Đồ án môn học thiết kế cầu thép
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.45 MB, 36 trang )
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
1.1.1 Hoạt tải.....................................................................................................................23
1.2 Xác định nội lực dầm ngang...........................................................................................
24
MỤC LỤC
4
1.2.1......................................................................................................................................
N
I) Tóm tắt nhiệm vụ đồ án...........................*........*....
4
lực đầu
do tỉnh
tải...................................................................................................................
24
1. Sổọiliệu
vào...................................................................
4
1.2.2......................................................................................................................................
N
2. Nhiệm
vụ thiết kế..............................................................
4
ọi lực
do hoạt
25
3. Tiêu
chuân
thiếttải
kế..................................................................................................................
...........................................................
4
1.2.3 kếTổng
họpmặt
nội lực
......................................................................................................
26
II) Thiết
hệ dầm
cầu.........................................
4
1.3
Chọn
tiết
diện
...................................................................................................................
27
1. Các trạng thái giói hạn..............................................
4
1.4
Kiếm
tra
tiết
diện
.............................................................................................................
28
1.1 Trạng thái giới hạn cường độ I..............................
4
Trạng
thái hạn
giói sử
hạndụng
cường
độ 1...............................................................................
28
1.21.4.1
Trạng
thái giới
....................................
4
Kiếm
vách
đứng
...........................................................................
29
1.31.4.2
Trạng
thái tra
giớimỏi
hạnđối
mỏiVÓI
và đứt
gẫy
........................
4
1.4.3
tra độ
...................................................................................................
30
2. Vật
liệu Kiểm
dùng cho
kếtmảnh
cấu.........................................
5
6.4.3.1
Độ cấu
mảnh
vách.....................................................................................................30
3. Chọn
sơ đồ kết
nhịp...........................................
5
6.4.3.2
Độ mảnh
của biên chịu nén................................................................................30
4. Chọn
sơ bộ kích
thước..............................................
5
1.4.4
Kiểm
tra
điều
kiện chống cắt..................................................................................
30
4.1 Bán mặt cầu................................................................
5
cầu cấu tạo........................................................................................................
316
4.21.4.5
DầmYêu
dọc.......................................................................
................................................
Tỷ ..................................................................
số chung........................................................................................................31
4.3 6.4.5.1
Dầm ngang
................................................ 6
Sức trên
kháng
4.4 6.4.5.2
Liên kết dọc
và uốn....................................................................................................31
dọc dưới giữa 2 giàn chủ.
................................................ 6
tháithanh
giói hạn
sửchủ
dụng
.....................................................................
326
4.51.4.6
ChọnKiếm
sơ bộtra
tiếttrạng
diện các
giàn
..............
................................................
mỏikết
và cấu
đứt nhịp
gãy.........................................................................................
32
4.61.4.7
TínhKiếm
trọngtra
lượng
................................
9
6.4.7.1
Chu
kỳ
tải
trọng..................................................................................................32
5.................................................. Thiết kế dầm dọc
Error! Bookmark not defíned.
6.4.7.2 Biên độ ứng suất cho phép mỏi...........................................................................33
..........................................................................................
Error! Bookmark not deíìned.
6.4.7.3
độ ứnglên
suất
ỉ ớn
nhất..................................................................................33
5.1 Tải
trọngBiên
tác dụng
dầm
dọc.........................
Error! Bookmark not defíned.
2. Thiết
liênlực
kếtdo
dầm
dọc
vào dầm ngang...........................................................................
33
5.1.1kếNội
tĩnh
tải........................................
13
2.15.1.2
Xác định
số bu
lông liên
kết bản con cá vóicánh trên 14
của dầm dọc.............................33
Nội lực
do hoạt
tải.......................................
TmhRn
.....................................................................................................................
34
5.27 11
Chọn
tiết diện......................................................
14
7.1.2
Tính
số
lượng
bulông
...............................................................................................
34
5.3 Kiểm tra tiết diện................................................
15
7.1.3
Tính toán
chịu kéo
................................................................................
34
5.3.1 Trạng
tháibản
gióicon
hạncá
cường
độ I...................
18
2.25.3.2
Xác Kiếm
định số
bumỏi
lông
liên
sườn
dầm dọcvà thép góc
tra
đối
vớikết
vách
đứng.................
18 liên kết................................35
75.3.3
2 1 Tinh
Rntra
.................................................!...................................................................36
Kiểm
độ mảnh.......................................
18
7.2.2
lưọng
bulông
...............................................................................................
36
5.3.3.Tính
Ị Độsốmảnh
vách
...............................................
18
7.2.3
TínhĐộ
vaimảnh
kê................................................................................................................
36
5.3.3.2
của biên chịu nén....................
19
3. Thiết
kế
liên
kết
dầm
ngang
vào
nút
....................................................................................
37
5.3.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt......................
19
3.15.3.5
CôngYêu
thức
tính
.................................................................................................................
37
cầu cấu tạo............................................
19
3.2 Tính
.............................................................................................................................37
5.3.5. R
ỉ nTỷ
sổ chung....................................................
..................................................20
3.3 Tính
bulông
.....................................................................................................
37
5.3.5.2số lượng
Sức kháng
uốn
..........................................
..................................................21
I)Thiết
thanh
qui tụthái
tại nút
4....................................................................................39
5.3.6kế các
Kiếm
tra trạng
gióisố
hạn
sử dụng.........
............................................... 21
1. Xác
địnhKiểm
nội lực
tụ tại nút số 4.....................................................................39
..................................................21
5.3.7
tracác
mỏithanh
và đứtqui
gãy.............................
1.1 Xác
định
tải
trọng
tác
dụng
lên
giàn..............................................................................39
..................................................21
5.3.7. / Chu kỳ tải trọng.............................................
1.2 Tổ
hợp nội
lực................................................................................................................43
..................................................22
5.3.7.2
Biên
độ ủng suất cho phép mỏi..............
1.2.1
Nội lực
dođộ
tĩnh
táisuất
chưa
số..................................................................................43
........................................................ 22
5.3.7.3
Biên
ứng
lớnhệnhất
.......................
1.2.2kếNội
do hoạt tải chưa hệ số, chưa kế lực xung
........................................................
kích.......................................43
22
6. Thiết
dầmlực
ngang...................................................
2. 6.1
Chọn
diệntác
thanh..............................................................................................................44
Tảitiết
trọng
dụng lên dầm ngang.....................
2.16.1.1
TínhTĩnh
nội lực......................................................................................................................44
tải.........................................................
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lóp: 04X3A
04X3A
Lớp:
Trang:
Trang:2ỉ
Các hệ số
ẻo r|D
ừa r|R
trọng r\Ị
Cường độ
Sử dụng
Mỏi
(A. 1.3.3)
0.95
1.0
(A. 1.3.4)
0.95
1.0
Đồ án môn học(A.l.3.5)1.05
Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
KAD
KAD
rphD.TlR.rii
0.95
1.0
2.1.1 Nội lực do
tĩnh tải.....................................................................................................
44
THIẾT
KẾ CÀU GIÀN THÉP
2.1.2 Nội lực do hoạt tải....................................................................................................44
2.1.3 Tổng họp nội lực theo TTGHCĐ 1.........................................................................45
2.2 Chọn tiết diện................................................................................................................... 46
I)2.3
TómKiểm
tắt nhiêm
vudiện
đồ án
tra tiết
thanh................................................................................................. 48
1. So
liêu đầu
vào:
2.3.1
Kiểm
tra thanh chịu kéo và uốn kết họp................................................................ 48
- Chiều
dài ỉnhịp
toán
: ltt = 80 m.
2.3.1.
Sứctính
kháng
kẻo.......................................................................................................48
- Khổ2.3.
cầuỉ.2 Kiêm tra thanh: Kchịu
= 8+2
kẻoX 1.0
uốn(m)
kết hợp.....................................................................49
-Tải 2.3.2
trọng thiết
kế:tra thanh chịu nén và uốn kết họp...............................................................50
Kiểm
+ Hoạt
tải thiếtSức
kế: kháng
0.65HL93.
2.3.2.1
nén.....................................................................................................50
2
+ Đoàn
người:
400
. chịu nén vàuốn kết họp..............................................................51
2.3.2.2 KiềmdaN/m
tra thanh
2. Nhiêm
vu
thiết
kế:
2.3.2.3 Kiêm tra điều kiện ôn định cụcbộ....................................................................51
- Thiết
hệ dầm
cầuthái
:dầm
dọc
, dầm
ngang
, liên kết dầm dọc vào dầm ngang và liên
2.3.3hế Kiểm
tramặt
trạng
giói
hạn
sử dụng
.....................................................................
52
kết dầm
vàotra
dàntrạng
chủ .thái giói hạn mỏi............................................................................ 52
2.3.4ngang
Kiểm
- Thiết
kế tiết
diệnkỳcác
dàn trong một nút tự chọn .
2.3.4.
ỉ Chu
tảithanh
trọng....................................................................................................52
- Thiết
kế bản nút.
2.3.4.2
Biên độ ứng suất cho phép mỏi...........................................................................52
3. Tiêu
chuẩn thiết
2.3.4.3
Biên kế:
độ ứng suất lớn nhất...................................................................................53
Thiết
kế
theo
quy
22TCN 272-05.
IV Thiết kế nút giàn sốtrình
4..................................................................................................................55
Thiết tắc
kế thiết
hê kế
dầm
cầu :
1.ĩĩ) Nguyên
bảnmăt
nút .................................................................................................55
trang
hangiàn..................................................................................................... 56
2.l.Các
Trình
tự thái
thiếtgiới
kế nút
1.1
giới hạn
độ thanh
I
2.1 Trạng
Tính thải
số bulông
liêncường
kết các
giàn.......................................................................... 56
u = r|.{l
25DC+ 1.5DW + 1.75(LL+IM)}
(2.1)
2.1.1......................................................................................................................................
Tí
IM =nh
25%
sức kháng danh định của một bu lông......................................................................... 57
1.2 2.1.2......................................................................................................................................
Trạng thải giới hạn sử dụng
Tí
u = 1,Ồ.(DC
+ DW)
íl,0.(LL+IM)
(2.2)
nh và chọn
số bulông
...........................................................................................................
57
IM
2.2= 25%
Bố trí bulông...................................................................................................................57
Trạng
hạn
và đứt gãy
3.1.3Tính
toánthải
nútgiới
giàn
số mỏi
4.........................................................................................................58
0,75 (LL+IM)
’ thanh biên tại nút theo khả năng chịu lực của thanh.............................
(2.3)
4.u =Thiết
kế mối nối
61
IM =15%
Trong đó: LL: hoạt tải xe.
IM: lực xung kích.
DC: tỉnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết.
DW: tỉnh tải của các lớp phủ mặt cầu.
PL: hoạt tải người.
r| = r|T).r|R.r|T: hệ số điều chỉnh tải trọng, lấy theo 22TCN 272-05
Bảng 1:__________________________________________________________________
2. Vât liên dùng cho kết cấu:
T
h
NGUYỄN CƯƠNG
CƯƠNG
SVTH: NGUYỄN
Lóp:
Lớp:04X3A
04X3A
Trang:
Trang:34
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
- Liên kết sử dụng bu lông cường độ cao.
3. Chon SO’ đồ kết cấu nhip
- Chọn giàn có 2 đường biên song song.Giàn có 10 khoang, chiều dài mỗi
khoang
= 8.0
- Chiều dcao
giànm.chủ:
(\ 1 \
h= — -ỉ- —1/ = (11.4 H- 8.0)m ( với giàn có chiêu cao không đôi)
Tuy nhiên ta hoàn toàn không có sự tự do đế lựa chọn chiều cao dàn,nó còn phụ thuộc vào
kích thước xe chạy trên cầu; đối với cầu ôtô có đường xe chạy duới thì chiều cao của giàn chủ
không nhỏ hơn 7,3 m.
Chọn sơ bộ chiều cao của giàn chủ h =10 m .
Trong các dàn hình tam giác có thanh đứng thì chiều dài khoang có thể lấy bằng
(0,6-ỉ-0,8)h ,do vậy ta chọn chiều dài mỗi khoang d=8,0m.
Khi đó góc xiên a hợp bởi thanh xiên và phương nằm ngang là a = 51°20’23”.
Hình 1: Sơ đồ giàn chủ
* Khoảng cách giữa các tim giàn chủ :
Đối với cầu xe chạy dưới : Bố trí hai giàn chủ với khoảng cách lớn hơn khổ đường xe chạy
từ (1 -ỉ- l,5)m.
Ta chọn khoảng cách giữa hai giàn chủ là B = 9 m (tính từ tim giữa hai dàn chủ ),( đá vỉa
mỗi bên là 0,25m và có thêm phần chiều dày của dàn biên là 0,5m ).
4. Chon SO' bô kích thưóc:
4.1 Bàn măt cầu:
Ta chỉ tỉnh cho phần xe chạy:
- Bản mặt cầu có chiều dày tối thiếu 175 mm,cộng thêm 15 mm hao mòn .Vậy chiều dày
của bản là 190 mm. Phía trên là lớp phủ mặt cầu dày 7.5cm gồm các lớp: BTAP, lớp phòng
nước.
1.5.1.2.
Phần bộ hành:
- Mặt đường phần bộ hành làm bằng bản BTCT dày lOcm, trên có rải một lớp phủ bằng
BTN dày 2cm.
Ta tính được:
-Trọng lượng của bản mặt cầu đường xe chạy và đường người đi:
Dcị = 0,19.2,5.8,5.9,81 + 0,1.2,5.2.1,0.9,81 = 44.5ỉ(kWm).
-Trọng lượng của lớp phủ mặt cầu đường xe chạy và đường người đi:
DW = 2,25.9,81.0,075.8,0+ 2.1,0.2,25.9,81.0,02 = 14.13 (kN/m).
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Ló-p: 04X3A
Trang: 5
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
-Trọng lượng lan can, phòng hộ :
DC2 - 1,4 (kN/m).
-Trọng lượng đá vĩa:
DC2(dv) = (0,3.0,2+0,5.0,45.0,05 )2,5.9,8l=l,75(kN/m).
4.2 Dầm doc:
- Chọn 6 dầm dọc , khoảng cách giữa các dầm là l,5m.
- Chiều cao dầm dọc cũng như các kích thước khác được tính chính xác trong phần thiết kế
dầm dọc.
4.3 Dầm ngang:
- Các dầm ngang được đặt tại các nút giàn chủ, cách nhau 1 khoảng bằng khoang giàn d =
8.Om.
- Chiều cao dầm ngang cũng như các kích thước khác được tính chính xác trong phần thiết
kế dầm ngang.
Hình 2: Liên kết dọc trên và dọc dưới của giàn chủ.
4.5 Chon sơ bô tiết dlẽn các thanh giàn chií:
- Chọn tiết diện các thanh kiếu chữ H ở biên giàn.
- Chọn các thanh xiên và thanh đứng có cùng bề rộng với thanh biên để dễ liên kết giữa các
thanh với nhau, chọn các thanh biên có chiều cao h không đối đế dễ liên kết.
- Chiều cao và chiều rộng được xác định theo công thức kinh nghiệm 332/Tr.345 sách
N.I.POLỈVANOV.
/2
OA 2
h-ỉ —-— = 80 - —— = 64cm
400
400
b — h - 0,21 - 64-0,2 x80=48cm
Trị số của h chọn có thế chọn sai số ±10cm. Do đó ta có thế chọn h = 64cm, b= 48cm.
4.6 Tính trong lương kết cấu Iihỉp:
- Trọng lượng thép trên lm dài dầm chủ có thể được xác định theo công thức:
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lớp: 04X3A
Trang: 6
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
^
_ \,15.kữ + \,25.DC + \,5.DW
DC(dc) = —-------------—---------------ai
—-^-1,25.(1 + a)aJ
(2.4)
r
Trong đó:
- DC - trọng lượng BMC đường xe chạy tính cho lm giàn chủ, kN/m.(tính cho một giàn
chủ chịu ),( gồm có bản mặt cầu , đá vỉa,người đi bộ )
DC=
= 8,5.0,19.80.2,5.9,81 + 2.1,75 + 0,1.2,5.2.1,0.9,81 _ 19 84 kN/m
nì
2.80
- DW: trọng lượng lớp phủ mặt cầu
DW = Z^ = 0>5-8,5.80.2:25.9,81 = 3kN/m
nJ
2.80
-1: nhịp tính toán của dầm, 1 = 80m
- Fy: cường độ chảy nhỏ nhất của thép làm dầm, kN/m2
Dùng thép công trình M270 cấp 250 có Fy = 250Mpa = 2,5.105 kN/m2
-O: Hệ số sức kháng , 0=1
- y: trọng lượng thể tích của thép, Ỵ = 7,85 T/m3 = 78,5 kN/m3
- a: hệ sổ xét đến trọng lượng của hệ liên kết giữa các dầm chủ (lấy tùy thuộc vào chiều dài
nhịp), a = 0,1-0,12
- a: đặc trưng trọng lượng ứng với dầm giản đon, a = 5 .
- ko: Tải trọng tưong đương của tất cả các loại hoạt tải tác dụng lên dầm kế cả hệ số phân
bổ ngang, hệ sổ làn xe và hệ sổ xung kích. (kN/m)
- Tỉnh hê số phân phối ngang của hoat tải: ta dùng phương pháp đòn bây.
Hình 3: Nguyên tắc đòn bấy đế xác định hệ sổ phân bố mômen của hoạt tải thiết kế cho
giàn chủ .
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lớp: 04X3A
Trang: 7
o { 600
Dầm
Số làn xe chất tải
Hệ số làn xe m
n+0,5^yz
Dầm 1
1
1,2
0,46
Đồ
Đồ án
án môn
môn học
học Thiết
Thiết Kế
Kế cầu
cầu Thép
Thép
Khoa
Khoa Xây
Xây Dựng
Dựng cầu
cầu Đường
Đường
Dầm 2
1
1,2
0,6
75 9 9 +
84 +
7 03 (0.75+0.213)=139.635
Tal>
có:
Dầm 3
0,6 kN/m kN
DC(dc)2 =
-l >l l>25-l9Vi02,5=
>1,0
l>5-145
> 5 8Q = 10,46
5
-Xét
1
làn
xe
chất
tải
:
Xe
tanđem
M
ị^s
=110(1.5+1.2)=297kN
2
5
10
2.1.2.1.NỘÌ lực do tĩnh tải
coDC2
DCi
_
-1,25(1+ 0,1).5.80
mg
=
0,9324
Vi02,5=l
10(0,75+0,6)=148.5
kNđá vĩa , bản thân dầm dọc .
LL=l,2.0,5(0,877+0,677)
Tĩnh
tải
tác
dụng
lên
dầm
dọc
bao
gồm
:
lớp
phủ mặt
cầu DW,
78,5 ln
1,655
4,66
1,2
1,250
17,27
ln
-Xét
21àn
xevcủa
chất
tải
: dọckết,
+
Tải tĩnh
trọng
2,5=
0,65.9,3.2.5=15,1
Mxem
10
102,5=0,65.9,3.6 =36.27kN
Tính
tảilàn
tácthép
dụng
lên
dầm
: thường lkN,
Trọng
lượng
hệ
liên
được
là
một
hàm số của trọng lượng giàn
1,655
4,66
1,2 = -0,250
13,40
mgdiện
1,221
Tại tiết
105( thân
giữa nhịp)
LL=l,0.0,5.(0,877+0,677+0,544+0,344)
trọng
bản
dầm dọc DCi = 0,99
kN/m
chủ. *Tải
1,655
4,66
1,2 4,660,000
Vậy mg
1,221
LL =mặt
Trọng
lượng
bản
cầu DC2=0,19.2,5.9,81=
kN/m 2 13,96
1.2
ggi = a.DC(dc)
= 0,1
X 10,46
= l,046kN/m
.
oán do tĩn 1 tải được xác
định lượng
theo
thức
: DW=0,075.2,25.9,81=1,655
f liên kết)
j = ( 8,3+1,046)x2x80
Trọng
lượngcông
lớpgiàn
phủ
kN/m2 = 1495,36kN .
Trọng
của
(kể
cả hệ
M=
gtt. 0) ; v=
gtt.
C0y
Trọng
lượng
-Xác đinh
kn:đá vỉa : DC2(dv)=l,75kN/m
(2.6)
Tống
quátkểtadầm
đặt tải trọng lên đường ảnh hưởng áp lực dầm , tĩnh tải được xác định theo
5. diện
Thiết
Tiết
giữa nhịp doc:
Tiết diện 1/4
công
thức
sau
Dầm
dọc
đặt
dọc
theo
hướng
xe
chạy
, làm việc như
dầm liên tục nhiều nhịp,có nhịp
t^DAH = 1.5.DW.tì>D|W+l,25.(DC
M1/2(kN.m)
MDAH
M một
(kN.m)
(2.2)độ lớn của mặt
2. coDC2+ DCi+ DC2(dv)ydv) 1/4
tính gtt
toán là khoảng cách giữa các
dầm ngang , dầm dọc có tác dụng làm giảm
Dầm 1
8.0.Trong đó : 138.16
6.0
103.62
cầu
ũ)
tích
đường
ảnh
hưởng
áp
lực
của
dầm
2.1.2.2.
NỘÌ
ỉực
do
hoạt
tải
ữW, coDC2: Diện
Dầm 2
8.0
107.2
6.0
80.4đang xét tương ứng với lớp phủ
nhất do hoạt tải gây 6.0
ra được lấy theo 83.76
giá trị lớn hơn của các trường hợp sau
mặt cầu,
Dầm
3 bản mặt cầu8.0Hiệu ứng lớn 111.68
CN
2.1.2.
Tải
trọng
tác
dụng
lên
dầm
dọc
-ydvXe
hai
trục
thiết
kế
+tải
trọng
làn
+
tải
trọng
người đi bộ (hệ số xung kích IM=25%) (
độ đường ảnh hưởng ứng với trọng tâm đá vỉa.
ắt do tĩnh tải tính toán Sự: tung
tảidiên:
trọng theo phương
ngang cầu lên các dầm dọc được xác định theo phương
HL93M)
5.2 phân
Chonbốtiêt
.2
3:tảiKet
quả
tính
toánđây
tải trọng
tác
dụng
lêntrọng
cácbộ
dầm
Tiêt
tại
gôi2.2
Tiết
diện
phápBảng
bấy
dưới
hiện
sự
phân
bố
tải
các
dầm
dọc
-đòn
Xediện
thiết
kế
+tĩnh
tải
trọng
người
đi
(hệdọc
số
xung
kích IM=25%)
HL93K)
Dùng
tiết.Hình
diện
tố +tải
hợp trọng
hàn thế
:làn
tiết
diện
chữ
I 1/4
bao
gồm lên
tấm
sườn
dầm,các
bản biên ( ghép
với
&DAH
Vi/
(kN)
®DAH
(kN)
2
1/4
Ớ
đây
ta
không
xét
tải
trọng
người
(
do
dầm
dọc
không
chịu
tải
trọng
người)
nhau bằng mối hàn góc.
11
0 4.3
4.3
* Tại tiết diện
100
Dầm 1
4.0Chọn
điện 69.08
dầm(gối):
dọc thỏa1.2mãn 2.5
các diều kiện cẩu43.175
tạo sau :
jĩâ
~ÃĨ~
Dầm 2
4.0DAH
53.6 1- -—---t 2.5
33.5
+ Theo điều kiện cấu tạo:D =
(1,0- 0,533)
~Ao 2.5.8,0 =>w
Dầm 3
4.0Q1 /2L
55.8411
34.9m
4.3
4.3
Hình
4: Đường ảnh hưởng mômen
mặt cắt 1/4 nhịp của xe tải thiết kế.
ịl 45
3sị
M
8.0
DAHQ
^
+ Theo điều kiên
_ Q 749m
gối kinh tế: D = k.3hf- = 6,5.3/ 382,73
V F v V 250.103
Vy
0.7!
M105 = 145.2,0=290kN
DAH
DAH
Vi05=
mtiv*
Tại gối
Õ 145 0,5=72,50 kN
Ml/2
8.00
Ml/4
8.00
M,05
Chiều=110(2,0+l,40)=374kN
cao sườn dầm và bề dày sườn có quan hệ với nhau theo công thức
Mioo — 0
10(0,50+0,35)=93.5
kN
0,46
25
311,65
394,50
94,00
tw Vi05=l
= —\I~D
đổi với thép
cacbon
Dầm 1
Vioo=
145(1+0,46)
=211.7
kN
ln
ln
12,5
v
5=0,65.9,3.1,0=6,05kN,
M
5=0,65.9,3.8,0
=48.36
kN
10
10
0,60
25
406,5
514,57
122,61
Mioo —0
Dầm 2
h
-gâyTrong
mọi
trường hợp ,bề dày sườn
:
t
12mm.
w >
Nội
lực
do
hoạt
tải
ra
là
M
^
p.y.
+
q
Cờ
)
u = ĨỊ. mgM . 1,75((1+IM)
L
0,60
25
406,5
514,57
122,61
v
=l
10(1+0,8)=198
kN
100
+ Dầm 3 Tải
trọngdày bản biên:
làntf >1 1— bf và không lớn hơn 50mm.
ln
Chiều
V ' 100=0.65.
M 100
vu = ĩ!. 9,3.4=24.18kN,
mgv . 1,75(( 1+IM)
X=0
P;y, + qL G>'")
Tại gối
Mô men (kN.m)
*Tại tiết diện 1/4 nhịp
30
Đối với trạng thái giới hạn cường độ một ĨJ = 0,95
- Be rộng bản biên: bf <1.2
30tf và 800mm.
ực 5:
do1Đường
hoạt
tảiảnh
tínhhưởng
toán mômen mặt cắt 1/4 nhịp của xe hai trục .
Bảng 2.5 NộiHình
lí
ĩ^c
- Khi ——— < — thì phải bố trí sườn tăng cường đứng theo tính toán.
I 4-+
d-2.t 50 1
ko.25L(XTTK) f
_f 145.15 +145.13,93 -1- 35.12,85^1 _
ko.25L(XHT)
/ r X kiện
_(1 trên
1 0 .ta
1 5chọn
+ sơ 600
=
Mô
men
(kN.m)
ại 1/4
Tổng hợp cácỵ điều
bộ dầm ngang có các kích thước như sau:
1
1
0
.
1
4
,
7
Hình
Đường
ảnh
hưởng áp lực lên các dầm
nhịp
D =600 mm, bf = 240mm,
tf=2.2
16mm,
tw =
12mm.
\ phối ngang
6 0của
0 các dầm dọc
Báng 2.1: Hệ số Cở
phân
t
12lực của dầm dọc1
6 Tống
hợp
TừBàng
công2 thức
(2.6)
ta nội
có các
bảng0.021
tính sau
>—:nên ta không bô trí sườn tăng cường đứng.
=Ta có ——— =---------------=
1 4-^
1 A-ẻr
35!
25L Băng
7,74kN/m.
4d-2.t
: Mỏ
men do
tĩnh J~í~í~r
tải tính toán 50
f 600-2.16
ĩ
.I. ĩ ĩ ĩ .I.
9.3kN/m
=> k0 = mgLL.f(l+IM).k0.25 + 4LL] ĩ
DAH
Q
Ngoài
ra
tránh mất ốn định cục bộ ,=độ19,19
mảnh kN/m
yêu= cầu phải thoả mãn
Mô
men
(kN.m)
=i đế
1,221.(1,25.7,74+0,65.9,3)
i giữa
[Hiinninniiniiniiff5ĩ?
^^
L
(A6.9.4.2)
145.(1.5+0.425)=279.125kN
Thay tất các vào công thứcMi02,5
(2.4) ta=có:
nhịp
SVTH:
SVTH: NGUYỄN
NGUYỄN CƯƠNG
CƯƠNG
Lớp:
Lớp: 04X3A
04X3A
8913
Trang:
Trang: 12
11
10
600
240
1,655
1,655
Dầm
Dầm 1
Dầm 2
Dầm 3
1,655
1,655
1,655
Dầm 1
Dầm 2
Dầm 3
v s
ự "-* =
Ixtw
16
3
4
2794139
36945792
7 <Ắ
4
838241792
Sx, mm3
1605216
<6
- Đồ
’Đồ
# “' WỈ
Đồánán
ánmôn
môn
mônhọc
học
họcThiết
Thiết
ThiếtKế
Kế
Kếcầu
cầu
cầuThép
Thép
Thép
1,655
Dầm
5
r-y
Khoa
Khoa
KhoaXây
Xây
XâyDựng
Dựng
Dựngcầu
cầu
cầuĐường
Đường
Đường
^DW(2.18
co
Ỵdv
MV
DC2 sau DCi
Từ-Với
công
) tađặt
có trưng
bảng hình
tính
Ta
có thức
bảng
tính các
học của tiết diện
như sau:
(kN.m)
Bảng
do tấm
tĩnh (mm),
tải
không
hệ
sốbảng 4.3_________
: bềlực
rộng
lấy ___________
theo
sách cầu thép
trang 155.
Bàng-118:bNội
________
________
^_______
4,66
1,333
1,12
1,25
3,781
50,65
- t: 1,021
là bề
dày tấm .
t
=
tf
=
16
(mm)
- Tính nội lực do tải trọng mỏi:
- k 1,521
: hệ số mất ổn định tấm . 1,583
Tra bảng 4.3
thép ; k =3,781
0,56 .
1,12sách cầu
-0,25
38,33
* Hoạt
tải tính4,66
,cho TTGH
120mỏi và đứt
__gãy do mỏi:
1200000
x
=>Tacó —- = 7,5 <0,563 J———=15,84
=> Đạt
4.3
Ta
kháng uốn dẻo.
16 thấy: z = 2794139 mm >V1530920mm
250 0 3 => đạt yêu cầu về mômen
1,54,66
1,5
1,12
0,000
3,781
40,05
2
—»
Diện
tích
mặt
cắt
ngang
của
dầm
dọc
là
144,96
cm
5.3.2 Kiếm tra mỏi đối vói vách đửng (A6.10.6)
-r
-t
4
Trọng
lượng
dọc làđứng
: 144,96.10~
.7,85.9,81=1,12
kN/m
Để
kiểm
tra bản
mỏi thân
đối dầm
với vách
ta có tham
số
chính
đế
xác
định
khả
năng mất ốn định
mgchính
ỵ Pvách
M1/2LL+1M
M/m là tỉ số độ mảnh của
iyi(kN.m)
của vách
Ẳw.
5.30,383
Kiểm tra tiết
diên:199,38
57,31
(2.11)
K = 2 Dc
0,5
199,38
74,82
- Tính nội lực do tải trọng mỏi:
1 45
1 45thái giói hạn cường độ I ( A6.10.4)
199,38
89,78
* 5.3.1
Hoạt0,6
tảiTrạng
tỉnh cho TTGH
mỏi
và
đứt
gãy
đo
mỏi:
Ẳ
—
thì
f
Rh
F
cf
mô men kháng uốn dẻo:
PỊW
®DC
Ỵdv
3 z2
-4.3
DCi
V“g(kN)
Fyc
(2.12)
-+“-----------------------------------------------------H----------------------r
Giả thiết \Ị
tiết
diện chắc và biên chịu nén được liên kết dọc toàn bộ :
1,021
4,66
1,333
1,12
1,25
2,75
36,84
Of.Mn > Mu
(2.10)
Trong đó:
-'—r
1,12
-0,25
2,75 với cấu kiện chịu27,88
Or: hệ số1,521
sức4,66
kháng,lấy theo bảng1,583
6.8 Tr. ỉ 96
sách cầu
thép,
uốn ®f= 1.0
4 45
4 45
3S
Mn: làHình
sức kháng
danh
định
đặt
trung
cho
tiết
diện
chắc.
9: xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm dọc
<=>
1,5 g ối
1,12
0,000
2,75
MpThì
: là mômen
chảy
dẻo. H(tính
DA
Q
^29,13
fcf 1,54,66
< S„F„(3,58-0,448Ắj^)
cho trạng thái giới hạn mỏi)
LL+IM
Ta
có:
Mn==0,75.(LL+IM)mg
Mp = Z.Fy
Mic
(2.16)
M/m
,, M/m
_ 626,25.10°ỵ Piyi(kN.m)
3
LL+IM
T, mg
v
Với m là hệ- Ă„
số làn
xe,
IM=l5%
v
g
> 6,43
thì=2505000
fcf < 28,9min
Rh -fTừ(Tải
đó:trọng
z =---------3-77
mỏi do
l xe tải
mỏi
gây ra , không
xét hệ số43,91
làn xe)
0,383
152,7
V
Fyc
Ả~
Fy 250ta có bảng tính sau :
Từ
(2.16)
Tacông
có
2.16)
284mm.
0,5Dthức
c = — .(d-2.tf) = —.(600
152,7
57,32áp lực của dầm dọc
Hình
10: tải
xếp
hoạt- tải
lên=đường
ảnh hưởng
Bảng 10 Nội lực
do hoạt
mỏi
0,6
152,7 (tính cho trạng thái giới hạn
68,78
mỏi)
LL+,M
=>^
^ = 47,33mgM<5,76,^
= 162,9
Vg == 0,75.(LL+IM)
/m
’
(2.19)
Y
V 250
ĨZZZZZ~^ZZZZ3
Vớitwm12là hệ sô làn xe, IM=15%
ị hệ số làn xe)
(Tải
do công
1 xe tải
mỏi(2.12)
gây ra: ,fkhông
xét
Do trọng
đó ápmỏi
dụng
thức
cf < Rh.Fyc
Bảng
12
Nội
lực
do
hoạt
tải
mỏi
ì
Trong đỏ:
+ Rh: hệ số lai, kế đến sự chiết giảm ứng suất trong bản cánh khi mặt cắt không đồng nhất,
ở đây
ta lấy
- Tính
fcf: Rh = 1,0.
+
Fy
: cường
độ chảy= nhỏ
nhấtkN.m
quy định của bản cánh chịu nén, Fyc174,4x1605216
= 250 MPa. 10., =27 Mpa
C
Mcf = 50,65
+ 2.89,78
230,21
+ fcf: là ứng suất nén đàn hồi lớn nhất trong biên chịu nén khi uốn
do tác dụng của tĩnh tải
838241792x12
230,21.10
không hệ số và_hai
lần tải 6trọng mỏi .
= 143,41 MPa
- Tính nội
do tĩnh tải không hệ số:
s xlực~ 1605216
Cl=
I/2 (DW.
ft>MPa
+ DC2(dv>ydv) 0)M
(2.15)
DC2+DC\
Vg
==
36,84+2.68,78
ĐW+DC
=CO174,4
kN
Rh.Fyc->
=M^
1,0.250
250
=>2.đạt
* Tính vCf:
Bảng 9 Nội lực do tĩnh tải không hệ số
Y phải kiểm tra điều kiện :
* Sự mất ổn định cũng có thể xảy ra do cắt, do đó ta
bf
vcr
vCf < vcr=0,58.CFyw (A6.10.6.4)
^ (2.17)
vcf: ứng suất đàn hồi lớn nhất của vách do tổ hợp tĩnh tải không hệ số và hai lần xe tải mỏi
c xác định theo (A10.7.3.3a)
Hình 8: Mặt cắt ngang thép hình “W”.
* Tính vcr:
-TaTính
nội
lực
do 0tỉnh
2 không hệ số:
có
k
5
+
5/(d
+D)tải
=5
Vttg=(DW.ỂyĐW+DC2. CODC2+ĐCI+ DC2(dv)ydv) Ũ)M
(2.18)
- Trong đó: d = 600mm, bf = 240mm, tf = 16mm, tw = 12mm.
J-F-
SVTH:
SVTH:
SVTH:NGUYỄN
NGUYỄN
NGUYỄNCƯƠNG
CƯƠNG
CƯƠNG
Lớp:
Lớp:
Lóp:04X3A
04X3A
04X3A
Trang:
Trang:
Trang:17
1615
14
2
tf
\FYC
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
-Tronu
= đó:
— = 47,33 <1,10 1^=1,10 ỉĩ00000-5 = 69,57 -> C=1
12
V nhất.
250 Fyc = 250 MPa.
-K Fyc: cường độ chảy dẻoKv,
nhỏ
= 145
MPabf = 240 mm
CT=bề0,58.1.250
-->VbfC
rộng bản cánh
chịu nén:
= 27,83
145cách
MPachịu
-> Đạt.
-->Vcf
tf; chiều
dày
Vây = — = 7,5 < 0.382
= 0.382 ỊĨ999ỌÕ = 10
^Đ
5.3.3 2Kiểm
tf 2.16tra độ mảnh
\Fyc
V 250
Tiếc diện chắc phải thoả mãn :
5.3.3. ỉ)Kiểm
Độ mảnh
váchkiện
(A6.10.4.1.1)
5.3.4
tra điều
chống cắt (A6.10.7)
tiết diện
Với dầm
váchchắc:
không tăng cường
-2 .D
Sức
E của dầm Vr được lấy như sau:
rp kháng Icắt
—
(2.20)
v—^<3.76
=
(Pv-V
(2.22)
r
n
K
ừrc
Trong dó:
Trong
+ qv hệđó:
số sức kháng, lấy theo mục A.6.5.4.2 được cpv = 1.0
-=>vr=l,0.v
FyC: cường
độ chảy dẻo nhỏ nhất. Fyc = 250MPa .
n
- vDn:Cpsức
là chiêu
caocắt
củadanh
bản bụng
lúc mômen
chảy dẻo
+
kháng
định,chịu
đốinén
vớitạibản
bụng không
có sườn tăng cường lấy theo điều
DCpnhư
= ọ,5.(d-2tf)
= 0,5.(600-2x16) = 284 mm
(A6.10.7.2)
sau:
- tw: là chiều dày bảng bụng:12mm
Nếu: — < 2,46. — = 2,46. 200000 = 69,58 thì vn = Vp=0,58FYWDtw
tw ]Ị FYW
V 250
=>
^ = 47,33 < 3.76
ị200000
= 3.76
=106,35 =>Đat
K
\FYC V 250
5.3.3.2) Độ mảnh của biên chịu nén (A.6.10.4.1.3)
Công thức kiểm tra:
< 0.382 Ị-^—
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
(2.21)
Lớp: 04X3A
Trang: 18
coDC2
4,66
4,66
4,66
Dầm
Dầm 1
Dầm 2
Dầm 3
DCi
ydv
Mm1/2
(kN.m)
44,26
1,333
1,12
1,25
3,781
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
1,583
1,12
-0,25
3,781
34,22
— <\ịy (7.1.1)
K V /<- 1,5 _ 1,12
0,000
3,781
36,41
Gọi fc là ứng suất trong biên chịu nén do tải trọng thi công không hệ số gây ra:
=
200000
MM
TI.(1,25.MDC) = 0,95.1,25.
DC2(dv)ydv)
“
Mht (DC2. coDC2+DCi+
MI/2
1/2
1/2
í
50,65
152,15
202,8
Bảng
13
Trong
đỏ:
38,33
198,46
236,79
+ FYW: Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản bụng, FYW = 250 Mpa.
40,05
198,46
238,51
+ D = (d-2.tr) = (600-2.16) = 568 mm, tw = 12mm => D/tw - 47,33 < 69,58
=> v„ = Vp = 0,58.FYW.D.tw = 0,58.250.10'3.568.12 = 988.32KN
Ta thấy: vr = 1 X 988,32 > vu = Vg = 308,3 lkN ( sức kháng cắt tính toán tại gối) => Đạt.
- Thiết kế sườn tăng cường tại gối:(A6.10.8.2)
Khi: vu > 0,75.(pb.vn
Trong đỏ:
+ vu = 308,3 lkN: sức kháng cắt tính toán tại gối.
+ (pb: hệ số sức kháng đối với gối quy định ở điều (A.6.5.4.2), (p b = 1,0.
+ vn = 988,32 kN: sức kháng cắt danh định.
=>
0,75
(pb.Vn 600=
0,75.1,0.988,32
=
741,24kN
>
vu
=
308,3
lkN
Vậy M,
không cần bố trí sườn tăng cường
tại
gối.
15,84 Mpa.
/
5.3.5 Yêu cầu cấu tạo
~Ẽ
200000
=1,0.
= 47,33
<Ầb.J^= 5,76.
5.3.5.1)
Tỷ
sổ
chung:
Theo
(A.6.Ỉ0.2.Ị)
838241792
V
12
Jc
Đối với biên chịu kéo thì Rb = 1,0.
0, 1 <^<0,9
=> Mnly= 1,0.1,0.MY = MY = 401,304 kN.m > M = 44,26 kN.m => Đạt.
Trong
5.3.6 đó:
Kiếm tra trạng thái giới hạn sử dụng
+Trạng
Iy: là thái
mômen
của mặt
thép tra
đổi đế
vớidảm
trục bảo
thẳngđộđứng
mặt phang
của ảnh
bản
giới quán
hạn4 tính
sử dụng
đuợccắtkiểm
võngtrong
do tỉnh
tải không
bụng,
ly
=
36945792mm
.
huởng đến giao thông trên cầu.
+Đối
IyCvới
: làcảmômen
tínhdiện
củakhông
bản cách
chịu nén của mặt căt thép quanh trục đứng trong
hai biênquán
của tiết
liên họp
mặt phăng
của
bản
bụng:
Công thức: ff < 0,8.Rb.Rh.Fyf (A.6.10.5.2-2) '
(2.25)
3
3
4
Iyc
=
—
.tf.bf
=
—.
16.240
=
18432000mm
Trong đó:
+ ff: là ứng suất bản cánh dầm đàn hồi do tải trọng có hệ số gây ra (MPa)
18432000
=>
0.1là <^
= chảy
< 0.9
Đat MPa.
+ Fyfi
cường
của=0,5
bản biên
, Fyf=>= 250
ly
36945792
+ Theo mục trên ta chọn: Rb = 1.0, Rh = 1.0
5.3.5.2)
Sức
kháng
(A.6.10.10.1.2c)
Mômen lớn
nhất
của uốn:
trạngTheo
thái giới
hạn sử dụng được xác định :
(2.24)
+MIM
/2=(DW.
Cởh)
n = Rb.Rco
h.My
ưyụ +DC2. ứ>OC2+DC1+DC2(dv)ydv) ^w + /7-mgMl,0((l+IM) ^ p.y. +qL
đó:1,2) với /7 = 1,00.
= Trong
(MV+M
+ My: mômen chảy.
My
=
SX.FY
=
1605216.10‘3.250.10;3
=
401,304kN.m
+
R
,
R
:
các
hệ
sổ
chiết
giảm
ứng
suất
bản
cánh,
hệ
số
truyền
tải
và
hệ
sổ
đồng
nhất.
b
b
Bàng 14: Mỏmen lởn nhất của dầm dọc ở TTGH sử dụng
- Với tiết diện đồng nhất: Rb = 1,0 ( Sách cầu thép Lê Đình Tâm trang 306)
- Tính Rb:
Dựa theo điều kiện ,công thức (7.1.1) Sách Lê Đình Tâm trang 297 .
Đối với biên chịu nén , nếu thỏa mãn phương trình sau thì hệ số truyền tải trọng R b =1,0.
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lóp: 04X3Ả
Trang: 19
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Vậy ff=
238,5UQ6
Khoa Xây Dựng cầu Đường
= 141,06 MPa < 0,8.1.1.250 = 200 MPa => Đạt.
s x 1690896
5.3.7 Kiểm tra mỏi và đứt gãy
Biên độ ứng suất cho phép phụ thuộc chu kỳ tải trọng và cấu tạo liên kết. Đứt gãy phụ
thuộc vào cấp liệu vật liệu và nhiệt độ
5.3.7.1) Chu kỳ tải trọng
Giả sử lưu lượng xe trung bình hàng ngày là ADT = 15000 xe/làn/ngày và có hai làn xe tải,
tỉ lệ xe tải trong đoàn xe là 0,2 (lấy theo Bảng 6.2 Tr. 189 sách cầu thép)
ADTT = 0,2.ADT = 0,2.(15000).(2 làn) = 6000 xe tải/ngày.
Số xe tải trong một ngày cho một làn xe trung bình trong tuổi thọ thiết kế tính toán theo
biểuADTT
thức: SL = PxADTT
Trong đó:
+ P: là phần xe tải trong một làn đơn, lấy theo ( Bảng 6.1 Tr. 189 sách cầu thép ), với 2 làn
xe p = 0,85.
=> ADTTSL = 0,85.6000 = 5100 xe tải/ngày.
Số
lượng
chu
kỳ
úng
suất
N
là
N = 365.100.(n).(ADTTSL) (phương trình 6.7 Tr. 189)
=
365.100.1.5100
= 186,15.106 chu kỳ
n = 1,0 lẩy theo Bảng 6.3 Tr.190 sách cầu thép.
5.3.7.2)
Biên độ úng suất cho phép mỏi -Loại B
Trong đó:
+ A: là hằng số mỏi thay đối theo loại chi tiết mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr. 193 sách cầu thép,
với chi tiết loại B => A = 39,3.1011 Mpa.
+ N: là số chu kỳ cho một xe tải qua, N = 186,15.10r>
+ (AF)TH: là hằng số ngưỡng biên độ ứng suất mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr. 193 sách cầu thép,
với chi tiết loại B => (AF)TH =110 Mpa.
Ta tính được: (AF)n =
186,15.10f
(AF)TH =-.110 = 55Mpa
Do đó (AF)n = 55 MPa.
5.3.7.3) Biên độ ứng suất lớn nhất: được giả thiết bằng hai lần biên độ ứng suất gây ra do
hoạt tải mỏi đi qua. Tuy nhiên biên độ ứng suất không cần nhân với 2 vì sức kháng mỏi đã
chia cho 2.
Đối với mỏi:U = 0,75.(1+IM)LL
Lực xung kích trong tính mỏi IM = 0,15
Mômen lớn nhất lớn nhất của dầm tính theo tải trọng mỏi:
M = 89,78 kN.m
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lóp:
Lớp: 04X3A
Trang: 21
20
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Từ đó: f= —=
sx
Khoa Xây Dựng cầu Đường
80 78 106
’
= 54,01 MPa < 55Mpa => Đạt.
1605216
6. Thiết kế dầm ngang:
Dầm ngang đặt vuông góc với hướng xe chạy. Dầm ngang và hệ liên kết tạo độ cứng ngang
cho các giàn, làm gối đờ cho các dầm dọc và truyền tải trọng từ hệ mặt cầu xuống giàn chủ.
Đối với cầu đường xe chạy dưới, dầm ngang làm việc như một dàn đơn giản kê trên hai gối
tựa có nhịp là khoảng cách giữa hai giàn chủ, do đó chiều cao dầm ngang có thế chọn theo
chiều dài nhịp.
6.1 Tái trong tác dung lẽn dầm ngang:
Dầm ngang được liên kết bằng bulông vào bản nút của giàn chủ thông qua các thép góc
liên kết. Liên kết này dễ bị xoay nên dầm ngang được tính theo sơ đồ dầm giản đơn có nhịp
tính toán bằng khoảng cách giữa tim 2 giàn chủ.
6.1.1 Tĩnh tải: gồm các lớp phủ mặt cầu, bó vỉa, bản mặt cầu, trọng lượng của dầm
dọc,trọng lượng bản thân các đầm ngang.
Tính tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang:
Hình 11: Hệ dầm mặt cầu
-Tải trọng bản thân dầm ngang: phân bố đều lên dầm ngang với cường độ lấy sơ bộ trong
khoảng từ 0,18 -r 0,3 T/m (Sách cơ sở thiết kế và ví dụ tính toán cầu giàn thép , trang 92 )
=> Chọn sơ bộ DC] = 2 kN/m.
-Tải trọng tập trung của bản mặt cầu:
DC2 = ôbmc.Ỵbmc.b = 0,19.2,5.9,81.1,5 = 6,99 kN/m
-Tải trọng tập trung của dầm dọc:
DC3 = DC(dd).d =1,12 .8.0 = 8,96 kN
-Tải trọng tập trung của các lớp phủ mặt cầu.
DW = ẻipmc-Ỵipmc.b = 0,075.2,25.9,81.1,5 = 2,483kN/m
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lớp: 04X3A
Trang: 22
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
Hình 12: Sơ đồ tính tỉnh tải tác dụng lên dầm ngang.
Hoạt tải: gồm xe tải thiết kế kết hợp với tải trọng làn hoặc xe hai trục thiết kế kết hợp
với tải trọng làn.
* Hoat tủi tính cho TTGH cường đô I vù sử dung:
Áp lực do một dãy bánh xe đứng trong hai khoang kề bên dầm ngang tính được bằng cách
xếp xe lên đường ảnh hưởng:
V
110V
V110
Hình 13 : xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm ngang,
(tính cho trạng thái giới hạn cường độ I và sử dụng)
- Với xe tải thiết kế:
ATr = 0,5 [145.(1+0,218)+35.0,218] = 92,12 kN
- Với xe hai trục thiết kế:
ATa = 0,5.110(1 +0,782)= 98,01 kN
Vậy ta tính được hoạt tác dụng lên dầm ngang:
ALL+IM = (Air hoặc ATa).(l+ĨM) =98,01 (1+IM)
Al= ^yco = — .5,5 = 17,05kN
3^
3
* Hoat tải tỉnh cho TTGH mỏi và đứt gãỵ do mỏi:
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lớp: 04X3A
Trang: 23
Các TTGH
độ I
Các TTGH
độ I
Các TTGH
độ I
ỴDC DC2+DC3
£yi
DCl
'LCÙ
ỴDW
Sy,1.25
13,15
9
2.00
1.50
9
196,43
1.00
13,15
9
2.00
9
160,95
1.00
Đồ
Đồ
Đồ
Đồ
án
ánán
án
môn
môn
môn
môn
học
học
học
học
Thiết
Thiết
Thiết
Thiết
Kế
Kế
Kế
Kế
cầu
cầu
cầu
cầu
Thép
Thép
Thép
Thép
Khoa
Khoa
Khoa
Khoa
Xây
Xây
Xây
Xây
Dựng
Dựng
Dựng
Dựng
cầu
cầu
cầu
cầu
Đường
Đường
Đường
Đường
0.00
13,15
9
2.00
0,00
9
0.00
ĨDC DC2+DC3
£yi
ỴDW
£yi
Vg, kN
„ 1.25
,
170
_
1200000
_
13,15
4,5=> Đạt
1.50
3
68,15
Ta có
—— = 5,67 < 0,56 3J———=15,84
Bảng 1.00
20:
30
V3250
13,15
4,5
1.00
3
55,90
Xác0.00
định
đặc
trưng
hình
học
của
dầm
ngang
13,15
3
4,5
0.00
3
0.00
+ Diện tích mặt cắt ngang của dầm ngang : 349,60cm2
ỴLL
1+IM
ALL
£yi
YL
AL
M]/2, kN.m
+ Trọng lượng bản thân dầm ngang là : 349,60.10'4.7,85.9,81 = 2,69kN/m
1.75
1.25
98,01
6
1.75
17,5
1483,91
9
Băng 16:
6.4 Kiếm tra tiết diên:
1.00
1.25
98,01
6
1.00
17,5
9892,57
thái giói hạn cường độ I (A.6.10.4)
6.36.4.1
ChonTrạng
tiết diên:
0.75
1.15 14: 76,32
394,95
Hình
xếpthỏa
hoạt
tải6lên
ảnh hưởng
lực :của dầm ngang.
Chọn
tiết
diện
dầm
ngang
các
điều kiện
cấu tạoápsau
- Yêu cầu mô men
khủng
uốnmãn
dẻo:
z đường
(tính
cho
trạng
thái
giới
hạn
mỏi)
cao:
6.2.2
Nội
lực do hoạt
tải =
+- Chiều
Theo
điều
cấu tạo:d
ỴLL kiện1+IM
ALL
YL
AL.9 = (1,285
Các TTGH
Eyi
'La , kN0,75) m.
uh= //m (ỴLL-ALL+iM-£yi
+
Ỵ
L
-A
L
.E
CỦ
)
(2.28)
O1.25
(2.30)
r.Mn>M
= 0,5(145.1+35.0,218)
= 76,315
kN u 98,01
độ 1
2,44
1.75
17,5
603,63
=1.75
+
Theo
điều
kiên
kinh
tế:
d
=
k.ìị—
=
6,5.3/1680,34
_
Ị
227m
A
LLTrong
+IM =76,32(1+IM)
khi với
tínhIM
cho=15%
TTGH mỏi hoặc ALL+IM = 98,01(1+IM) khi tính cho các
dó:
.(l+IM)
76,315 (1+IM)
]Ị
Fy6.8
V 250.10
trạng thái
giới
lại.
Or: hệ
sốhạn
sức còn
kháng,
lấy
theo
bảng
Tr. 196
sách cầu
thép,
Hình 16:
Sơ đồ tính
dovới
hoạtcấu
tải.kiện chịu uốn
1.00
1.25
98,01
2,44nội lực
1.00của dầm
17,5ngang 363,08
o‘
=
i,0
Al= ^.y® 6.2
= ^.5,5
17,5kN
Xác=đinh
nôi lưc dầm ngang:
Mn: là sức kháng danh định đặt trưng cho tiết diện chắc.
quả
tính
toán
thế
hiện
các
+Ket
Dầm
ngang
còn
phải
chọntrong
saođối
cho bảng
đủ với
độtính
caosau:
đế
bố trí 160,61
vaicường
kê dầm dọc,
0.75
1.15
76,32
2,44
vớiMp: là
77
=
0,95
TTGH
độ vì vậy
I chiều cao
mômen
chảy dẻo.
6.2.1
Nội
lực do
tỉnh
tải60cm.
Bàng
17:M
________
________
__________
của dầm
dn =
>1,00
hdd +=_______
(30
40)cm,
với
hvới
dd =
Tangang
có:
Mp
Z.F-ỉTỊ=
TTGH
sử
dụng
ỵ đối
ht ứ)
6 + y
DC2+DC3).
s
+
Ỵ
DC
.DCI.
ĩ.
.DW.
I
} kN
(2.27)
Neu
ta
chọn
chiều
cao
dầm
dọc
cộng
thêm
30
cm => d >90cm.
yi
DW
yi
Các TTGH
Vo,
J
1680,34.10
e“, kN
2 , kN
ĩ]=
1,00
đối
với
TTGH
mỏi
Chiều
cao= suòn
và603,63
bề
dày sườn
có độ
quan
độ I
với
68,15
77
0,95 dầm
đối với
TTGH
cường
671,78
I hệ với nhau theo công thức
m: hệ số làn xe
/ = —VD đổi với thép cacbon
55,90
363,08
418,98
77=
TTGH
sử12,5
dụng
m =1,0
khi1,00
chất đối
tải 2 với
làn
xe.
Đối với
trạng
thái mỏi ta không xét hệ số làn xe m.
- Chiều
12mm.
0.00 dày vách: tw >160,61
160,61
- Be rộng bản cánh thò ra: b = bf/2 < 15.£tf
Các TTGH
độ I
\.B =
d, mm
1100
ht và không lớn hon 50mm.
- Chiều dày bảnkN.m
biên: tf > —.
M1/2bf
, kN.m
M]/2, kN.m
30
1680,34
- 196,43
Be
rộng18:
bản cánh: 1483,91
bf < 30.tf và 800mm.
Bàng
160,95
892,57
1053,52
- Khi ——— < — thì phải bố trí sườn tăng cường đứng theo tính toán.
0.00
394,95
394,95
d -2.t J 80
DAH M1/2
Tổng họp các điều kiện trên ta chọn sơ bộ dầm ngang có các kích thước như sau:
DAHQg
d1= 1100 mm, bf= 340mm, tf = 30mm, tw = 14mm.
\
T 4
2J
3-----4
Sx, mmJ
Y
,
mm
mm 196757813
/ 114
4
,7349800
30
7152861333
Ta có ———=-------—------=0,0135> 1/80=0,0125—>bfKhông bô trí sườn tăng cường đứng
d - 2 . t f 1100-2.30
Ngoài ra đế tránh mất ổn định cục bộ , độ mảnh yêu cầu phải thoả mãn
DAH M1/2
340
6.2.3 Tổng hợp nội lực :
Hình 17: Mặt cắt ngang thép hình “W”.
Ket quả tính toán nội
lực được
Bảng
9: t tổng hợp trong bảng sau:
Với : - Trong đó: d = 1 lOmm, bf = 340mm, tf = 30mm, t w =
- b : bề
rộng tấm (mm), lấy theo bảng 4.3 sách cầu thép trang 155.
14mm.
15: đặt
Sơ trưng
đồ tính
nộihọc
lực của
của tiết
dầmdiện
ngang
- t:- là Ta
bề dày
tấmHình
.tính các
có bảng
hình
như do tỉnh tải.
Ket quả
toán
thể hiện trong các bảng tính sau:
t = tftính
= 30
(mm)
sau:
Bảng
- k 15:
: hệ số mất ốn định tấm .Tra bảng 4.3 sách cầu thép ; k = 0,56 .
SVTH:
SVTH:
SVTH:
NGUYỄN
NGUYỄN
NGUYỄN
CƯƠNG
CƯƠNG
CƯƠNG
Lớp:
Lớp:
Lớp:
04X3A
04X3A
04X3A
Trang:
Trang:
Trang:
27
2524
26
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
Ta thấy: z = 13005202mm3 > 6721360 mm3=> đạt yêu cầu về mômen kháng uốn dẻo.
6.4.2 Kiếm tra mỏi đối vói vách đứng (A6.10.6)
Đe kiểm tra mỏi đối với vách đứng ta có tham sổ chính đế xác định khả năng mất ổn định
của vách chính là tỉ số độ mảnh của vách Ãw.
K
K=—
(2.31)
Vởi :
- Ầw < 5,76]-§- thì fcf < Rh Fyc
V Fyc
(2.32)
- 5’76JỈ<Ầ"<6A3JỈ
Thì fcf < Rh Fyc(3,58 - 0,4482h. (2.33)
- Ẳw > 6,43 1-^— thì fcf < 28,9 Rh
y 1yc
Ta có :
(2.34)
Á7 w
Dc= — .(d-2.tf) = -. (1100-2.30) = 520mm.
j^ = 1
=>2^= 2x520 = 74
tw 14
V 250
Do đó áp dụng công thức (2.32) : ffc < Rh.F yc (theo Tr.224 sách cầu thép Lê Đình Tâm )
Trong đỏ:
+ Rh: hệ số lai, kể đến sự chiết giảm ứng suất trong bản cánh khi mặt cắt không đồng nhất,
ở đây ta lấy Rh = 1,0.
+ FyC: cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh chịu nén, Fyc = 250 Mpa.
+ fcf: là ứng suất nén đàn hồi lớn nhất trong biên chịu nén khi uốn do tác dụng của tỉnh tải
không hệ số và hai lần tải trọng mỏi.
- Tính nội lực do tĩnh tải không hệ số:
MỊ/21 = (DC2+DC3).Iyi + DC1 + DW. Eyj
MI/21 = 13,15.9 + 2,69 . 10,125 + 2,483.9 = 167,93 kN.m
- Tính nội lực do tải trọng mỏi: tù’ kết quả ở phần trên ( bảng 19 và 20 )ta có:
VgLL+IM= 160,61 kN
Mi/21LL+IM = 394,95 kN.m
- Tính fcf:
MCf — 167,93 + 2.394,95 = 957,83 kNm
M, 957 83 106
fcf = —’
- 130,32 Mpa
< Rh.Fycy = 1,0.250 = 250 Mpa F=> Đạt
F
sv 7349800
SVTH:
SVTH:
NGUYỄN
NGUYỄN
CƯƠNG
CƯƠNG
Lớp:
Lóp:
04X3A
04X3A
Trang:
29 28
Trang:
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
6.4.3 Kiểm tra độ mảnh
Theo Tr.256 sách cầu thép.
<3.76
K
Trong đó:
- Fyc: cường độ chảy dẻo nhỏ nhất. Fyc =250MPa.
- Dc là chiêu cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen chảy dẻo
Dc - 0,5.(d-2tf) = 0,5.(1100-2x30) = 520mm
- tw: là chiều dày bảng bụng:tw= 14mm.
K
E
200000
F
250
1 YC
6.4.3.2) Độ mảnh của biên chịu nén (A6.10.4.1.3)
Công thức kiểm tra:
E-<0.382 /—
(2.36)
21,
Prc
Trong dỏ:
- Fyc: cường độ chảy dẻo nhỏ nhất. Fyc =250MPa.
- bfi bê rộng bản cánh chịu nén: bf = 340mm
- tf: chiều dày bản cách chịu nén: tf = 30 ram
Vậy Ìc = — = 5,67 <0.382 p- = 0.382 I'200000 =10,8 =>Đạt
2tf 2.30
\ Fyc
M 250
6.4.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt (A6.10.7)
- Sức kháng cắt của dầm Vr được lấy như sau:
Vr = Cpv-Vn
(2.37)
Trong đỏ:
+ qv hệ số sức kháng, lấy theo mục (A.6.5.4.2) được cpv = 1.0
=>vr=l,0.v„
+ vn: sức kháng cắt danh định, đối với bản bụng không có sườn tăng cường lấy theo điều
(A6.10.7.2) như sau:
Nếu: — < 2,46. — = 2,46
tw
]Ị Fm
200000
= 69,58 thì v„ = vp= 0,58.F™.D.tw
V 250
Nếu: —<3,07. — = 3,07. 200000 = 86,83 thì vn = l,48.tw2.
tw
\ Fm
V 250
_ 4,55.tị.E
XTX D n nn HẼT _ - __ 1200000 _ _ , __ . ,
Nêu: — > 3,07. —— = 3,07. J——— = 86,83 thì v n = ——
tw
\ Fm
V 250
d
Trong đỏ:
+ FYW- Sức kháng cắt danh định nhỏ nhất quy định của bản bụng, FYW = 250 Mpa.
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lóp: 04X3A
Trang: 30
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
+ D = (d-2.tr) = (1100-2.30) = 1040mm, tw = 14mm => 69,58
74,29 < 86,83
1 \AỈ
=> vr = Vp= l,48.tw 2.^EFm = 1,48.142.10'3 V200000.250 =2051, Ỉ 8 K N
Ta thấy: yr = 2051,18kN > vu =671,78kN => Đạt.
- Thiết kế sườn tăng cường tại gối: (A6.10.8.2)
Khi: vu > 0,75.cpb.vn
Trong đó:
+ Vu = 671,78 kN: sức kháng cắt tính toán tại gối.
+ (pb: hệ số sức kháng đổi với gối quy định ở điều (A.6.5.4.2), Ọb = 1,0.
+ vn = 2051,18 kN: sức kháng cắt danh định.
=> 0,75.cpb.ỵn = 0,75 1,0.2051,18 = 1538,39 kN > vg = 671,78kN
Vậy không cần bố trí sườn tăng cường tại gối.
6.4.5 Yêu cầu cấu tạo
6.4.5. ỉ) Tỷ sổ chung: Theo (A.6.10.2.1)
Đối với cấu kiện chịu uốn phải được cấu tạo theo tỷ lệ sao cho:
0,
1
<0,9
ly
Trong đó:
+ Iy: là mômen quán tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong mặt phang của bản
bụng, Iy= 196757813mm4.
+ IyC: là mômen quán tính của bản cánh chịu nén của mặt căt thép quanh trục đứng trong
mặt phăng của bản bụng:
Iye = —. tf.bf3 = —. 30.3403 = 982 60000 mm4
=> 0.1 <^ = 98260000 =0,5 <0.9 ^>Đat
ly 196757813
6.4.5.2) Sức khảng uốn: Theo (A.6.10.10.1.2c)
Mn = Rb.Rh.My
(2.39)
Trong đó:
+ My: mômen chảy.
My
=
SX.FY
=7349800.10'3.250.103_=
1837,45kN.m
+ Rb, Rh: các hệ số chiết giảm ứng suất bản cánh, hệ số truyền tải và hệ số đồng nhất.
- Với tiết diện đồng nhất: Rh = 1,0 ( sách Lê Đình Tâm trang 306 )
- Tính Rb:
Dựa theo điều kiện ,công thức (7.1.1) Sách Lê Đình Tâm trang 297 .
Đối với biên chịu nén , nếu thỏa mãn phương trình sau thì hệ số truyền tải trọng R b =1,0.
Gọi fc là ứng suất trong biên chịu nén do tải trọng thi công không hệ số gây ra:
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lớp: 04X3A
Trang: 31
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
Mc = Ĩ|.(1,25.MDC) = 0,95.1,25.[DCl.Eứ; +(DC2 + DC3).Iyi]
= 0,95.1,25(2,69.10,125 + 13,15 .9 )= 172,88 kNm
^ 1 100
172,88.10°.
M,
fc
/
2D
7152861333
~Ẽ
200000
_ 2.0,5(1100-2.30)
= 5,76
= 706,6
= 74,29 < Ẳ
13,29
14
=> Rb = 1,0.
Đối với biên chịu kéo thì Rb =1,0 .
=> Mn = 1,0.1,O.MY = My = 1837,45kN.m > M = 177,88kNm => Đạt.
c
6.4.6 Kiếm tra trạng thái giói hạn sử dụng
Trạng thái giới hạn sử dụng được kiểm tra để dảm bảo độ võng do tỉnh tải không ảnh
hưởng đến giao thông trên cầu.
Đối với cả hai biên của tiết diện không liên hợp
Công thức: ff < 0,8.Rb.Rh.Fyf (A.6.10 5.2-2)
(2.40)
Trong đó:
+ ffi là ứng suất bản cánh dầm đàn hồi do tải trọng tính toán gây ra (MPa)
+ Fyf: là cường chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh, Fyf = 250 MPa.
+ Theo mục trên ta chọn: Rb = 1.0, Rh = 1.0
Mômen lớn nhất của trạng thái giới hạn sử dụng dược xác định ở bảng 20:
+ M = 1053,52kNm
Vậy ff = ỉị. =
_ -I52-10 = 143,34 MPa < 0,8.1.1.250 = 200 Mpa => Đạt.
1Q 53
s x 7349800
6.4.7 Kiếm tra mỏi và đút gãy
Biên độ ứng suất cho phép phụ thuộc chu kỳ tải trọng và cấu tạo liên kết. Đứt gãy phụ
thuộc vào cấp liệu vật liệu và nhiệt độ
6.4.7.1) Chu kỳ tải trọng
Giả sử lưu lượng xe trung bình hàng ngày là ADT = 15000 xe/làn/ngày và có hai làn xe tải,
tỉ lệ xe tải trong đoàn xe là 0,2 (lấy theo Bảng 6.2 Tr. 189 sách cầu thép)
ADTT = 0,2.ADT = 0,2.(15000).(2 làn) = 6000 xe tải/ngày.
Số
xe SLtải=trong
một ngày cho một làn xe trung bình trong tuối thọ thiết kế tính toán theo
ADTT
PxADTT
Trong đó:
+ P: là phần xe tải trong một làn đơn, lấy theo Bảng 6.1 Tr. 189 sách cầu thép, với 2 làn xe
p = 0,85.
=> ADTTSL = 0,85.6000 = 5100 xe tải/ngày.
N = 365.100.(n).(ADTTSL) (phương trình 6.7 Tr.189)
=
365.100.1.5100
= 186,Ị5.106chukỳ
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lóp: 04X3A
Trang: 32
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
6.4.7.2) Biên độ ứng suất cho phép mỏi -Loại B
Sức kháng mỏi danh định được tính theo biên độ ứng suất lớn nhất cho phép như sau:
(A6.6.1.2.5)
(2.41)
Trong đó:
+ A: là hằng số mỏi thay đổi theo loại chi tiết mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr. 193 sách cầu thép,
với chi tiết loại B => A = 39,3.1011 Mpa.
+ N: là số chu kỳ cho một xe tải qua, N = 186,15.1 o6
+ (AF)th: là hằng số ngưỡng biên độ ứng suất mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr. 193 sách cầu thép,
với chi tiết loại B => (AF)TH =110 Mpa.
Ta tính được: (AF)n =
í
39,3x1
11 y /3
°‘
ự86,15.106 J
= 27,6 MPa
2
Do đó (AF)n = 55 MPa.
6.4.7.3) Biên độ ứng suất lớn nhất: được giả thiết bằng lai lần biên độ ứng suất gây ra do
hoạt tải mỏi đi qua. Tuy nhiên biên độ ứng suất không cần nhân với 2 vì sức kháng mỏi đã
chia cho 2.
Đối với mỏi:U = 0,75.(1+1M)LL
Lực xung kích trong tính mỏi IM = 0,15
Mômen lớn nhất lớn nhất của dầm tính theo tải trọng mỏi ( bảng 20 ) :
M = 394,95kNm
_ . M 394 95 106
„
„
Từ đó: f= —=
=45,07 MPa<55Mpa=> Đạt.
sx 7349800
7. Thiết kế liên kết dầm doc vào dầm ngang
Liên kết gồm có : bản con cá ở biên trên , các thép góc liên kết đứng và vai kê . Ta tiến
hành chọn trước cấu tạo liên kết, sau đó tiến hành tính toán và kiếm tra.
> Ta dùng trường hợp vai kê bu lông.
- Giả thiết trong tính toán :
+ Mômen gối do bản con cá và số bu lông nối vai kê với cánh dầm dọc chịu.
+ Lực cắt phân bố đều cho các bu lông nối sườn dầm dọc và cánh đứng của vai kê với sườn
dầm ngang.
Nội lực tác dụng tại vị trí liên kết dầm dọc và dầm ngang
M=0,6.M1/2=0,6.382,73
=
229,64kNm
V=Vg= 308,3 lkN
7.1 Xác đinh số bu lỏng liên kết bán con cá với cánh trên cua dầm doc
Giả thiết chiều dày của bản con cá là ỗ = 14mm
Nội lực trong bản con cá s =
- =-------= 206,14 kN
Ddn+Ỗ 1,1 + 0,014
- Sổ lượng buĩông được xác định theo công thức sau:
n>
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lóp: 04X3A
(2.42)
Trang: 33
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
Trong đó:
+ S: Nội lực trong bản con cá
+ n: số lượng bulông cần thiết.
+ Rn“: là sức kháng tính toán của một bu lông .
7.1.1 Tính Rntt
Sức kháng trượt danh định của bu lông trong liên kết ma sát được tính như sau :
Rn = Kh Ks N*s Pt
’
(2.43)
Trong đó:
Ns - số lượng mặt ma sát cho mỗi bulông, Ns = 1
pt
- lực căng tối thiếu yêu cầu của bulông, với bulông 20 mm A325M, pt = 142 kN
Ks hệ số điều kiện bề mặt qui định, chọn bề mặt loại B, K s = 0,5
Kh - là hệ số kích thước lỗ, với lỗ tiêu chuẩn Kh = 1
Vạy: Rn = 1.0,5.1.142 = 71 kN.
—> Sức kháng tính toán của bu lông là R"= Rn
- Số lượng bulông liên kết bản con cá với cánh của dầm dọc
^ s _ 206,14_,
K
n. > —=
— = 3,63 bu lông
R„ r 56,8
=> chọn số bulông là 6 và bố trí thỏa điều kiện cấu tạo.
7.1.3 Tính toán bản con cá chịu kéo
Kích thước bản con cá xác định theo điều kiện
s < min ( sức kháng chảy tiết diện nguyên, sức kháng đứt tiết diện thực)
Sức kháng chảy có hệ số của tiết diện nguyên :
Pr=
+ pny: Sức khánh kéo danh định khi chảy của tiết diện nguyên
+ Fy: cường độ chảy, Fy = 250MPa.
+ pnu: sức kháng kéo danh định khi đứt gây trong tiêt diện
+ Fu: cường độ kéo, Fu = 400Mpa.
(2.44)
+ ọ : là hệ số sức kháng đối với chảy dẻo của các bộ phận chịu kéo, lấy ở mục A.6.5.4.2,
+ Ag: là diện tích mặt cắt ngang nguyên của bộ phận (mm2)
+An: diện tích tiết diện thực của thanh(mm2)
An= tdwn với wn : chiều rộng thực của thanh
wn = w g - ỵ d + ỵ
d: đường kính danh định của bulông cộng thêm 3,2 mm, d = 20+3,2=23,2mm.
4g
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lớp: 04X3A
Trang: 34
4g
1
3
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
Vt
: chiều dày bản nút - wn = wg An= Ag - n.(d+3.2)td
2
3
+
u
:
hệ
số
triết
giảm
khi
xéts2
đến
cắt
trễ
bản con
con cá
bu lông
bàn cờđến
, dotất
đó ycả— tiết
= 0 diện thanh —> Ư=1,0
Đối Đối
vớivớibản
cá, ta, bố
giảtrí thiết
nộitheo
lựcdang
truyền
->
310
7
3í bản con
Giả thiết
trên
cá --------/
sẽ bố trí mỗi hàng có 2 bu lông cường độ cao có đường kính danh
7
định 20 mm .
s (KN)
p r = P8
= 4480b-207872Đạt
(N)
206,14
44,55
930,05 8.400. l,0.(14b-649,6)
844,55
r =(p
u P nu =(
b:bề
rộng
bản
con
cá
tại
vị
trí
dầm
ngang
)
206,14
911,05
1019,65
911,05
Đạt
n(d+3,2)td
= 2.23,2.14 =1109,25
649,6.
206,14
977,55
977,55
Đạt
:
3325xb -> b> 206’14-10 =61,99 mm
3325
s < 4480xb - 207872^ b >
414012
=92,41 mm
4480
Vậy bề rộng bản con cá tại vị trí dầm ngang là b > 9,24 cm .Ta chọn b= 31 cm
Dựa vào kết quả tính toán ta bổ trí bản con cá như sau :
340
ự?s
?><
o
Lr?5—
p'
CN
“o
^
-^4
Hình 18 : Bố trí bu lông trong bản con cá
Dựa vào cách bố trí ta tiến hành tính toán kiếm tra bản con cá chịu kéo theo điều kiện sau :
s < min ( sức kháng chảy tiết diện nguyên, sức kháng đứt tiết diện thực)
Ta có bảng tính sau :
Bảng 22 : Tính toán kiếm tra bản con cá chịu kéo____________________________^_________
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
n >—£K*
Trong đó:
+ vg: lực cắt có hệ số lớn nhất tại gối, Vg = 308,3 lkN
+ n: số lượng bulông cần thiết.
+ Rn“: là sức kháng tính toán một bu lông .
(2.46)
7.2.1 Tính Rntf
Sức kháng trượt danh định của bu lông trong liên kết ma sát được tính như sau :
Rn = Kh Ks Ns Pt
’
(2.47)
Trong đó:
Ns - số lượng mặt ma sát cho mỗi bulông, Ns = 2
pt
- lực căng tối thiếu yêu cầu của bulông, với bulông 20 mm A325M, pt = 142 kN
Ks hệ số điều kiện bề mặt qui định, chọn bề mặt loại B, K s = 0,5
Kh - là hệ số kích thước lỗ, với lồ tiêu chuẩn K h = 1
Vạy: Rn = 2.0,5.1.142 = 142 kN.
—> Sức kháng tính toán của bu lông là R“= Rn ạ>N= 142 .0,8 = 113,6 kN
7.2.2 Tính số lượng bulông
- Số lượng bulông liên kết thép góc với sườn dầm dọc là :
^ V _ 308,31
„„„ ,
*
ni > 2i- = ——— = 2,72 bu lông
R„ 113,6
Căn cứ vào kích thước thực tế ta chọn số bu lông là 10 bu lông và thỏa các yêu cầu về cấu
tạo .
7.2.3 Tính vai kê
7.2 Xác đinh số bu lông liên kết sưòn dâm doc và thép góc liên kêt:
- Số lượng bulông được xác định theo công thức sau:
Hình 19 : Liên kết dầm dọc vào dầm ngang.
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lớp: 04X3A
Trang: 36
35
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
v g xn k
Lực cắt tác dụng lên vai kê : Av
n
Trong đó n : số bu lông trên thép góc đứng ( cả ở sườn dầm dọc và vai kê )
nk : số bu lông trên thép góc đứng phần nằm trên phạm vi vai kê
10
Mô men uốn tác dụng tai mặt cắt cột đinh của vai kê là
M = (Av.c- s.z ) = |l 54,16.0,266- 206,14.0,23| = 6,41 kNm
Lực tác dụng lên đinh bất lợi nhất trong nk là:
Do s gây ra :Pvl= — = ———= 41,228 kN
n, 5
154,16
V2=
k
Lực
do
M
gây
ra
ở
đinh
xa
2
2
pb= Mc/J ; J= Jx+Jy= £xf + £ yr = ( 170 + 85 )2 = 72250 mm2
„ _ 6,41.170
72250.10
nhất
trong
nhóm
nk
R = -yj((Pv] + p h ) 2 + Pv22 = 64,19 kN < Rn=198,17 kN^ Đạt
8. Thiết kể liên kết dầm ngang vào nứt:
Chọn liên kết dầm ngang vào nút bằng 2 thép góc bố trí 2 bên sườn dầm và bằng bulông
cường độ cao. Ta tính số lượng bulông cần thiết như sau:
8.1 Công thức tính:
- Tính liên kết dầm ngang vào nút giàn dựa vào lực cắt có hệ số tại gối.
- Số lượng bulông được xác định theo công thức sau:
Trong đó:
+
vg:
lực
cắt
có
hệ
số
lớn
+ n: số lượng bulông cần thiết.
+ Rn: là sức kháng tính toán của một bu lông.
nhất
tại
gối,
Vg
=
671,78
kN
8.2 Tính Rn:
- Sức kháng trượt danh định của bu lông trong liên kết ma sát được tính như sau .
Rn = KhKsNsPt
'
(2.50)
Trong đó:
Ks:
hệ số điều kiện bề mặt qui định, chọn bề mặt loại B, Ks = 0,5
Kh:
hệ số kích thước lỗ, với lỗ tiêu chuẩn Kh = 1
Ns:
sổ lượng mặt ma sát cho mồi bulông,
Ns = 2
khi liên kết thép góc với sườn dầm ngang
Ns = 1
khi liên kết thép góc với giàn chủ
pt
lực căng tối thiểu yêu cầu của bulông, vói bulông 20 mm A325M, pt = 142 kN
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lớp: 04X3A
Trang: 37
Đồ án môn học Thiết Ke cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
- Sức kháng tính danh định của bu lông khi liên kết thép góc với sườn dầm ngang :
Rn =2.0,5.1.142= 142 kN.
- Sức kháng tính danh định của bu lông khi liên kết thép góc với giàn chủ.
Rn =1.0,5.1.142 = 71 kN.
—> Sức kháng tính toán của bu lông khi liên kết thép góc với sườn dầm ngang
R" = Rn (pbl =142.0,8=113,6 kN
—► Sức kháng tính toán của bu lông khi liên kết thép góc với giàn chủ .
K= Rn
- Số lượng bulông liên kết thép góc với giàn chủ:
.
yg_
671,78_
11
QU
ni > -=-=
— = 11,8 bu lông
R„ ' 56,8
=> chọn số bulông là 12 bu lông và bố trí thỏa điều kiện cấu tạo.
- Sổ lượng buĩông liên kết thép góc vói sườn dầm ngang:
_ 671,78 _ _ m ,
*
n2> -ẵ-= —-— = 5,91 bu lông
R„ 113,6
=> chọn số buĩông là 9 bu lông và bố trí thỏa điều kiện cấu tạo.
Hình vẽ thế hiện dầm ngang liên kết vào giàn chủ được biếu diễn ở hình dưới đây :
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Ló-p: 04X3A
Trang: 38
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
III) Thiết kế các thanh qui tu tai nút số 4:
1. Xác đinh nôi lưc các thanh quỉ tu tai nút số 4:
ĩ.ĩ Xác đinh tài trong tác dung lên líiàn:
Tỉnh tải tác dụng lên giàn bao gồm.
-Trọng lượng của BMC ( phần xe chạy)
DC(bmc) = 0,5.39,6 = 19,8 kN/m ^
-Trọng lượng của lớp phủ mặt cầu ( phần xe chạy)
Dc;ipm>
0,5.13,24
=
6,62
kN/m
=
-Trọng
lượng
bó
vĩa:
DC(bv)
1,75
kN/m
-Trọng lượng dầm dọc (6 dầm): DC(dd) = 0,5.1,12 .6 = 3,36kN/m
-Trọng lượng dầm ngang : DC(dn) = 0,5. ^»ã9.8,5 _ 2 Qy j^Ị/m
- Trọng lượng thép trên lm dài dầm chủ có thế được xác định theo công thức:
^
_\,15.kữ + \,25.DC + \,5.DW ,
DC(dc) = —------------—--------------a.l
(3.1)
—— -1,25.(1 + a)a.l
ĩ
Trong đó:
- DC - trọng lượng BMC đường xe chạy tính cho lm giàn chủ, kN/m.(tính cho một giàn
chủ chịu )( gồm có bản mặt cầu , đá vỉa )
DC= Zẹc = 8,5.0,19.55.2 5.9,81 + 2.1,75 =
kN/m
nỉ
2.55
- DW: trọng lượng lớp phủ mặt cầu
y
DW = ^
0 075 8 5 55 2 25 981
U,U/3.g,3.33.Z,Z3.y,51
=
= 7 03kN/m
n.l
^ 2.55
-1: nhịp tính toán của dầm, 1 = 55m
- Fy: cường độ chảy nhở nhất của thép làm dầm, kN/m2
Dùng thép công trình M270 cấp 250 có Fy = 250Mpa = 2,5.10'5 kN/m2
0): Hệ số sức kháng ,0=1
- y: trọng lượng thể tích của thép, Ỵ = 7,85 T/m3 = 78,5 kN/m3
- a: hệ số xét đến trọng lượng của hệ liên kết giữa các dầm chủ (lấy tùy thuộc vào chiều dài
nhịp), a = 0,1-0,12
- a: đặc trưng trọng lượng ứng vói dầm giản đơn, a = 5 (đối với cầu dàn)
- k0: Tải trọng tương đương của tất cả các loại hoạt tải tác dụng lên dầm kế cả hệ sổ phân
bố ngang, hệ số làn xe và hệ số xung kích (kN/m)
- Tính hê số phân phổi nsans của hoat tải: ta dùng phương pháp đòn bây.
DW
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lớp: 04X3A
Trang: 39
Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép
Khoa Xây Dựng cầu Đường
IỊíỊ
Hình 21 : Nguyên tắc đòn bấy đế xác định hệ số phân bố mômen của hoạt tải thiết kế cho
giàn chủ .
Ta có:
-Xét 1 làn xe chất tải :
mgLL=l,2.0,5(0,877+0,677) = 0,9324
-Xét 21àn xe chất tải :
mgLL=l,0.0,5.(0,877+0,677+0,544+0,344) = 1,221
Vậy mgLL = 1,221
-Xác đinh kọi
Tính ko.25L do xe tải và xe hai trục gây ra:
4.3 4.3
+------*------+
Hình 22 : Đường ảnh hưởng mô men mặt cắt 1/4 nhịp của xe tải thiết kế.
SVTH: NGUYỄN CƯƠNG
Lớp: 04X3A
Trang: 40
