Giáo trình Thiết kế cầu - Nguyễn Tấn Dương (Phần 2)

ại mối nối: mối nối sƣờn dầm và mối nối cánh dầm. 
 Mối nối sƣờn dầm 
 Sƣờn dầm chịu lực cắt là chủ yếu nên cần hạn chế mối nối ở những 
mặt cắt có lực cắt lớn. 
 Sƣờn dầm thƣờng đƣợc nối theo kiểu nối đối đầu có hai bản nối ghép 
đối xứng để giảm số lƣợng bu lông 
 Hạn chế các mối nối chồng để tránh truyền lực lệch tâm và tăng số 
lƣợng đinh tán. 
 Có thể dùng thép góc để nối thép góc nhƣng tốt hơn hết là nên dùng 
thép bản vì nhƣ vậy không phải gọt sống của thép góc để nối. 
Hình 2.2: Mối nối sườn dầm 
a)Mối nối có bản táp không phủ lên thép góc cánh 
b)Mối nối có bản táp phủ lên thép góc cánh và ở bốn góc có 4 bản lót phụ, bản lót 
này dày bằng cánh đứng của thép góc. 
Mối nối dầm 
 Mối nối cánh dầm 
 Mối nối cánh chịu mômen uốn nên cần tránh ở những nơi có mômem 
uốn lớn. Mối nối cánh có thể là mối nối đối đầu, so le hoặc kết hợp 
đối đầu và so le. 
 Cánh dầm có thể là thép bản và thép góc, thép bản đƣợc nối bằng thép 
bản, thép góc đƣợc nối bằng thép góc hoặc thép bản. 
 Mối nối đối đầu đơn giản, dễ thực hiện ở công trƣờng nhƣng tốn 
nhiều bản táp. 
a) b)
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 193 
 Mối nối so le có bản cánh và thép góc cánh gián đoạn ở nhiều vị trí 
khác nhau nên mối nối tốn ít bản táp, tuy vậy sẽ khó vận chuyển đến 
công trƣờng do đầu bản táp thừa ra có chiều dày mỏng nên dễ bị cong 
vênh, việc lắp ráp tại công trƣờng cũng có khó khăn do phải cẩu nâng 
lên theo phƣơng ngang trong khi đó các khối dầm chỉ thuận tiện nâng 
lên theo phƣơng thẳng đứng. 
Hình 2.3: Mối nối cánh dầm 
a) Mối nối đối đầu; b) Mối nối so le ; c)Mối nối kết hợp 
1- Cánh dầm chủ; 2 - Sườn dầm chủ ; 3 - Thép góc dầm chủ; 4 - Bản táp cánh 
6.2.7 Cấu tạo dầm chủ 
 Số lƣợng dầm chủ 
 Số lƣợng dầm ảnh hƣởng rất lớn đến khả năng chịu lực, khả năng 
vƣợt nhịp và giá thành xây dựng cầu. 
 Chọn ít dầm ndc = 2  4: giảm chi phí chế tạo và thi công nhƣng nội 
lực trong dầm lớn  chiều cao dầm tăng  tăng chiều dài cầu và 
chiều cao đất đắp nền đƣờng đầu cầu  tăng chi phí xây dựng 
 Chọn nhiều dầm ndc > 4: nội lực trong dầm giảm  chiều cao dầm 
giảm  giảm chiều dài cầu và chiều cao đất đắp nền đƣờng đầu cầu 
 giảm chi phí xây dựng. Tuy nhiên chi phí vật liệu thép chế tạo dầm 
tăng, chi phí thi công tăng. 
 Đối với đƣờng ô tô số lƣợng dầm đƣợc chọn căn cứ vào bề rộng mặt 
cầu. Thông thƣờng chọn khoảng cách các dầm chủ S =1,2  2,5m 
 Chiều cao dầm thép (Hsb) 
14
3
2
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 194 
 Chiều cao dầm lựa chọn theo các yếu tố sau: 
 Chiều dài nhịp tính toán Ltt 
 Số lƣợng dầm chủ trên mặt cắt ngang 
 Quy mô tải trọng khai thác 
 Xác định chiều cao dầm theo công thức kinh nghiệm: 
 Nhịp giản đơn : Hsb  L/40 
 Nhịp liên tục : Hsb  L/30 
 Tỷ lệ cấu tạo chung của dầm chủ 
 Dầm chủ yếu chịu uốn do đó phải đƣợc cấu tạo đảm bảo tỉ lệ sau: 
Iyc : moment quán tính của bản cánh chịu nén đối với trục thẳng đứng Oy 
Iy : moment quán tính của mặt cắt dầm đối với trục thằng đứng Oy 
 Kích thƣớc bản bụng (Web) 
 Chiều cao bản bụng (sƣờn dầm) có thể chọn sơ bộ theo công thức 
Dw = Hsb / (1,04  1,1) 
 Chiều dày có thể chọn sơ bộ theo công thức 
• Dầm thép cacbon: 
√ 
• Dầm thép hợp kim: 
√ 
 Theo tiêu chuẩn AASHTO thì bề dày tối thiểu của bản thép t  6mm. 
 Để tránh cong vênh đặc biệt là lên kết hàn nên chọn t  12mm 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 195 
 Kích thƣớc bản cánh (Flange) 
 Bản cánh sẽ cung cấp khả năng chịu uốn. Chiều rộng và bề dày bản 
cánh thƣờng đƣợc xác định bởi sự lựa chọn diện tích của bản cánh 
trong phạm vi giới hạn của tỉ số giữa bề rộng và bề dày b/t và các yêu 
cầu kỹ thuật trong chỉ dẫn kỹ thuật để đảm bảo khẳn năng ổn định cục 
bộ 
 Bản cánh có thể bao gồm nhiều bản có kích thƣớc khác nhau gọi là 
dầm ghép, loại dầm này có ƣu điểm có thể lựa chọn đƣợc số lƣợng 
các bản ghép khác nhau phù hợp với biểu đồ chịu lực. 
 Kích thƣớc bản cánh (Flange) 
 Bề dày của mỗi bản cánh không nên quá 20 mm để dể bảo đảm chất 
lƣợng thép. Ngoài ra nếu các bản cánh có bề dày nhỏ thì dễ cắt để cho 
biểu đồ bao vật liệu là phù hợp nhất với biểu đồ mô men tính toán và 
tiết kiệm thép hơn. Tuy nhiên về mặt cấu tạo cũng yêu cầu các bản 
cánh không đƣợc mỏng hơn 10 mm 
 Phần cánh hẫng ra: với cầu ôtô < 15tc và 0,4m (mặt cắt tổ hợp tính từ 
cánh thép góc). 
tw
D w
t c
t t
bt
bc
H s
b
tw
D
w
t c
t t
bt
bc
H
sb
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 196 
 Sƣờn tăng cƣờng 
 Chiều dày (ttc) tối thiểu Sƣờn tăng cƣờng là 10mm-12mm, tại gối có 
thể dày 20mm-30mm. Bề dày Sƣờn tăng cƣờng không nhỏ hơn 1/15 
chiều rộng chìa ra khỏi sƣờn chủ 
 Chiều rộng tối thiểu Sƣờn tăng cƣờng đứng (btc) không nhỏ hơn cánh 
thép góc chìa ra và phải đủ để bố trí mối liên kết ngang (80mm nếu 
liên kết bulông, 40-50mm nếu liên kết hàn) 
 Sƣờn tăng cƣờng đứng bố trí đối xứng cả 2 bên bản sƣờn dầm. Đầu 
trên đến sát bản cánh trên, đầu dƣới cách xa bản cánh 10-20mm; có 
thể kê miếng thép đệm [] 50x100x10 
6.2.7.1 Nguyên tắc cấu tạo 
 Dầm liên hợp thép + BTCT gồm hai loại vật liệu là bản BTCT và dầm thép 
liên kết với nhau bằng các đinh neo. Bản BTCT vừa là bản mặt cầu, vừa là 
một thành phần của dầm chủ. 
tw
D
w
t c
t t
bt
bc
H s
b
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 197 
6.2.7.2 Ưu điểm: 
 Giảm kích thƣớc dầm thép 
 Mặt cắt liên hợp cứng hơn nên giảm độ võng do hoạt tải và vƣợt nhịp 
lớn hơn 
 Bản mặt cầu liên hợp ngoài tham gia chịu lực cùng dầm chủ còn đóng 
vai trò giống hệ liên kết dọc trên, do đó có thể bỏ đƣợc hệ liên kết dọc 
trên. 
 Có thể sử dụng các biện pháp điều chỉnh nội lực trong dầm trong giai 
đoạn thi công 
6.2.7.3 Nhược điểm: 
Tĩnh tải phần bản mặt cầu lớn 
Thêm chi phí neo liên hợp 
6.2.7.4 Nguyên lý làm việc của dầm liên hợp 
Tuỳ theo biện pháp thi công mà cầu liên hợp có các giai đoạn làm việc khác 
nhau 
 Trƣờng hợp 1: thi công theo biện pháp lắp ghép hoặc lao lắp không có trụ đỡ 
phía dƣới. Trong trƣờng hợp này dầm liên hợp làm việc theo 2 giai đoạn 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 198 
Hình 2.5: Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp 
Trƣờng hợp 1: 
Giai đoạn 1: 
Mặt cắt tính toán: là mặt cắt dầm thép 
Tải trọng tính toán (tĩnh tải GĐ1) 
Trọng lƣợng bản thân dầm thép 
Trọng lƣợng hệ liên kết dọc và ngang 
Trọng lƣợng bản bê tông và những phần bê tông đổ cùng với bản 
Giai đoạn 2: 
Mặt cắt tính toán: là mặt cắt liên hợp thép + BTCT 
Tải trọng tính toán: 
Tĩnh tải GĐ2: lớp phủ, lan can, gờ chắn  
Hoạt tải 
Daàm theùp
Daàm theùp
Baûn beâ toâng
Daàm theùp Baûn beâ toâng
Hoaït taûi xe
Lôùp phuû maët caàu
Giai ñoaïn 1: Thi coâng xong daàm theùp
Giai ñoaïn 2: Giai ñoaïn khai thaùc
Giai ñoaïn 1: Sau khi ñoå baûn beâ toâng maët caàu
II
IIII
Z 1
Y 1
D
w
t c
t t
D
c2
H
cb
bs
D
w
t c
t t
tw
D
c1
bt
bc
H
sb
t h
t s
Y 1
tw
bt
bc
H
sb
II
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 199 
Trƣờng hợp 2: thi công theo biện pháp lắp ghép trên đà giáo cố định hoặc có trụ 
tạm đỡ phía dƣới. Trong trƣờng hợp này dầm liên hợp làm việc theo 2 giai đoạn 
Giai đoạn 1: toàn bộ trọng lƣợng kết cấu nhịp do đà giáo gánh chịu  mặt cắt dầm 
chƣa làm việc 
Giai đoạn 2: 
sau khi tháo dỡ đà giáo thì toàn bộ trọng lƣợng KCN do dầm chủ gánh đỡ  mặt 
cắt làm việc là mặt cắt liên hợp 
Tải trọng bao gồm: tĩnh tải GĐ1, tĩnh tải GĐ2 và hoạt tải 
II
IIII
Z
1
Y
1
D
w
t c
t t
D
c2
H
cb
bs
D
w
t c
t t
tw
D
c1
bt
bc
H
sb
t h
t s
Y
1
tw
bt
bc
H
sb
II
Daàm theùp
Baûn beâ toâng
Daàm theùp Baûn beâ toâng
Hoaït taûi xe
Lôùp phuû maët caàu
Giai ñoaïn 2: Giai ñoaïn khai thaùc
Giai ñoaïn 1: Giai ñoaïn thi coâng
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 200 
Daàm theùp
Baûn beâ toâng
Daàm theùp Baûn beâ toâng
Hoaït taûi xe
Lôùp phuû maët caàu
Giai ñoaïn 2: Giai ñoaïn khai thaùc
Giai ñoaïn 1: Giai ñoaïn thi coâng
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 201 
6.2.8 Cấu tạo hệ neo liên kết 
Vai trò của neo: liên kết bản bê tông với cánh trên dầm thép 
Neo cò thể làm bằng thép tròn, thép bản hoặc thép định hình 
Liên kết neo với cánh trên dầm thép có thể dùng đƣờng hàn, bu long hoặc đinh tán 
Có 3 loại neo đƣợc dùng phổ biến: 
Neo cứng: làm bằng thép bản, thép định hình 
Neo mềm: làm bằng thép tròn 
Neo đinh mũ 
Cấu tạo neo mềm: 
Cự ly giữa các nhánh > 3d (d là đƣờng kính thép làm neo) 
Nên cấu tạo dạng vành khuyên và đặt nghiêng góc 45o 
Các quy định về cấu tạo neo đinh mũ: 
Đƣờng kính thân neo: d=1624mm 
Chiều cao neo > 4d 
Bƣớc neo tính từ tim đến tim không đƣợc vƣợt quá 600mm và không nhỏ hơn 6d 
(theo 6.10.7.4.1b) 
Theo phƣơng ngang cầu khoảng cách neo > 4d 
Khoảng cách tĩnh giữa bản cánh trên và mép neo > 25mm (theo 6.10.7.4.1) 
Chiều dày tĩnh của lớp phủ trên neo > 50mm 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 202 
Neo chống cắt cần đƣợc chôn sâu ít nhất 50mm vào trong mặt cầu (theo 
6.10.7.4.1d). 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 203 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05, Bộ giao thông vận tải. 
2. PGS.TS Nguyễn Minh Nghĩa (2010), Tổng luận cầu, NXB GTVT, Hà Nội. 
3. PGS. TS Nguyễn Minh Nghĩa (2011), Mố trụ cầu, NXB GTVT, Hà Nội. 
4. GS.TS Nguyễn Viết Trung, PGS.TS Hoàng Hà, PGS.TS Nguyễn Ngọc Long 
(2010), Cầu Bê tông cốt thép, NXB GTVT, Hà Nội, Tập 1 và 2. 
5. GS.TS Nguyễn Viết Trung, PGS.TS Hoàng Hà, ThS Đào Duy Lâm (2010), 
Các ví dụ tính toán dầm cầu chữ I, T, Super-T bê tông cốt thép dự ứng lực 
theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05, NXB Xây dựng, Hà Nội. 
6. Catalogue sản phẩm Công ty CP Bê tông 620 Châu Thới 
7. Catalogue sản phẩm Công ty VSL 
8. Catalogue sản phẩm Công ty FREYSSINET 
9. AASHTO LRFD Bridge Design Specification, American Association of State 
Highway and Transportation Officials, Washington, D.C, 2007