ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
THIẾT KẾ MÔN HỌC
CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
***********************
MỤC LỤC
PHẦN I
THUYẾT MINH
I. CHỌN CẤU TẠO CỦA KẾT CẤU NHỊP
I.1.Chiều dài tính toán của kết cấu nhịp
- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp là L
nh
= 33 m.
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối tùy thuộc vào loại gối, ở đây ta sử dụng gối con
lăn bằng thép lấy a = 0.3 m.
→ Chiều dài tính toán nhịp: L
tt
= L
nh
– 2a = 33 – 2. 0,3 = 32,4 m
I.1.1.Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
Khi lựa chọn số dầm nên đảm bảo khoảng cách giữa các dầm S = 1,9÷3,0m là hợp
lí nhất, không nên thiết kế khoảng cách giữa các dầm chủ lớn hơn 3m vì khi đó bản mặt
cầu sẽ làm việc rất bất lợi.
1
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
→ Trong bài toán thiết kế này căn cứ vào bề rộng thiết kế của cầu bằng 11m nên ta chọn
số dầm chủ bằng n = 5 dầm.
Khi đó, khoảng cách giữa các dầm chủ S = 220 cm.
→ Cầu gồm 5 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng bê tông f
c
’

+ Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang
+ Quy mô của tải trọng khai thác
Trong bước tính toán sơ bộ ta chọn chiều cao dầm chủ theo công thức kinh nghiệm:
H
b
=( ). 32,4 = 1,62 – 2,16 (m)
2
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
Ở đây, ta chọn chiều cao dầm chủ H
b
= 165 cm
Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với các kích thước sau:
-Bản cánh trên:
- Chiều dày bản cánh trên: t
t
= 20cm
- Bề rộng bản cánh trên: b
t
= 80 cm
- Chiều cao vút bản cánh trên: t
ht
= 10cm
- Bề rộng vút bản cánh trên: b
ht
= 30cm
-Bản cánh dưới:
- Chiều cao bầu dầm: t
b
= 25 cm
- Bề rộng bầu dầm: b


: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu; h=1650+200=1850mm
suy ra: h
min
=0,045.L=0,045.32400=1458mm< h

= 1850mm => Thỏa mãn
I.2.1.Cấu tạo bản bê tông mặt cầu
- Kích thước của bản bê tông được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác dụng
của tải trọng cục bộ.
- Theo quy định của 22TCN 272-05 thì chiều dày bản bê tông mặt cầu phải lớn hơn
175mm. Đồng thời bản phải đảm bảo điều kiện chịu lực.
- Khi thiết kế theo 22TCN 272-05 thì chiều dày bản bê tông thường chọn t
s
= (18÷20)cm
→Ở đây ta chọn chiều dày bản bê tông mặt cầu là t
s
= 20cm
- Bản bê tông có thể cấu tạo vút dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong tròn. Mục
đích của việc cấu tạo vút bản bê tông là nhằm làm tăng chiều cao dầm, tăng khả năng
chịu lực của dầm và chống hiện tượng tập trung ứng suất tại vị trí nách dầm.
-Cấu tọa kết cấu mặt cầu:
+Lớp bê tông atphalt dày 5cm
+Lớp phòng nước dày 1cm
→Chiều dày trung bình của lớp phủ mặt cầu là: t
mc
= 5+1 = 6cm
I.3 Xác định sơ bộ đặc trưng hình học mặt cắt dầm chủ
I.3.1 Xác định kích thước của mặt cắt quy đổi
I.3.1.1 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông.

tt
= . 3240 = 405 cm
+6.t
s
+ max = 6.20 + .80 = 140 cm
+ = = 110 cm
→ Vậy b
2
= 110 cm
→Bề rộng tính toán của bản bê tông dầm biên: b
s
= b
1
+ b
2
= 110 + 110 = 220 cm
→Bề rộng tính toán của bản bê tông dầm trong: b
s
= 2.b
s
= 2.110 = 220 cm
Trong đó:
+L
tt
: Chiều dài tính toán của nhịp, L
tt
= 32,4m
+t
s
: Chiều dày bản bê tông mặt cầu, t

tb
= 25cm
5
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
Chiều dài một dầm ngang: L
tb
= S – t
w
= 220 -20 =200 cm
I.3.2 Tính toán đặc trưng hình học mặt cắt chưa liên hợp.
Xét tại 5 mặt cắt đặc trưng :
• Mặt cắt gối
0
0x m=
• Mặt cắt cách gối 0,72h ( kiểm tra lực cắt)
1
0,72 0,72.1.85 1,33x h m= = =
• Mặt cắt thay đổi tiết diện
2
x
=1,5m
• Mặt cắt
3
; 8,1
4 4
tt
L
L
x m
= =

Diện tích mặt cắt:
( ) ( )
16
0 1 1
1
1
2
i i i i
A X X Y Y
+ +
= − + 
 
∑
Toạ độ trọng tâm mặt cắt :
( )
( )
16
2 2
1 1
1
1
1
.
6
C i i i i i
i
Y X X Y Y Y Y
A
+ +
+

3 2 2 3
1 1 1
1
1
1
. .
12
X i i i i i i i
i
J X X Y Y Y Y Y Y
+ + +
+
 
= − + + +
 
∑
Mô men quán tính đối với trục trung hoà:
2
.
d x c
J J Y A= −
Kết quả tổng hợp trong bảng sau:
A(
2
m
)
Y
c
(
m

0 0.8281 0.5002 0.6131 0.1989
I.3.3.Tính hệ số làn
Số làn thiết kế
1
3,5
lan
B
n =
nếu
1
B ≥
7m
=2 nếu
1
6 7B m≤ ≤
=1 nếu
1
B ≤
6m
ở đây
1
7B m=
khổ đường cho xe chạy nên
lan
n =
2làn
Hệ số làn
lan
m =
1,2 nếu

damtrong
s
K
S S
g
L Lt
 
   
= +
 ÷
 ÷  ÷
   
 
• Khi thiết kế cho nhiều làn chịu tải:
0,1
0,6 0,2
2
3
0,075
2900
g
M
damtrong
s
K
S S
g
L Lt
 
   

0,2
1,65 0,8281 0,7219
2 2
f
g c
h
e H Y m= − − = − − =
I: mô men quán tính chống uốn của tiết diện dầm chủ không kê bản mặt
A: là diện tích mặt cắt ngang của phần dầm chủ không tính bản mặt
I=0.1989
4
m
;A=0.6040
3
m
Thay vào
( )
2 4
1 0,1989 0,6040.0,7219 0,5137
g
K m= + =
Do đó
( )
0,1
0,4 0,3
12
1
3
2200 2200 0,5137.10
0,06

 ÷  ÷
 ÷
   
 
=0,605
Hệ số phân bố mô men cho dầm giữa lấy hệ số lớn hơn trong 2 giá trị trên
M
damtrong
g⇒
=0,605
- Hệ số phân bố ngang momen cho dầm biên(do hoạt tải)
Trường hợp số làn xếp tải lớn hơn hoặc bằng 2(xếp tải 2 làn)
g
M
dambien
= e. g
M
damtrong
với e = 0,77 +
Với d
e
là chiều dài phần hẫng xếp tải, d
e
= d
e
o
– b
lc
= 1,1 – 0,5 = 0,6m
Suy ra: e = 0,77 + = 0,984

+Hệ số phân bô ngang của tải trọng làn lấy bằng hệ số phân bố ngang của xe tải và
xe 2 trục.
-Hệ số phân bố ngang đối với tải trọng người dải đều:
g = ∑. B
le
= (1,27 + 0,59). 1,50 = 1,395
Trong đó:
+b
le
: Là bề rộng của lề đi bộ
+y
1
: Là tung độ đường ảnh hưởng tại vị trí mép ngoài của ĐAH phản lực khi xếp
tải trọng người
+y
2
: Là tung độ đường ảnh hưởng tại vị trí mép trong ĐAH phản lực khi xếp tải
trọng người.
-Kết quả tổng hợp hệ số phân bố ngang cho dầm biên:
Hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy
Xếp tải trọng
Tung độ ĐAH
Hệ số g
y1 y2 y3 y4
Tải trọng người 1,27 0,59 1,395
Xe tải thiết kế 1,00 0,18 0,590
Xe 2 trục thiết kế 1,00 0,18 0,590
Tải trọng làn thiết kế 0,590
d.Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong(do tải trọng người).
- Đối với dầm trong thì ảnh hưởng của trải trọng người là không đáng kể. Khi đó ta xếp

V
damtrong
g =
Điều kiện áp dụng công thức trên thoã mãn
Số dầm chủ
4≥
10
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT

1100 2200 4900
110 200 300
6000 32400 73000
f
S
h
L mm

< = <

< = <


< = <

-Đối với dầm biên:
+Trong trường hợp có 1 làn xếp tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy(đã tính ở trên)
ta có: = 0,59
+Trong trường hợp số làn xếp tải ≥2 làn:
= e. Với e = 0,6 + = 0,6 + = 0,8
Suy ra: = 0,800 . 0,447 = 0,358

0,358 0,358 0,358 1,395
I.3.5.2 Hệ số phân bố ngang đối với dầm trong.
STT Số làn
Hệ số
PBN
Kí hiệu
Tải trọng
g
xetai
g
xe2ruc
g
lan
g
nguoi
1
1 làn
Momen g
M
0,425 0,425 0,425 0,400
2 Lực cắt g
V
0,649 0,649 0,649 0,400
3
2 làn
Momen g
M
0,605 0,605 0,605 0,400
4 Lực cắt g
V

0,8678
o
A m
=
;
2
0,6040A m
=
;
2
1,5x m=
;a=0,3m
⇒
( ) ( )
3
0,8678 0,6040
2500 0,8678 0,3 1 1,5 1 .2 7,4805.10
2
dc
DC Kg
+
 
= + + − =
 
 
Xét đoạn dầm còn lại :lấy diện tích tiết diện là
2
0,6040A m
=
Trọng lượng đoạn dầm:

s
= b
s
.t
s
= 220.20 = 4400cm
2
Trọng lượng dải đều trên dầm chủ:
DC
bm
= 4400. 10
-4
.2500 = 1,1.10
3
Kg/m = 11KN/m
c. Tỉnh tải của dầm ngang
Chiều cao của dầm ngang: H
tb
= 132cm
Chiều dày của dầm ngang: t
tb
= 25 cm
Chiều dài một dầm ngang: L
tb
= S – t
w
= 220 -20 =200 cm
Diện tích mặt cắt ngang dầm ngang: A
tb
= H

= = = 0,2037.10
3
kg/m = 2,037 KN/m
d. Tĩnh tải ván khuôn láp ghép
Chiều dày tấm ván khuôn: t
vk
= 8cm
Bề rộng tấm ván khuôn: b
vk
= 160cm
Chiều dài một tấm ván khuôn: L
vk
=33m = 3300cm
Trọng lượng một tấm ván khuôn:
P
1vk
= t
vk
.b
vk
.L
vk
.γ = 8. 160. 3300. 10
-6
. 25 = 101,38 KN
Số tấm ván khuôn trên toàn cầu: n
vk
= 4 tấm
Tổng trọng lượng tấm ván khuôn:
P

+Trọng lượng riêng của bê tông asphalt: γ
a
= 23kN/m
3
Suy ra: DW
le
= = 1,5 . 0,06 . 23 = 2,07 kN/m
-Trọng lượng dải đều lớp phủ mặt cầu trong phạm vi phần xe chạy:
+Bề rộng phần xe chạy: B
xe
= 7m
+Chiều dày trung bình của lớp phủ phần xe chạy t
mc
= 0,06m
+Trọng lượng riêng của bê tông asphalt: γ
a
= 23kN/m
3
Suy ra:
DW
mc
= = = 1,93 kN/m
-Trọng lượng phần chân lan can:
+Bề rộng chân lan can: B
clc
= 0,5m
+Chiều cao chân lan can: h
clc
= 0,5m
+Hệ số xét đến cấu tạo thực của chân lan can là 0,75

-Tĩnh tải do lớp phủ lề đi bộ cho dầm biên:
DW
lb
= DW
le
.
( )
1
. 1,39 1 (1,1 0,25)
2
+ −
= 2,07 .
( )
1
. 1,39 1 (1,1 0,25)
2
+ −
= 2,1 kN/m
II.3Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên các dầm dọc chủ
• Đối với dầm giữa
-Giai đoạn I: DC
dc
= 16,011+11+2,037+2,43 = 31,478 kN/m
-Giai đoạn II: DW
g
=DW
mc
= 1,93kN/m
• Đối với dầm biên
-Giai đoạn I: DC

9,3kN/m q lµn
phân bố hết bề rộng làn 9,3KN/m trên suốt chiều dài toàn càu trên bề rộng 3m
II.5 Đường ảnh hưởng mômen lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng
Các mặt cắt đặc trưng :gồm có 5 mặt cắt :
• Mặt cắt gối
0
0x m=
• Mặt cắt cách gối 0,72h ( kiểm tra lực cắt)
1
0,72 0,72.1.85 1,33x h m= = =
• Mặt cắt thay đổi tiết diện
2
x
=1,5m
• Mặt cắt
3
; 8,1
4 4
tt
L
L
x m= =
15
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
• Mặt cắt
4
; 16,2
2 2
tt
L

=
+Âm
2
1 .
2
Va
x
L
ω
=
V Vd Va
ω ω ω
⇒ = +
Từ đó ta có bảng giá trị sau:
X
2
( )
M
m
ω
2
( )
Vd
m
ω
2
( )
Va
m
ω

xác định nội lực.
-Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải:
NỘI LỰC DO TĨNH TẢI CHO DẦM TRONG
Nội lực
Diện tích
ĐAH
Tĩnh tải(kN/m) Giá trị nội lực(kN.m)
ω DC DW DC. ω DW. ω Tổng
M
0
0.000
31,478 1,93 0.000 0.000 0.000
M
1
20.662
31,478 1,93 650.398 39.878 690.276
M
2
23.175
31,478 1,93 729.503 44.728 774.230
M
3
98.415
31,478 1,93 3097.907 189.941 3287.848
M
4
131.220
31,478 1,93 4130.543 253.255 4383.798
V
0

20.662
31,478 10,69 650.398 220.877 871.275
M
2
23.175
31,478 10,69 729.503 247.741 977.243
M
3
98.415
31,478 10,69 3097.907 1052.056 4149.964
M
4
131.220
31,478 10,69 4130.543 1402.742 5533.285
V
0
16.200
31,478 10,69 509.944 173.178 683.122
V
1
14.870
31,478 10,69 468.078 158.960 627.038
V
2
14.700
31,478 10,69 462.727 157.143 619.870
V
3
8.100
31,478 10,69 254.972 86.589 341.561

Xe t¶i thiÕt kÕ (Truck)
y'5
y'2
y'3
y'4
q lµn
Truêng hîp 2
Tung độ ảnh hưởng của mômen tại các mặt cắt đặc trưng trong hai trường hợp:
X
0.000 1.330 1.500 8.100
16.20
0
Trườn
g hợp 1
y
1
0.00 1.28 1.43 6.08 8.10
y
2
0.00 1.23 1.38 5.78 7.50
y
3
0.00 1.10 1.23 5.00 5.95
y
4
0.00 0.92 1.03 3.93 3.80
18
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
Trườn
g hợp 2

M y y y
= + +
Lấy giá trị lớn nhất
( )
1 2
max ,
truch truch truch
M M M=
• Mô men do xe 2 trục thiết kế trong 2 trường hợp
( )
2
tan 1 1
110
dem
M y y= +
( )
5
' '
tan 2 2
110
dem
M y y= +
( )
tan tan 1 tan 2
,
dem dem dem
M max M M=
Mô men hoạt tải tác dụng bất lợi nhất ta lấy giá trị max tại các mặt cắt trên
trong cả 2 trường hợp xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế
( )

1
tandem
M
0.000 275.170 308.611 1303.500 1716.000
19
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
thiết kế
2
tandem
M
0.000 0.000 214.589 248.722 1270.500
tandem
M
0.000
275.17
0
308.611
1303.50
0
1716.00
0
Chọn
max
Xetk
M
0.000
376.55
6
422.130
1743.25

3
. . .
PL M
M PL g B
ω
=
với
3
B
=1,5m bề rộng người đi bộ
g=9,81m/s
2
X 0.000 1.330 1.500 8.100 16.200
M
ω
0.000 20.662 23.175 98.415
131.22
0
M
PL
0.000 91.212
102.30
6
434.45
3
579.27
1
• Tổng hợp mô men do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ có tính đến hệ số phân bố
ngang
Tại mặt cắt dầm biên hệ số xung kích IM=25%

=
, g
Mglan
= 0.605,
g
MgPL
= 0,4
X 0.000 1.330 1.500 8.100 16.200
M
xetk
0.000 376.556 422.130 1743.250 2245.500
M
làn
0.000
192.15
7
215.52
8
915.260
1220.34
6
M
PL
0.000 91.212
102.30
6
434.453 579.271
M
LLb
0.000 521.638 584.915 2447.184 3204.280

dem
M y y= +
21
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
( )
tan
max ,
xetk truch dem
V V V=
• Lực cắt gây ra do tải trọng làn
Lực cắt do tảI trọng làn gây ra tại các mặt cắt xác định bằng phương pháp đường ảnh
hưởng giá trị của
lan
q
với diện tích đường ảnh hưởng phần dương tại các mặt cắt
.
lan lan Vd
V q
ω
=
• Lực cắt do tải trọng người đi gây ra ở dầm biên: coi như dầm biên chịu toàn bộ
tải trọng người đI PL=300Kg/m
2
thì
3
. .
PLx Vd
V PL B
ω
=

PL
V
72.9 67.0365 66.3075 41.0085 18.225
Tổ hợp lực cắt do hoạt tải ( đã nhân hệ số phân bố ngang):
Dầm biên
( )
. 1 . . .
LLb VbHL xetk Vlan lan VbPL PLx
V g IM V g V g V= + + +
Với
0.590
VbHL
g =
,
0.590
Vlan
g =
,
1.395
VbPL
g =
Dầm giữa
( )
. 1 . . .
LLg vg xetk vlan lanx VPLg PLg
V g IM V g V g V
= + + +
IM=25%;
0,649
Vg

a.Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn tại các mặt cắt dầm giữa
Trạng thái giới hạn cường độ I.
( )
1
. 1,75. 1,25. 1,5.
ucd g LLg DCg DWg
M M M M
η
= + +
( )
1
. 1,75. 1,25. 1,5.
ucd g LLg DCg DWg
V V V V
η
= + +
Trạng thái giới hạn sử dụng
( )
. 1. 1. 1.
usdg LLg DCg DWg
M M M M
η
= + +
( )
. 1. 1. 1.
usdg LLg DCg DWg
V V V V
η
= + +
b. Tổ hợp cho dầm biên

GIỮA
X 0.000 1.330 1.500 8.100 16.200
DC
M
0.000
650.39
8
729.50
3
3097.90
7
4130.54
3
DW
M
0.000 39.878 44.728 189.941 253.255
23
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
LL
M
0.000 437.510 490.553 2045.846 2668.177
DC
V
509.94
4
468.07
8
462.72
7
254.972 0.000

M
0.000 521.638 584.915 2447.184 3204.280
DC
V
509.944 468.078 462.727 254.972 0.000
DW
V
173.178 158.960 157.143 86.589 0.000
LL
V
409.229 384.060 380.897 265.932 146.446
TTGH
Cường
độ 1
M 0.000 2057.180 2307.092 9733.040 12874.782
V
1613.348 1495.643 1480.693 913.980 256.281
TTGH
Sử
dụng
M 0.000 1392.913 1562.159 6597.147 8737.565
V
1092.351 1011.098 1000.767 607.493 146.446
III. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP.
24
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT
III.1 BỐ TRÍ CỐT THÉP THƯỜNG
1. Bố trí cốt thép đai
- Cốt thép đai được bố trí nhằm tạo ra khung cấu tạo, định vị cốt thép dọc đồng thời
Tăng cường khả năng chịu cắt cho dầm chủ.

Chọn loại tao thép dự ứng lực có độ chùng thấp, có cường độ chịu kéo tiêu chuẩn
3
1,86.10
pu
f MPa=
Hệ số quy đổi ứng suất
1
0,9
φ
=
, chiều dài tụt neo
l∆
=0,01m
Giới hạn chảy
3
0,9 0,9.1,86 1,674.10
py pu
f f MPa
== = =
ứng suất trong thép DƯL khi kích là
3
0,75 1,395.10
pj pu
f f MPa= =
Diện tích 1 tao cáp
2
1
140
ps
A mm=