải và xe 2 trục thiết kế

tc M
h h i i
M g m P y
=
∑
;
' (1 )
M
h h i i
M g m IM P y= +
∑
;
(1 I )
tt tc
h h h
M M M
γ

’ :Mô men uốn tiêu chuẩn, tính toán, và mô men uốn khi tính mỏi
do hoạt tải
+ V
h
tc
, V
h
tt

,V
h
’ : Lực cắt tiêu chuẩn ,tính toán và mô men uôn khi tính mỏi do hoạt
tải
+ y
i
M
, y
i
V
: l à tung độ Đah mô men và lực cắt tại vị trí trục thứ i
+ g
h
: hệ số phân bố ngang của hoạt tải ,tải trọng làn và tải trọng người
+ 1+IM : hệ số xung kích của hoạt tải
+
h
γ
:Hệ số tải trọng của hoạt tải
-Tính mô men tại mặt cắt X
4

y
3
y
4
y
5
y
6
19
6.65 8.8 6.65 8.8 8.2 0
Tải trọng trục
P
3
P
2
P
1
P
1
P
2
P
3
145 145 35 110 110 0
NL do tải trọng
trục P
i
x y
i
=

+Bảng tính kết quả nội lực :
CÁC ĐẠI LƯỢNG Xe tải thiết kế Xe 2 trục thiết kế
Vị trí đặt tải
x
1
x
2
x
3
x
4
x
5
x
6
4.5 8.8 13.1 8.8 10 0
Tung độ ĐAH
y
1
y
2
y
3
y
4
y
5
y
6
3.375 6.6 5.525 6.6 6.3 0

Hệ số PBN
mômen g=
0.971 0.971
Do hoạt tải tiêu
chuẩn
M
h
tc
( KNm)
1592.20 1377.85
Do hoạt tải tính
toán
M
h
tt
(KNm)
3482.93 3014.04
- Tính lực cẳt tại mặt căt 0-0(mặt cắt gối).
+Xếp tải lên ĐAH:
1.0
145kN 145kN 35kN
4.3 4.3
1.2
110kN
110kN
37.5
ĐAH lực cắt tại mặt cắt gối (0-0).
+Bảng kết quả tính nội lực:
CÁC ĐẠI LƯỢNG Xe tải thiết kế Xe 2 trục thiết kế
Vị trí đặt tải

P
2
P
1
P
1
P
2
P
3
145 145 35 110 110 0
21
NL do tải trọng
trục P
i
x y
i
=
145.00 127.29 26.45 110.00 106.25 0.00
Tổng(KNm)
Tổng P
i
x
y
i
=
298.74 216.25
Hệ số PBN lực cắt g=
0.886 0.886
Do hoạt tải tiêu

y
1
y
2
y
3
y
4
y
5
y
6
0.75 0.63 0.51 1.00 0.72 0
Tải trọng trục
P
3
P
2
P
1
P
1
P
2
P
3
145 145 35 110 110 0
NL do tải trọng
trục P
i

0.5
0.5
145kN 145kN 35kN
110kN
110kN
18.75 18.75
+ Bảng kết quả tính nội lực
CÁC ĐẠI LƯỢNG Xe tải thiết kế Xe 2 trục thiết kế
Vị trí đặt tải
x
1
x
2
x
3
x
4
x
5
x
6
17.6 21.9 26.2 17.6 18.8 0
Tung độ ĐAH
y
1
y
2
y
3
y

y
i
= 136.24 106.25
Hệ số PBN lực cắt g= 0.886 0.886
23
Do hoạt tải tiêu
chuẩn V
h
tc
( KN) 120.70 94.14
Do hoạt tải tính
toán V
h
tt
(KN) 264.04 205.93
4.4.5.Tổng hợp nội lực:
- Nội lực sau khi tính toán được sẽ được tổ hợp theo các TTGH với các hệ số tải
trọng tương ứng. Tuy nhiên ở đây ta chỉ cần thành lập 2 tổ hợp tải trọng:
+ Tổ hợp tải trọng 1: Nội lực do tải trọng tiêu chuẩn để tính toán thiết kế theo
TTGH sử dụng.
+ Tổ hợp tải trọng 2: Nội lực do tải trọng tính toán để tính toán thiết kế theo
TTGH cường độ1.
- Đối với mỗi tổ hợp tải trọng ta cần thành lập 2 trường hợp tải trọng giữa tĩnh tải
và hoạt tải nhằm tìm ra trường hợp tải trọng bất lợi nhất sẽ khống chế thiết kế:
+ TH1: Tĩnh tải + Xe tải thiết kế + tải trọng làn + Đoàn người.
+ TH2: Tĩnh tải + Xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn + Đoàn người.
- Bảng tổng hợp nội lực tiêu chuẩn ( thep TTGH sử dụng)
N
ội
lự

460.
54
2135.
88
1603.
19
1312.
71
316.
40
11939.
85
11496.
50
11939.
85
KN
m
V
0
875.0
6
49.1
3
241.1
5
173.8
3
140.0
2

Max
n
v
Tnh
ti 1
Tnh
ti 2 Xe ti
Xe 2
trc Ln
Ng
i
M
4
10254.
57
690.
82
4672.
24
3506.
98
2297.
24
553.
71
17450.
52
16303.
30
17450.

7 318.14 263.11 318.14 KN
Căn cứ trên các giá trị nội lực tính toán thì ta chọn.
Max(M
uCD
) = 17450.52 kN.m
Max(M
uSD
) = 11939.85 kN.m
25