CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG
I.1.SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
Thiết kế một kết cấu nhòp giản đơn, dầm thép liên hợp bản BTCT với các số liệu
đầu vào sau :
Chiều dài toàn dầm : 30m
Bề rộng phần xe chạy : 7.5m
Bề rộng lề bộ hành : 2x0.5m
Tải trọng thiết kế : 0.5HL93
I.2.VẬT LIỆU
Thép làm dầm chủ : Thép tấm M270 cấp 250 có cường độ chảy F
y
=250MPa.
Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang và khung ngang), sườn tăng cường :
M270 cấp 250 có cường độ chảy F
y
=250MPa.
Thép bản mặt cầu, lề bộ hành :
Thép đai : CI có F
y
=240MPa.
Thép chòu lực, cấu tạo : CII có F
y
=280MPa.
Thép làm thanh lan can, cột lan can : M270 cấp 250 có cường độ chảy
F
y
=250MPa.
Bê tông bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành : C30 có
′
=

≈


tc c
tc
c
B n S L
B nS
L S
Chọn khoảng cách giữa các dầm chính: S = 1.6÷2.5m
9000 9000
3.6 5.625
2500 1600 2500 1600
tc tc
B B
n
⇒ = ÷ = ÷ = ÷
Vì n là số nguyên nên n = 4, 5.
SVTH: Trang 1
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Khi n=4
⇒ = = =
TC
B
9000
S 2250mm
n 4
. Chọn S=2250mm.
− −
− − ×

= 900mm.
I.3.2.Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo các lớp mặt cầu :
Độ dốc ngang thiết kế : 2%.
Tạo dốc bằng thay đổi chiều cao đá kê gối : Là dùng đá kê gối có chiều cao tăng
dần để tạo độ dốc ngang của mặt đường sau khi hoàn thiện. Chiều cao tối thiểu của gối
là 100mm.
Chiều cao gối thiết kế:
Gối 1 : 150mm.
Gối 2 : 150+Sx2%=186mm
Gối 3 : 190+Sx2%=222mm
Các gối còn lại : Đối xứng
I.3.3.Thiết kế thoát nước m ặt cầu :
Đường kính ống: D≥100mm. Diện tích ống thoát nước được tính trên cơ sở 1m
2
mặt cầu tương ứng với ít nhất 1.5cm
2
ống thoát nước. Khoảng cách ống tối đa 15m, chiều
dài ống vượt qua đáy dầm 100mm.
Diện tích mặt cầu S=LxBtc=30x9=270m
2
vậy cần bố trí ít nhất 450cm
2
=
45000mm
2
ống thoát nước.
2
2
1ơ
3.14 100

H 0.04L 0.04 30000 1200
1 1 1 1
H L 30000 30000 1200 1500
25 20 25 20


= = × =

≥ = × =



= ÷ = ÷ = ÷

mm
mm
L mm
Vậy chọn chiều cao dầm thép d=1200mm.
Chiều cao dầm liên hợp H= 1500mm
I.4.3.Kích th ướ c ti ế t di ệ n ngang :
Chiều cao phần vút : h
V
=100mm
Chiều dày bản bê tông : t
S
=200 mm
Chiều dày sườn dầm : t
W
=15 mm
Chiều rộng cánh trên : b

CÓ HỆ LIÊN KẾT NGANG
I.5.1.Neo chống cắt:
Thiết kế loại neo hình nấm với các số liệu sau :
Đường kính đinh: d
S
= 20mm
Chiều cao: h = 230mm
Thiết kế 2 hàng neo với khoảng cách giữa tim của neo đến
mép bản cánh trên là 75mm, khoảng cách 2 hàng neo là 200mm
I.5.2.Mối nối dầm chính:
Mối nối sử dụng bulong cường độ cao.
Số lượng mối nối là 2, đặt đối xứng nhau qua tim cầu,
vò trí đặt mối nối là 2/3 chiều dài dầm, cách đầu dầm 10m.
SVTH: Trang 5
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU
Ở phần này chỉ thiết kế cấu tạo và bố trí thép, tính tónh tải, không tính toán nội
lực và tính toán cốt thép.
II.1.LAN CAN:
Ø
Ø
Ø18
Cột lan can: chiều dài nhòp 30m, bố trí khoảng cách 2 cột lan can là 2m vậy mỗi
bên cầu gồm 16 cột lan can, 15 cặp thanh liên kết, 15 cặp tay vòn.
Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép:
T
1
100 x 1740 x 5
T
2

= × × − × =
Tổng trọnglượng lan can trên toàn cầu:
cot
5
( )
7.85 10 (1,463,000 16 216,141.58 15 4,712,388.98 15)
24178.62
s lancan lienket tayvin
DC V V V
N
γ
−
= × + +
= × × × + × + ×
=
Tính trên 1mm theo phương dọc cầu:
SVTH: Trang 6
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
= =
24178.62
lancan
P 0.806N / mm
30000
II.2.LỀ BỘ HÀNH:
Lề bộ hành: (tính trên 1mm theo phương dọc cầu)
3
V 1 650 250 162500mm
1
= × × =
3

 
 
−
 ÷
⇒ = γ × + = × × + =
 ÷
 ÷
 
 
Vậy
3 1 2
0.806 5.0875 2.375 8.2685
= + + = + + =
LanCan
DC P P P N
Vò trí đặt DC3: xác đònh bằng cách cân bằng momen tại vò trí đặt P2
SVTH: Trang 7
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
1
3
( ) 1035 (5.0875 0.806) 1035
' 738
8.2685
lancan
P P
x mm
DC
+ × + ×
= = =
180

10 a200

II.3.BẢN MẶT CẦU:
Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm. Trong
đó phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính
toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu.
SVTH: Trang 8
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Cốt thép dùng trong bản mặt cầu là thép CII có cường độ F
y
=280 MPa, bê tông
dùng cho bản mặt cầu là loại bê tông có cường độ chòu nén f’
c
=30 MPa
Do trong phạm vi hẹp của đồ án môn học nên ta bố trí cốt thép trong bản mặt cầu
theo yêu cầu cấu tạo như hình dưới.
Ø
12a200
Ø
10a200
Ø
12a200
Ø
12a200
Ø
12a200
SVTH: Trang 9
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ DẦM CHÍNH
III.1.ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC :

t
D
K A y b t D t t
t t
b t t D b t d
mm
−
−
 
= × = × × + × × +
 ÷
 
   
+ × × + + + × × −
 ÷  ÷
   
 
= × × + × × + +
 ÷
 
   
× × + + + × × −
 ÷  ÷
   
=
∑
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
,
, ,
33779000

( ' )
( )
12 2 3 3
' ' '
' '
12 2 12 2
15 765.96 20
350 20 20
350 20 765.96
12 2 3
s b
s t
w NC f f
s t
c c c w NC c
NC c c NC
f f f f f f
s b s b
f f NC f f f NC
t Y t t
b t t t y t
I b t Y
b t t b t t
b t Y t b t Y
× − −
× × −
 
= + × × − + +
 ÷
 

+ + × × − −
 ÷
 
×
 
+ + × × −
 ÷
 
=
Momen kháng uốn đối với thớ trên t/d dầm thép:
,
, 3
,
765.96 12,833,243= = =
s t
s b
NC
NC
s b
NC
I
S mm
Y
Momen kháng uốn đối với thớ dưới t/d dầm thép:
,
, 3
,
9,829,751,543
22,647,109
434.04

2
9,465,306 mm
− +
   
= + − − − + − −
 ÷  ÷
   
− +
 
= × + × × − − −
 ÷
 
 
+ × × − −
 ÷
 
=
III.1.1.ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN 2(GIAI ĐOẠN LIÊN HP):
III.1.1.1.Bề rộng có hiệu dầm trong B
i
và dầm ngoài B
e
:
Dầm trong:

× +

× +









s w c
tt
i
e
hang
6 t max(t / 2,b / 4)
6 200 max(15/ 2,350/ 4)
L
B
2000 29400
B min min 2000 mm
2 8 2 8
S 1000
III.1.1.2.Đặc trung hình học dầm trong:
III.1.1.2.1.Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (ST):
Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là φ12a200 và bê tông bản mặt cầu có cường độ
f’
c
=30MPa
Diện tích cốt thép dọc bản:
π×
= × =
2
2

B ×t +t ×(b +t )
200 100 1 2
2000×200× 100+ +350×100× +2× ×100 × ×100
2 2 2 3
=
2000×200+100×(350+100)
=185.2mm
i
i
 
 
 ÷
 ÷
 
 
   
 ÷  ÷
   
Diện tích mặt cắt ngang dầm:
−
= + + = + + =
2
d s ct c cd
A A A A 44100 2488.14 55625 102,213.14mm
Momen tónh của diện tích t/d liên hợp lấy đối với trục TH1:
−
 
= × + + + × +
 ÷
 

′
= − = − =
s,t s,t
ST NC
Y Y c 765.96 541.14 224.82mm
-
Mép dưới dầm thép :
′
= + = + =
s,b s,b
ST NC
Y Y c 434.04 541.14 975.18mm
-
Mép dưới bản bê tông:
= =
c,b s,t
ST ST
Y Y 224.82 mm
-
Mép trên bản bê tông:
= + + = + + =
c,t s,t
ST ST h s
Y Y t t 224.82 100 200 524.82mm
Momen quán tính của tiết diện liên hợp : I
ST
= + × + × + × + ×
 
×
= + × + × + × ×

Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp : S
ST
= = =
s,t 3
ST
ST
s,t
ST
I
32,823,940,150
S 145,987,992 mm
224.84
Y
= = =
s,b 3
ST
ST
s,b
ST
I
32,823,940,150
S 33,659,366 mm
975.18
Y
Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :
= = × =
c,t 3
ST
ST
c,t

1140 765.96 541.14
20
15 450 20 1200 765.96 20 541.14
2 2
20
550 20 1200 765.96 541.14
2
25,405,258 mm
− + +
   
= + − − − + + − − +
 ÷  ÷
   
− +
 
= × + × × − − − +
 ÷
 
 
+ × × − − +
 ÷
 
=
III.1.1.2.2.Giai đoạn l iên hợp dài hạn (LT):
Diện tích cốt thép dọc bản:
SVTH: Trang 13
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
π×
= × =
2

 ÷
 
=
s,t s,t
s
TH1 ct NC h c td NC
3
t
K A Y t A (Y c'')
2
200
2488.14 765.96 100 18541.67 (765.96 185.2)
2
20,039,539mm
Khoảng cách từ trục TH1 đến TH2:
= = =
TH1
d
K
20,039,539
c'' 307.67mm
A 65129.81
Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :
-
Mép trên dầm thép:
′
= − = − =
s,t s,t
LT NC
Y Y c 765.96 307.67 458.29mm

'2 2 2
LT NC s ci ci ci ct ct
3
2 2
3 3
2 2 2
1
I =I +c ×A + × (I +a ×A )+A ×a
3n
1 2000×200
=9829751543+307.67 ×44100+ × +658.29 ×2000×200 +
3×8 12
1 350×100 1 100×100 1
× +508.29 ×350×100 +2× +524.96 × ×100
3×8 12 3×8 36 2
+2488.14×
2
4
658.29
=22,853,549,370 mm
Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới t/d dầm thép:
s,t 3
LT
LT
s,t
LT
I 22,853,549,370
S = = =49,867,004mm
y 458.29
s,b 3

( )
2
0 c
f f
c
LT w f f 0 f f f 0
2
3
D Y t c"
t t '
S t b t d Y t ' c" b' t ' d Y c"
2 2 2
1140 765.96 307.67
20
15 450 20 1200 765.96 20 307.67
2 2
20
550 20 1200 765.96 307.67
2
17,939,663 mm
− + +
   
= + − − − + + − − +
 ÷  ÷
   
− +
 
= × + × × − − − +
 ÷
 

3
)
500,345,873 723,318,499
Momen quán tính của tiết diện (mm
4
) 9,829,751,543 32,823,940,150 22,853,549,370
DẦM BIÊN (DẦM NGOÀI)
Đặc trưng
Tiết diện
dầm thép
Tiết diện dầm liên hợp
Chưa liên hợp (NC) Ngắn hạn(ST) Dài hạn(LT)
Diện tích tiết diện (mm
2
) 44,100 102,213 65,130
Momen kháng uốn thớ dưới dầm
thép(mm
3
) 22,647,109 33,659,366 30,811,974
Momen kháng uốn thớ trên dầm thép
(mm
3
) 12,833,243 145,987,992 49,867,004
Momen kháng uốn tại mép dưới bản
BT(mm
3
) 1,165,119,423 1,196,808,102
Momen kháng uốn tại đỉnh bản
BT(mm
3

3
=0.5N/mm
Hình 3.1.STC trung gian Hình 3.2.STC gối
Hình 3.3.STC tại liên kết ngang
-Sườn tăng cường:
+Sườn tăng cường giữa: hình 3.1
Một dầm có: 12 x 2 = 24 sườn tăng cường giữa
SVTH: Trang 17
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Khoảng cách các sườn: d
o
= 1500 mm
Khối lượng một sườn tăng cường:
=
s1
g 113.62N
+ Sườn tăng cường gối:hình 3.2
Một dầm có: 4 x 2 = 8 sườn tăng cường gối
Khoảng cách các sườn: 150 mm
Khối lượng một sườn:
=
s2
g 184.82 N
+ Sườn tăng cường tại liên kết ngang: hình 3.3
Một dầm có: 9 x 2 = 18 sườn tăng cường
Khoảng cách các hệ liên kết ngang: L
b
= 3000 mm
Khối lượng một sườn tăng cường:
=

0.609 /
2 29400
lk
damngang STCtrendamngang
tt
g
g g
P
L
N mm
 
 
× × + × × + +
 ÷
 
 
 
= ×
 
 
 
 
 
× × + × × + × + ×
 ÷
 
 
 
= × =
 

SVTH: Trang 18
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
+Diện tích bản mặt cầu: A
bmc
=B
tc
.t
s
=10000.200=2000000 mm
2
+Diện tích bản vút:
2
2
2
2.
2 100
. 350 100 45000
2 2
v
vut c h
h
A b t mm
×
= + = × + =
=>DC
2
=(A
bmc
+A
vút

= 145000 N
-Xe 2 trục: P
1
= P
2
= 110000 N
-Tải trọng làn: W
làn
= 9.3 N/mm
-Tải trọng người đi: W
PL
= 3.10
-3
xB
bộ hành
=3.10
-3
x 1000 = 3 N/mm
III.2.2.XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:
III.2.2.1.Phương pháp đòn bẫy:
III.2.2.1.1.Dầm Biên:
SVTH: Trang 19
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Hình 3.3.Đường ảnh hưởng dầm biên theo phương pháp đòn bẫy
 Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :
0.575
1,2 0.345
2
SE
mg = × =

g
×
= × =
 DC3:
1.289g =
 DC2:
1 3000 1.5
0.225
10000 2
g
×
= × =
III.2.2.1.2.Dầm Trong:
SVTH: Trang 20
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Hình 3.4.Đường ảnh hưởng dầm 3 theo phương pháp đòn bẫy
a.Xét cho dầm 3:
 Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :
+1 làn:
0.102 1
1,2 0.661
2
SI
mg
+
= × =
+2 làn:
0.102 1 0.398
1,0 0.75
2

SVTH: Trang 21
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
 DW:

1 1 4000
0.267
7500 2
g
×
= × =
 DC2:

1 1 4000
0.2
10000 2
g
×
= × =
b.Xét cho dầm 2:
Hình 3.5.Đường ảnh hưởng dầm 2 thep pp đòn bẫy
 Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :
+1 làn:
0.1 1
1,2 0.66
2
SI
mg
+
= × =
+2 làn:

= × Ω = × =
∑
Hoạt tải người đi bộ:
-0.125g =
( Không đặt hoạt tải người đi bộ vì g<0)
 DW:
1 1750 (0.125 1) 2000 1
0.25
7500 2
g
× + + ×
= × =
 DC3:
-0.289g =
 DC2:
1 4000 1-1000 0.5
0.175
10000 2
g
× ×
= × =
Từ kết quả tính cho dầm 2 và dầm 3, chọn dầm số 3 là dầm đại diện cho các dầm
trong vì có hệ số phân bố ngang lớn hơn, kết quả nội lực sẽ lớn hơn.
III.2.2.2.Phương pháp dầm đơn: Chỉ tính cho HL93
III.2.2.2.1.Dầm Trong:
a.Điều kiện áp dụng phương pháp dầm đơn:
1100 ≤ S=2000≤ 4900
110 ≤ t
s
=200 ≤ 300 => Thỏa mãn

g NC g
K n I A e
= × + ×
Mô đun đàn hồi BMC xác đònh như sau:
1.5
0.043 '
0.043 2400 30 27691.47
D c c
E g f
MPa
= × ×
= × × =
+Dầm chủ làm bằng thép có
B
E 200000 MPa
=
SVTH: Trang 23
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ
Vậy
20000
7.22
27691.47
B
D
E
n
E
= = =
2 4
7.22 (9829751542 44100 965.96 ) 36819170309

c.Hệ số phân bố cho lực cắt:
 Một làn chất tải:
2000
0.36 0.36 0.623
7600 7600
SI
luccat
S
mg = + = + =
 Hai hay nhiều làn chất tải:
2 2
2000 2000
0.36 - 0.2 - 0.721
7600 10700 7600 10700
MI
luccat
S S
mg
   
= + = + =
 ÷  ÷
   

MI
luccat
g
: Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp xếp >1 làn xe trên cầu
III.2.2.2.2.Dầm Biên:
a.Một làn chất tải: (PP đòn bẩy)
 Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :

Trong đó:
e: Hệ số điều chỉnh (
e 1
≥
)
-250
0.77 0.77 0.681
2800 2800
e
d
e = + = + =
Ta có e = 0.681 <1. Vậy chọn e = 1
Vậy:
1 0.564 0.564
ME MI
momen momen
mg e mg= × = × =
 Tính hệ số phân bố cho lực cắt:
Hệ số điều chỉnh :
250
0.6 0.6 0.51
2800 2800
e
d
e
−
= + = + =
Vậy:
0.51 0.721 0.367
ME MI

=
'
n
b
I
I
L
Khoảng cách liên kết ngang là: L
b
=3000mm
Tính In:
SVTH: Trang 25