Giáo trình kết cấu kim loại máy trục -Phần II KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CÁC MÁY TRỤC - Chương 1 ppsx

208
Phần II
KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CÁC MÁY TRỤC
Chương 1: CẦU TRỤC
§1.1. CÁC LOẠI KẾT CẤU VÀ THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CẦU TRỤC

1.1.1.Các loại kết cấu.
Cầu trục có rất nhiều hình dạng, kết cấu khác nhau nhưng chủ yếu gồm hai loại kết cấu
chính là kết cấu dàn và kết cấu dầm. Theo tiết diện cắt ngang của cầu người ta chia thành các
loại : cầu bốn dàn, cầu hai dầm, cầu một dầm.
a – Kết cấu cầu bốn dàn:
Hình dáng chung h1.1,a và h.1.1b; tiết diện cắt ngang h.1.3, a
1
, a
2
.
Tiết diện ngang của nửa cầu có thể là kết cấu kín hoặc hở. Ở hình 1.3.a có dàn chính là
dàn mắt lưới, dàn phụ và các dàn giằng là dàn mắt lưới hoặc dàn phụ là dàn không có thanh xiên
(h1.1.b). Hình 1.3.b có dàn chính là dầm một thành.
- Ưu điểm kết cấu dàn :
Hình 1.1a - Hình dáng chung cầu trục kết cấu dàn.

Hình 1.1.b - Hình dáng chung cầu trục kiểu dàn phụ không có thanh xiên.

209
+ Có trọng lượng nhỏ hơn kết cấu dầm,
+ Chiều cao tính từ đỉnh ray cầu trục đến đỉnh ray xe con nhỏ,
+ Có độ cứng theo phương ngang lớn.
- Nhược điểm kết cấu dàn :
+ Kết cấu dàn tốn nhiều công chế tạo,

+ Không thể sử dụng bánh xe ép ở dầm đầu,
+ Độ bền mỏi của kết cấu dàn thấp.
b – Kết cấu cầu 2 dầm (Hình dáng chung h1.2, tiết
diện cắt ngang h.1.3, a
3
, a
4
, c
1
, c
2
)
Kết cấu thép của cầu gồm 2 nửa cầu chế tạo từ kết cấu
dầm. Tiết diện ngang của nửa cầu thường sử dụng là kết cấu
dầm hộp có ray xe con đặt trên tấm biên trên của dầm.
- Ưu điểm kết cấu dầm :
+ Kết cấu dầm tốn ít công chế tạo (do sử dụng phương
pháp hàn tự động),
+ Chiều cao chung của cầu nhỏ, có thể dùng bánh xe ép
ở dầm đầu,
+ Kết cấu dầm có độ bền mỏi cao.
Hình 1.2. hình dáng chung cầu trục kết cấu dầm.
a – Cầu trục 2 dầm có một cơ cấu nâng; b – Cầu trục 2 dầm có cơ cấu nâng chính và cơ cấu nâng phụ.



210
- Nhược điểm kết cấu dầm :
+ Khi khẩu độ lớn, trọng lượng lớn hơn một ít so với kết cấu dàn cùng khẩu độ,
+ Độ cứng ngang không đảm bảo đối với cầu trục có khẩu độ và tốc độ di chuyển lớn.

Hình 1.3. Các kiểu tiết diện nửa cầu của cầu trục.


211
Kết cấu ở hình 1.3.e phù hợp với cầu trục có tải trọng lớn. Kết cấu này có ray đặt trên
thành dầm nó có những ưu điểm của cả hai loại cầu 4 dàn và cầu 2 dầm.
c – Cầu có kết cấu khung (h.1.3, e
4
, e
5
)
Kết cấu thép của nửa cầu có tiết diện kiểu khung, công nghệ chế tạo và trọng lượng kết
cấu tương tự cầu hai dầm hình hộp, có độ cứng lớn, được sử dụng cho cầu trục tải trọng nhỏ cũng
như tải trọng lớn. Dạng kết cấu này ít sử dụng.
d – Cầu có kết cấu tiết diện tam giác (h.1.3, c
3
, c
4
, e
2
, e
3
)
Kết cấu thép của nửa cầu có tiết diện hình tam giác được chế tạo từ các thép tấm thành
kết cấu kín (h.1.3.c
3
), hoặc chế tạo kết cấu kín ở biên trên và biên dưới (h.1.3, c
4
), hoặc tiết diện

hình tam giác chế tạo từ kết cấu dàn (h.1.3, e
3
)
e – Kết cấu cầu trục một dầm (Hình dáng chung h.1.4)
Hình 1.4- Bố trí chung của cầu trục một dầm (kiểu ray treo)

Hình 1.5.Các kiểu kết cấu cầu trục một dầm.


212
Ngoài các loại kết cấu thép cầu dùng cho các loại cầu trục công dụng chung như đã nêu
trên còn có loại cầu trục một dầm. Kết cấu thép chòu tải chính của cầu trục (hính 1.5) là một dầm
chính với xe tời là loại pa lăng điện (xe con một ray) di chuyển ở bản cánh dưới của dầm chính.
Dầm chính của kết cấu thường dùng là loại dầm chữ I chuyên dùng. Kết cấu thép của cầu
trục một dầm có các loại :
– Cầu trục một dầm có thanh giằng đầu (h.1.5, a
1
),
– Cầu trục một dầm có dàn giằng ngang một phía (h.1.5, a
2
),
– Cầu trục một dầm có dàn giằng ngang hai phía (h.1.5, b),

1.1.2.Các thông số cơ bản của kết cấu cầu.
a) Chiều cao của cầu
Xuất phát từ kinh nghiệm khai thác cầu trục chế tạo từ thép C
T
3, chiều cao của cầu phụ
thuộc độ lớn khẩu độ L và được qui đònh trong giới hạn sau:
– Đối với cầu trục 4 dàn, (tr.304).[03]:

+ Tỷ số giữa chiều cao và khẩu độ :
12
1
=
L
H
hoặc
14
1
(ít khi lấy bằng
10
1
hoặc
16
1
),
+ Số khoang của dàn thường lấy là số chẵn,
+ Góc nghiêng của thanh xiên ở dàn chính và dàn phụ thường khoảng 45
o
.
– Đối với cầu trục 2 dầm (tr.305).[03]:
+ Tỷ số giữa chiều cao và khẩu độ :
14
1
=
L
H
đến
18
1

(ít khi lấy nhỏ hơn
18
1
),
Chiều cao lớn nhất được giới hạn bởi điều kiện để trọng lượng kết cấu là nhỏ nhất.Chiều
cao nhỏ nhất được giới hạn bởi điều kiện độ cứng tónh của kết cấu (độ cứng tónh được biểu thò
qua độ võng tónh) và độ cứng động (được xác đònh bằng thời gian tắt dao động của kết cấu khi cơ
cấu nâng làm việc)
– Độ cứng tónh của cầu : được đánh giá qua độ võng của kết cấu cầu khi xe con ở vò trí giữa khẩu
độ :
f ≤ [f]
trong đó f – độ võng giữa cầu, [f] – độ võng cho phép của cầu trục.
– Độ cứng động : được đánh giá qua chu kỳ dao động τ của kết cấu hoặc đánh giá qua thời gian
tắt dao động t (9.1).[01]:
t =
min
ln
y
y
t
γ
τ
(1.1)
trong đó : τ - chu kỳ dao động tự do của cầu khi
xe con không hàng ở giữa khẩu độ, γ - độ suy
giảm lôga, y
t
– độ võng tónh của cầu do tác dụng
của trọng lượng hàng.
Cần phải giới hạn dao động của cầu trục

khi không tải có biên độ dao động nhỏ nhất : lấy
y
min
= 0,5 mm, khi đó :
t =
t
t
y
y
y
2lnln
min
γ
τ
γ
τ
= (1.2)
Thời gian dao động tự do tắt dần với y
min
= 0,5 mm không được vượt quá 15s :
t ≤ [t] = 15sek
Hình 1.6. Đồ thò về dao động tự do tắt dần của
kết cấu thép cầu trục.


213
Để xác đònh chu kỳ dao động tự do của cầu τ cần phải biết khối lượng qui đổi của cầu m
c

và độ cứng của cầu C :

τ = 2π.
C
m
c
; (1.2)
trong đó khối lượng qui đổi của cầu m
c
=
g
qL
2
; độ cứng C =
3
48
L
EJ
y
Q
t
= thay vào (1.2) thì :
τ = 2π.
C
m
c
= 2π.
EJ
qL
96
4
=2π.

EWHg
qL
48
4
= L
H
L
q
σ
4
10
56,0
(1.3)
trong đó :
W
qL
q
8
2
=
σ
- ứng suất cực đại ở tiết diện giữa cầu do trọng lượng bản thân gây ra.
Từ đây ta thấy rằng : nếu chiều cao tương đối của cầu
L
H
nhỏ thì chu kỳ dao động tự do
của cầu τ lớn và độ cứng động của cầu sẽ không đảm bảo.
b) Độ võng của cầu
– Độ võng theo phương thẳng đứng :
Do điều kiện sử dụng và kết cấu phải giới hạn độ võng của kết cấu thép. Đối với cầu trục

chạy điện chế tạo từ thép các bon C
T
3 qui đònh độ võng tónh cho phép (tr.305).[03]:
+ Đối với cầu trục dẫn động điện: f ≤ [f] =
L
700
1
(1.4)
+ Đối với cầu trục dẫn động tay: f ≤ [f] =
L
400
1
(1.4)’
Theo TCVN 5575 – 1991 qui đònh độ võng đối với dầm và dàn cầu trục:
+ Chế độ làm việc nhẹ (bao gồm cầu trục tay, pa-lăng điện và pa lăng) : [f] = L/400;
+ Chế độ làm việc trung bình : [f] = L/500;
+ Chế độ làm việc nặng và rất nặng : [f] = L/600;
– Độ võng theo phương ngang: độ cong (võng) theo phương ngang tức là theo phương chuyển
động của cầu trục đối với cầu trục hai dầm hình hộp được qui đònh theo công thức Gôn-man (П.
Б.ГОЛЬМАН)
[f
n
] =
L.
2000
1
1750
1







÷ (1.5)
c) Cơ sở của cầu B:
Cơ sở của cầu B là khoảng cách giữa 2 cụm bánh xe di chuyển cầu trục đặt ở dầm đầu.
– Hiện tượng di chuyển lệch cầu trục: khi cầu trục di chuyển trên hai đường ray đặt trên
tường nhà kho, có nhiều nguyên nhân gây ra sự di chuyển lệch cầu trục. Các nguyên nhân chủ
yếu gây ra sự di chuyển lệch cầu trục là:
+ Đường kính các bánh xe truyền động không bằng nhau, do sai số chế tạo và khi làm
việc mài mòn không đều.
+ Trục bánh xe bò lệch ở mặt phẳng ngang làm cho mặt phẳng lăn của bánh xe không
trùng với hướng chuyển động của cầu trục.
+ Góc xoắn của trục truyền động khác nhau khi truyền động chung,
+ Tốc độ quay của trục các động cơ truyền động cơ cấu di chuyển khác nhau khi truyền
động riêng.
+ Tình trạng đường ray đặt cần trục.
Khi cầu trục di chuyển lệch sẽ sinh ra lực bên giữa thành bánh xe và ray làm tăng sự mài
mòn bánh xe và có thể dẫn tới trường hợp bánh xe trượt khỏi đường ray. Để hạn chế ảnh hưởng

214
của sự di chuyển lệch cầu trục cần phải qui đònh giới hạn nhỏ nhất cơ sở của cầu trục; cơ sở càng
lớn thì cầu trục càng ít bò di chuyển lệch.
Thông thường cơ sở của cầu trục chạy điện, (tr.305).[03]: B ≥ (
5
1
7
1
÷ )L;

Cơ sở của cầu trục một dầm (
5
1
9
1
÷ )L; giới hạn nhỏ dùng cho cầu trục có cơ cấu di
chuyển truyền động bằng tay, giới hạn lớn dùng cho cầu trục có cơ cấu di chuyển truyền động
điện.

§1.2. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN VÀ TỔ HP TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN
KẾT CẤU THÉP CỦA CẦU TRỤC CÓ CÔNG DỤNG CHUNG.

1.2.1. Bảng tổ hợp tải trọng.
Tải trọng tính toán kết cấu thép cầu trục có công dụng chung cho ở bảng 1.1.

Bảng 1.1. Tổ hợp tải trọng tính kết cấu thép cầu trục công dụng chung,
(bảng 9.1).[01] hoặc (bảng 3.43).[03]

Tính theo độ bền mỏi

Tính theo độ bền và độ ổn đònh
[σ
rk
] = σ
rk
/n
I
[σ] = σ
c
/n

II

Tổ hợp tải trọng
Tải trọng
I
a
I
b
II
a
II
b
II
c
Trọng lượng cầu G
c
có tính đến hệ số va đập k
đ
G
c
k
đ
’.G
c
G
c
k
đ
.G
c

G
c
Trọng lượng xe tời G
x
có tính đến hệ số k
đ
G
x
k
đ
’.G
x
G
x
k
đ
.G
x
G
x
Trọng lượng hàng nâng Q (cả thiết bò mang
hàng ) có tính đến hệ số k
đ
, ψ
ψ
I
.Q
Э
k
đ

’. Q
Э
ψ
II
.Q k
đ
.Q Q
Lực quán tính ngang khi hãm cơ cấu di chuyển
cầu trục P
qt
, hoặc xe con P
x
qt

— P
qt
—
max
qt
P
P
x
qt
Chú thích :
1 – Tổ hợp tải trọng qui đònh sự làm việc của các cơ cấu như sau :
– I
a
và II
a
: Cầu trục đứng yên, nâng hàng từ mặt nền hoặc hãm hàng khi hạ với nửa tốc độ I

a
và
toàn bộ tốc độ II
a
.
– I
b
và II
b
: Cầu trục di chuyển có hàng khi phanh từ từ I
b
và khi phanh đột ngột II
b
.
– II
c
: cầu trục không di chuyển, xe con có hàng di chuyển và phanh xe con đột ngột (tổ hợp II
c
chỉ để tính dầm đầu của cầu).
2 – Hệ số chu kỳ không đối xứng r nếu không biết chính xác thì sẽ được xác đònh theo ứng suất:
– σ
min
: khi xe con không hàng đứng ở vò trí ¼ khẩu độ đối với cầu loại kết cấu dầm và ở
giữa khẩu độ đối với cầu kết cấu dàn.
– σ
max
: khi vò trí xe con có hàng phù hợp với mômen cực đại đối với dầm và lực cực đại
trong các thanh đối với dàn.
3 – Đối với dầm của cầu trục chuyên dùng xuất hiện tải trọng phụ như tải trọng công nghệ của
cầu trục nhà máy luyện kim và cả tổ hợp tải trọng phụ như khi đồng thời phanh đột ngột xe con

và cầu.

1.2.2. Tính toán các tải trọng.
1) Trọng lượng bản thân của cầu, (tr.305).[03], (tr.140).[16].
Trọng lượng bản thân bao gồm trọng lượng phần kết cấu thép, cơ cấu di chuyển cầu, thiết
bò điện và cabin điều khiển. Qua xác đònh bằng lý thuyết và thực nghiệm trọng lượng kết cấu

215
thép một nửa cầu hàn không kể dầm đầu làm bằng thép C
T
3 phụ thuộc vào tải trọng và khẩu độ
của nó và được biểu thò bằng biểu đồ hình 1.3. Biểu đồ trọng lượng bản thân dùng cho cầu trục
có chế độ làm việc trung bình, đối với chế độ làm việc nhẹ thì giảm đi 10%, còn chế độ làm việc
nặng thì tăng lên 10%.
Khi khẩu độ nhỏ, trọng lượng cầu loại dàn G
c
giống như cầu hình hộp, còn khi khẩu độ lớn sẽ
nhẹ hơn 10 ÷ 40% (giá trò lớn đối với tải trọng nhỏ).
Đối với kết cấu đinh tán trọng lượng G
c
tăng lên 10÷15%, còn nếu sử dụng thép hợp kim
thấp trọng lượng giảm đi 10÷20%.
Đối với cầu 4 dàn có trọng lượng nửa cầu là
2
c
G
thì tải trọng truyền lên dàn chính G
dc
và
dàn phụ G

df
sẽ là : G
dc
= (0,55 ÷ 0,70)
2
c
G
; G
df
= (0,45 ÷ 0,30)
2
c
G
;
Tức là : q
dc
= (0,55 ÷ 0,70)q; q
df
= (0,45 ÷ 0,30)q
với q là trọng lượng đơn vò của nửa cầu không kể dầm đầu. Số hạng đầu trong dấu ngoặc dùng
đối với cầu trục tải trọng nhỏ, còn số hạng thứ hai là tải trọng lớn. Trọng lượng bản thân dầm đầu
không đưa vào vì không được tính đến khi tính toán kết cấu thép dầm chính.
Trọng lượng bản thân cầu G
c
còn có thể xác đònh theo công thức kinh nghiệm của
Gônman (П. Б.ГОЛЬМАН):
+ Trọng lượng dàn chính : G
dc
= 10Q(L-5) + 700 (kG)
trong đó:

Q – sức nâng của cầu trục (tấn);
L – khẩu độ của cầu trục (m).
+ Trọng lượng dàn phụ : G
df
= G
dc
/2
+ Trọng lượng dàn ngang : G
dn
= G
dc
/3
Trọng lượng cụm truyền động cơ cấu di chuyển gồm động cơ điện, khớp nối, hộp giảm
tốc, phanh và bệ đỡ cụm truyền động, đối với cầu trục làm việc ở chế độ trung bình được xác
đònh như sau, (tr.306).[03]:


Hình 1.7.Trọng lượng của nửa cầu ghép hàn trọng tải Q = 5
÷
250 tấn.
a) kết cấu dàn; b) c) kết cấu dầm


216
Stt

Sức nâng Q - (tấn)

Trọng lượng cụm truyền động cơ cấu di chuyển gồm động cơ điện,
khớp nối, hộp giảm tốc, phanh và bệ đỡ cụm truyền động (tấn)

01

Q ≤ 15 0,9
02

20/5 và 30/5 1,2
03

50/10 và 75/20 2,0
04

100/20 và 250/30 2,7
Trọng lượng trục truyền động của cơ cấu di chuyển (kể cả gối trục và khớp nối) hoặc
đường dây lấy điện (kể cả cột giữ) lấy bằng 0,1 ÷ 0,2 T/m.
2) Trọng lượng xe con G
x
:
Trọng lượng xe con phụ thuộc sức
nâng cầu trục được xác đònh gần đúng bằng
hai cách: tra theo đồ thò hình 1.8 hoặc chọn
theo công thức kinh nghiệm (tr.13).[29]:
G
x
= 0,4 Q
3) Hệ số va đập khi di chuyển :
Hệ số này phụ thuộc vào loại cần
trục, tình trạng mặt đường và tốc độ di
chuyển (xem phần I).K
T
-hệ số va đập khi

tính theo độ bền. K’
T
-hệ số va đập khi tính
theo độ bền mỏi.
4) Hệ số động khi nâng (hạ) hàng ψ
ψψ
ψ:
Động học cơ cấu nâng được tính
thông qua hệ số động ψ, tải trọng nâng được
nhân với hệ số động. Hệ số động ψ được xác
đònh qua công thức gần đúng:
ψ
I
= 1 + 0,025 V
II
; (1.06.1)
ψ
II
= 1 + 0,04V
II
(1.06.2)
trong đó V
II
(m/ph) - tốc độ nâng đònh mức
của cơ cấu nâng chính.
Ở hình 1.9. cho biểu đồ giá trò ψ
II
đối
với cần trục chế độ làm việc trung bình,
chiều cao nâng trung bình. Như vậy, nếu tải

trọng tăng thì tốc độ nâng sẽ giảm. Nếu tăng
chiều cao nâng độ dãn dài tónh của cáp nâng
λ
t
sẽ tăng và hệ số động sẽ được giảm đi
nhiều. Nếu trọng lượng hàng luôn thay đổi
thì khi tính toán sẽ tính theo tải trọng tương
đương Q
tđ
.
5) Trọng lượng nâng Q
– Khi tính kết cấu theo độ bền, trọng lượng hàng nâng được tính với trò số lớn nhất. Trọng
lượng nâng Q – bao gồm cả trọng lượng hàng và trọng lượng thiết bò mang hàng (cụm puly móc
câu, gầu ngoạm) :
Q = (Q
o
+ G
m
) (1.07)
– Khi tính kết cấu theo độ bền mỏi (kiểm tra theo trường hợp tải trọng I) thì trò số tính
toán sẽ tính theo tải trọng tương đương:
Q
tđ
= ϕ.Q (1.08)
Hình 1.8. Trọng lượng xe lăn
phụ thuộc sức nâng cầu trục

Hình 1.9. Biểu đồ phụ thuộc hệ số động vào tải
trọng đối với cầu trục chế độ làm việc trung bình.

217
trong đó : ϕ - hệ số tương đương hay hệ số thay đổi tải trọng; Q – trọng lượng nâng đònh mức.

6) Lực quán tính ngang P
qt
(hình 1.10) và (1.11).

a) Khi cầu trục di chuyển, tiến hành hãm cầu
trục.
Khi đó xuất hiện lực quán tính – lực quán
tính có phương ngang theo phương di chuyển của
cầu trục, chiều phụ thuộc vào chiều của gia tốc
(tăng tốc hoặc hãm cầu). Lực quán tính ngang
được xác đònh:
– Khi tăng tốc hoặc phanh cầu từ từ :
P
qt
= m.J
dc
= (m
c
+ m
h
).
t
V
dc
(1.09)
trong đó : V

dc
- tốc độ di chuyển cầu trục (m/s); t -
thời gian gia tốc (tăng tốc hoặc hãm) cầu trục (s).
– Khi gia tốc cầu trục một cách đột ngột,
lực quán tính ngang được tính giá trò lớn nhất gấp
2 lần giá trò đònh mức :

qtqt
PP 2
max
= (1.10)

b) Lực quán tính do khối lượng xe tời và hàng khi
phanh cầu trục sẽ phân đều lên 2 dầm chính, ngoài
ra lực quán tính của xe tời và hàng còn gây ra tải
trọng phụ thẳng đứng tác dụng lên mỗi dầm
chính.
b
hP
P
qt
f
qt
.
= (1.11)
trong đó : h – chiều cao từ tâm đặt tải trọng
x
qt
P
đến đầu ray đặt xe tời; b – chiều rộng ray đặt xe

tời. Khi hàng treo cứng (hình 1.11) nghóa là xe con
trang bò dàn treo, thì lực quán tính do xe con có
hàng vì có cánh tay đòn lớn h sẽ sinh ra tải trọng phụ thẳng đứng lên mỗi dầm lớn hơn nhiều khi
treo hàng bằng dây mềm (hình 1.10).
c) Lực quán tính khi phanh xe con trên cầu.
Khi phanh xe con trên cầu, làm phát sinh lực quán tính do khối lượng xe con và hàng.
Lực quán tính của xe con và hàng sẽ tác dụng lên dầm đầu và là tải trọng để tính toán kiểm tra
bền và ổn đònh dầm đầu (tổ hợp II
C
).

7) Lực bên (sườn) S:
Khi cầu trục di chuyển lệch sẽ làm phát sinh lực bên (bên sườn) S, lực bên S có phương
ngang và vuông góc với phương đường ray di chuyển cầu trục, điểm đặt tại vò trí tiếp xúc giữa
bánh xe cầu trục với đướng ray.
Khi tính theo độ bền : S = 0,1N
max
; trong đó N
max
là áp lực lớn nhất trên bánh xe cầu trục
khi xe tời có hàng ở vò trí ngoài cùng (gần sát dầm đầu).
Khi tính theo độ bền mỏi : S’ = 0,1N
tb
; trong đó N
tb
– áp lực trung bình lên bánh xe.
Hình 1.10.Sơ đồ pha
ân bố lực quán tính lên các dầm
và xác đònh tải trọng phụ khi hàng treo mềm .

Hình 1.11.Sơ đồ phân bố lực quán tính lên các
dầm và xác đònh tải trọng phụ khi hàng treo cứng.



218
Gọi W
A
, W
B
là lực cản chuyển động trên 2 đường ray. Khi W
A
> W
B
sẽ xuất hiện sự di
chuyển lệch; lực lệch T được tính:
T =
2
BA
WW −
;
và lực bên sườn :
S = T.
B
L
.
Theo qui phạm cho phép
chọn : S = λ.N; λ = 0,05 khi L/B ≤
2; λ = 0,1 khi L/B =4; λ = 0,2 khi
L/B ≥ 8. Các giá trò trung gian của

tỷ số L/B, chọn theo qui luật tuyến
tính (nội suy bậc nhất).
Tải trọng gió: trường hợp cầu trục làm việc ngoài trời, tải trọng gió tác dụng lên cầu trục
ít ảnh hưởng đến kết cấu thép nên có thể bỏ qua.

§1.3 CẦU TRỤC HAI DẦM

1.3.1.Kết cấu cầu hai dầm hình hộp.
a) Kích thước dầm.
b) Kết cấu :
Để đảm bảo ổn đònh cục bộ các phần tử kết cấu dầm, trong lòng dầm có bố trí các bản
ngăn chính và các bản ngăn ngắn. Khoảng cách giữa các bản ngăn xác đònh từ điều kiện để ray
xe con tiếp nhận toàn bộ áp lực của bánh xe (xin xem thêm §1.5).
1.3.2.Mômen uốn cực đại do tải trọng di động gây ra.
1) Trường hợp xe tời có 4 bánh xe, (tr.106).[09]:
Trên mỗi dầm chính có hai tải trọng di động N
1
và N
2
liên kết với nhau di chuyển dọc
trên dầm chính, khoảng cách giữa các tải trọng là b. Để tính toán phải tìm cho được tiết diện
nguy hiểm nhất, tức là tiết diện có mô men uốn lớn nhất và xác đònh trò số mômen uốn lớn nhất
đó. Xét trường hợp trên một dầm có 2 tải trọng di động N
1
và N
2
cách nhau một khoảng b.

Hình 1.12 Sơ đồ cầu trục di chuyển lệch và xác đònh lực bên sườn S.

Hình 1.13. Các kích thước chủ yếu của dầm.


219
Hợp lực R = N
1
+ N
2
; vò trí của hợp lực được được xác đònh : a
1
=
R
bN
2
; a
2
=
R
bN
1
;
Phản lực gối tựa A : A = R.
L
axL
1
−−
;
*) Mô men uốn ở tiết diện dầm dưới tải trọng N
1
nằm cách gối tựa A một khoảng cách x

(h.1.14), phương trình M
1
(x) có dạng parabol (6.159).[09]:
M
1
= M
1
(x) = A.x = R.
L
axL
1
−−
.x = R.(
−
x
L
xa
L
x
1
2
− ) (1.12)
Để xác đònh vò trí ứng với giá trò mômen uốn dưới bánh xe 1 là lớn nhất ta tìm cực trò của
hàm số M
1
(x) và cho
0
1
=
dx

dM
; tương ứng x = x
1
. ta có :
)
2
1(
111
L
a
L
x
R
dx
dM
−−= = 0; rút ra:
x
1
= (
2
2
1
a
L
− ) (1.13)
Tại x
1
ta có :
Hình 1.14 Xác đònh vò trí nguy hiểm và mômen uốn cực đại khi có 2 tải trọng di động trên dầm.

220
M
1
(x
1
) = M
1
max
=
L
aL
R
L
xa
L
x
xR
4
)(
)(
2
111
2
1
1
−
=−− (1.14)
*) Xét tiết diện dưới tải trọng N
2

ta cũng có phương trình parabol tương tự. Mômen uốn ở
dưới tải trọng N
2
nằm cách gối tựa B một khoảng cách y (h.1.14):
M
2
= M
2
(y) = B.y = R(
−
y
L
ya
L
y
2
2
− ) (1.15)
đây là phương trình parabol trên đoạn (L – a
2
).
Để xác đònh vò trí ứng với giá trò mômen uốn dưới bánh xe 2 là lớn nhất ta tìm cực trò của
hàm số M
2
(x) và cho
0
2
=
dy
dM

; tương ứng y = x
2
. ta có
)
2
1(
222
L
a
L
x
R
dy
dM
−−= = 0; rút ra khi
x
2
= (
2
2
2
a
L
− ) (1.16)
Tại x
2
ta có :
M
2
(x

2
) = M
2
max
=
L
aL
R
L
xa
L
x
xR
4
)(
)(
2
222
2
2
2
−
=−− (1.17)
a) Trường hợp N
1
> N
2
thì M
1
max

> M
2
max
(hình 1.14c) :
Mômen uốn cực đại do tác dụng của xe tời có 2 tải trọng di động N
1
và N
2
khác nhau
cách nhau một khoảng b sẽ nằm dưới tải trọng N
1
khi tải trọng N
1
và hợp lực R có vò trí cách đều
nhau ở hai bên trung điểm của dầm. Vò trí của N
1
cách gối trái một khoảng theo công thức (1.12)
: x
1
= (
2
2
1
a
L
− ).
b) Trường hợp N
1
= N
2

= N thì a
1
= a
2
= a; R = 2N (hình 1.14d)
M
1
max
= M
2
max
=
2
)
2
(
2
b
L
L
R
− (1.18)
x
1
=
4
2
2
2
1

bL
a
L
−=− (1.19)
x
2
=
4
2
2
2
2
bL
a
L
−=− (1.20)
2) Trường hợp xe tời có 8 bánh xe – trên 1 dầm chính có 4 tải trọng di động
Khi có 4 tải trọng P
1
, P
2
, P
3
, P
4
, liên kết di động dọc dầm (h1.15b) thì mô men ở dưới
bánh xe 1 có giá trò như ở công thức (1.12), khi x
1
= x
1

= (
2
2
1
a
L
− ) (hình 1.15a) thì :
M
1
(x
1
) = M
1
max
=
L
aL
R
L
xa
L
x
xR
4
)(
)(
2
111
2
1

1
−
=−− (1.21)
Mô men uốn ở tiết diện dưới bánh xe 2 :
M
2
= M
2
(x) = Ax – P
1
a
12
= R
121
2
.aPx
L
axL
−
−−
(1.22)
Từ điều kiện
0
2
=
dx
dM
thì x
2
=

2
2
aL −
; thay giá trò này vào (1.22) ta có :
M
2
max
= R
121
2
2
4
)(
aP
L
aL
−
−
(1.23)
Bằng cách tương tự ta xác đònh các giá trò x
3
, x
4
, tương ứng có M
3
max
, M
4
max
. Như vậy hợp

lực R và mỗi bánh xe đặt đối xứng nhau qua trục giữa dầm thì áp lực của bánh xe sẽ gây ra
mômen uốn lớn nhất tại tiết diện dưới bánh xe đó (h.1.15).

221
Để tìm giao điểm của đồ thò với trục hoành (tại đó tung độ bằng không tức là mômen uốn
bằng không) ví dụ như M
2
(x) ở dưới bánh xe 2 ta dùng phương trình:
M
2
= M
2
(x) = Ax – P
1
a
12
= R
121
2
.aPx
L
axL
−
−−
= 0 (1.24)
Rút ra : x
o
=
R
L

aP
aLaL
121
2
22
4
)(
2
−
−
±
−
(1.25)

1.3.3.Tính toán dầm chính.

A. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM CHÍNH.
Dầm chính chòu uốn theo phương thẳng đứng và theo phương ngang do các tải trọng :
1) Tải trọng tác dụng theo phương thẳng đứng:
+ Trọng lượng bản thân kết cấu thép cầu G
c
,
+ Trọng lượng cụm dẫn động cơ cấu di chuyển cầu G
o
,
+ Trọng lượng xe tời G
x
,
+ Trọng lượng nâng Q,
+ Trọng lượng sàn lát G

s
.
2) Tải trọng tác dụng theo phương ngang :

Hình 1.15.Xác đònh vò trí bất lợi của đoàn tải trọng di động khi có 2 tải trọng liên kết a) và
có 4 tải trọng liên kết b)


222
+ Lực quán tính của khối lượng cầu khi hãm cầu P
qt
,
+ Lực quán tính của khối lượng xe tời khi hãm cầu P
qt
x
,
Các tải trọng tác dụng gây ra trên dầm chính các trạng thái chòu uốn (theo 2 phương), lực
cắt và mômen xoắn.

B. TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH THEO CÁC TRẠNG THÁI CHỊU LỰC.

1) Tính toán dầm chính chòu uốn.
a) Xác đònh mômen uốn lớn nhất do các tải trọng theo phương thẳng đứng.
Các tải trọng gây uốn dầm theo phương thẳng đứng bao gồm :
+ Trọng lượng bản thân kết cấu thép cầu G
c
gây ra tải trọng phân bố với cường độ q,
+ Trọng lượng cụm dẫn động cơ cấu di chuyển cầu G
o
,

+ Áp lực trên các bánh xe tời N
1
và N
2
do trọng lượng xe con G
x
và trọng lượng hàng
nâng Q gây ra.
– Trường hợp xe tời có 4 bánh xe, giả thiết N
1
> N
2
.
+ Mômen uốn lớn nhất trên dầm chính do các tải trọng đặt tónh sẽ xuất hiện tại tiết diện
cách gối tựa trái một khoảng x theo (3.76) – [2], (3.77) – [2] :
x =
q
L
NN
GqL
L
b
NN
o
+
+







+
+






−+
21
21
2
2
1
(1.26)
M
max
=






+
+







+
+






−+
q
L
NN
GqL
L
b
NN
o
21
2
21
22
2
1
(1.27)
+ Lực cắt lớn nhất trên dầm chính xuất hiện tại gối tựa của dầm chính khi xe tời di
chuyển đến vò trí tận cùng của dầm chính (sát dầm đầu):

V
A
max
= N
1
+ N
2
2
1
o
GqL
L
b
+
+






−
(1.28)
trong đó : q – trọng lượng đơn vò của dầm chính (T/m) bao gồm trọng lượng dầm, kể cả trọng
lượng trục truyền động bánh xe di chuyển và đường cấp điện cho xe tời; G
o
– trọng lượng cụm
dẫn động cơ cấu di chuyển cầu trục gồm động cơ điện, phanh, khớp nối, hộp giảm tốc.

Hình 1.16 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên dầm chính :

a) để xác đònh Mômen uốn; b) để xác đònh lực cắt lớn nhất.


223
– Trường hợp xe tời có 8 bánh xe (hình 1.17) :
+ Vò trí của hợp lực R của các áp lực lên bánh xe – [2] :
b
1
=
)(2
)(2
21
212
NN
NNcbN
+
−−
(1.29)
+ Mômen uốn lớn nhất do tải trọng di động của xe tời và hàng xuất hiện tại điểm dưới
bánh xe thứ 2 cụm bên trái khi nằm cách gối tựa bên trái A một khoảng x =






−
22
1
b

L
là :
M
1
max
=
CN
L
bLR
.
4
)(
1
2
1
−
−
(1.30)
+ Mômen uốn do tải trọng cố đònh G
o
và tải trọng phân bố q gây ra tại tiết diện này là :
M
1
’ =
x
G
xLqx
o
2
2

)(
+
−
(1.31)
+ Mômen uốn tổng theo phương thẳng đứng tại tiết diện này :
M
max
= M
1
max
+ M
1
’ (1.32)
+ Lực cắt dầm chính lớn nhất xuất hiện tại gối trái khi xe con di chuyển đến sát gối tựa
bằng phản lực tại gối tựa A.

b) Xác đònh mômen uốn dầm chính theo phương ngang.
+ Tải trọng quán tính nằm ngang do khối lượng của cầu sinh ra khi di chuyển sẽ gây ra
uốn dầm chính theo phương ngang.
+ Tải trọng quán tính của khối lượng xe tời có hàng khi hãm cầu trục sẽ phân bố lên 2
dầm chính,gây tải trọng phụ (xem 2.2.6).
+ Sơ đồ tính kết cấu theo phương ngang xem hình 1.18.
Xét dầm chính theo phương ngang: theo phương ngang dầm chính không phải là dầm trên
2 gối tựa bản lề, vì ở phương này 2 dầm chính được nối với 2 dầm đầu. Vì vậy kết cấu thép cầu
được coi là là khung chòu tác dụng của các lực quán tính do khối lượng cầu P
qt
và lực quán tính
ngang của khối lượng xe con và hàng truyền lên cầu P
qt
x

:
Đối với khung này, mômen uốn ở ngàm giữa dầm chính và dầm đầu M
o
được xác đònh từ
điều kiện góc vuông ở ngàm vẫn được giữ nguyên nghóa là góc xoay dầm chính và dầm đầu đều
bằng nhau.

Hình 1.17.Sơ đồ tải trọng tác dụng lên dầm chính – trường hợp xe tời có 8 bánh xe.

224
Thực tế sự ảnh hưởng của ngàm ở dầm chính và dầm đầu được tính bằng cách làm giảm
mômen uốn ở mặt phẳng ngang đi 20% và mômen này được xác đònh đối với dầm trên 2 gối,
nghóa là khi hãm cầu ở trạng thái bình thường ta có :

g
J
MM
c
dn
.8,0
maxmax
= (1.33)
Ở đây :
d
M
max
- Mômen uốn tính toán lớn nhất ở mặt phẳng đứng; J
c
=
t

v
- gia tốc trung
bình của cầu; g – gia tốc trọng trường. Khi hãm đột ngột, trò số
n
M
max
tăng lên gấp 2 lần.
b.2.Điều kiện độ bền và độ bền lâu đối với dầm chính, tương ứng với các tổ hợp tải trọng
(9.18).[01]:














≤+=
≤=
≤+=
≤=
][
2
:

][:
][:
][:
max
max
max
max
max
max
σσ
σσ
σσ
σσ
y
n
x
b
x
a
rk
y
n
x
b
rk
x
a
W
M
W

II
W
II
W
M
W
I
W
I
đ
max
đ
max
đ
max
đ
max
M
M
M
M
(1.34)
Ở đây : W
x
, W
y
là mô men chống uốn của tiết diện dầm chính đối với trục trung hoà theo
phương nằm ngang và đối với trục trung hoà theo phương thẳng đứng tại tiết diện đang kiểm tra;
d
M

max
và
n
M
max
là mômen uốn đứng và mômen uốn ngang tại tiết diện đang kiểm tra; [σ
rk
] – ứng
suất cho phép của vật liệu chế tạo cầu khi tính theo độ bền lâu (trường hợp tải trọng I); [σ] – ứng
suất cho phép của vật liệu chế tạo cầu khi tính theo độ bền và độ ổn đònh (trường hợp tải trọng
II).

2) Tính toán dầm chính theo điều kiện chòu cắt.
Lực cắt lớn nhất trên dầm chính tại tiết diện gối tựa chỗ liên kết giữa dầm chính với dầm
đầu khi xe con có hàng nằm ở sát dầm đầu. Ứng suất tiếp phát sinh do lực cắt Q :

t
x
J
SQ
δ
τ
2
.
= (*) ; hoặc tính gần đúng
t
H
Q
δ
τ

2
= (**) (1.35)
Ở đây : J
x
– mô men quán tính của tiết diện đối với trục trung hoà theo phương nằm
ngang; S
x
– mômen tónh của nửa tiết diện; σ
t
– chiều dày của thành dầm (xem 3.3.5).

Hình 1.18.Sơ đồ lực ngang tác dụng lên cầu 2 dầm

225
3) Tính toán dầm chính theo điều kiện chòu xoắn:
a) Các tải trọng gây xoắn cầu : Tải trọng quán tính do xe con có hàng khi hãm cầu đặt ở
đầu ray gây ra mômen xoắn tập trung M
k
. Trọng lượng sàn lát G
s
cùng trọng lượng các thiết bò
đặt trên sàn cầu gây mô men xoắn phân bố m
k
= q
k
.e.
b) Xác đònh ứng suất tiếp do mômen xoắn gây ra: Để xác đònh giá trò tính toán mô men
xoắn ta lấy hướng của lực quán tính sao cho mômen xoắn do các tải trọng thẳng đứng và nằm
ngang là cùng chiều xoắn với nhau.
Mô men xoắn tập trung M

k
do lực quán tính của xe con có hàng gây ra. Sự phân bố
mômen xoắn ở phần bên trái và phần bên phải của tiết diện M
k1
và M
k2
có thể xác đònh được từ
điều kiện góc xoắn ở bên trái và bên phải của tiết diện là bằng nhau :
2
2
2
1
1
1
l
C
M
l
C
M
kk
=
(1.36)
Ở đây : C
1
và C
2
lần lượt là độ cứng chống xoắn ở phía trái và phía phải của tiết diện có
M
k

; thông thường dầm chính có tiết diện không đổi C
1
≈ C
2
nên ta có :

kkk
M
L
l
M
ll
l
M
2
21
2
1
=
+
= ;
kkk
M
L
l
M
ll
l
M
1

21
1
2
=
+
= (1.37)
Mômen xoắn tiết diện dầm do tải trọng tập trung có giá trò lớn nhất khi xe con có hàng
đặt sát dầm đầu; khi này : M
k1
≈ (0,75 ÷ 0,85)M
k
. Mômen xoắn do tải trọng phân bố (mômen
xoắn phân bố m
k
) được xác đònh theo sơ đồ hình 1.20. Ứng suất tiếp phát sinh do mômen xoắn
được xác đònh theo công thức gần đúng:
i
k
F
M
δ
τ
.2
= (1.38)
Ở đây: M
k
- mômen xoắn tại tiết diện kiểm tra; F = B.H - diện tích của hình bao tiết diện
dầm chính; δ
i
– chiều dày tấm biên hoặc tấm thành (tại nơi tính ứng suất).

Ứng suất tiếp lớn nhất do lực cắt và mô men xoắn gây ra trên dầm (hình 1.21) thỏa mãn
điều kiện (9.19).[01]:
i
k
t
x
F
M
J
SQ
δδ
τ
.22
.
max
+= ≤ [τ] (1.38)’

Hình 1.19 – Các tải trọng gây ra Hình 1.20 – Sơ đồ tính dầm chính chòu xoắn
xoắn dầm chính. a) Mô men xoắn tập trung; a) Mô men xoắn phân bố.


226

4) Sự phân bố ứng suất tiếp trên trên tiết diện dầm do lực cắt Q và mô men
xoắn M
k

1.3.4.Tính toán dầm đầu.
1) Kết cấu dầm đầu (xem hình 1.22).
2) Tính toán dầm đầu:

Dầm đầu được làm loại tiết diện giống dầm chính, dầm đầu bò uốn trong mặt phẳng đứng,
dầm đầu bò uốn trong mặt phẳng ngang khi phanh xe con có hàng khi xe con di chuyển di
chuyển dọc cầu trên (tổ hợp II
c
). Để đảm bảo cho bánh xe di chuyển cầu trục làm việc được bình
thường : mômen quán tính của dầm đầu đối với trục thẳng đứng thường không được nhỏ hơn
mômen quán tính của dầm chính ở chỗ nối dầm chính với dầm đầu đối với trục thẳng đứng.
Nếu cầu trục dùng 4 bánh xe không đủ thì dầm đầu có thể làm liền hoặc có bản lề. Dầm
đầu chỉ cần kiểm tra độ bền theo tổ hợp tải trọng II
a
và II
c
(xem bảng tổ hợp tải trọng).

Hình 1.21. Sự phân bố ứng suất tiếp trên tiết diện dầm chính :a) C
hiều của ứng suất tiếp trên tiết diện do lực
cắt Q; b) c) Biểu đồ ứng suất tiếp do lực cắt Q, mômen xoắn M, d) biểu đồ ứng suất tiếp tổng.
Hình 1.22.Sơ đồ kết cấu dầm đầu :a) Loại không dùng khớp bản lề; b) Loại dùng khớp bản lề.

227
1.3.5.Cầu 2 dầm có ray đặt trên một thành của dầm hình hộp.

1) Kết cấu cầu :
Kết cấu dầm chính được biểu diễn qua mặt cắt ngang ở hình vẽ 1.24. Các vách ngăn của
dầm được cấu tạo từ các thép tấm uốn cong liên kết lại tạo thành một khung cứng vách ngăn.
Khung cứng vách ngăn có kết cấu đảm bảo bất biến hình tiết diện ngang của dầm. Khoảng cách
giữa các khung cứng vách ngăn : a = (1/10 ÷1/14)L; chiều dày δ
1
> δ
2

; δ
3
=

δ
4
.
Ưu điểm của loại kết cấu này :
+ Khả năng sử dụng vật liệu cao,
+ Chiều rộng tiết diện cầu đủ lớn : các hệ thống
truyền động cơ cấu di chuyển và thiết bò điện có thể bố trí
trong lòng dầm vì thế không cần làm dàn phụ,
+ Độ cứng và độ bền mỏi cao.
Loại kết cấu này có chiều dày của 2 tấm thành là
khác nhau : tấm thành nơi có bố trí ray xe tời có chiều dày
lớn hơn tấm bên kia (δ
1
> δ
2
), vì vậy : trọng tâm tiết diện
cầu không nằm trên trục đối xứng của dầm.

2) Các thông số kích thước :
+ Chiều cao dầm : H = (1/14÷1/18)L,
+ Chiều rộng dầm : B = 0,8 H,
+ Chiều dày thành dầm : δ
1
> δ
2
,

+ Chiều dày tấm biên : δ
3
=

δ
4
.
+ Khoảng cách giữa các khung cứng vách ngăn :
a = (1/10÷1/14)L.

3) Đặc điểm tính toán:
– Loại cầu trục với dầm chính có ray đặt trên 1 tấm thành dầm hình hộp : khi làm việc,
với áp lực bánh xe của xe con lên thành dầm cách tâm uốn của tiết diện một khoảng x
k
, ngoài
gây uốn còn gây xoắn tiết diện dầm.
– Ngoài ứng suất pháp do uốn tổng thể, còn phải tính cả ứng suất pháp do uốn cưỡng bức.
Ứng suất do uốn cưỡng bức làm tăng ứng suất chung của dầm lên khoảng 10%. Tải trọng đặt
lệch tâm gây xoắn cầu gây ra ứng suất tiếp phụ. Nếu 2 thành dầm có chiều dày bằng nhau thì

Hình 1.23.Các chi tiết nối dầm chính với dầm đầu.

Hình 1.24.Kết cấu dầm hộp có ray đặt
trên một thành dầm.

228
ứng suất tiếp ở đó rất khác nhau; vì vậy hợp lý nên làm δ
1
> δ
2

. Việc tính toán dầm chính chòu
uốn chung giống như tính toán cầu 2 dầm có ray đặt ở tấm biên trên giữa 2 thành dầm.
*) Tính khung cứng vách ngăn, (tr.331).[01]:
Vách ngăn không kết cấu dạng tấm mà kết cấu thành dạng khung cứng gốm các tấm uốn
cong hàn với các tấm biên và tấm thành. Khi tính khung cứng vách ngăn, phần tấm của tiết diện
cầu gắn với vách ngăn được tính rộng ra 1 khoảng bằng 20 lần chiều dày của tấm tính từ trục của
vách ngăn được tính vào tiết diện chòu lực của vách ngăn. Sơ đồ tính vách ngăn dạng kết cấu
khung cho trên hình 1.25.
- Lực P tác dụng lệch tâm uốn chuyển về trục đối xứng tương đương với 1 lực P và một
mômen xoắn M
k
= P.(B/2),
- Lực P và mô men uốn M
k
gây ra trên chu tuyến của khung những nội lực như sau:
+ Lực P gây ra trên 2 thành đứng các nội lực P/2
+ Mômen M
k
gây nội lực trên 2 thành đứng : T
đ
=
4
2
2/.
2
P
H
BH
BP
H

F
M
k
== (1.39)
+ Mômen M
k
gây nội lực trên 2 thanh ngang : T
n
=
H
PB
B
BH
BP
B
F
M
k
4
2
2/.
2
== (1.40)
+ Mômen uốn lớn nhất : P
max
=
16
PB
(1.41)
Lực cắt P và mômen M

k
gây ra các thành phần ứng suất tiếp trên khung. Biểu đồ phân bố
ứng suất tiếp tổng cộng trên khung hình 1.25f. Nhìn vào biểu đồ phân bố ứng suất tiếp tổng trên
khung ta thấy: nếu chiều dày 2 thành dầm như nhau thì ứng suất tiếp xuất hiện trên 2 thành dầm
là rất khác nhau. Vì vậy hợp lý nên kết cấu chiều dày 2 thành dầm khác nhau δ
1
> δ
2
. Khi đó tâm
uốn của tiết diện sẽ không nằm ở trên trục đối xứng mà nằm ở toạ độ :
x
k
=
B
JJ
J
B
21
2
21
2
+
=
+
δδ
δ
(1.42)
Vì δ
1
> δ

2
nên x
k
< B/2, tức là tâm uốn nằm lệch về phía thành dầm có chiều dày lớn hơn – nơi
Hình 1.25.Sơ đồ tính vách ngăn có dạng khu
ng : a) khung chòu lực; b) Ngoại lực tác dụng lên khung c) Lực
tiếp tuyến theo chu vi khung; d) biểu đồ mômen uốn do mômen xoắn M
x
gây ra; e) f) g) –
biểu đồ phân bố
ứng suất tiếp do uốn, xoắn và ứng suất tổng.

229
có tải trọng P. Nếu độ cứng của khung làm vách ngăn không đủ lớn thì khi làm việc ; dưới tác
dụng của áp lực P làm tiết diện ngang của dầm bò
biến dạng. Chuyển vò đứng (9.23)-[1]:
∆ =






+
B
H
EJ
PB
1
96

3
(1.43)
ở đây : EJ – Độ cứng chống uốn của thanh đứng
trong khung. Giá trò cho phép, (tr.332).[01]:
∆ ≤ (0,001÷ 0,002)B (1.44)

§1.4 CẦU TRỤC 4 DÀN
1.4.1.Kết cấu cầu 4 dàn.
a) Các thông số kích thước của cầu :
H = (1/12÷1/16)L; H
o
= (0,40÷0,50)H; C = (0,10÷0,20)L.
Số khoang ở thanh biên nên lấy là số chẵn, thường n = 12 ÷ 16 khoang; chiều rộng dàn
ngang thường lấy khoảng B = (0,8÷1,0)H; hoặc B = (1000÷2000)mm.
Hình 1.26a.Sơ đồ biến dạng vách ngăn

Hình 1.27a.Sơ đồ kết cấu dàn

Hình 1.26b – Một phân xưởng chế tạo cầu trục.



230

b) Kết cấu cầu 4 dàn :
Kết cấu kim loại của cầu trục kết cấu dàn là một hệ
không gian phức tạp gồm 2 nửa cầu. Kết cấu của một nửa cầu
là một hệ không gian được cấu tạo từ 4 dàn phẳng (hình 1.27b)
là: dàn đứng chính 1, dàn đứng phụ 4, dàn ngang trên 3, dàn
ngang dưới 5. Để đảm bảo độ cứng cho dàn không gian, trong

dàn có kết cấu thêm các thanh giằng chéo 2.

1.4.2.Đặc điểm tính toán cầu 4 dàn.

a) Đặc điểm tính toán.
Kết cấu kim loại của cầu trục 4 dàn là một hệ không
gian, khi tính toán kết cấu người ta không tính theo dàn không
gian mà tính theo phương pháp gần đúng bằng cách phân chia dàn không gian thành những dàn
phẳng. Coi rằng toàn bộ tải trọng di động của trọng lượng xe con có hàng chỉ tác dụng lên dàn
đứng chính. Nội lực trong các thanh của dàn đứng chính dưới tác dụng của các tải trọng chính xác
đònh theo phương pháp đường ảnh hưởng. Kết cấu dàn đứng chính có tính đối xứng so với trục
thẳng đứng đi qua điểm giữa của khẩu độ nên chỉ cần xây dựng đường ảnh hưởng cho nửa dàn
phía bên có buồng lái. Sơ đồ hình học của dàn phụ giống sơ đồ hình học của dàn đứng chính nên
đường ảnh hưởng của các thanh trong dàn phụ cũng giống như trong dàn đứng chính; tuy nhiên
dàn phụ chỉ chòu tải trọng thẳng đứng do trọng lượng bản thân dàn, trọng lượng cơ cấu di chuyển
cầu trục, buồng lái và người lái, các hệ thống dây cấp điện cho xe tời, hệ trục truyền động cơ cấu
di chuyển.
Dàn phụ cũng chòu tác dụng của lực quán tính ngang khi phanh cầu (vì các thanh biên của
dàn phụ cũng là thanh biên của dàn ngang trên và dàn ngang dưới).
Dàn ngang cũng có kết cấu đối xứng nên khi xây dựng đường ảnh hưởng ta cũng chỉ xây
dựng cho nửa dàn phía bên có buồng lái.

b) Độ võng của dàn :
+ Việc xác đònh độ võng của dàn phức tạp hơn nhiều so với việc xác đònh độ võng của
dầm. Độ võng lớn nhất của dàn đứng chính dưới tác dụng của tải trọng tập trung di động gồm 2
tải trọng P cách nhau 1 khoảng cách b khi xe tời nằm giữa khẩu độ (9.14)-[1]:
f
max
=













−−
L
b
L
b
EJ
PL
3
2
1
48
2
2
23
(1.45)
Có thể xác đònh độ võng lớn nhất của dàn đứng chính tại giữa khẩu độ theo công thức Mo
đã được học trong môn Cơ học kết cấu :
f
max

= ∆
mk
=
∑
=
n
i
I
iimi
K
EF
lNN
1
)()(
(1.46)
ở đây : (
k
N )
i
– nội lực trong thanh thứ i do tải trọng P = 1 đặt tại giữa khẩu độ gây ra – trạng
thái giả tạo k; (
m
N )
i
– nội lực trong thanh thứ i do tải trọng thực tế tác dụng lên hệ – trạng thái
thực m; l
i
và F
i
lần lượt là chiều dài tính toán và tiết diện của thanh thứ i trong dàn.

Độ võng của dàn cũng có thể xác đònh như độ võng của dầm tương đương, (xem chương 6
phần I). Độ võng cho phép : [f] = (1/700)L.

§1.5 MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ KẾT CẤU DẦM CẦU TRỤC.
Hình thức kết cấu dầm đầu và kết cấu dầm chính xem các hình 1.28; 1.29; 1.30; 1.31.
Hình 1.27b.Kết cấu dàn.


231



232


Hình 1.30 – Dầm đầu dùng cho cầu trục 2 dầm có sức nâng từ 16 đến 20 tấn.

Hình 1.31 – Các phương án kết cấu dầm chính; độ vồng sau khi chế tạo:
∆
y = (1/1000)L
(xem bảng 1.5)