thiết kế cầu thép nâng cao chương 1 cấu tạo cầu giàn

Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
THIẾT KẾ CẦU THÉP NÂNG CAO
CHƯƠNG I: CẤU TẠO CẦU GIÀN
TS. Hồ Xuân Nam
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
NỘI DUNG CHÍNH

Giới thiệu chung

Tổng quan về các dạng và các sơ đồ cầu giàn thép

Cấu tạo giàn chủ

Cấu tạo thanh giàn

Cấu tạo mặt cầu và hệ dầm mặt cầu

Cấu tạo nút giàn

Hệ liên kết trong cầu giàn
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn

Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn
Trng i hc Giao thụng Vn ti
B mụn Cu Hm
Cu to gin ch

Cu to thanh gin
Cu to mt cu v
h dm mt cu
Cu to nỳt gin
H liờn kt trong
cu gin
CHIU CAO GIN CH (H)

Cỏc yu t ph thuc:

Quy mô thiết kế cầu v quy mô của tải trọng thiết kế.

Đảm bảo cho KCN cầu có đủ khả năng chịu lực: theo điều kiện về cờng độ v điều kiện về
độ cứng, cũng nh dao động.

Đảm bảo khổ thông xe, tính mỹ quan v hạn chế chiều cao kiến trúc của cầu

Phù hợp với điều kiện thi công v lắp ghép kết cấu nhịp.

Kinh nghim:

Gin giản đơn có biên song song: H/L= 1/10 ữ1/7

Dn giản đơn có biên đa giác: H/L= 1/8 ữ 1/5

Dn liên tục: Có thể chọn dn có chiều cao thay đổi: H/L= 1/12 ữ 1/10

nh hỡnh:

Dn Trung Quốc: H = 11 m , với dn L < 80 m.; H = 15 m với dn L = 96m v 112 m trở lên.

Dn Liên Xô : H = 8.5 m v 11.25 m Dn Krupp (Bỉ) : H = 6 m. Dn Nhật: H = 8.5 ữ 10.5 m

Theo 22TCN 272 - 05 : H/L 1/10
Trng i hc Giao thụng Vn ti
B mụn Cu Hm
Cu to gin ch
Cu to thanh gin
Cu to mt cu v
h dm mt cu
Cu to nỳt gin
H liờn kt trong
cu gin
KHONG CCH GIA HAI MT PHNG GIN (B)

Cỏc yu t ph thuc:

Đảm bảo khổ thông xe trên cầu

ảm bảo khả năng ổn định chống lật d ới tác dụng của các lực ngang nh : gió, lực lắc
ngang v hạn chế mômen xoắn trên cầu

Kinh nghim:

Đ ờng bộ, lề ng ời đi th ờng đ ợc bố trí ở ngo i dn để giảm chiều di dầm ngang

Đ ờng sắt: Đ ờng ng ời đi bộ th ờng đ ợc bố trí ở bên trong d n

Đối với cầu chạy d ới : B/L= 1/25 ữ 1/20

Đối với cầu chạy trên: B/L= 1/20 ữ 1/16
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn
CHIỀU DÀI KHOANG GIÀN (d)

Các vấn đề:

d nh ?ỏ

d l n?ớ

Kinh nghiệm:

Gãc μ hîp lý: μ = 30
0
÷ 50
0
(60
o
).

Dμn tam gi¸c: d = (1 ÷ 1,2)H.


Dμn cã thanh ®øng, thanh treo: d = (0,6 ÷ 0,8)H.

ChiÒu dμi khoang th êng chän: −
§èi víi cÇu ch¹y trªn d= (2 ÷ 6)m. §èi víi cÇu ch¹y d íi d= (6 − ÷ 11)m.
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn
TIÊU CHUẨN HÓA VÀ ĐỊNH HÌNH HÓA CKN GIÀN

Giàn Việt Nam 64-71:

Lmax = 50m

Giàn Effell:
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn
TIÊU CHUẨN HÓA VÀ ĐỊNH HÌNH HÓA CKN GIÀN


Giàn Bailey:
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn
TIÊU CHUẨN HÓA VÀ ĐỊNH HÌNH HÓA CKN GIÀN

Giàn Krupp:

Giàn Trung Quốc:
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn
TIÊU CHUẨN HÓA VÀ ĐỊNH HÌNH HÓA CKN GIÀN

Giàn Liên Xô:
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm

Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn
TIÊU CHUẨN HÓA VÀ ĐỊNH HÌNH HÓA CKN GIÀN

Giàn Nhật:
Trng i hc Giao thụng Vn ti
B mụn Cu Hm
Cu to gin ch
Cu to thanh gin
Cu to mt cu v
h dm mt cu
Cu to nỳt gin
H liờn kt trong
cu gin

Yờu cu:

Có đủ diện tích chịu lực, đủ độ mảnh yêu cầu đối với thanh chịu nén cũng nh chịu kéo. Các
thanh chịu nén lớn có độ cứng kháng uốn theo hai chiều đều lớn

Dễ liên kết các thanh vo trong nút dn.

Dễ thay đổi tiết diện thanh, dễ tăng c ờng sửa chữa.

Tiết diện thanh cần đơn giản, ít chi tiết, dễ chế tạo, dễ lắp ráp, dễ kiểm tra, dễ sơn lại v

không bị đọng n ớc, đất, cát trong quá trình khai thác.

Chiều cao của tiết diện phụ thuộc vo diện tích tiết diện v sự thay đổi diện tích các thanh
trong các khoang dn (đối với thanh biên) nh ng không nên chọn lớn hơn 1/15 chiều d i
thanh để đảm bảo giả thiết tính toán các nút dn đều l khớp.

Chiều ngang thanh ngoi việc để đảm bảo cho độ cứng của thanh còn phải đảm bảo cho dễ
tán đinh, dễ cạo rỉ, dễ sơn:
+ Khoảng cách giữa hai thnh đứng 400mm, tiết diện nhỏ lòng không sâu thì 300mm.
+ Khoảng cách tĩnh của mép thép góc gắn trên hai bản đứng cho tiết diện hình hộp có thép
góc quay vo trong 200mm.
Trng i hc Giao thụng Vn ti
B mụn Cu Hm
Cu to gin ch
Cu to thanh gin
Cu to mt cu v
h dm mt cu
Cu to nỳt gin
H liờn kt trong
cu gin

c im:

Cấu tạo đơn giản, dễ lắp ráp v dễ chế tạo.

Độ cứng của thanh nhỏ nhất l khi chịu uốn ngang ra ngoi mặt phẳng dn

Khó cấu tạo đ ợc thanh có tiết diện lớn.

Khó đảm bảo điều kiện cấu tạo nút dn l trục các thanh dn phải giao nhau tại một điểm

nhất l khi cần thay đổi tiết diện thanh dn. .
THANH MT THNH NG

Phm vi ỏp dng:

Cầu có khẩu độ v chịu tải trọng nhỏ.

Cầu lắp ghép v tháo dỡ trong thời gian ngắn, đặc biệt l các cầu quân sự.
Trng i hc Giao thụng Vn ti
B mụn Cu Hm
Cu to gin ch
Cu to thanh gin
Cu to mt cu v
h dm mt cu
Cu to nỳt gin
H liờn kt trong
cu gin

c im:

Đảm bảo độ cứng của thanh dn theo cả hai ph ơng.

Dễ dng phát triển v thay đổi tiết diện thanh nh ng vẫn đảm bảo điều kiện trục các thanh
đồng quy tại một điểm.

Cấu tạo đơn giản, dễ tháo lắp, thay thế v bổ xung khi cần thiết.

Dễ cạo gỉ v sơn lại trong quá trình duy tu bảo dỡng.

Không bị đọng n ớc v đọng rác bẩn gây ri thép

THANH HAI THNH NG

Phm vi ỏp dng: Cầu có khẩu độ v chịu tải trọng l n.
Trng i hc Giao thụng Vn ti
B mụn Cu Hm
Cu to gin ch
Cu to thanh gin
Cu to mt cu v
h dm mt cu
Cu to nỳt gin
H liờn kt trong
cu gin

Tit din ch H:

Gồm hai bản thép đặt thẳng đứng liên kết với một bản đặc nằm ngang ở giữa.

ơn giản về cấu tạo, dễ liên kết với các thanh d n khác cũng nh liên kết v o bản tiết điểm,
khi lắp ráp hai vách đứng của các thanh dn liên kết với hai bản nút ốp ngoi.

Khi cần thay đổi tiết diện chỉ cần thanh đổi chiều dy các tấm thép đứng v tấm thép nằm
ngang.

Dễ chế tạo, thi công, lắp ráp, dễ kiểm tra, sơn sửa trong quá trình khai thác.

ộ cứng chống uốn theo hai ph ơng l không đều nhau;

Dễ bị đọng n ớc nhất l ở thanh biên, khắc phục nh ợc điểm n y trên bản nằm ngang
ng ời ta khoét các lỗ thoát n ớc có đ ờng kính 40mm đến 50mm.
THANH HAI THNH NG

Tit din ch I:

Bản cánh hẹp hơn so với tiết diện H.

Tiết diện I th ờng chỉ đ ợc dùng cho các thanh chịu kéo thuần tuý.
Trng i hc Giao thụng Vn ti
B mụn Cu Hm
Cu to gin ch
Cu to thanh gin
Cu to mt cu v
h dm mt cu
Cu to nỳt gin
H liờn kt trong
cu gin

Tit din hp:

Cấu tạo từ bốn tấm thép bản, liên kết bằng mối hn tại góc tạo thnh hộp chữ nhật.

Nhiều u điểm nhất về chịu lực cũng nh trong chế tạo v thi công.

Các vách của tiết diện hộp có thể kín hon ton hoặc có thể có các bản khoét lỗ.

Đối với thanh có bản khoét lỗ có thể bị đọng hơi n ớc, khí ẩm gây han rỉ thanh trong lòng hộp
THANH HAI THNH NG

Lu ý:

Tiết diện hộp có nh ợc điểm l thi công các liên kết có khó khăn nhất l các liên kết bu lông

so với tiết diện H, để khắc phục nh ợc điểm n y tại vị trí liên kết tiết diện hộp có thể thu nhỏ
hai thnh lại để tạo thnh tiết diện H.

Về nguyên tắc thanh có tiết diện hộp đ ợc áp dụng cho tất cả các thanh trong d n tuy nhiên
đối với những thanh chịu kéo v nén thuần tuý thì nên dùng thanh có tiết diện chữ H, I.
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn

Cấu kiện chịu nén:
ĐỘ MẢNH CỦA CẤU KIỆN

Cấu kiện chịu kéo:
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn

Bản giằng:

BẢN GIẰNG, THANH GIẰNG, BẢN KHOÉT LỖ
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn

Thanh giằng:
BẢN GIẰNG, THANH GIẰNG, BẢN KHOÉT LỖ

§èi víi hÖ gi»ng kÐp:
μ μ 45
o
.

§èi víi hÖ gi»ng d¬n:
45
o
μμ μ 60
o


Nªn cè g¾ng cÊu t¹o sao cho
trôc cña c¸c thanh gi»ng vμ
trôc cña nh¸nh thanh giao
nhau ë mét ®iÓm.

Trng i hc Giao thụng Vn ti
B mụn Cu Hm
Cu to gin ch
Cu to thanh gin
Cu to mt cu v
h dm mt cu
Cu to nỳt gin
H liờn kt trong
cu gin

Bn khoột l: Bản khoét lỗ thờng đợc dùng trong các thanh hn để thay thế cho
bản giằng v thanh giằng.
BN GING, THANH GING, BN KHOẫT L
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn
Hệ liên kết trong
cầu giàn
CẤU TẠO MẶT CẦU ĐƯỜNG SẮT
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Cấu tạo giàn chủ
Cấu tạo thanh giàn
Cấu tạo mặt cầu và
hệ dầm mặt cầu
Cấu tạo nút giàn

Hệ liên kết trong
cầu giàn
CẤU TẠO MẶT CẦU ĐƯỜNG SẮT