- Đồ án tốt nghiệp - - TKSB PA Cầu đúc hẫng -
Chơng II : Phơng án sơ bộ II
Cầu dầm liên tục BTCT DƯL
Thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng
I Giới thiệu chung về ph ơng án
I.1 sơ đồ kết cấu
I.1.1 Kết cấu phần trên
- Sơ đồ bố trí chung toàn cầu 6 x33+66+110+66+ 4x33 m
- Kết cấu cầu không đối xứng gồm 6 nhịp dẫn phía bên trái và 4 nhịp dẫn phía bên
phải và hệ cầu BTCTDƯL liên tục 3 nhịp thi công theo phơng pháp đúc hẫng cân
bằng.
- Dầm liên tục 3 nhịp 66+110+66 m tiết diện hình hộp chiều cao thay đổi
+) Chiều cao dầm trên đỉnh trụ h= 6,0 m.
+) Chiều cao dầm tại giữa nhịp h= 2,5 m.
- Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo phù hợp yêu cầu chịu lực
và mỹ quan kiến trúc.
- Mặt cắt hộp dạng thành xiên
+) Chiều dày bản nắp : t
b
= 30 (cm)
+) Chiều dày bản đáy : Mặt cắt gối là 80 cm , tại mặt cắt giữa nhịp là 30 cm
+) Chiều dày phần cánh hẫng : h
c
= 25 cm
+) Chiều dày bản mặt cầu tại ngàm : t
n
= 100 cm
+) Chiều dày sờn dầm : Mặt cắt gối là 60 cm, tại mặt cắt giữa nhịp là 40 cm
- Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp.
1- Bê tông cấp A có:
+) f

+) Es = 200000 (MPa).
+) fy = 420 (MPa).
- Nhịp dẫn : Dầm dẫn 2 bờ dùng dầm BTCT dự ứng lực giản đơn chiều dài 33 m chế
tạo định hình theo công nghệ căng sau.
+ Chiều cao 1,65 m
+ Cáp: Dùng loại bó xoắn
+ Có dầm ngang
I.1.2 Kết cấu phần d ới
1- Cấu tạo trụ cầu :
- Trụ cầu dùng loại trụ thân hẹp , đổ bê tông tại chỗ mác M300
- Trụ cầu dẫn: đợc đựng trên móng cọc khoan nhồi : D = 120 cm
- Trụ cầu chính: đợc đựng trên móng cọc khoan nhồi : D = 150 cm
- Phơng án móng : Móng cọc đài cao .
2 - Cấu tạo mố cầu
- Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ tại chỗ mác bê tông chế tạo M300.
- Mố của kết cấu nhịp dẫn đợc đặt trên móng cọc khoan nhồi : D = 120 cm
II tính toán sơ bộ kết cấu nhịp
II.1 Xác định các kích thớc cơ bản của cầu
- Cần kiểm toán tại 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 nh hình
vẽ.
- Chiều dài kết cấu nhịp: đối với kết cấu nhịp liên
tục chiều dài nhịp biên L
nb
= (0,6 ữ 0,7) chiều dài
nhịp giữa L
ng
.
+) Trong phơng án này chọn L
ng
= 110m.

2
+ bx +c
S
b
a a
=






2 4
;

Thay vào ta có: C=0; a =
2
5.53
5.3

,
5.53
7
=b
Vậy phơng trình có dạng:
xxy .13084,0001223,0
2
+=
II.1.3 Xác định ph ơng trình thay đổi chiều dày đáy dầm
- Tính toán tơng tự ta có phơng trình thay đổi chiều dày đáy dầm nh sau :

i+1
+y
i+1
2
).
+ Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục x :
S
x
= 1/6 * (x
i
-x
i+1
) * (y
i
3
+y
i
2
.y
i+1
+y
i
.y
i+1
2
+y
i+1
3
).
+ Mômen quán tính đối với trục trung hòa :

4
5
6
7
8 9
10
11 12
13 14
DG
- Đồ án tốt nghiệp - - TKSB PA Cầu đúc hẫng -
- Kích thớc mặt cắt ngang:
- Trên cơ sơ các phơng trình đờng cong đáy dầm và đờng cong thay đổi chiều dày
bản đáy lập đợc ở trên ta xác định đợc các kích thớc cơ bản của từng mặt cắt dầm
Bảng tính toán các kích thớc cơ bản của mặt cắt dầm chủ(mặt cắt giữa mỗi đốt)
Sau khi chạy chơng trình ta sẽ có đợc các đặc trng hình học của các mặt cắt
phần dầm đúc hẫng nh sau:
số
hiệu
mc
Chiều
dài
đốt li
(cm)
Chiều
cao tiết
diện
H
Chiều
dày
bản

10 400 285.3 35.0 969 118881 118881 123.4 1331093256 2.4683E+10
11 400 270.7 33.0 974 115451 115451 115.4 1152965332 2.4198E+10
12 400 259.9 31.4 977 112925 112925 109.7 1031779134 2.3837E+10
- hồ xuân nam - - Lớp Cầu Đờng Bộ A- K41 -
39
1/2 mặt cắt vi-vi
1/2 mặt cắt iii-iii
- Đồ án tốt nghiệp - - TKSB PA Cầu đúc hẫng -
13 400 253.1 30.4 980 111312 111312 106.0 958754989 2.3605E+10
14 400 250 30.0 980 110619 110619 104.4 928423590 2.3505E+10
II.2 Tính tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II
II.2.1 Tính tĩnh tải giai đoạn I
- Từ đặc trng hình học của mặt cắt dầm ta tính đợc trọng lợng các đốt dầm
Bảng tính toán trọng lợng các đốt dầm và tĩnh tải dải đều của từng đốt
Khối
Chiều
dài
khối
(m)
Diện
tích
(cm2)
n
DCtc
(KN)
DCtt
(KN)
ai (m)
M
tc

gc
+ DW
clc
+ DW
lc+tv
+ DW
ng
)
- Tính trọng lợng lớp phủ mặt cầu
- hồ xuân nam - - Lớp Cầu Đờng Bộ A- K41 -
40
- Đồ án tốt nghiệp - - TKSB PA Cầu đúc hẫng -
Tên gọi các đại lợng
Chiều
dày h
DW
tc
Đơn vị
Lớp bê tông Atphan 5 1.15 KN /m2
Lớp bê tông bảo vệ 3 0.69 KN /m2
Lớp chống thấm 3 0.69 KN /m2
Lớp bê tông mui luyện dày 1.03 0.24 KN /m2
Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 120.30 cm
Trọng lợng lớp phủ mặt cầu DW
mc
TC
2.77 KN /m2
Trọng lợng dải đều lớp phủ mặt cầu tính cho 1 dầm :
DW
mc

Trọng lợng lề ngời đi bộ
2 - Tổng hợp tĩnh tãi giai đoạn II
+) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn
DW
II
TC
= 2. (DW
gc
+ DW
clc
+ DW
lc+tv
+ DW
ng
)
= 2.(14,53 + 3,75 + 0,838 + 1,406 + 3,45) = 47,94 (KN /m)
+) Tĩnh tải giai đoạn II tính toán
DW
II
tt
= . DW
II
TC
= 1,5x47,94= 71,91 (KN /m)
II.3 Tính toán nội lực mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công.
- hồ xuân nam - - Lớp Cầu Đờng Bộ A- K41 -
41
- Đồ án tốt nghiệp - - TKSB PA Cầu đúc hẫng -
- Các giai đoạn thi công bao gồm :
Sơ đồ 1 Giai đoạn sau khi đã hạ gối xong rồi thi công tiếp và hợp long đốt

trị nội lực của dầm chủ trong 3 sơ đồ 2-3-4
II.4.2 . Sơ đồ 2 Sơ đồ dỡ tải trọng thi công ,xe đúc,dỡ ván khuôn treo đốt hợp
long và tĩnh tải đốt hợp long
Sơ đồ :

- Tải trọng :
+) Hiệu ứng dỡ tải trọng thi công : q
TC
=1. 0,24 . 15 = 3,6 KN /m.
+) Hiệu ứng dỡ xe đúc : P
XD
= 600 KN.
- hồ xuân nam - - Lớp Cầu Đờng Bộ A- K41 -
42
gdg
gtc
Qxd
g0
g1
g2
g3
g4
g5
g6
g7
g8
g9
g10
g11
g12

+) Trọng lợng lớp phủ mặt cầu ( tĩnh tải giai đoạn II ) , DW
TT
=71,91 KN/m
- Sử dụng chơng trình Sap2000 để vẽ đờng ảnh hởng và xếp tải ta có : giá trị mômen
mặt cắt đỉnh trụ lớn nhất trong giai đoạn đúc hẫng :
M
dh
max
= -65252,6 KN.m
II.4.4. Sơ đồ 4 Sơ đồ cầu chịu hoạt tải
Sơ đồ :
- Tải trọng :
+) Hoạt tải thiết kế : HL 93 và tải trọng Ngời (300 Kg/m
2
).
+) Nội lực do hoạt tải mặt cắt đỉnh trụ đợc lấy giá trị lớn nhất trong tổ hợp :
1 Tổ hợp 1 : Xe tải + Làn + Ngời
2 Tổ hợp 1 : Xe 2 trục + Làn + Ngời
3 Tổ hợp 3 : 90 % Xe tải + 90% Làn + Ngời (Với điều kiện xe tải đ-
ợc xếp 2 xe cách nhau 15 m , khoảng cách giữa các trục bánh xe là 4,3 m)
1 - Vẽ ĐAH mômen mặt cắt đỉnh trụ
Sử dụng chơng trình SAP2000 vẽ ĐAH mômen tại mặt cắt đỉnh trụ nh sau :
+) Tổng diện tích ĐAH : S = -907,403
+) Diện tích ĐAH dơng : S
+
= 72,562
+) Diện tích ĐAH âm : S
--
= -979,965
2 - Tính giá trị mômen do hoạt tải

+) Khi tính giá trị mômen tại mặt cắt đỉnh trụ thì ta sử dụng 2 xe tải thiết kế
đặt cách nhau 15 m , khoảng cách các trục lấy bằng 4,3 m
+) Xếp xe lên ĐAH ta có
Xe 1 Xe 2
P (KN) 145 145 35
P
(KN) 145 145 35
Y -9.503 -10.204 -10.697 Y -10.925 -10.664 -10.159
+) Nội lực do xe tải thiết kế :
M
XT
TT
=

IMmYP
ii
....

= - 12491,1 (KN.m)
- Tổng nội lực do hoạt tải (xếp trên 3 làn) : Hiệu ứng do hoạt tải đợc tính nh sau
M
HT
TT
= 90% M
XT
TT
+ 90% M
lan
TT
+ M



++==
2
h
- dhb.85f,0)d-.(d.fA)'d-.(d.fAM M
f
pf1
'
cPSySspy
'
S
tt
C
- Đồ án tốt nghiệp - - TKSB PA Cầu đúc hẫng -
- Lấy tổng mômen với trong tâm cốt thép DƯL ta có :
+) Nếu M
TT
max
< M
C
=> Thì TTH đi qua bản cánh khi đó ta tính toán theo các
công thức của mc chữ nhật
+) Nếu M
TT
max
> M
C
=> Thì TTH đi qua sờn dầm khi đó ta tính toán theo các
công thức của mc chữ T.

+) f
pu
: Cờng độ chịu kéo quy định của thép DUL, f
pu
= 1860 MPa.
+) f
py
: Giới hạn chảy của thép DUL, f
py
= 85%f
pu
= 1581 MPa. (bó 12 tao)
+) c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà với giả
thiết là thép DUL đã bị chảy dẻo.
+) a = c.
1
: Chiều dày của khối ứng suất tơng đơng
+) f
ps
: ứng suất trung bình trong cốt thép DUL ở sức kháng uốn danh định
tính theo công thức 5.7.3.1.1-1.
Với
- hồ xuân nam - - Lớp Cầu Đờng Bộ A- K41 -
45

f
f
- 1.04. 2 k
pu
py

1
'
1
++
=

ps
yScys
ps
f
fAabffA
A
.....85,0'.
'
1
+
=

- Đồ án tốt nghiệp - - TKSB PA Cầu đúc hẫng -
- Hàm lợng thép DƯL và thép thờng phải đợc giới hạn sao cho :
42,0
p
d
c
2 Bảng tính toán và bố trí cốt thép mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công
Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Tổng giá trị mô men tại mặt cắt đỉnh trụ Mtt 779636 KN.m
Chiều cao mặt cắt h 600 cm
Chiều cao bố trí cốt thép DƯL atp 20 cm
Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng

Qua cánh
Tính toán cốt thép DƯL
Chiều dày khối ƯS tơng đơng a 39.6 cm
Chiều cao vùng chịu nén c 49.5 cm
Tỉ số c/dp c/dp 0.09
<0,42
ứng suất trung bình trong thép DƯL fps 181.5 KN /cm2
Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Aps 487.84 cm2
Số bó thép DƯL cần thiết n cần 29.04 bó
Số bó chọn bố trí nbt 32 bó
Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 537.6 cm2
Kết luận : - Bố trí cốt thép DƯL mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công
+) Số bó thép DƯL bố trí là : n = 32 bó ( 12 tao 15,2mm)
+) Diện tích cốt thép bố trí : A
PS
= 32 x16,8 = 537,6 cm
2
II.4.7 Tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ.
a-Xác định vị trí TTH của mặt cắt
- Giả thiết TTH đi qua mép dới bản cánh khi đó mặt cắt làm việc giống nh mặt cắt
chữ nhật .
- Cân bằng phơng trình lực theo phơng ngang ta có :
N
1
=
1
.0,85.f
c
.b.h
f

2
= 148600 (KN)
=> N
1
> N
2
=> TTH đi qua bản cánh
b - Các công thức tính duyệt mặt cắt
- Công thức tính chiều cao vùng chịu nén (tính theo công thức của mặt cắt chữ nhật)
- hồ xuân nam - - Lớp Cầu Đờng Bộ A- K41 -
47
- Đồ án tốt nghiệp - - TKSB PA Cầu đúc hẫng -
- Công thức tính mômen kháng uốn danh định của mặt cắt (tính theo công thức của
mặt cắt chữ nhật)
- Công thức tính sức kháng uốn tính toán của mặt cắt
M
r
= .M
n
Trong đó :
+) : Hệ số sức kháng , lấy = 1
+) A
ps
: Diện tích cốt thép DUL
+) d
p
: Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép DUL
+) f
c
: Cờng độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f

: Chiều dày của khối ứng suất tơng đơng
+) f
ps
: ứng suất trung bình trong cốt thép DUL ở sức kháng uốn danh định
tính theo công thức 5.7.3.1.1-1.
Với
+) Hàm lợng thép DƯL và thép thờng phải đợc giới hạn sao cho :
42,0
p
d
c
Bảng tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn sử dụng
- hồ xuân nam - - Lớp Cầu Đờng Bộ A- K41 -
48
p
pu
ps1
'
c
pups
d
f
kA .b.0,85.f
'.A.AfA
c
+
+
=
ySyS
ff







=








=
p
pups
d
c
k - 1f f