Bài giảng cầu thép p3

Bài giảng CẦU THÉP
37
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CHƯƠNG IV - CẦU DẦM GIÀN
4.1. Khái niệm chung.
1) Đặc điểm:
- Giàn chủ gồm các thanh (cấu kiện)
liên kết thành giàn bất biến, chỉ chịu lực
kéo nén dọc trục ; khác với dầm đặc, chịu
momen uốn ;
- Kết cấu giàn thoáng, dễ tạo dáng mỹ
thuật cho công trình ;
- Tiết kiệm vật liệu thép hơn dầm đặc,
khi phải vượt nhịp dài L>30m ;
- Dễ tiêu chuẩn hóa và chế tạo sẵn chi
tiết cấu kiện trong công xưởng :
- Lắp ráp cầu ngoài công trường đòi hỏi
nhiều công đoạn hơn cầu dầm đặc ;
- Đối với cầu dầm giàn đường xe chạy
dưới, phải có hệ mặt cầu chịu trực tiếp hoạt
tải, truyền sang giàn chủ và xuống gối cầu.

Biểu đồ ứng suất kéo nén thuần túy

Biểu đồ ứng suất kéo nén do uốn

2) Các sơ đồ cầu dầm giàn và kích thước cơ bản :
- Dầm giàn có thanh mạ (biên) thẳng
hoặc cong;
- Cầu đường xe chạy trên hoặc chạy

dưới;
- Kết cấu nhịp cầu là giản đơn, liên tục,
mút thừa.
- Kích thước cơ bản của cầu dầm giàn:
● chiều dài nhịp phải đạt hợp lý về
kinh tế, đủ khẩu độ thoát nước và yêu
cầu thông thuyền;

● chiều cao (h) của giàn : thông thường chọn tỷ lệ
h
h
1 1 
1 1
=  ÷  ; đối với mạ cong =  ÷ 
l
l
 7 10 
5 8
h
1 1
đối với cầu liên tục và mút thừa =  ÷ 
l
 10 12 

đối với thanh mạ song song


Bài giảng CẦU THÉP
38
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

đối với cầu nhịp dài l >40m, chiều cao của giàn thường chọn h > 6m;
● chiều dài khoang giàn d = (0,6 ÷ 0,8)h, hoặc d = (0,8 ÷ 1,0)h khi giàn có
dạng tam giác không có thanh đứng hoặc thanh treo ;
● góc xiên của thanh xiên α = 40° ÷ 60° so với phương ngang ;
● khoảng cách giữa tim các giàn chủ (b) của cầu ô-tô có đường xe chạy
dưới nên bố trí hai giàn chủ với khoảng cách lớn hơn khổ đường xe chạy từ
800mm đến 1000mm để tính đến phần gờ chắn bánh và bề rộng thanh giàn;
cầu ô-tô đường xe chạy trên có thể bố trí hai giàn chủ cách nhau 5000 đến
7000mm, hoặc có 4 giàn chủ cách nhau 2500 đến 4000mm.
3) Các bộ phận chính của cầu dầm giàn :
- Hệ mặt cầu : gồm đà dọc, đà ngang, liên kết đà dọc, hệ chống xô (khi l >
80m). Hệ mặt cầu trực tiếp đỡ tĩnh tải mặt cầu và hoạt tải để truyền vào giàn chủ
qua đà ngang.
- Giàn chủ : chịu toàn bộ tĩnh tải và hoạt tải trên cầu để truyền xuống gối và
mố trụ cầu. Giàn chủ có các chi tiết bộ phận (cấu kiện) như thanh mạ (biên) trên dưới, thanh xiên (chéo), thanh đứng, thanh treo, nút giàn (liên kết các chi tiết của
giàn.
- Hệ liên kết : giữ ổn định cầu dầm giàn, không làm biến dạng dầm giàn khi
chịu gió và tải trọng ngang khác ; hệ liên kết gồm hệ liên kết trên - dưới, hệ liên
kết ngang và cổng cầu.
- Gối cầu : gối di động, gối cố định ; gối cầu đỡ toàn bộ tải trọng từ dầm và
truyền vào mố trụ.
4) Cấu tạo mặt cắt các thanh trong cầu dầm giàn :
- Mặt cắt đà dọc, đà ngang thường có dạng
chữ I, với liên kết ngang hoặc liên kết dọc
các đà dọc thường dùng thép góc hoặc thép
hình I, U.
- Mặt cắt các thanh giàn chủ (thanh mạ, thanh
xiên, thanh đứng, thanh treo) :

- Mặt cắt các thanh của hệ liên kết :

- Khi lựa chọn mặt cắt thanh, nên :
● tạo mặt cắt đơn giản, thoáng, dễ sơn sửa (khe hở để thao tác sơn cần lớn
hơn 350mm;
● tránh dùng nhiều chủng loại và chiều dày thép khác nhau ;


Bài giảng CẦU THÉP
39
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

● tạo mặt cắt không gây đọng nước và rác bẩn (nếu mặt cắt thanh tạo thành
máng chứa nước thì phải khoan lỗ thoát nước vào bản bụng thanh Φ50mm,
cách nhau khoảng 1000mm) ;
● nếu tổ hợp hàn, phải suy tính trước cách lắp ráp thuận tiện, cách đặt chìa
vặn bu lông dễ thao tác ;
● kích thước của các chi tiết phù hợp các qui định về cấu tạo : qui định về bề
dày nhỏ nhất của bản thép, về tỷ lệ bề rộng thanh (b) so với bề dày (δ), về
độ mảnh cho phép của các thanh giàn.
Tính toán hệ mặt cầu (đã nêu trong Chương II - Hệ mặt cầu)
4.2. Tính toán giàn chủ.
1) Nguyên lý :
- Kết cấu nhịp cầu là hệ không gian, cho phép phân thành nhiều hệ mặt phẳng
riêng biệt đẻ tính toán đơn giản hóa ; sau đó phải kiểm toán một số bộ phận cùng
chịu lực và ảnh hưởng lẫn nhau giữa các hệ mặt phẳng này ;
- Nội lực phát sinh trong các bộ phận kết cấu đều xác định theo trạng thái giới
hạn cường độ ; một số trường hợp riêng biệt xác định theo trạng thái giới hạn mỏi.
- Tải trọng tĩnh và hoạt trên cầu được truyền vào giàn qua các nút, thì giàn
được phân tích như một tổ hợp kết cấu được liên kết chốt (4.6.2.4).

2) Trọng lượng dầm giàn - tĩnh tải dầm và các hệ số :
Trước khi tính toán giàn chủ, người thiết kế phải lựa chọn loại dạng giàn, kích
thước cơ bản của nhịp giàn ; từ đó, giả thiết trọng lượng cầu dầm giàn theo cách
sau :
a) Dựa vào các kết cấu nhịp tương tự có sẵn hoặc kết cấu nhịp điển hình
tương tự để suy ra.


Bài giảng CẦU THÉP
40
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Kết cấu nhịp điển hình ký hiệu
VN-64 (vật liệu thép cacbon),
VN-64/71 (thép hơp kim thấp),
hoạt tải H-13(tương đương h=3500
0,65HL-93), khổ cầu 5m, có tổng
khối lượng thép 87,8T, tải trọng
tĩnh DC= 25,0kN/m (chưa kể
khối lượng mặt cầu)

b=6500

l = 10x3000=30000

b=5300

h=3000

Kết cấu nhịp điển hình, cầu thép HKT,

tổ hợp hàn, hoạt tải H-30 (HL-93) khổ
cầu 7m,nhịp dài 80m, tổng khối lượng
thép 588.4T, tĩnh tải DC=73.5 kN/m
(chưa kể mặt cầu BTCT)

h=11000

Dầm giàn ký hiệu GTNT-30,
thép HKT, tổ hợp hàn, hoạt tải
H-13(0,65HL-93), mặt cầu bằng
bản thép, khổ cầu 4.5m; khối
lượng thép toàn nhịp70.6T, tải
trọng tĩnh DC= 23,5kN/m (bao
gồm mặt cầu thép)

l =14x2500=3500

l =10x8000=80000

b=9000

b) Dựa vào tỷ lệ trọng lượng thép giữa các bộ phận kết cấu để suy ra.
Nếu khối lượng thép giàn chủ là 100%, khối lượng thép hệ mặt cầu chiếm tỷ
lệ 32÷36% , hệ liên kết dọc chiếm 16÷18%, hệ liên kết ngang chiếm 1,7÷1,9%
c) Tham khảo khối lượng phần mặt cầu như sau :
- mặt cầu gỗ, khổ cầu 6m - tĩnh tải DW = 7,8 kN/m
- mặt cầu BTCT khổ cầu 6m - DW = 23 kN/m ; khổ cầu 7m - 26 kN/m
- mặt cầu thép bản có gân tăng cường (bản thép dày 8mm) DW = 2,4 kN/m
d) Tổng tải trọng thường xuyên tính toán phải được lấy như sau :
Q = Σ η i γ i Qi

trong đó, η i - hệ số điều chính tải trọng, đối với cầu điển hình thông thường
lấy η i = 1,0
γ i - hệ số tải trọng, nếu xét với tải trọng thường xuyên, γ i = γp , với
cấu kiện và các thiết bị phụ γp = 1,25 ; với lớp phủ mặt cầu và
các bộ phận phụ của mặt cầu γp = 1,50.
Chú ý : Đối với cầu giàn thép có hai giàn chủ, tĩnh tải toàn bộ dầm tính toán
theo công thức trên phải phân nửa cho mỗi bên giàn chủ chịu.
3) Hoạt tải và các hệ số của hoạt tải :
- Hoạt tải ô-tô HL-93 gồm tổ hợp của xe tải thiết kế và tải trọng làn rải đều
hoặc tổ hợp của xe hai trục thiết kế và tải trọng làn rải đều (xem mục 2.4.3)
- Hệ số làn xe : theo mục 2.4.3


Bài giảng CẦU THÉP
41
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

- Hệ số tải trọng γ = 1,75 dùng cho hoạt tải khi tổ hợp, tính theo trạng thái
giới hạn về cường độ
- Hệ số xung kích IM : theo 2.4.5
- Tính hệ số phân phối ngang (g) của hoạt tải tác động vào giàn chủ :
● nếu khổ cầu một làn xe, tính (g) theo phương pháp

đòn bảy
● nếu khổ cầu hai làn xe, g = 1
● nếu khổ cầu trên hai làn xe, tính (g) theo phương
pháp đòn bảy.
g

4) Vẽ đường ảnh hưởng và tính nội lực các thanh giàn :

Đối với dầm giàn tĩnh định, đường ảnh hưởng các thanh giàn đều có dạng tam
giác ; đối với dầm giàn siêu tĩnh, đường ảnh hưởng của các thanh giàn chủ đều có
dạng đường cong lồi hoặc đường cong lõm.

1

MT
MD
0

λ1

ĐAH MT 3-5

3

5

5'

3'

1'

h=8,50m

Thí dụ: Vẽ đường ảnh hưởng các thanh dầm giàn của kết cấu nhịp L = 66m, dạng tam
giác tĩnh định.

4

6
l=12 * 5,50m = 66,00m

2

λ1

λ2

λ1 λ2

h
λ1

l

λ1
ĐAH MD 4-6

ĐAH X 2-3

h

1
sin α

Tính nội lực kéo nén tính toán các thanh theo công thức sau :


Bài giảng CẦU THÉP

42
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Pr = D.Ap + 1,75 [(Pta hoặc Ptr).(1+IM/100) + Pln + Png] (kN)
trong đó, D - tổng tải trọng thường xuyên với các hệ số tải trọng (kN/m), nếu
cầu có hai giàn chủ, đường xe chạy dưới, tổng tải trọng được
tính cho một nửa cầu
Ap - diện tích đường ảnh hưởng của thanh, nếu đường ảnh hưởng có
hai dấu (+, -) là tổng đại số của hai đại lượng diện tích (m)
1,75 - hệ số tải trọng γ khi tính tổ hợp hoạt tải theo trạng thái giới
hạn về cường độ I
Pta , Ptr , Pln , Png - nội lực kéo nén dọc trục gây ra do xe tải hoặc xe
hai trục, do tải trọng làn, tải trọng người đi ; trị số của nội lực
được tính theo giá trị tung độ hoặc diện tích đường ảnh hưởng
tương ứng.
Chú ý :
- Khi tính nội lực các thanh giàn chủ, nên lập thành bảng tính để dễ kiểm tra kết quả tính ;
- Khi tính nội lực phát sinh trong thanh giàn, cho phép bỏ qua nội lực momen gây ra do tải
trọng bản thân thanh đó.

5) Lựa chọn mặt cắt và kiểm tra nội lực thanh.
a) Nội lực kéo tính toán của thanh Pr phải thỏa mãn :
Pr ≤ φy Pny = φy Fy Ag
hoặc Pr ≤ φu Pnu = φu Fu An U
trong đó, Pny - nội lực kéo chảy danh định trong mặt cắt nguyên của thanh(N)
Fy - cường độ chảy của thép (MPa)
Ag - diện tích mặt cắt nguyên của thanh (mm2)
Pnu - nội lực kéo đứt danh định trong mặt cắt có hiệu của thanh (N)
Fu - cường độ chịu kéo của thép (MPa)
An - diện tích mặt cắt có hiệu của thanh (mm2)

U - hệ số triết giảm khi xét tính tác dụng truyền lực vào các thanh,
đối với kết cấu nhịp thép giàn thông thường khi liên kết nút giàn
được coi là nối khớp thì U = 1
φy - hệ số kháng kéo chảy trong mặt cắt nguyên, φy = 0,95
φu - hệ số kháng kéo đứt trong mặt cắt có hiệu, φu = 0,80
- Mặt cắt thanh chịu kéo của giàn còn phải thỏa mãn điều kiện về tỷ số độ
mảnh giới hạn như sau :
● đối với các cấu kiện chính chịu ứng suất đổi dấu, l / r ≤ 140
● đối với các cấu kiện chính chịu kéo thuần túy,
l / r ≤ 200
● đối với các thanh trong hệ liên kết,
l / r ≤ 240
b) Nội lực nén tính toán của thanh Pr phải thỏa mãn :
Pr ≤ φc Pn
trong đó, φc - hệ số kháng nén dọc trục của thép, φc = 0,90
P n - nội lực nén danh định (N) ; đối với các thanh chịu nén, đạt tỷ lệ
về cấu tạo chiều dày/chiều rộng và thỏa mãn tỷ số độ mảnh, nội lực Pn lấy như sau:
nếu λ ≤ 2,25 thì Pn = 0,66λ Fy As


Bài giảng CẦU THÉP
43
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

nếu λ > 2,25 thì Pn =
trong đó, λ =

 K 



 rs π 

2

0,88 F y As

λ

Fy
E

As - diện tích mặt cắt nguyên của thanh (mm2)
Fy - cường độ chảy của thép (MPa)
E - moduyn đàn hồi của thép (MPa)
K - hệ số chiều dài có hiệu, K = 0,750 - với liên kết bu lông hoặc
hàn ở cả hai đầu, K = 0,875 - với liên kết chốt ở cả hai đầu
l - chiều dài tính toán của thanh chịu nén, không có giằng trên suốt
chiều dài thanh (mm)
rs - bán kính hồi chuyển theo mặt phẳng nén uốn (mm)
- Mặt cắt thanh chịu nén của giàn còn phải thỏa mãn điều kiện về tỷ số độ
mảnh giới hạn như sau :
K
≤ 120
r
K
liên kết : r ≤ 140

● đối với các cấu kiện chính :
● đối với các thanh của hệ

với r - bán kính hồi chuyển nhỏ
nhất (mm)

c) Tính nội lực dọc trục thanh theo trạng thái giới hạn mỏi :
Một số thanh xiên ở khoảng giữa nhịp dầm cần được xét thêm trạng thái giới
hạn mỏi do hoạt tải xe gây nên kéo-nén trùng phục và xung kích.
- Hoạt tải tính mỏi là một xe tải thiết kế HL-93 hoặc là các trục của nó với
khoảng cách không đổi là 9000mm giữa các trục 145 kN ;
- Hệ số xung kích để tính thanh chịu mỏi là IM = 15%
- Hệ số của hoạt tải tính mỏi là 0,75
- Mỗi thanh giàn khi xét thêm trạng thái giới hạn mỏi do hoạt tải xe gây ra
phải thỏa mãn :
Y (∆f) ≤ (∆F)n
trong đó, Y - hệ số của hoạt tải tính mỏi, Y = 0,75
(∆f) - biên độ ứng suất của hoạt tải gây mỏi phát sinh khi xe qua lại
trên kết cấu nhịp (MPa) ; đó là
∆f =

Pmax + Pmin
Ag

với Pmax,Pmin- nội lực phát sinh

thêm do hoạt tải qua lại (N)
Ag - diện tích nguyên của thanh (mm2)
(∆F)n - sức chịu mỏi danh định của thanh (MPa)
1

(∆F)n =

 A 3 1
  ≥
2
N

(∆F)TH với A - hằng số (MPa3)
N = (365)(100)n(ADTT)SL
(∆F)TH - giới hạn biên độ mỏi không
đổi (MPa)


Bài giảng CẦU THÉP
44
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Kết quả tính trên cần đưa vào bảng ghi tên các thanh trong giàn chủ, tương
ứng thành phần mặt cắt, đặc trưng hình học, nội lực danh định, đối chiếu nội lực
tính toán trong thanh đó.
6) Tính toán mối nối và liên kết nút giàn :
a) Nguyên lý tính toán :
- Tính toán mối nối thanh, bản trong dầm giàn đều căn cứ vào sức chịu danh
định của bu lông liên kết, từ đó tính được số đinh liên kết ;
- Giả thiết rằng nội lực trong thanh được phân bố đều cho các đinh liên kết
theo hướng tác dụng song song với đường tim thanh ;
- Mọi liên kết bằng bu lông cường độ cao (chịu ma sát mặt) hoặc bằng hàn thì
không cho phép phát sinh chuyển vị ; còn liên kết bằng bu lông tinh hoặc bu lông
cường độ cao (chịu cắt hoặc ép mặt) thì đều phát sinh chuyển vị.
- Các liên kết và các mối nối của các cấu kiện chính phải được thiết kế ở trạng
thái giới hạn về cường độ.
b) Một số qui định cấu tạo mối nối và liên kết nút giàn :

- Các bu lông liên kết cần được bố trí đối xứng theo trục tim của các cấu kiện;
- Trường hợp liên kết một hàng đinh, số lượng bu lông không được ít hơn hai
cái hoặc mạch hàn tương đương ;
- Tại các bản nút chính của giàn hoặc các nút liên kết ở hệ giằng gió, đường
tim các thanh phải giao nhau ở một điểm ; cần tránh các liên kết lệch tâm ;
- Các mối ghép bắt bu lông cường độ cao phải được chỉ rõ hoặc là liên kết ma
sát, hoặc là liên kết ép tựa ;
- Các mặt tiếp giáp bắt bu lông của cấu kiện có thể được phủ hoặc không
tráng phủ và phải ép khít chắc chắn với nhau sau khi các bu lông đã được xiết chặt;
các bề mặt tiếp giáp phải bảo đảm không có vảy cờn, không có vết bẩn hoặc vật lạ
bám trên mặt ;
- Cự ly tim đến tim tối thiểu của bu lông liền kề, theo chiều dọc chịu lực hay
chiều ngang, không được lấy nhỏ hơn ba lần đường kính bu lông ;
- Khoảng cách từ tim bu lông đến mép của cấu kiện không được nhỏ hơn
bảng sau :
Khoảng cách tối thiểu đến mép cấu kiện (mm)
Đường kính
Các mép thép bản
bu lông (mm)
Các mép cắt
hay thép hình được
cán hoặc cắt hơi hàn
16
28
22
20
34
26
22
38

28
24
42
30
27
48
34
30
52
38
36
64
46

c) Tính số bu lông liên kết :
Số bu lông liên kết cần thiết được xác định theo công thức :


Bài giảng CẦU THÉP
45
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

n=

Pr
ϕRn

trong đó, Pr - nội lực kéo (nén) dọc trục tính toán của thanh, gây ra do tải
trọng (N)
φ - hệ số sức kháng của bu lông, đối với nén dọc trục φ = 0,90, đối

với kéo dọc trục theo mặt cắt có hiệu φ = 0,80, đối với các bu
lông ép mặt trên vật liệu thép cơ bản φ = 0,80
Rn - sức chịu danh định của một bu lông liên kết (N)
Đối với bu lông cường độ cao trong các liên kết ma sát, Rn = Kh Ks Ns Pt (xem
mục 2.5.6) ; đối với bu lông tinh chế (nửa tinh chế) trong các liên kết chịu cắt,
Rn = 0,48 Ab Fub Ns
trong đó, Ab - diện tích của bu lông tương ứng với đường kính danh định
(mm2)
Fub - cường độ kéo nhỏ nhất qui định của bu lông ; đối với bu lông
tinh chế hoặc đinh tán thép cacbon, Fub = 420MPa ; đối với bu
lông cường độ cao có đường kính từ 16mm tới 27mm, cường
độ kéo tối thiểu 830MPa
Ns - số lượng các mặt phẳng chịu cắt tính cho mỗi bu lông.
Đối với bu lông tinh chế (nửa tinh chế) trong các liên kết chịu ép mặt, có
khoảng cách tĩnh giữa các lỗ không nhỏ hơn 2,0d và với khoảng cách tĩnh ở đầu
không nhỏ hơn 2,0d,
Rn = 2,4 d t Fu
trong đó, d - đường kính danh định của bu lông (mm)
t - chiều dày của vật liệu liên kết (mm)
Fu - cường độ kéo của vật liệu liên kết qui định theo bảng sau (MPa)

Ký hiệu
thép theo
AASHTO
Ký hiệu
thép tương
đương
theoASTM
Chiều dày
của thép

bản, mm
Cường độ
chịu kéo
nhỏnhất
Fu ,MPa
Cường độ
chảy nhỏ
nhất (giới
hạn chảy)

M270M
Cấp 250

Các đặc tính cơ học của thép kết cấu
Thép hợp kim thấp
Thép hợp
Thép hợp kim
cường độ cao
kim thấp
tôi và ram
tôi và ram
cường độ chảy dẻo cao
M270M
M270M
M270M
M270M
Cấp 345
Cấp 345W Cấp 485W
Các cấp 690/690W

A709M
Cấp 250

A709M
Cấp 345

A709M
Cấp 345W

A709M
Cấp 485W

Tới 100

Tới 100

Tới 100

Tới 100

Tới 65

Từ 65
đến 100

400

450

485

620

760

690

250

345

345

485

690

620

Thép
kết cấu

A709M
Các cấp 690/690W


Bài giảng CẦU THÉP
46
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Fy , MPa

Đối với bu lông các loại trong các liên kết chịu cắt hay ép mặt, tính R n theo
chịu cắt hoặc theo ép mặt để chọn giá trị nhỏ hơn, tính ra số bu lông cần thiết.
d) Kiểm tra cường độ bản nút chính của giàn :
- Bản nút chính phải đủ lớn để liên kết các thanh
xiên và thanh mạ, vì vậy khi cắt bản nút theo 4-4 và
xét phần phải, ta có nội lực tổng cộng theo hướng
ngang là Pu = P4 + X4 cosα ;
- Kiểm tra cường độ bản nút chính của giàn khi
chịu nội lực kéo Pu và uốn Mux kết hợp như sau :
nếu ,
thì
nếu ,
thì
trong đó, Pr - nội lực kéo tính toán theo qui định ở
mục (5,a) trên, N
Mrx - momen uốn tính toán theo trục x-x
của mặt cắt gồm bản nút, bản nối phủ,
thép góc liên kết ngang (N.mm)

X4

4

α

P4

4

2

2

x

x
y

1

1

Mux - momen uốn theo trục x-x, do các tải trọng tính toán gây ra
(N.mm), thí dụ tại nút 4, Mux = Pu . y, với y là khoảng cách từ
đường tim mạ dưới đến trục trung hòa x-x của mặt cắt liên kết
4-4
Pu - nội lực tổng cộng theo hướng ngang do các tải trọng tính toán gây
ra (N)
Nếu nội lực tổng cộng theo hướng ngang do tải trọng tính toán gây ra là nội
lực nén dọc trục, trị số nội lực nén tính toán Pr phải xét theo hiệu ứng ổn định oằn
cục bộ của bản nút.
7) Kiểm toán thanh đứng chịu lực nén dọc trục của dầm giàn kiểu "hở
trên".
Dầm giàn kiểu "hở trên" là kết cấu nhịp đường xe chạy dưới hoặc chạy giữa,
không có liên kết dọc và liên kết ngang trên.

H
h

H


Bài giảng CẦU THÉP
47
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Khi mạ trên chịu nén dọc trục, gây ra mất ổn định ngang do thanh mạ chịu
oằn, nên khung ngang của dầm giàn (gồm dầm ngang và hai thanh đứng có chiều
cao tính toán h) được thiết kế chịu lực ngang H không nhỏ hơn 4,38 N/mm đặt tại
đường tim mạ trên trong phạm vi một khoang giàn, xem như tải trọng thường
xuyên đối với tổ hợp tải trọng I theo trạng thái giới hạn về cường độ và được nhân
với hệ số tương ứng.
Mr ≤ Mn
(hệ số kháng uốn φf = 1,0)
trong đó, Mr - momen uốn tính toán (N.mm), Mr = H.h
Mn - momen uốn danh định (N.mm), Mn = Z.Fy với Z - momen
chống uốn của mặt cắt thanh đứng chịu uốn ra ngoài mặt phẳng
giàn chủ (mm3), Fy - cường độ giới hạn chảy nhỏ nhất của thép
làm thanh đứng (MPa).
4.3. Tính hệ liên kết trên, dưới.
1) Phân tích tải trọng tác dụng lên hệ liên kết của giàn :
- Hệ liên kết trên, dưới trong cầu dầm giàn là kết cấu giữ ổn định khi có gió
tác dụng ngang cầu, ngoài ra hệ liên kết dưới còn chịu tác động của gió vào đoàn
xe đang đi trên cầu và truyền vào hệ mặt cầu ;
- Đối với cầu dầm giàn, chỉ xét tác động tải trọng gió theo hướng ngang cầu
và bỏ qua tải trọng gió theo hướng dọc cầu vì diện tích chắn gió rất nhỏ ;
- Giả thiết toàn bộ tải trọng gió ngang tác động vào giàn được phân làm hai
nửa : nửa trên do hệ liên kết ngang trên chịu, nửa dưới do hệ liên kết dưới chịu ;

- Cầu đặt trong vùng nào phải tính áp lực gió W o theo vùng đó (Tiêu chuẩn
TCVN 2737-1995) ; khi có xe cộ qua cầu, qui định vận tốc gió tới 25m/s (tương
đương 90Km/h, tức là gió cấp 9), như vậy, cho phép xe cộ qua cầu an toàn khi có
gió không quá cấp 9.
2) Tải trọng gió ngang vào giàn và đoàn xe đi trên cầu :
a) Tải trọng gió ngang tác động vào giàn : WS
L1

PD1
H

WL
PD2

L2

PDM

Tải trọng gió ngang rải đều PD phải được lấy theo phương tác dụng nằm
ngang và truyền vào hệ liên kết dọc trên, dưới như sau :
PD = 0,0006 V2 At Cd ≥ 1,8 At (kN/m)
trong đó, V - tốc độ gió thiết kế (m/s) xác định theo V = VBS, với VB là tốc độ
gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm thích
hợp với vùng tính gió tại vị trí cầu thiết kế, như qui định ở bảng
sau :
Vùng tính gió theo
TCVN 2737 - 1995
I

Tốc độ gió thiết kế

VB (m/s)
38


Bài giảng CẦU THÉP
48
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

II
III
IV

45
53
59

với S - hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và độ cao mặt
cầu theo qui định bảng sau :
Độ cao của mặt cầu
trên mặt đất
khuvực xungquanh
hay trên mặt nước
(m)

Khu vực lộ thiên
hay mặt nước
thoáng , S

Khu vực có rừng
hay có nhà cửa

với cây cối,
nhà cao tối đa
khoảng 10m ,S

10
20
30
40
50

1,09
1,14
1,17
1,20
1,21

1,00
1,06
1,10
1,13
1,16

At - diện tích của phần kết cấu giàn hay hệ mặt cầu hứng chịu tải
trọng gió ngang (m2), theo mét dài cầu ; diện tích của phần kết
cấu giàn hứng chịu gió giả thiết chiếm 40% diện tích mặt giàn
tính theo hình sơ đồ đường tim thanh (m2/m) ; diện tích của hệ
mặt cầu hứng chịu gió giả thiết chiếm 60% diện tích kín đặc của
hệ mặt cầu (m2/m)
Cd - hệ số cản dùng cho kết cấu phần trên có mặt hứng gió đặc, tùy
thuộc tỷ số b/d (tỷ số chiều rộng ngang cầu tính theo khoảng cách giữa hai lan can

ngoài cùng với chiều cao kết trúc phần trên :
nếu tỷ số b/d bằng 0, hệ số cản Cd = 1,8
0,4
= 2,3
0,8
= 2,5
1,2
= 1,9
1,6
= 1,7
2,0
= 1,5
b) Tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ : WL
Khi xét tổ hợp tải trọng gió có vận tốc 25m/s và có xe cộ qua cầu, phải xét
tính tải trọng gió ngang tác dụng lên xe bằng tải trọng phân bố 1,5 kN/m, tác dụng
theo hướng nằm ngang, vuông góc với tim dọc kết cấu và đặt ở độ cao 1800mm so
với mặt đường.
3) Tính nội lực và kiểm toán cường độ các thanh của hệ liên kết :
a) Chọn mặt cắt các thanh của hệ liên kết :
Bằng cách tham khảo hệ liên kết của một kết cấu nhịp giàn tương tự sẵn có để
định ra cấu tạo mặt cắt các thanh trong hệ liên kết ; trong đó, ở hai khoang đầu của
hệ liên kết thường có cấu tạo giống nhau, các khoang còn lại thường chọn theo các
qui định về kích thước nhỏ nhất và qui định về độ mảnh cho phép.
b) Tính nội lực các thanh của hệ liên kết chịu gió :
- Tính nội lực các thanh theo trạng thái giới hạn cường độ II (tổ hợp tải trọng
liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc vượt quá 25m/s) và trạng thái giới hạn


Bài giảng CẦU THÉP
49

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

cường độ III (tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn đi trên cầu
chịu gió với vận tốc đến 25m/s) theo các tổ hợp sau :
Thanh giằng chéo hệ liên kết trên :
Pr = PWS (nội lực trong thanh chéo thứ
(i) gây ra do gió với vận tốc vượt quá
25m/s)
Giả thiết tải trọng gió ngang vào giàn
chủ được phân làm hai nửa : nửa trên giàn
được truyền vào hệ liên kết trên, nửa dưới
giàn được truyền vào hệ liên kết dưới
Thanh giằng chéo hệ liên kết dưới :
Pr = PWS (nội lực trong thanh chéo thứ
(i) gây ra do gió với vận tốc vượt quá
25m/s)
Pr = PWS + PWL (nội lực gây ra do gió
có vận tốc đến 25m/s tác động vào giàn
và hệ mặt cầu, cộng với nội lực gây ra gió
vào đoàn xe qua cầu.

WS

WS
WL

Tải trọng gió WS và WL đều tính theo rải đều theo mét dài cầu. Căn cứ
đường ảnh hưởng của thanh giằng chéo trong từng khoang tính ra nội lực từng
thanh trong hệ.
Chú ý : trong giằng chéo chữ X, mỗi khoang chỉ giả thiết có một thanh giằng

chéo và nội lực phát sinh trong thanh đều có thể là chịu kéo hoặc chịu nén, so
sánh nội lực danh định khống chế.
4.4. Tính hệ liên kết ngang và cổng cầu.
1) Nguyên lý tính :
- Giả thiết khung cổng cầu là điểm tựa cứng cho hệ liên kết dọc trên ;
- Áp lực gió tác động vào thanh mạ trên và hệ liên kết trên, truyền vào khung
cổng cầu và xuống gối cầu ;
- Khung cổng cầu phải đủ độ cứng để giữ ổn định kết cấu không gian của kết
cấu nhịp.
H

D

Io

H
h I
x
A

Ix

In
B

2) Tính hệ liên kết ngang :

C

B

Bài giảng CẦU THÉP
50
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

a) Sơ đồ kết cấu để tính hệ liên kết ngang là khung kín. Áp lực gió được tính
theo diện tích của nửa trên một khoang giàn. Khung kín có 2 thành bên là thanh
đứng, có momen quán tính theo chiều vuông góc với mặt phẳng giàn chủ là I x ;
thanh chống ngang của hệ liên kết dọc trên có momen quán tính là I o ; dầm ngang
của khoang giàn có momen quán tính In ; nội lực phát sinh trong khung kín của hệ
liên kết ngang như sau :
Lực kéo (nén) dọc trục vào dầm ngang HA = HB = ±

H
2

Nội lực momen phát sinh trong dầm ngang AB : MAB = ±

H × h  1 + 3x o 


2  ν 

Nội lực momen phát sinh trong thanh chống ngang CD :
MCD = ±
trong đó, h' =

In
h

Io

ν=1+

xo
xn

+ xo

H × h  1 + 3x o
1 −
2 
ν

xo =

h'
L' o

L'o = B

In
Io

xn =

h'
L' n

L'n = h

Io
In





Từ nội lực momen tính toán, kiểm tra cường độ bền danh định của dầm
khung.
b) Tính nội lực phát sinh ở khung cổng cầu có thanh chống ngang trên là kết
cấu giàn :
Trước hết, tìm điểm uốn (lo) của khung khi hai chân khung giả thiết là ngàm,
trị số của lo sẽ là
lo =
trong đó, l = với α là góc của
thanh xiên đầu dầm với trục
tim thanh mạ dưới.
Có trị số lo, đưa khung về
dạng sơ đồ tĩnh định để tính
nội lực và kiểm tra cường độ
bền danh định của thanh.

H

H

l
c

H/2

tim đà ngang
B

lo

V

H/2
B

V

4.7. Kiểm tra độ võng đàn hồi kết cấu nhịp và thiết kế tạo vồng cho dầm
giàn.
1) Kiểm tra độ võng đàn hồi kết cấu nhịp theo trạng thái giới hạn sử dụng tức
là tính độ võng tuyệt đối lớn nhất gây ra do làn xe tải với tổ hợp tải trọng sử dụng
(mục 2.4.3, trang 8) có hệ số tải trọng là 1,3 với lực xung kích IM (chỉ tính cho tải
trọng trục xe), hệ số làn xe và hệ số phân phối ngang (nếu có) ; trị số độ võng lớn
nhất này của cầu giàn thép không được vượt quá giới hạn sau :
do hoạt tải xe ô-tô nói chung
L / 800
do tải trọng xe và người đi bộ
L / 1000
trong đó, L - chiều dài nhịp dầm tính toán.


Bài giảng CẦU THÉP
51

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

- Thông thường đối với cầu dầm giàn, tính độ võng tuyệt đối lớn nhất tại điểm
giữa nhịp bằng cách dùng công thức tính chuyển vị của Mohr-Maxwell như sau :
∆1P = ∑
5
3
1
trong đó, ∆1P - chuyển vị
0
thẳng đứng tại điểm đặt lực
2
4
6
P=1
P=1 gây ra do tải trọng P tải
trọng đơn vị
trọng rải đều hay tải trọng Tải
rải đều q = 1kN/m
trục xe), m
Hoạt tải rải đều
Ň - nội lực gây ra do tải
p = 9,3kN/m
trọng P=1 đặt tại nút giữa
110kN
110kN
Tải trọng xe
nhịp (tức vị trí phát sinh độ
2 trục
võng lớn nhất), kN

1,2m
NP - nội lực gây ra do tải
ĐAH thanh
mạ dưới 4-6
trọng rải đều hoặc do tải
trọng trục xe, kN
ĐAH thanh
li , Fi - chiều dài tính toán
mạ trên 3-5
2
(m), diện tích nguyên (m )
của thanh thứ (i) trong giàn chủ.
∑ - tổng cộng trị số tính của tất cả các thanh trong giàn chủ, không tính các
thanh đứng thanh treo.
E - moduyn đàn hồi của thép, E = 200.000 MPa = 200×106 kN/m2
Để thuận tiện trong tính toán, trước tiên tính chuyển vị thẳng đứng của dầm
giàn tại vị trí đặt lực đơn vị P=1, gây ra do tải trọng rải đều đơn vị p = 1kN/m theo
công thức có dạng sau :
∆1p =

1
E

∑

N 1 N ip l i
Fi

ý nghĩa công thức tương tự trên, trong đó N 1 chính là trị số tung độ giữa nhịp
của đường ảnh hưởng tất cả các thanh giàn ; Nip chính là diện tích đường ảnh

hưởng của tất cả các thanh giàn. Sau khi tính được ∆ 1p (m), độ võng của dầm giàn
gây ra do hoạt tải tiêu chuẩn p = 9,3 kN/m là ∆1p × 9,3 (m).
Chú ý : - Nếu cầu dầm giàn có hai làn xe, mỗi giàn chủ chịu một làn xe gồm tải trọng rải
đều của làn và tải trọng trục xe ;
- Nếu cầu dầm giàn có một làn xe, mỗi giàn chủ chịu một nửa làn xe tải.
- Trị số chuyển vị thẳng đứng của dầm được tính theo cộng tác dụng của tải trọng
làn và tải trọng trục xe.
- Chuyển vị thẳng đứng của dầm gây ra do tải trọng trục xe cũng tính theo công
thức trên, trong đó NiP là trị số tung độ đường ảnh hưởng của tất cả các thanh tại
vị trí đặt trục xe nhân với tải trọng trục 110 kN.

2) Phương pháp thiết kế tạo vồng :
Để ô-tô vào cầu được êm thuận hơn, đối với cầu có nhịp dài hơn 50m, nên tạo
vồng sẵn cho cầu với trị số bằng hoặc lớn hơn độ võng do tĩnh tải gây ra (6.14.2.5
22TCN 272-05).
Tạo vồng cho cầu dầm giàn bằng các phương pháp sau :


Bài giảng CẦU THÉP
52
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

- thay đổi tăng dần chiều dày lớp bê tông nhựa phủ bản mặt cầu để bù võng
cho dàm giàn (thường dùng đối với dầm giàn có nhịp nhỏ hơn 50m)
- nới rộng cự ly tim nút giàn chủ mạ trên bằng cách tách điểm giao hai đường
tim thanh xiên liền kề với tim thanh mạ trên của giàn chủ cách xa nhau từ 4 đến
8mm, tùy chiều cao của giàn chủ.
Bê tông nhựa bù võng
mặt cầu

∆ = 4 ~ 8mm

Ghi chú :
- Theo 22TCN 272-05, điều 4.7.1.5 qui định việc xem xét độ rung và độ cứng của cầu dầm
giàn do lắc ngang hoặc do động đất, phải dựa vào mô hình hóa khối lượng để so sánh với tần
số dao động riêng của cầu dầm giàn cũng dựa vào mô hình hóa.

4.8. Kiểm toán đà ngang đầu dầm chịu kích.
(xem mục 2.4 và mục 3.3, chương III)
4.9. Kiểm toán dầm giàn khi lao lắp.
- Khi thiết kế dầm giàn thép, phải định ra giải pháp thích hợp cho việc lắp đặt
dầm, như : lắp trên nền đường và lao dầm ra sông trên đường trượt và hệ con lăn,
hoặc lắp hẫng từ nền đường trong bờ vươn dần ra ngoài sông.
- Lựa chọn giải pháp thích hợp, sau đó tiến hành kiểm toán một số thanh có
khả năng phát sinh nội lực lớn nhất trong giai đoạn thi công, như thanh mạ trên,
thanh mạ dưới, thanh treo choịu nén cục bộ do tác động của con lăn.
- Thiết kế sẵn thanh nối chữ T và bố trí sẵn lỗ đinh cần thiết dự phòng ở bản
nút đầu dầm mạ trên khi lao hoặc lắp dầm giản đơn nhiều nhịp.
Cần cẩu lắp dầm

Thanh nối T
Lao kéo dọc

4.10. Bố trí, thiết kế các công trình phụ trợ phục vụ duy tu sửa chữa cầu.
- Trong tập hồ sơ bản vẽ thiết kế dầm cầu giàn thép phải được xem xét chế tạo
sẵn các công trình phụ trợ phục vụ duy tu và sửa chữa các nhịp dầm cầu có chiều
cao trên 6m (so với mức nước thấp hàng năm) và có chiều dài nhịp trên 50m.


Bài giảng CẦU THÉP

53
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

- Bố trí tay vịn và thang kiểm tra
ở thanh xiên đầu dầm và thanh mạ
trên :
- Bố trí và thiết kế xe treo kiểm tra
và duy tu sơn sửa thanh mạ dưới,
thép hệ mặt cầu ; thường lắp đặt cho
dầm cầu thép có chiều dài nhịp
L>60m :
- Bố trí thang kiểm tra và kích sửa
gối cầu : Thường lắp đặt khi chiều
cao từ mặt cầu hoặc mặt đường người
đi hai bên ngoài giàn chủ h>2m

h>2m

♣♣♣♣♣♣♣♣♣♣♣♣

CHƯƠNG V - GỐI CẦU THÉP
Gối dùng cho cầu dầm thép phải được chế tạo bằng vật liệu thép đúc cacbon
cấp 485-250 ; thép đúc có thể rèn được thành gối phải tuân theo tiêu chuẩn ASTM
A47M, cấp 24118 - Tiêu chuẩn đối với các sản phẩm gang ferit có thể rèn được với
cường độ chảy dẻo nhỏ nhất phải cao hơn 241MPa. Không dùng gối cầu cao su cốt
bản thép cho các cầu dầm thép.
Gối cầu có chức năng :
- truyền áp lực và tải trọng từ trên kết cấu nhịp xuống mố trụ cầu ;
- đảm bảo sự chuyển vị tự do của đầu dầm, chủ yếu là chuyển vị dọc cầu gây
ra do sự tăng giảm nhiệt độ môi trường, do hoạt động qua lại của các loại phương

tiẹn đi trên cầu.
5.1. Các loại gối cầu.
- Gối cố định : Đảm bảo giữ cho đầu dầm không di động được, chỉ cho phép
xoay ; áp lực được truyền vào gối qua một điểm tựa gọi là chốt quay.
- Gối di động : Cho phép đầu dầm vừa di động dọc, vừa xoay ; áp lực được
truyền từ dầm xuống theo phương thẳng đứng.
Ngoài ra, trong những loại dầm cầu thép đặc biệt, còn đưa vào sử dụng loại
gối cầu có thể xoay hoặc vừa xoay vừa di động theo hai phương dọc và ngang cầu.


Bài giảng CẦU THÉP
54
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Gối cố định

Gối cố định

5.2. Cách bố trí gối cầu.
- Thông thường, mỗi bên giàn chủ (hoặc dầm chủ) của kết cấu nhịp giản đơn
được bố trí một đầu là gối cố định, đầu bên kia là gối di động dọc theo tim giàn
(hoặc dầm).
- Đối với nhịp cầu có khổ mặt cầu xe chạy W>12m hoặc bề rộng tim đến tim
giàn chủ B>15m, có một gối di động đặt xiên theo hướng đường chéo, thay một
gối cố định bằng gối di động theo hướng ngang cầu.

B

- Cách bố trí gối trên các nhịp cầu như sau :
● cầu dầm giản đơn (tĩnh định), một đầu là gối cố định, còn đầu bên kia là gối

di động ;
● cầu dầm liên tục (siêu tĩnh định), bố trí gối cố định trên một trụ cầu, số còn
lại đều là gối di động ;
● khe hở hai đầu dầm thép thường là 100mm đến 150mm để tiện thao tác
nâng hạ dầm

Ký hiệu :

gối cố định

gối di động

5.3. Cấu tạo gối cầu.
- Về mặt cấu tạo, có : gối tiếp tuyến, dùng cho nhịp dầm L< 25m
gối có cho9ót quay và gối có con lăn (tròn hay vát cạnh)
hoặc hình vành lước, dùng cho nhịp dầm L> 25m.
- Gối cầu gồm các bộ phận sau :
● thớt trên, được bắt bu lông chặt vào đáy dầm, thường bằng thép kết cấu
M270M cấp 250 (tương đương A709M cấp 250) có cường độ chịu kéo 400 MPa ;
nếu có hình thù phức tạp, chế tạo bằng thép đúc cacbon M103M (tương đương
27M) cấp 485-250 ;


Bài giảng CẦU THÉP
55
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

● chốt quay, thường bằng thép cán cácbon, trục tròn, M270M cấp 250 ;
● thớt dưới ;
● con lăn tròn hoặc vát cạnh (vừa tăng đường kính con lăn, vừa có thể bố trí

sát nhau làm nhỏ kính thước của thớt), chế tạo bằng thép kết cấu M270M ( tương
đương A709M) cấp 250, 345 (biểu thị cường độ chảy nhỏ nhất Fy , MPa)
● thớt đáy, là bộ phận dưới làm mặt tựa cho con lăn, đồng thời được bắt bu
lông neo giữ chặt vào bệ kê gối mố trụ cầu.
Gối tiếp tuyến (di động, cố định)

Gối di động

Thớttrên
trên
Thớt
Con lăn tròn

Thớt dưới

Thớt trên

Thớt trên
Thớt dưới

Chốt quay

Thớt dưới

Thớt đáy

Con lăn vát

Gối cố định

Gối di động

5.4. Kiểm toán gối cầu.
1) Ngoại lực tác dụng lên gối cầu gồm có :
P - phản lực thẳng đứng từ dầm (giàn) chủ
của cầu truyền xuống gối cần kiểm toán, gây ra
do toàn bộ tĩnh tải và hoạt tải tính toán phân
phối vào dầm (giàn) đó
Chú ý : Theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05, không xét
tính lực hãm xe dọc tim cầu, vì vậy không có ngoại lực
nằm ngang hướng dọc tim cầu tác dụng vào chốt quay
của gối cầu.

P
bT
hT

Thớt trên
Chốt

hD

Thớt dưới
bD

2) Lựa chọn kích thước gối : Thông thường, căn cứ trị số P để lựa chọn gối
theo loại và dạng cấu tạo đã được thiết kế sẵn theo bản vẽ điển hình ; ngoài ra, có
thể tham khảo các kích thước sau :
- chiều dài của thớt gối dọc theo tim cầu không được vượt quá hai lần chiều
cao thớt (tính đến tim chốt) bT ≤ 2hT và bD ≤ 2hD

- phần thớt đáy thò ra ngoài trục con lăn ngoài cùng không được vượt quá hai
lần bề dầy của thớt này
- bề dày thớt gối bằng thép cán hay thép đúc sau khi gia công đều không nhỏ
hơn 40mm


Bài giảng CẦU THÉP
56
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

- gối cầu di động loại lớn thường phải bố trí con lăn nhưng không quá 4 ; các
con lăn phải được liên kết với nhau bằng thanh giằng ở mặt bên sao cho đảm bảo
không bị xê dịch dọc và trượt ngang, nhưng dễ dàng cho việc lau chùi và phải được
che kín bằng các hộp che ngoài.
Sau khi chọn được một kiểu loại gối thích hợp theo bản vẽ điển hình, tiến
hành kiểm toán gối theo các trị số phản lực và lực ngang thực có của cầu.
3) Kiểm toán gối cố định :
a) Tính áp lực ép mặt của tập bản thép thanh mạ dưới đầu dầm tựa khít lên
mặt thớt trên của gối cầu :
P ≤ φb RP (N)
P
bT
A
trong đó, P - áp lực ép mặt tính toán truyền qua A
tập bản thép của thanh mạ dưới đầu dầm
hT
Thớt trên
φb - hệ số sức kháng ép mặt, φb = 1,0
Chốt
hD

Thớt dưới
RP - áp lực ép mặt danh định của tập
C
C
bản thép thanh mạ lên mặt trên
bD
thớt, RP = 1,5 AP Fy , với AP là
diện tích của tập bản thép tựa
aT
Mặt bằng A-A
khít lên mặt gối (mm2), Fy là
cường độ chảy qui định của thép
cán hoặc thép đúc cacbon (MPa)
Mặt bằng C-C
aD
b) Tính áp lực ép mặt của bê tông bệ kê
gối trong phạm vi đáy thớt dưới :
P ≤ φPn (N)
trong đó, Pr r- áp lực
của tổng tải trọng thẳng đứng P và trọng lượng bản thân
gối (N)
φ - hệ số sức kháng, trường hợp mặt đáy gối ép tựa trên bê tông,
φ=0,70
Pn - sức kháng danh định của bệ kê gối bê tông, Pn = 0,85 f 'c A1 m,
(công thức 5.7.5-2 của TCN) với f 'c là cường độ chịu nén nhỏ
nhất qui định của bê tông bệ gối, f 'c = 28 MPa ; A1 = ad . bd diện
tích mặt đáy gối ; m - hệ số điều chỉnh, m =

A2
A1

≤ 2,0 với A2 là

diện tích mặt bệ kê gối, thông thường rộng hơn đáy gối mỗi
chiều ít nhất 150 mm.
c) Tính áp lực ép mặt của chốt gối :
Sức kháng ép mặt tính toán trên chốt tròn đường kính D (mm) phải lấy như
sau :
P ≤ φb (RpB)n
(công thức 6.7.6.2.2-1)
trong đó, φb - hệ số sức kháng ép mặt của thép, φb = 1,00
(RpB)n - sức kháng ép mặt danh định của chốt thép, (RpB)n=1,5 t DFy
với t là chiều dày của bản thép gối (mm) thường lấy trị số nhỏ
nhất là 40mm ; Fy là cường độ chảy nhỏ nhất qui định của chốt
thép cácbon dùng theo bảng sau :


Bài giảng CẦU THÉP
57
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ký hiệu ASSHTO với
các giới hạn kích thước

Ký hiệu ASTM, với cấp
hoặc hạng
Điểm chảy nhỏ nhất Fy
MPa

M169đườn

g kính
100mm
hoặcnhỏhơ
n
A108, các
cấp 1016
đến 1030
250

M102,
đường kính
đến 500mm

M102,đườn
g kính đến
500 mm

M102,đườn
g kính đến
250 mm

M102,đườn
g kính đến
500 mm

A668
Hạng C

A668
Hạng D

A668
Hạng F

A668
Hạng G

230

260

345

345

d) Kiểm toán thớt trên gối tiếp tuyến tại mặt cắt 1-1 :
1

Mặt cắt 1-1
hT

Pr = P/2

hT
Đường tim dầm chủ

1

aT

eT = bT/4

bT

Thớt trên gối tiếp tuyến tại mặt cắt 1-1 chịu sức kháng uốn tính toán như sau :
Mr ≤ φf Mn
trong đó, Mr = Pr eT (N.mm)
φf = 1,00 - hệ số kháng uốn
M n - sức kháng uốn danh định (N.mm), M n = Z Fy với Z là momen
chống uốn của thớt trên tại mặt cắt 1-1, Z = aT hT2 /6 ; Fy là cường độ giới hạn chảy
nhỏ nhất của thép cán cácbon (MPa)

4) Kiểm toán gối di động :
Kiểm toán thớt trên, thớt dưới, chốt và con lăn của gối di động cũng tương tự
như kiểm toán gối cố định. Riêng thớt đáy của gối di động phải xét đến trường hợp
phát sinh sức kháng uốn lớn nhất khi hệ con lăn di chuyển dọc về một phía là ∆/2.
Chuyển vị dọc lớn nhất do nhiệt độ (dãn dài) và do hoạt tải tính toán :
∆ = ∆T + ∆H = α L ∆to +

Pr L
EF

trong đó, α - hệ số dãn nở nhiệt của thép kết cấu, α = 11,7 × 10-6 mm/mm/oC
L - chiều dài nhịp tính toán (mm)
∆to - biên độ nhiệt độ cầu, khu vực từ miền Bắc đến đèo Hải Vân
∆to = -3oC đến +63oC, khu vực từ đèo Hải Vân đến miền Nam
∆to = +2oC đến +63oC
Pr - nội lực dọc trục trung bình trong thanh mạ giàn (hoặc trong bản
cánh dầm), N, do hoạt tải tính toán (bao gồm các hệ số) gây nên,
tương ứng với diện tích thanh mạ đó (hoặc cánh dầm) F (mm2).

Bài giảng CẦU THÉP
58
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Đường tim hệ con lăn

Đường tim gối

Hệ con lăn

Thớt đáy

∆/2

Chú ý : - Kiểm toán thớt đáy gối cầu theo điều kiện sao cho độ chuyển dịch hệ con lăn về
cả hai phía đều như nhau, như vậy, kích thước thớt gối theo phương dọc cầu sẽ
là
nhỏ nhất.
- Đối với gối cầu di động có con lăn (tròn hoặc vát cạnh), phải đặt gối sao cho ở
nhiệt độ trung bình ∆to/2, đường tim hệ con lăn và đường tim thớt đáy ở vị trí
trùng với tim gối cầu.

♣♣♣♣♣♣♣♣♣