›
›

Bài giảng Thiết kế cầu thép

pdf 71 trang ngocly 3280
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thiết kế cầu thép", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_thiet_ke_cau_thep.pdf

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế cầu thép

  1. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P BÀI GIẢNG MƠN THIẾT KẾ CẦU THÉP  NĂM 2012
  2. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P
  3. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Cầu cĩ kết cấu nhịp bằng thép
  4. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CÁC LOẠI NHỊP CẦU THÉP KiỂU DẦM KiỂU VỊM KiỂU DÂY DẦM ĐẶC VỊM ĐẶC DÂY VÕNG DẦM DÀN VỊM DÀN HỆ TĨNH ĐỊNH CĨ LỰC ĐẢY NGANG HỆ SIÊU TĨNH KHƠNG LỰC ĐẢY NGANG
  5. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Hệ thống Cầu thép kiểu dầm  Dầm liên tục  Dầm giản đơn
  6. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Hệ thống Cầu thép kiểu dàn  Dàn giản đơn  Dàn liên tục
  7. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Hệ thống Cầu thép kiểu vịm  Kiểu vịm dàn  Kiểu vịm cứng
  8. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Hệ thống Cầu thép kiểu dây võng :
  9. TS. NGUYỄN QUỐC HÙNG BÀI GIẢNG THIẾT KẾ CẦU THÉP Hệ thống Cầu thép kiểu dây võng :
  10. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P ĐẶC ĐIỂM CUẢ CẦU THÉP 1- Vật liệu thép: Thép tấm, thép hình . Thép cacbon : XCT 34; XCT 38; XCT 42; XCE 52(TCVN 5709:1993) . Thép hợp kim : 16Mn2 (16%C; 2%Mn) . Thép làm liên kết: Bulong 725-:-900 Mpa 2- Ưu điểm của cầu thép:  Thép cĩ cường độ chịu lực cao cả khi kéo, nén, uốn, cĩ trọng lượng bản thân nhỏ cĩ thể vượt được khẩu độ lớn và chịu tải trọng nặng.  Thép cĩ modun đàn hồi cao và cĩ tính dẻo nên đáp ứng điều kiện khai thác với tải trọng lớn và chịu lực xung kích tốt.  Vật liệu thép dễ gia cơng nên cĩ khả năng tạo được nhiều dạng cầu với hình dáng đẹp.  Các hình thức liên kết trong kết cấu thép rất phong phú và dễ thực hiện 3- Nhược điểm cuả cầu thép:  Thép là một kim loại dễ bị ăn mịn dưới tác dụng của mơi trường phải tốn nhiều cơng sức, chi phí để bảo dưỡng.  Thép là loại vật liệu khơng cĩ sẵn trong tự nhiên, vì vậy giá thành vật liệu làm cầu thép khá cao
  11. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P
  12. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P  Bao gồm : 4  1- Dầm chủ  2- Hệ liên kết ngang  3- Hệ liên kết dọc  4- Mặt cầu 1 3 2
  13. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P 1- CẤU TẠO DẦM CHỦ  Bao gồm : 2  1- Bản sườn: chịu lực cắt  2- Bản cánh: chịu nén, kéo khi uốn  3- Sườn tăng cường đứng: tạo độ cứng bản sướn , chịu cắt  4- Sườn tăng cường 1 4 3 ngang: tăng ổn định phần sườn chịu nén 2
  14. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CÁC DẠNG MẶT CẮT DẦM CHỦ  MẶT CẮT HÌNH HỘP  MẶT CẮT CHỮ I  Mặt cắt thép hình (cán sẵn)  Mặt cắt tổ hợp hàn  Mặt cắt tổ hợp đinh tán
  15. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CHỌN KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM CHỦ  CHIỀU CAO DẦM a.M -Theo điều kiện kinh tế: h Rt .ts Theo kinh nghiệm (phù hợp với các điều kiện trên): Cầu đường sắt Nhịp nhỏ ( 50m-60m: chiều cao thay đổi theo đường thẳng hoặc cong, với (1/45-1/60)L cho giữa nhịp và (1/20-1/30)L tại gối (hoặc 1,2-1,3 h0,5)
  16. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CHỌN KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM CHỦ  CHIỀU RỘNG VÀ CHIỀU DÀY BẢN CÁNH Chiều dày bản cánh tối thiểu khơng dưới 10mm và mỗi tập bản khơng quá 20mm, khơng quá 7 tập bản Chiều rộng bản cánh cùng với chiều dày tạo nên diện tích chịu lực nhưng phải tương ứng để đảm bảo ổn định cho cánh chịu nén. Phần cánh hẫng ra: đối với cầu đường sắt tiết kiệm thép, giảm tĩnh tải.
  17. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P  SƯỜN TĂNG CƯỜNG ĐỨNG Chiều dày (ttc) tối thiểu Sườn tăng cường là 10mm-12mm, tại gối cĩ thể dày 20mm- 30mm. Bề dày Sườn tăng cường khơng nhỏ hơn 1/15 chiều rộng chìa ra khỏi sườn chủ Chiều rộng tối thiểu Sườn tăng cường đứng (btc)khơng nhỏ hơn cánh thép gĩc chìa ra và phải đủ để bố trí mối liên kết ngang (80mm nếu liên kết bulơng, 40-50mm nếu liên kết hàn) Khoảng cách tại L/3 từ 300mm-700mm; từ L/3-:-2L/3 là 700mm – 1500mm; từ 2L/3 đến L/2 là 1000mm – 2000mm. Ở giữa nhịp và trên 2 gối cần cĩ sườn tăng cường đứng để bố trí liên kết ngang. Sườn tăng cường đứng phải bố trí lệch khỏi vết hàn nối tại nhà máy là 10 lần chiều dày sườn tăng cường và xa mối nố ghép tại cơng trường đủ để thực hiện liên kết nối ghép. Phải vạt gĩc sườn tăng cường tại nơi tiếp giáp với mối hàn (của bản cánh hay sườn tăng cường ngang) Cho phép hàn đầu sườn tăng cường đứng với bản cánh chịu nén, với bản cánh chịu kéo phải để các xa 10mm hay dùng miếng thép kê dày 16-20mm.
  18. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P BỐ TRÍ SƯỜN TĂNG CƯỜNG ĐỨNG 1- Ưu tiên cho các sườn tăng cường cĩ liên kết ngang: khoảng cách bằng nhau, sườn đầu tiên tại gối 2- Bố trí thêm sườn đứng vào trong khoảng các sườn đã bố trí, theo giá trị nội lực cắt: ra gần đầu dầm khoảng cách gần nhau hơn 3- Sườn tăng cường đứng bố trí đối xứng cả 2 bên bản sườn dầm. Đầu trên đến sát bản cánh trên, đầu dưới cách xa bản cánh 10-20mm; cĩ thể kê miếng thép đệm [] 50x100x10.
  19. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P  SƯỜN TĂNG CƯỜNG NGANG Sườn tăng cường ngang cĩ tác dụng ổn định cục bộ sườn chủ tại khu vực chịu nén lớn, khi chiều cao hs > 50 ts. Trong dầm hàn nên bố trí sườn đứng và tăng chiều dày bản bụng một các hợp lý để hạn chế dùng sườn tăng cường ngang. Sườn tăng cường ngang bố trí song song với bản cánh, liên kết với sừn chủ (bản bụng) bằng đinh tán (nếu dùng thép L) hay bằng hàn (nếu dùng thép L hay thép bản). Nếu dùng 1 sườn tăng cường ngang thì bố trí cách bản cánh chịu nén (0,2-0,25)hs , cịn dùng 2 hay 3 sườn tăng cường ngang thì bố trí sườn thứ 1 các (0,15-0,2)hs; sườn thứ 2 cách (0,4-0,5)hs; sườn thứ 3 trong khu vực bản bụng chịu kéo.
  20. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P MỐI NỐI DẦM CHỦ VÌ SAO PHẢI NỐI : 1- Vật liệu thép khơng đủ dài 2- Điều kiện vận chuyển, cẩu lắp khĩ khăn 3- Để tạo độ vồng BỐ TRÍ MỐI NỐI Ở ĐÂU ? 1- Nơi cĩ momen khơng lớn 2- Khơng trùng với liên kết ngang, sườn tăng cường 3- Dễ vận chuyển, nối ghép CẤU TẠO MỐI NỐI: 1- Nối bản sườn 2- Nối bản cánh trên, dưới 3- Nối đối đầu 4- Nối so le
  21. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P 1- HỆ LIÊN KẾT NGANG  Cĩ 2 dạng: - Tổ hộp bằng thép gĩc - Bằng dầm thép hình - Tác dụng: - Tăng độ cứng ngang cầu - Phân phối hoạt tải giữa các dầm chủ Hệ liên kết ngang đầu nhịp phải làm bằng thép hình đủ cứng để cĩ thể kích nâng nhịp cầu khi cần thay gối
  22. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P 2- HỆ LIÊN KẾT DỌC Hệ liên kết dọc chủ yếu để chịu lực ngang tác dụng lên kết cấu nhịp (lực giĩ, lực lắc ngang ). Hệ liên kết dọc cịn cùng với hệ liên kết ngang tạo cho mảng dầm cĩ độ cứng chống xoắn nên cũng cĩ quan điểm cho rằng hệ liên kết dọc cũng gĩp phần phân phối đều hơn tải trọng thẳng đứng cho các dầm chủ khi tải trọng đặt lệch tâm.
  23. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P
  24. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P
  25. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CÁC GIẢ THIẾT TÍNH TỐN Phương pháp tính cầu theo trạng thái giới hạn: trạng thái giới hạn thứ nhất xét về khả năng chịu lực của kết cấu(xét về độ bền, ổn định và mỏi). Trạng thái giới hạn thứ hai xét về biến dạng(độ võng, dao động ). Trạng thái giới hạn thứ ba xét về nứt, chỉ cần tính theo trạng thái giới hạn thứ nhất và trạng thái giới hạn thứ hai. Kết cấu nhịp là một hệ khơng gian, khi tính tốn cĩ thể dùng các phương pháp tính khơng gian, cũng cĩ thể phân chia thành các hệ phẳng bằng cách tính hệ số phân bố ngang để phân chia tải trọng cho các dầm, sau đĩ tính từng dầm như một kết cấu phẳng. Với cầu nhiều dầm nhưng kích thước giống nhau thường chỉ cần tính cho dầm chịu tải trọng bất lợi nhất. Hệ số phân bố ngang của tải trọng được xét như trong cầu BTCT. Hiện tại khi tính hệ số phân bố ngang cho mặt cắt ở gối thường dùng phương pháp địn bẩy, mặt cắt ngang xa gối dùng phương pháp nén lệch tâm hay phân phối đàn hồi. Mỗi tải trọng như người đi, ơ tơ, xe bánh, xe xích cĩ một hệ số phân bố ngang tương ứng.
  26. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CÁC NỘI DUNG TÍNH TỐN 1- Lựa chọn kích thước các bộ phận và hình thức cấu tạo 2- Kiểm tra điều kiện khả dụng của các chi tiết kết cấu 3- Tính nội lực M và Q các mặt cắt : gối, L/4; L/3; mối nối 4- Tính đặc trưng hình học của tiết diện 5- Kiểm tra theo TTGH cường độ 6- Kiểm tra theo TTGH sử dụng 7- Kiểm tra theo TTGH mỏi 8- Kiểm tra độ võng, tính độ vồng 9- Thiết kế sườn tăng cường đứng, STC ngang 10- Tính tốn mối nối
  27. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P I- Xác định nội lực của dầm chủ: 1. Nội lực do tĩnh tải sinh ra: tc tt M t q tc M Qt qtt  Q M tt q  tc t tt M Q t q tc  Q 2. Nội lực do hoạt tải sinh ra: tt M M h . 1  .(nh .qtd .M nh .Ph .yM ) tt Q Qh . 1  .(nh.qtd .Q nh.Ph.yQ) 3. Nội lực do các tác động khác Lực hãm xe Lực lắc ngang Lực ly tâm 4. Tổng hợp nội lực: Lấy giá trị lớn hơn trong hai tổng nội lực do các tải trọng sau đây sinh ra: Tĩnh tải + ơ tơ + người đi; Tĩnh tải + xe bánh hoặc xe xích.
  28. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P II- Thiết kế mặt cắt ngang cầu 1- Sơ bộ chọn kích thước mặt cắt Chọn số lượng dầm chủ : theo mặt cắt ngang cầu, theo tải trọng. Chọn chiều cao dầm chủ : theo điều kiện chịu uốn, theo kinh nghiệm Chọn kích thước bản sườn, bản cánh, thép gĩc liên kết F Mtt c Fc bc 1,2Rt .h tc Bố trí sườn tăng cường, liên kết ngang, liên kết dọc 2- Chọn vật liệu cho các bộ phận Vật liệu cho dầm chủ : thép hợp kim thấp ( nhịp lớn); thép hình(nhịp nhỏ) Vật liệu hệ liên kết : thép than Liên kết : Hàn (cầu ơ tơ); đinh tán hay bulơng cường độ cao (cầu đường sắt)
  29. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P III- Tính đặc trưng hình học của mặt cắt •Diện tích mặt cắt Ft bc1 *tc1 hs *ts bc2 *tc2 Khoảng cách từ trục trung hồ cuả mặt cắt tới đáy dầm z1 F a a1 Y  i i  Fi •Momen quán tính của tiết diện z2 2 It (Ii Fi * zi ) a2 z3 Y a3
  30. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P I- KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN M tt CƯỜNG ĐỘ max  Ru 1- Theo ứng suất pháp Wth tt Qmax .Sng ' 2- Theo ứng suất tiếp  0,6c R0 J ng .b 3- Theo ứng suất tính đổi 2 2  td 0,8 2,4 R0 M ' 4- Kiểm tra điều kiện bền mỏi  g .Ru Wth 1 g 1 a b a b 
  31. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P II - KIỂM TRA ỔN ĐỊNH tt M .yb  Ổn định chung  R0 J ng.j 2 2  Ổn định cục bộ  p  m  0 p0  0 4  Kiểm tra độ võng 5qtd l fh 384EJ ng
  32. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P III – KIỂM TRA CHU KỲ DAO ĐỘNG M 2l 2 qtc T 2p T t C p EJ.g
  33. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P IV – KIỂM TRA LIÊN KẾT 1 – Liên kết bản cánh với sườn dầm 1-1. Liên kết đinh tán S T 2 V 2 1-2. Liên kết hàn 2 2  T V 0,75R0 2 – Mối nối dầm 2-1. Nối bản bụng 2 2 T TMy TQ TMx 2-2. Nối bản cánh NC  C .FC
  34. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P TÍNH TỐN MỐI NỐI PHÂN BỐ NỘI LỰC TRONG MỐI NỐI : 1- Lực cắt coi như sườn dầm chịu tồn bộ : Qs = Qo 2- Momen cho sườn dầm phụ thuộc tỷ lệ độ cứng: J M s M s J o 3- Lực cắt đinh do lực cắt Qs chia đều cho các đinh TQ= Qs/n 4- Monen phân cho đinh xa nhất là nhiều nhất M y M srmax s max T hay TM M 2 Sy 2 Sri o 5- Lực TM phân thành 2 thành phần : thẳng đứng Tmy= TM.sina TMx=TM.cosa 6- Lực cắt tổng hợp trong đinh: 2 2 T (TMy TQ ) TMx Điều kiện bền của đinh : T < [T] 7- Lực trong bản nối cánh : Nc= cFc số đinh là nc = Nc /[T]
  35. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CHƯƠNG IV CẦU DẦM LIÊN HỢP THÉP-BTCT
  36. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Nguyên lý làm việc của dầm liên hợp: Dầm liên hợp thép – BTCT gồm bản BTCT và dầm thép liên kết với nhau bằng các neo.
  37. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Đặc điểm của dầm liên hợp : Bản vừa làm việc với tư cách bản mặt cầu, vừa là một thành phần của dầm chủ. Bản mặt cầu cịn thay thế cho hệ liên kết dọc trên Cĩ thể điều chỉnh nội lực trong dầm theo ý muốn. Dầm liên hợp cĩ nhược điểm là tỉnh tải mặt cầu lớn. Dầm liên hợp làm việc theo 2 giai đoạn: Giai đoạn I: chỉ cĩ dầm thép làm việc chịu tồn bộ Tĩnh tải giai đoạn I Giai đoạn II: Sau khi dầm thép đã liên kết cứng với bản BTCT, Mặt cắt dầm ở giai đoạn II cĩ cả thép và BTCT, các đặc trưng hình học của mặt cắt này được gọi là đặc trưng hình học giai đoạn II. Ở giai đoạn II ngồi tĩnh tải, dầm cịn chịu tác dụng của hoạt tải.
  38. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Đặc điểm cấu tạo của dầm liên hợp: . Bản BTCT mặt cầu cùng tham gia chịu uốn với dầm chủ nên cánh trên dầm thép phải nhỏ hơn cánh dưới, giảm được khối lượng thép và tăng được độ cứng đáng kể. . Trong cầu đường xe lửa dầm liên hợp tuy cĩ tăng tĩnh tải phần mặt cầu nhưng giảm bớt khối lượng thép. Đường ray và tà vẹt đặt trên máng đá dăm cĩ lớp đệm đàn hồi tốt. . Trong cầu dầm giản đơn dùng dầm liên hợp rất phù hợp vì tồn bộ bản mặt cầu bằng bê tơng trên suốt chiều dài nhịp đều nằm trong khu vực chịu nén. Cầu liên tục và mút thừa cĩ những đoạn dầm chịu momen âm, mặt cầu sẽ chịu kéo, khi đĩ hoặc khơng cho bản mặt cầu tham gia chịu lực hoặc cĩ các biện pháp tạo nén trước bản BTCT, hoặc bố trí các cốt thép đặc biệt để chịu kéo. . Để liên kết cánh dầm thép với bản BTCT người ta dùng các loại neo.
  39. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Neo trong cầu dầm liên hợp: Neo cứng: Neo cứng thường cấu tạo từ thép bản, théo gĩc, thép chữ C , neo như hình chiếc đinh Neo mềm: Neo mềm được chế tạo từ thép trịn uốn cong thành một nhánh (hình 4-2c), hoặc hai nhánh (hình 4-2d). Neo mềm thường được hàn ngay trên cánh trên của dầm thép
  40. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Tính đặc trưng hình học của dầm liên hợp: Bề rộng bản cánh tham gia làm việc với dầm chủ: B b1 b2 l 4B b 2 2 S S hb l 4B b2 S 6hb C B nhưng không lớn hơnB 2 l 12c b1 c ; l 12c b1 S 6hh nhưng không lớn hơn l 12
  41. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT DẦM LIÊN HỢP: Diện tích tính đổi Bc 1 F [h *B h *(b h )] F hb td n b c v 1 v t hv Momen quán tính tính đổi II II 1 I [I I F * z 2 F * z 2 ] I F * z 2 td n b v b b v v t t t I I
  42. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P NỘI DUNG TÍNH TỐN CẦU DẦM LIÊN HỢP 1- Lựa chọn hình dạng và kích thước mặt cắt dầm thép và dầm liên hợp 2- Tính đặc trưng hình học của mặt cắt dầm thép và dầm liên hợp(dầm biên và dầm trong) 3- Tính tải trọng tác dụng lên dầm biên và dầm trong 4- Tính nội lực dầm chủ theo các TTGH, cho các mặt cắt cần kiểm tốn 5- Kiểm tra các giới hạn kích thước mặt cắt 6- Kiểm tra mặt cắt dầm chủ theo TTGH cường độ về kháng uốn và kháng cắt 7- Kiểm tra mặt cắt dầm chủ theo TTGH sử dụng về độ võng, về mỏi 8- Thiết kế sườn tăng cường 9- Thiết kế neo liên kết 10- Thiết kế mối nối 11- Tính tốn liên kết bản cánh với sườn bụng dầm 12- Thiết kế dầm ngang
  43. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P TÍNH TỐN NỘI LỰC NỘI LỰC DO TĨNH TẢI Do tĩnh tải giai đoạn 1 Do tĩnh tải giai đoạn 2 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI Hệ số PBN của xe, làn và người đi Do xe tải thiết kế (2 trục hay 3 trục) Do tải trọng làn Do người đi
  44. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P KiỂM TỐN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA TiẾT DiỆN KiỂM TRA GiỚI HẠN KiỂM TRA KiỂM TRA KÍCH THƯỚC MẶT CẮT TTGH CƯỜNG ĐƠ TTGH SỬ DỤNG Kiểm tra tỷ lệ Kiểm tra sức kháng uốn Kiểm tra mỏi momen quán tính Kiểm tra độ mảnh Kiểm tra độ võng Kiểm tra sức kháng cắt của bản bụng Do tĩnh tải Kiểm tra độ võng hoạt tải Tính độ vồng ngược
  45. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P KIỂM TRA CÁC GIỚI HẠN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN I Kiểm tra momen quán tính theo điều 6.10.2.1.1 0,1 yc 0,9 Trong đĩ : I y Iyc – momen quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong mặt phẳng bản bụng. Iy - momen quán tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng Kiểm tra độ mảnh của bản bụng tiết diện đặc chắc theo điều 6.10.4.2.1 Nếu : D E thì bản bụng được xem là đặc chắc. cp 3,76 t t s f c b E Khi đĩ độ mảnh của bản cánh chịu nén kiểm tra theo điều 6.10.4.1.3.1 : tr 0,382 t Trong đĩ : ttr fc Dcp – chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc đạt momen dẻo ts – Chiều dày bản bụng Et – modun đàn hồi của thép fc – cường độ chảy dẻo nhỏ nhất của thép bản cánh trên btr – Chiều rộng cánh trên chịu nén ttr – chiều dày cánh trên chịu nén
  46. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Điều kiện đảm bảo sức kháng uốn là Mu < Mr với Mr = jm . Mn Tính momen dẻo : Chiều cao vùng nén của bản bụng : Dcp Tính tổng momen dẻo đối với TTHD bằng D H D M cp Pd s cp Pd Pd P d P d lực dẻo từng phần nhân với khoảng cách từ p s sn s sk b bt tr tr du du Hs Hs trọng tâm phần đĩ đến TTHD: với di – khoảng cách từ trọng tâm từng phần tới TTHD. Xác định sức kháng uốn danh định của mặt cắt liên hợp đặc chắc: Nếu Dp < D’ thì Mn =Mp (Điều 6.10.4.2.2a-1) Nếu D’ < Dp < 5D’ thì 5M 0,85M 0,85M M D (Điều 6.10.4.2.2a-2) M p y y p ( p ) n 4 4 D' Dp – Khoảng cách từ đỉnh bản bê tơng tới TTHD (mm) Dp = Dcp + htr +hv + hb D’ – Khoảng cách quy định tại điều 6.10.4.2.2b-2 : H h h D' β t v b 7,5 My – Khả năng chịu momen chảy ban đầu của mặt cắt liên hợp ngắn hạn My = MD1+MD2+MAD MAD- momen gây chảy do hoạt tải trong các bản thép, tính theo cơng thức: M D1 M D2 M AD Sn [ f c ] Ss S3n
  47. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Điều kiện đảm bảo sức kháng cắt là Qmax 0,5jmMp thì V RV [ C ] CV (Điều 6.10.7.3.3a-2) n p d p 1 ( o )2 D M r Mu Tính lực cắt dẻo Vp = 0,58fcDts R [0,6 0,4( )] 1 Mr 0,75jmM y do – khoảng cách giữa các sườn tăng cường đứng C – tỷ số của ứng suất oằn cắt với cường độ cắt chảy; C=1
  48. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Kiểm tra ứng suất theo momen sử dụng Trong tiết diện liên hợp ứng suất trong bản cánh trên và dưới khơng được vượt quá ff < 0,95RbRhfc Trong đĩ : Rb- hệ số truyền tải trọng, Rb = 1. Rh- hệ số lai, Rh = 1. fc – Cường độ chảy nhỏ nhất của thép bản cánh, fc = 345Mpa Momen sử dụng lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp, gây ra bởi tĩnh tải khơng hệ số DC1 và DC2 và do hoạt tải tăng gh=1,30 ( Ghi chú 6 của bảng 3.4.1-1), nghĩa là 1,30(LL+IM). Cĩ kể đến hệ số xung kích của hoạt tải.
  49. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P 4 5.qti .Ltt 1- Tính độ võng do tĩnh tải : DCi (mm) 384.Et .Ii Ii – Momen quán tính của tiết diện dầm ở giai đoạn tương ứng 2- Độ võng do hoạt tải h : Lấy trị số lớn nhất trong : . Độ võng do xe tải thiết kế . Độ võng do 25% xe tải thiết kế + tải trọng làn Hệ số phân bố độ võng lấy bằng tỷ số Kv = Số làn / Số dầm Tính độ võng do lực tập trung đặt cách gối đoạn x theo cơng thức: P.b.x.(L2 b 2 x 2 ) tt (mm) LL 6.E .I .L Với b = Ltt – x t tđ tt Độ võng hoạt tải phải nhỏ hơn độ võng tiêu chuẩn [ ] = Ltt / 800 3- Độ vồng chế tạo bằng : v = S DCi +0,5 h
  50. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P ỨNG SUẤT TRONG DẦM THÉP DO THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ - Chênh lệch nhiệt độ : Dto = +30oC; hệ số vượt tải : 1,1; khơng tính từ biến của bê tơng - Trường hợp nhiệt độ khơng đổi theo chiều cao dầm : t  b t +  t  d - b II II N .Et.Ft z + M z..Et .Ft .E .F I I t t .Et S +  b d t b  t o o   b ab . t ;  t a t . t t
  51. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P TÍNH TỐN NEO TRONG DẦM LIÊN HỢP 1- Lực trượt và lực bĩc 1.1. Lực trượt do lực cắt trên 1 đơn vị chiều dài Q II .S ' Q h.S Q .S ' Q .S T tt b tt b c b n b 1.2. Lực trượt do co ngĩt o ' ' Itd Itd Itd Itd oc oc Tc b .Fb  ct .Fct on on 1.3. Lực trượt do chênh lệch nhiệt độ Tn  b .Fb  ct .Fct 2(T T ) e c n 1.4. Lực bĩc do co ngĩt V 2 T 0,7Hb c a' c 0,7H e V 2 T 2(V V ) 1.5. Lực bĩc do chênh lệch nhiệt độ n a ' n c n 0,25Hb 0,25H
  52. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P TÍNH TỐN NEO TRONG DẦM LIÊN HỢP 2- Khả năng chịu lực của neo 2.1. Neo cứng [T] FemRem 2.2. Neo mềm [T] Ra Fn (cosa 0,8sina)
  53. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P THIẾT KẾ MỐI NỐI 1- Xác định lực kéo đứt trong bản cánh: Nc = Ac * fc (kN) (bản cánh trên lấy theo nội lực) 2- Xác định lực cắt trong bản bụng : Qs = Qnối 3- Xác định momen cho bản bụng : Ms = Mnối*(Is/Itđ) 4- Xác định khả năng chịu lực của bu long hay đinh tán : 2 . Khả năng kéo đứt : [Nk] = 0,4.d .fy (kN) 2 . Khả năng chịu cắt: [Nc] = m.fcpd /4 (kN) . Khả năng ma sát của bulong cường độ cao : S = 0,75 f Nk (kN) 5- Chọn kích thước bản cánh : Chiều rộng bằng chiều rộng bản cánh, chiều dày t > (lực kéo đứt bản cánh/ chiều rộng)*1,2 6- Xác định số đinh liên kết mỗi đầu bản cánh : n = Nc / [Ni] 7- Bố trí đinh liên kết: Khoảng cách 80-:-100mm M 8- Kiểm tra mối nối bụng: s 2 Qs 2 Nb ( 2 ymax ) ( ) [Nc ] Syi n
  54. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC TRONG DẦM LIÊN HỢP Điều chỉnh bằng đà giáo đỡ dưới Điều chỉnh bằng tander Điều chỉnh nội lực trong cầu liên tục
  55. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CHƯƠNG V- CẤU TẠO CẦU DÀN THÉP CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DÀN: 1- Dàn chủ 2- Hệ dầm mặt cầu 3- Hệ liên kết
  56. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CÁC HÌNH THỨC CỦA CẦU DÀN -Dàn biên song song -Dàn biên đa giác -Dàn đi dưới -Dàn đi trên -Dàn đi giữa -Dàn biên hở
  57. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CẤU TẠO DÀN CHỦ 1- Biên trên 2- Biên dưới 3- Thanh bụng 4 – Tiết điểm
  58. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P THANH BIÊN Mặt cắt hình H, Mặt cắt hình [] Chiều rộng mặt cắt thống nhất để liên kết bản tiết điểm Chiều dài tới tim các tiết điểm chính
  59. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P THANH BỤNG .Mặt cắt chữ I .Mặt cắt tổ hợp bằng thép gĩc .Mặt cắt tổ hợp thép chữ [ ] cĩ bản giằng .Dạng tam giác .Dạng thanh đứng, thanh xiên .Dạng chữ X .Dạng chữ K
  60. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P TIẾT ĐIỂM Tiết điểm rời Tiết điểm bản chắp Tiết điểm ngồi thanh Yêu cầu về cấu tạo tiết điểm
  61. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P HỆ DẦM MẶT CẦU -Dầm ngang : liên kết với dàn chủ -Dầm dọc : liên kết vào dầm ngang
  62. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Dầm dọc cao bằng dầm ngang Dầm dọc cĩ chiếu cao nhỏ hơn dầm ngang Dầm dọc gác lên dầm ngang
  63. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P MẶT CẦU Mặt cầu bản BTCT Mặt cầu trần Mặt cầu gỗ Mặt cầu thép tấm Mặt cầu thép rỗng
  64. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P Mặt cầu thép rỗng Mặt cầu thép tấm Mặt cầu gỗ
  65. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P HỆ LIÊN KẾT NGANG KIỂU DẦM NGANG KIỂU DÀN NGANG
  66. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P HỆ LIÊN KẾT DỌC TRÊN DẠNG CHỮ X DẠNG TAM GIÁC DẠNG CHỮ K
  67. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P HỆ LIÊN KẾT DỌC DƯỚI DẠNG CHỮ X CHỊU LỰC GIĨ NGANG, CHỊU LỰC LẮC NGANG
  68. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P CHƯƠNG VI- TÍNH TỐN CẦU DÀN THÉP I- CÁC GIẢ THIẾT KHI TÍNH CẦU DÀN THÉP 1- Phân chia thành các mặt phẳng 2- Các thanh dàn chỉ chịu lực dọc trục 3- Các tiết điểm là chốt, khơng truyền momen II- CÁC NỘI DUNG TÍNH TỐN CẦU DÀN 1- Tính hệ dầm mặt cầu 2- Tính các thanh dàn chủ 3- Tính tốn tiết điểm 4- Tính hệ liên kết
  69. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P TÍNH HỆ DẦM MẶT CẦU DẦM DỌC : - Dầm dọc được coi là dầm giản đơn, cĩ nhịp là khoảng cách 2 dầm ngang. - Momen lớn nhất tại giữa nhịp của dầm dọc, lực cắt lớn nhất tại đầu dầm, nơi liên kết với dầm ngang. - Xác định momen và lực cắt trong dầm dọc bằng đường ảnh hưởng M và Q, xếp tải lên đường ảnh hưởng theo quy tắc của CKC. - Tính đặc trưng hình học của tiết diện dầm dọc và kiểm tra ứng suất tiết diện - Lực cắt đầu dầm để tính mối liên kết dầm dọc với dầm ngang.
  70. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P DẦM NGANG: -Dầm ngang coi là dầm giản đơn cĩ 2 đầu ngàm với bản tiết điểm. - Dầm ngang được liên kết bởi 2 đầu dầm dọc nên chịu phản lực từ 2 đầu các dầm dọc truyền tới. - Tải trọng tác dụng lên dầm ngang là lực tập trung, cố định, bởi tĩnh tải và hoạt tải trên 2 nhịp dầm dọc. - Tính dầm ngang như một dầm giản đơn, xác định được momen giữa nhịp là Mo. Nhân hệ số điều chỉnh momen để cĩ được momen tại giữa nhịp M0,5 = 0,6Mo và momen tại đầu Mg= . Dùng các momen này để kiểm tra điều kiện chịu lực của tiết diện
  71. .TS NGUYỄN QUỐC ØHU NG ØBA I GIẢNG THIẾT KẾ ÀCA U ÙTHE P TÍNH LIÊN KẾT 1- Liên kết dầm dọc với dầm ngang . Thép gĩc liên kết bụng dầm dọc với bụng dầm ngang . Đinh liên kết 2 thép gĩc với bụng dầm dọc . Ghế đỡ dầm dọc với bụng dầm ngang . Bản cá nối bản cánh dầm dọc 2- Liên kết dầm ngang với dàn chủ . Thép gĩc liên kết bụng dầm ngang với bản tiết điểm . Đinh liên kết 2 thép gĩc với bụng dầm ngang . Bản tiết điểm liên kết đáy dầm ngang