Thiết kế môn học cầu thép thiết kế cầu dầm liên hợp l = 33m

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.06 MB, 91 trang )

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU
1.1 Số liệu chung
- Qui mô thiết kế : cầu được thiết kế vĩnh cửu bằng dầm thép liên hợp BTCT.
- Tần suất thiết kế :P =1%.
- Quy trình thiết kế:22TCN272-05.
- Chiều dài nhịp :L=33m.
- Điều kiện thông thuyền :Sông thông thuyền cấp V,tra bảng cấp thông thuyền của
sông ta có:
+ Bề rộng thông thuyền :
Btt = 25 m.
+ Tĩnh không thông thuyền : Htt = 3.5 m.
- Khổ cầu : G8 + 2 x 2+ 2x 0.5 (m).
+ Bề rộng phần xe chạy : Bxe= 8 m.
+ Lề người đi bộ: 2 x 2 m => blề = 2 m.
+ Chân lan can : 2x0.5 m => bclc = 0.5 m.
+ Bề rộng toàn cầu : Bcầu = 8 + 2 x 2 + 2 x 0.5 = 13 m.
- Tải trọng thiết kế :
+ Tải trọng HL93.
+ Người đi bộ : 3x10-3 Mpa =300 kG/m2.
- Vật liệu chế tạo kết cấu :
+ Thép hợp cacbon M270M (tương đương với thép A709M của ASTM).
+ Bê tông cốt thép có cường độ chịu nén f c' = 28MPa
- Liên kết dầm :
+ Liên kết dầm chủ bằng đường hàn .
+ Liên kết mối nối dầm bằng bu lông cường độ cao.
1.2. Tính chất vật liệu chế tạo dầm.
- Thép chế tạo neo liên hợp :Cường độ chảy qui định nhỏ nhất : f Y = 420Mpa.

- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu : độ chảy qui định nhỏ nhất : f Y = 420Mpa.
- Vật liệu chế tạo bản mặt cầu :Bê tông cấp A
'

+ Cường độ chịu nén của bản bê tông tuổi 28 ngày : f c = 28 Mpa.
+ Trọng lượng riêng của bản bê tông :γ c =2.5 T/m3 =25kN/m3.
+ Mô dum đàn hồi của bê tông được tính theo công thức :
1.5
f c'
Ec =0.043 γ c
=0.043x 25001.5x 28 =28441.8 Mpa.
- Vật liệu thép chế tạo dầm : Thép hợp kim M270M cấp 345W:
+ Cấp thép 345W (thép chống gỉ).
+ Giới hạn chảy của thép :fY=345 Mpa.
+ Giới hạn kéo đứt thép ; fu=485 Mpa.
+ Mô dun đàn hồi của thép : Es=2.1x 105 Mpa.
+ Hệ số qui đổi từ bê tông sang thép :
1. Khi không xét đế từ biến : n = 8.
2. Khi có xét đến từ biến :n’=24.

SVTH: Phan Ngọc Phước

1

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

GHI CHÚ :Kí hiệu W của thép là thép chống gỉ.
1.3. Xác định các hệ số tính toán .
-Hệ số tải trọng :
+ Tĩnh tải giai đoạn I:
γ 1=1.25 và 0.9.
+ Tĩnh tải giai đoạn II : γ 2 = 1.5 và 0.65.
+ Hoạt tải HL93 và đoàn người : γ h=1.75 và 1.0
- Hệ số xung kích : 1+IM =1.25 (chỉ tính với xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế).
- Hệ số làn :Trong mỗi trường hợp tải trọng nếu chiều dài nhịp L tt≥ 25m thì phải xét
thêm hệ số làn xe m (giá trị này mặt định là 1).
+ Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 thì hệ số làn m được lấy như sau :
BẢNG HỆ SỐ LÀN XE m
Số làn n
1
2
3
>3

Hệ số làn m
1.2
1.0
0.85
0.65

+ Ở đây do cầu được thiết 2 làn nên ta lấy hệ số làn : m =1.0
2. KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA DẦM CHỦ
2.1 Chiều dài tính toán KCN
- Chiều dài nhịp : L= 33 m
- Khoảng cách từ đầu dầm tới tim gối : a = 0.3m

→ Chiều dài tính toán KCN:
Ltt = L-2 a = 33 – 2*0.3 = 32.4 m
2.2 Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang
2.2.1 Trường hợp số dầm ít: ndc=2÷ 4
- Ưu điểm : giảm chi phí thép chế tạo dầm và giảm chi phí thi công cầu .
- Nhược điểm:Nội lực trong dầm lớn do đó phải tăng chiều cao dầm dẫn đến tăng
chiều dài cầu cũng như chiều cao đất đắp nền đường đầu cầu→ tăng tổng chi phí xây
dựng công trình.
- Trong trường hợp số dầm ít thì hệ số phân bố ngang thường được tính theo
phương đòn bẩy.
2.2.2 Trường hôp số dầm nhiều nhiều : ndc > 4
- Ưu điểm :Nội lực trong dầm nhỏ do đó giảm chiều dầm cũng như chiều dài cầu và
chiều cao đất đắp nền đương đầu cầu do đó giảm được tổng chi phí xây dựng công trình.
- Nhược điểm:Tăng chi phí vật liệu thép chế tao dầm cũng như chi phí thji công
KCN do số cụm dầm phải lao lắp lớn hơn và đồng thời tăng tĩnh tải mặt cầu.
Khi lựa chọn số dầm nên đảm bảo khoảng cách giữa các dầm S =1.2÷ 2.4 m là hợp
lý nhất, không nên thiết kế khoảng cách giữa các dầm chủ lớn hơn 3m ,vì khi đó bản mặt
cầu làm việt rất bất lợi.Đồng thời liên kết ngang giữa các dầm kém nên khoảng đảm bảo
độ cứng cho kết cấu nhịp , khi đó cầu sẽ bị dao động lớn.

SVTH: Phan Ngọc Phước

2

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

trong bài toán thiết kế này căn cứ vào bề rợng thiết kế của cầu bằng 13 m nên ta
chọn trường hợp sớ dầm chủ nhiều: n = 6 dầm chủ.
2.3. Qui mơ thiết kế mặt cắt ngang cầu .
-Mặt cắt ngang cầu:


1/2 MẶ
T CẮ
T GỐ
I
1600

4400

4400

Lớ
p bê
tô
ng nhựa dà
y 5 cm
Lớ
p bê
tô
ng bả
o hộdà
y 4 cm
Lớ
p phò

ng nướ
c dà
y 1 cm
Bả
n mặ
t cầ
u dà
y 20 cm

2%

1600

500

2%

1560

120
700

120

200

500 600

500

1/2 MẶ
T CẮ
T GIỮ
A

13000

1000

5 x 2200 =11000

1000

- Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu :
CÁC KÍCH THƯỚC
Bề rợng phần xe chạy
Sớ làn xe thiết kế
Lề người đi bợ
Chiều rợng gờ chắn bánh
Chiều cao gờ chắn bánh
Chiều rợng chân lan can
Chiều cao chân lan can
Chiều rợng toàn cầu
Sớ dầm chủ thiết kế
Khoảng cách giữa các dầm chủ
Chiều dài cánh hẫng

KÍ HIỆU
Bxe
nl

nlề
bgc
hgc
bclc
hclc
Bcầu
n
S
de

GIÁ TRỊ
800
2
400
0
0
100
50
1300
6
220
100

ĐƠN VỊ
cm
làn
cm
cm
cm
cm

cm
cm
dầm
cm
cm

2.4. CHIỀU CAO DẦM CHỦ.
-Chiều cao dầm chủ được lựa chọn phụ tḥc vào:
+ Chiều dài nhịp tính toán: Ltt
+ Sớ l ượng dầm chủ trên mặt cắt ngang.
+ Quy mơ của tải trọng khai thác.
-Xác định chiều cao của dầm chủ theo điều kiện cường đợ:
Mu ≤ M r
Trong đ ó:
+ Mu : Momen tính toán lớn nhất do tải trọng sinh ra.
+ Mr : Sức kháng ́n lớn nhất của mặt cắt dầm chủ.
-Xác định chiếu cao của dầm chủ theo điều kiện đợ cứng(đợ võng):
∆LL ≤ [∆]
Trong đ ó:
+ ∆LL : Là đợ võng của kết cấu nhịp do hoạt tải.
+ [∆]:Đợ võng cho phép:

SVTH: Phan Ngọc Phước

3

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

L
800
2. Tải trọng xe , tải trọng người đi bộ hoặc kết hợp cả hai tải trọng này:
L
[ ∆] =
1000
-Xác định chiều cao dầm thép theo kinh nghiệm:
Hsb 1
≥
+ Chiều cao dầm thép :
L
30
Hcb 1
≥
+ Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp :
L
25
Với Hsb : Là chiều cao dầm thép (Steel beam).
Hcb : Là chiều cao dầm liên hợp(Composite Beam).
-Ngoài ra việc lựa chọn chiều cao dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng của các bản
thép hiện có trên thị trường để tránh vioệc phải cắt ghép bản thép 1 cách bất hợp lý.
-Trong bước tính toán sơ bộ ta chon chiều cao dầm thép theo công thức:
Hsb 1
Hcb 1
≥
≥ *32.4 = 1,08 (m)
→

L
30
L
30
→ Chọn chiều cao dầm thép :
+ Chiều cao bản bụng : Dw = 150 cm.
+ Chiều dày bản cánh trên (Top flange): tt = 3 cm.
+Chiều dày bản cánh dưới (Bottom flange) : t b = 3 cm.
+Chiều cao toànb bộ dầm thép : Hsb = 150+3+3 = 156cm = 1,56m.
2.5. CẤU TẠO BẢN BÊ TÔNG MẶT CẦU
-Kích thước của bản bê tông xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác dụng của tải
trọng cục bộ.
-Chiều bản thường chọn : ts =( 16 ÷25 ) cm.
-Theo quy định của 22TCN 272-05 thì chiuề dày của bản bê tông mặt cầu phải lớn hơn 175
mm. Đồng thời còn phải đảm bảo theo điền kiện chịu lực và thường lấy theo bảng 5.1
(À.5.2.6.3-1).
=> Ở đây ta chọn chiều dày bản bê tông mặt cầu lan t s = 20 cm.
-Bản bê tông có thể cấu tạo vút dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong tròn hoặc có
thể không cần cấu tạo vút.Mục đích của việc cấu tạo vút bản bêtông lá nhằm tăng chiều
cao dầm => tăng khả năng chịu lực của dầm va tạo ra chỗ để bố trí hệ neo liên kết.
-Kích thước cấu tạo bản bêtông mặt cầu:
+ Chiều dày bản bêtông : ts = 20 cm.
+ Chiều dày vút bản :
th = 12 cm.
+ Bề rộng vút bản :
bh = 12cm.
+ Chiều dài phần cánh hẫng : de = 100 cm.
+ Chiều dài phần cánh phía trong: S/2 = 110 cm.
1.Tải trọng xe nói chung: [ ∆ ] =

SVTH: Phan Ngọc Phước

4

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

Hình 3: Cấu tạo bản bê tông mặt cầu
Ghi chú:
+Bản bê tông: Slab.
+ Vút dầm: hounch.
2.6TỔNG HỢP KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ DẦM CHỦ
- mặt cắt ngang dầm chủ
2200
400

400
30

200
120

30

120

20
1500

1500

30
30
700

700

- Cấu tạo bản bụng (web)
+ Chiều cao bản bụng: Dw = 150cm

SVTH: Phan Ngọc Phước

5

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

+ Chiều dày bản bụng: tw = 2 cm
-cấu tạo bản cánh trên: do có bản bê tơng chịu nén nên bản cánh trên của dầm thép chỉ
cần cấu tạo đử để bớ trí neo lien kết với bản bê tong, vì vậy kích thước của bản cánh trên
thường nhỏ hơn kích thước của bản cánh dưới:
+Bề rợng bản cánh trên : bt = 40 cm

+ sớ tập bản cánh trên : nt = 1 tập
+ chiều dày mợt bản: t = 3 cm
+ tởng chiều dày bản cánh trên:tt = 1 x 3 = 3 cm
- cấu tạo bản cánh dưới:
+ bề rợng bản cánh trên : bt = 70 cm
+ sớ tập bản cánh trên : nt = 1 tập
+ chiều dày mợt bản: t = 3 cm
+ tởng chiều dày bản cánh trên:tt = 1 x 3 = 3 cm
- tởng chiều cao dầm thép: Hsb = 150+3+3 = 156 cm
- cấu tạo bản bê tong: chiều dày bản;t s = 20 cm, chiều cao vút bản: th = 12 cm
- chiều cao toàn bợ dầm lien hợp: Hcb = 156 + 12 + 20 = 188 cm
3.XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ
3.1 CÁC GIAI ĐOẠN LÀM VIệC CủA CầU DẦM LIÊN HỢP:
- Tùy theo biện pháp thi cơng kết cấu nhịp mà cầu dầm liên hợp có các giai đoạn làm việc
khác nhau. Do đó khi tính toán thiết kế cầu dầm liên hợp thì ta phải phân tích rõ quá trình
hình thành kết cấu trong các giai đoạn làm việc từ khi chế tạo, thi cơng đến khi đưa kết cấu
nhịp vào khai thác.
a. Trường hợp 1: cầu dầm lien hợp thi cơng theo biện pháp lắp ghép hoặc lao kéo dọc
khơng có đà giáo hay trụ tạm đỡ dưới. trong TH này dầm liên hợp làm việc theo 2 giai
đoạn:
hình 5 : TH thi cơng KCN theo biện pháp lao kéo dọc.
Dầm thé
p

GĐ I: Sau khi thi công xong dầ
m thé
p
Bả
n bêtô
ng

GĐ I: Sau khi đổbả
n bêtông mặtcầ
u
Hoạt tả
i
Lớ
p phủmặ
t cầ
u

GĐ II: Giai đoạn khai thá
c

SVTH: Phan Ngọc Phước

6

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

- Giai đoạn 1: khi thi cơng xong dầm thép.
2200
ts

bc

tv
tc
20

Dc2

DC1

Hdc
Hdt

DW

DW

Hdt

Z1
Y1

Y1
700

bt

+ Mặt cắt tính toán: là mặt cắt dầm thép.
+ tải trọng tính toán: (tĩnh tải gai đoạn 1)
1. trọng lượng bản thân dầm
2. trọng lượng hệ liên kết dọc và ngang.

3. trọng lượng bản bê tong và những phần bê tong được đở cùng với bản.
- giai đoạn 2: khi bản mặt cầu đã đạt cường đợ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên
hợp giưa dầm thép và bản bê tong cớt thép.
+ mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp thép-BTCT
+ tải trọng tính toán:
1. Tĩnh tải giai đoạn 2: bao gờm lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh (nếu
các bợ phận này được đở bê tơng hoặc lắp ghép sau khi tháo dỡ ván khn bản
bê tong mặt cầu…)
2. Hoạt tải
b. Trường hợp 2: cầu dầm liên hợp thi cơng
theo biện pháp lắp ghép trên đà giáo cớ
định hoặc có trụ tạm đỡ dưới.
Bả
n bêtô
ng

Dầ
m thé
p

GĐ I: Giai đoạn thi cô
ng
Hoạt tả
i

Dầ
m thé
p

Bả

n bêtô
ng

Lớ
p phủ
mặ
t cầ
u

G Đ II: Giai đoạn khai thá
c

SVTH: Phan Ngọc Phước

7

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

I

tt

Y1

I

Dw
Hdt

tw

Dc1

tc

hình 7: trường hợp thi công KCN trên đà giáo cố định.
- Giai đoạn 1: trong giai đoạn thi công thì toàn bộ trọng lượng của kết cấu nhịp và tải trọng
sẽ do kết cấu đà giáo đỡ dưới chịu, như vậy trong giai đoạn này mặt cắt dầm chưa làm
việc.
- Giai đoạn 2: sau khi đỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyền lên các dầm
chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt lien hợp. như vậy tải trọng tá dụng lên
dàm chủ sẽ gồm:
+ Tĩnh tải giai đoạn I.
+ Tĩnh tải giai đoạn II.
+ Hoạt tải.
=> Ở đây ta giả thiết cầu được thi công theo biện pháp lắp ghép bằng cần cẩu hoặc lao
kéo dọc nên cầu dầm lien hợp làm việc theo 2 giai đoạn như đã phân tích.
3.2. XÁC ĐỊNH ĐẶC TRUNG HÌNH HỌC MẶT CẮT GIAI ĐOẠN I.
- Giai đoạn I: khi thi công xong dầm thép và đã đổ bản bê tong mặt cầu, tuy nhiện giữa
dầm thép và bản bê tong chưa tạo ra hiệu ứng lien hợp.
- Mặt cắt tính toán: mặt cắt dầm thép.
- Diện tích mặt cắt dầm thép (diện tích mặt cắt nguyên):
ANC = bc .t c + bt .t t
- Xác định mômen tĩnh của tiết diện với trục 0-0 đi qua đáy dầm thép:
t

D
t
S O = bc .t c .( H sb − c ) + DW .t w .( W + t t ) + bt .t t . t
2
2
2
- khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt cắt giai đoạn I:
bc

Y1 =

S0
ANC

bt

- chiều cao phần sườn dầm chịu nén: DC1 = H sb − t c − Y1
- Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với trục TH I-I.
t w .Dw3
D
Iw =
+ t w .Dw .( w + t t − Y1 ) 2
12
2
+ Mômen quán tính bản bụng:
+ Mômen quán tính bản cánh chịu nén:
+ Mômen quán tính bản cánh chịu kéo:
SVTH: Phan Ngọc Phước

8

I cf =

bc .t 3 c
t
+ t c .bc .( H sb − Y1 − c ) 2
12
2

I tf =

bt .t 3 t
t
+ t t .bt .(Y1 − t ) 2
12
2
Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

I = I W + I cf + I tf
+ Mômen quán tính của tiết diện dầm thép: NC
- Xác định mômen tĩnh của mặt cắt dầm thép đối với trục trung hòa I-I:
S NC = bc .t c .( H sb − Y1 −

tC
( H − Y1 − t c ) 2

) +t w . sb
2
2

- Bảng kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I.

Các đại lượng
Diện tích mặt cắt nguyên
Mômen tĩnh với trục 0-0 qua đáy
Khoảng cách tu đáy dầm đên TTH
Mômen quán tính bản bụng
MMQT bản cánh trên
MMQT bản cánh dưới
MMQT tiết diện dầm thép
Mômen tĩnh mặt cắt đối với TTH I-I

Kí hiệu
Anc
So
Y1
IW
Icf
Itf
INC
SNC

MMQT của mặt cắt dầm đối với trục oy

Iy

Giá trị
630
42255
67.071
598330.1
917340.61
903076.07
2418747
17875.148
101850

Đơn vị
cm2
cm3
cm
cm4
cm4
cm4
cm4
cm3
cm4

3.3. XÁC ĐỊNH TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT GIAI ĐOẠN II.
3.3.1. Mặt cắt tính toán.
- Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cừờng độ và
tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng lien hợp giữa
dầm thép và bản BTCT.
- Mặt cắt tính toán là mặt cắt lien hợp => Đặc trưng
hình học của mặt cắt giai đoạn II là đặc trưng hình
học của tiết diện liên hợp.

2200
ts
tv

Dc2
Hdc
DW

Hdt

Z1

Y1
700

Hình 9: mặt cắt dầm giai đoạn II.
3.3.2. Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông.
- Trong tính toán không phải toàn bộ bản bê tông mặt cầu tham gia làm việc chung vói dầm
thép theo phương dọc cầu. bề rộng bản bê tông làm việc chung với dầm théo hay còn gọi
SVTH: Phan Ngọc Phước

9

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

là bề rộng có hiệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều dài tính toán của dầm, khoảng
cách giữa các dầm chủ và bề dày bản bê tông mặt cầu. các quy trình khác nhau có những
qui định khác nhau về bề rộng có hiệu này nhưng tựu chung lại đây là phần bề rộng chịu
chính cùng dầm chủ, ngoài bề rộng này bản bê tông chủ yếu làm việc theo phương ngang
cầu, nội lực khi làm việc theo phương dọc cầu là nhỏ.
- khi tính bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu, chiều dài nhịp hữu hioệu có thể lấy bằng nhịp
thực tế đối với các nhịp giản đơn và bằng khoảng cách giữa các điểm thay đổi mômen uốn
(điểm uốn của biếu đồ mômen) của tải trọng thường xuyên đối với các nhịp liên tục, thích
hopự cả mômen âm và mômen dương.
- theo 22TCN 272 – 05 bề rộng bản cánh (bản bê tông) lấy như sau:

bs

b2

ts

b1

Hcb

de

S

- xác định b1 : lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
1
1
Lu = .3240 = 405cm
8

8
1 
1
1
6t s + max  t w ; bc  = 6.10 + .40 = 106cm
4
2 4 
d e = 100cm
=> vậy : b1 = 100cm
- xác định b2: lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
1
1
Lu = .3240 = 405cm
8
8

SVTH: Phan Ngọc Phước

10

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

1 
1
1

6t s + max  t w ; bc  = 6.10 + .40 = 106cm
4
2 4 
S
= 100cm
2
=> Bề rộng tính toán của bản cánh dầm biên: bs = b1 + b2 = 100 + 100 = 200cm
=> Bề rộng tính toán của bản cánh dầm trong: bs = 2b2 = 2.100 = 200cm
Trong đó :
+ Ltt : chiều dày tính toán nhịp.
+ t s : chiều dày bản bê tông mặt cầu.
+ bs : bề rộng tính toán của bản bê tông.
+S: khoảng cách giữa các dầm chủ
+ bc : bề rộng bản cánh trên của dầm thép
+ t w ; chiều dày bản bụng của dầm thép
+ d e : chiều dài phần cánh hẫng.
3.3.3.Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép:
-vì tiết diện liên hợp có hai loại vật liệu là thép và bê tông nên khi tính đặc trưng hình học ta
tính đổi về một loại vật liệu .Ta tính đổi phần bê tông sang thép dựa vào hệ số n là tỷ số
giữa môđun đàn hồi của thép và bê tông
+Trường hợp chịu lực ngắn hạn (không xét hiện tượng từ biến của bêtông):
E
n= s
Ec
+ Trường hợp chịu lực dài hạn (có xét hiện tượng từ biến của bêtông):
E
n' = s
Ec
Trong đó:
+ Es : là môđun đàn hồi của thép Es =2,1.10 5 MPa

+ Ec : là môđun đàn hồi của bê tông phụ thuộc vào loại bêtông, Ec = 28441,83MPa
gd

+E c : là môđun đàn hồi giả định của bêtông khi có xét đến hiện tượng tư biến, thường lấy
Ebtgd = 0,33.Ebt
Ec = 0, 043.γ c1,5 . f c'
Với:+ γ c :Trọng lượng riêng của bê tông , với bê tông thông thường có thể lấy
γ c = 2500kG / m3 = 2,5T / m3
'
'
+ f c :Cường độ quy định của bêtông ở tuổi 28 ngày, f c =28MPa

BẢNG:HỆ SỐ QUY ĐỔI TỪ BÊTÔNG SANG THÉP
SVTH: Phan Ngọc Phước

11

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

STT

f c ’(MPa)

N

n’=3n

1

16 ≤ f c ’<20

10

30

2

20 ≤ f c ’<25

9

27

3

25 ≤ f c ’<32

8

24

4

32 ≤ f c ’<41

7

21

'
5
6
18
41 ≤ f c ’
-với f c
=28MPa, ta lấy hệ số quy đổi từ
'
bêtông sang théplàn=8 và n =24
⇒ Khi tính toán phần bêtông bản mặt cầu được tính đổi sang thép bằng cách chia đặc
trưng hình học của phần bêtông cho hệ số n (khi không xét từ biến) hoặc n ' (khi có xét đến
từ biến)
3.3.4Xác định ĐTHH c ủa mặt cắt li ê n hợp ngắn hạn
-mặt cắt lien hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng ngắn han như
hoạt tải, trong giai đoạn này ta không xét đến hiên tượng từ biến.
-Cốt thép trong
bản bê tông mặt cầu được bố trí thành hai lưới với các đạc trưng hình học cơ bản sau;
π d rt 2
+Diên tích cốt thép ở lưới trên: A rt = nrt .
4
πd 2
+ Diên tích cốt thép ở lưới dưới: A rb = nrb . rb
4
+Diê n tích cốt thép trong bản: A r = A rt + A rb
+Khoảng cách từ trong tâm cốt thép đến mép trên c ủa dầm thép:
Art .(ts + th − art ) + Arb .(arb + th )

Yr =
Trong đ ó:
A rt + A rb
+ nrt , d rt , Art : Số thanh , đường kính và diện t ích cốt thép ở lươi trên.
+ nrb , d rb , Arb :Số thanh , đường kính và diện tích cốt thép ở lưới dưới
+a rt , arb : Khoảng cách từ tim lưới cốt thép trên và dưới đến mép bản bêt ông

+t s : Chiều dày của bản bêtông.
+ t h : Chiều dày của vút dầm
+Y r :Khoảng cách từ trong t âm của cốt thép trong bản đến mép trên dầm thép
(Trong tính toán có thể bỏ qua cốt thép của bản mặt cầu)
-Tính diên tích mặt cắt:
1
+Diện tích bản bêtông: A s = bs .t s + bc .th + 2. .bh .th
2
+Diện tích tính đổi của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
A
A ST = ANC + S + Ar
n
Trong đó:
+A r : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông
+A NC :Diện tích dầm thép
+A ST : Diện tích của mặtc ắt liên hợp ngắn hạn

SVTH: Phan Ngọc Phước

12

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

-Mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTHI-I của tiết diện thép
t
t
1
S x ' = S NC + {bs .t s .( H sb − Y1 + th + s ) + bc .th .( H sb − Y1 + h )
n
2
2
1
2
+2. .th .bt ( H sb − Y1 + .th )}+A r ( H sb − Y1 + Yr )
2
3
-Khoảng cách từ trong tâm tiết diện dầm thép đến trong tâm tiết diện liên hợp (khoảng
cách từTTH I-I đến TTH II-II).
Sx '
Z1=
AST
-Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi: D c 2 = H sb − tc − Y1 − Z1
-Xác định momen quán tính của tiết diện liên hợp:
+ Mô men quán tính của phân dầm thép :

I

II

NC

II

2

= I NC + A NC.Z 1

+ Mô men quán tính của phần bê tông :
2

t 
1  b t3
I s =  s s + bs hs ( H sb − Y1 − Z1 + th + s ÷
n  12
2
+ Mô men quán tính của phần vút bản cánh :
t
b t3
1 b t3
1
2
I h = ( c h + bc th ( H sb − Y1 − Z1 + h ) 2 + 2 h h + 2 bhth ( H sb − Y1 − Z1 + th ) 2
n 12
2
36
2
3
+ Mô men quán tính của phần cốt thép trong bản
I r = Ar ( H sb − Y1 − Z1 + Yr ) 2

+ Mô men quán tính của tiết diện liên hợp
II
I ST = I NC
+ IS + Ih + Ir
- Xác định mô men tĩnh của bản bê tông với TTH II-II của tiết diên liên hợp :
t 
t  1
1
2 



S s =  ( b1 + b2 ) t s  H sb − Y1 − Z1 + th + s ÷ + bct h  H sb − Y1 − Z1 + h ÷ + 2 t hbh  H sb − Y1 − Z1 + t h ÷ + Ar (H sb − Y1 − Z1 + Yr )
n
2
2 2
3 



3.3.5. Xác định ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn (Long-term section).
Mặt cắt liên hợp dài hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng lâu dài như tĩnh tải
giai đoạn II, co ngót khi đó ta xét đến ảnh hưởng của hiện tượng từ biến.
Trong trường hợp có xét tới hiện tượng từ biến thì các đặc trưng hình học của mặt cắt
được tính tương tự như khi không xét từ biến, chỉ thay hệ số n bằng n’
3.3.6 Kết quả ĐTHH của mặt cắt dầm chủ giai đoạn II.
- Đặc trưng hình học của mặt cắt dầm biên :

SVTH: Phan Ngọc Phước

13

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh
2100

200

400

1880
1500

30
700

Bảng tính kết quả ĐTHH của mặt cắt dầm biên :
MC NGẮN HẠN

ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
CỦA DẦM BIÊN

KÍ HIỆU

MC DÀI HẠN
KÍ

GIÁ TRỊ
HIỆU

GIÁ TRỊ

Bề rộng cánh hẫng
Bề rộng cánh trong
Bề rộng tính toán của bản bê tông
Diện tích bản bê tông
Diện tích phần vút bản
Diện tích toàn bộ bản bê tông
Diện tích mặt cắt tĩnh đổi
Mô men tĩnh của Mc với truc I-I
Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II

b1
b2
bs
Aso
Ah
As
Ast

100
110
210
525
78
603
1233

S xI
ZI

83553.1
67.8

MMQT của dầm thép với trục II-II
MMQT của bản bê tông với trục II-II
MMQT phần vút bản với trục II-II
MMQT mặt cắt liên hợp với trục II-II
MM tĩnh của bản với trục II-II

INCII
Is
Ih
IST
SS

5311686
995667
60449
6367802.0
24816.21

ĐƠN
VỊ

SxI'
ZI'

cm
cm
cm
cm2
cm2
cm2
cm2
39767.8 cm3
47.86 cm

INCII'
Is'
Ih '
IST'
SS'

3861531
702024
59054.9
4622610
12273.7

b1
b2
bs
Aso '
Ah'
A s'
Ast'

100
110
210
175
26
201
831

cm3
cm3
cm3
cm3
cm3

Đặc trưng hình học của mặt cắt dầm trong :

SVTH: Phan Ngọc Phước

14

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh
2200

200

400

1880
1500

30
700

Bảng tính đặc trưng hình học của mặt cắt.
ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
CỦA DẦM BIÊN
Bề rộng cánh hẫng
Bề rộng cánh trong
Bề rộng tính toán của bản bê tông
Diện tích bản bê tông
Diện tích phần vút bản
Diện tích toàn bộ bản bê tông
Diện tích mặt cắt tĩnh đổi
Mô men tĩnh của Mc với truc I-I
Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II
MMQT của dầm thép với trục II-II
MMQT của bản bê tông với trục II-II
MMQT phần vút bản với trục II-II
MMQT mặt cắt liên hợp với trục II-II
MM tĩnh của bản với trục II-II

KHÔNG XÉT TỪ
BIẾN

CÓ XÉT TỪ BIẾN

Kí hiệu
b1
b2
bs
Aso
Ah
As
Ast

Kí hiệu
b1
b2
bs
Aso '
Ah'
As'
Ast'

Giá trị

Giá trị

ĐƠN
VỊ

S xI
ZI

86326.29
68.622

SxI'
ZI'

cm
cm
cm
cm2
cm2
cm2
cm2
40692.2 cm3
48.482 cm

INCII
Is
Ih
IST
SS

5385390.8
1002755.5
56809.47
6444955.7
24298.951

INCII'
Is'

Ih'
IST'
SS'

3899538
721043
57517.2
4678098
12147.8

100
110
220
550
78
628
1258

100
110
220
183.333
26
209.333
839.333

cm3
cm3
cm3
cm3

cm3

3.4 xác định đạc trưng hình học mặt cắt giai đoạn chảy dẻo
3.4.1mặt cắt chảy dẻo
- Giai đoạn 3: khi ứng suất trên toàn mặt cắt đều đạt đến giới hạn chảy
-mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp ⇒ đặc trưng hình hoc mặt cắt giai đoạn III là đặc
trưng hình hoc của tiết diện liên hợp

SVTH: Phan Ngọc Phước

15

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

Hình 13:mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo
bs
ts
tv

Dc2

Z1
Z2

Hdc

DW

Hdt

Y1
bt

3.4.2Xác Định Vị Trí Trục Trung Hòa Dẻo(PNA)
-mặt cắt dầm làm việc trong giai đoạn chảy dẻo khi tất cả các phần trên mặt cắt đều đã đạt
đến giới hạn chảy
-tính lực dẻo của các phần của mặt cắt dầm:
+lực dẻo tại bản cánh chịu kéo của dầm thép : P t =F yt .b t .t t
+lực dẻo tại bản cánh chịu n én của dầm thép;
P c =F yc .b c tc
pW = Fyw .Dw .tw

+ lực dẻo tại sườn dầm thép :
+ lực dẻo tại tr ọng t âm b ản b ê t ông:
+ lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản phía trên :

Ps = 0.85. f c, . As
Prt = Fyrt . Art

Prb = Fyrb . Arb
+ lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản phía dưới:
-v ị tr í tr ục trung h òa d ẻo(PNA) đ ư ợc x ác đ ịnh nh ư sau ;
+ Pt + Pw > Pc + Prb + Ps + Prt ⇒ TTH đi qua s ư ờn d ầm
+ N ếu: Pt + Pw < Pc + Prb + Ps + Prt v à Pt + Pw + Pc > Prb + Ps + Prt
⇒ TTH đi qua b ản c ánh tr ên
+ n ếu: Pt + Pw + Pc < Prb + Ps + Prt ⇒ TTH đi qua b ản bê tông

-Trong trường hợp TTH đi qua trọng tâm bản bê tông về nguyên tắc ta phải xét xem trục
trung hòa ở trên hay ở dưới so với cốt thép trên và cốt thép dưới để có được công thức
tính toán chính xác .Trong tính toán ta thường bỏ qua phần cốt thép của bản bê tông mặt
cầu do đó ta chỉ cần xác định TTH đi qua bản bê tông là đư ợc

- K ết qu ả t ính to án l ực d ẻo t ại c ác ph ầ n c ủa m ặt c ắt:

SVTH: Phan Ngọc Phước

16

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

CÁC ĐẠI LƯỢNG
Diện tích bản cánh dưới của dầm thép
Diện tích bản cánh trên của dầm thép
Diện tích bản bụng
Diện tích tính toán bản BT
Lực dẻo tại các bản cánh dưới dầm thép
Lực dẻo tại các bản cánh trên dầm thép
Lực dẻo tại sườn dầm thép
Lực dẻo tại trọng tâm bản BT
Diện tích cốt thép dọc trong bản phía trên
Diện tích cốt thép dọc trong bản phía dưới
Lực dẻo tại cốt thép phía trên TTH

Lực dẻo tại cốt thép phía dưới TTH

Kí hiệu
At
Ac
Aw
As
Pt
Pc
Pw
Ps
Arb
Art
Prt
Prb

Dầm biên
210
120
300
4824
7245
4140
10350
11481.12
0
0
0
0

Dầm
trong
210
120
300
5024
7245
4140
10350
11957.12
0
0
0
0

Đơn vị
cm2
cm2
cm2
cm2
kN
kN
kN
kN
cm2
cm2
kN
kN

-Đối với dầm biên ta có:

+ Pt + Pw = 7245 + 10350 = 17595MPa
+ Pc + Prb + Ps + Prt = 4140 + 11005 + 0 + 0 = 15145MPa
-Đối với dầm trong ta có:
+ Pt + Pw = 7245 + 10350 = 17595MPa
+ Pc + Prb + Ps + Prt = 4140 + 11005 + 0 + 0 = 15145MPa
Vậy ta có Pt + Pw > Pc + Prb + Ps + Prt
⇒ Kết luận:TTH dẻo(PNA) đi qua sườn dầm
3.4.4Xác Định Chiều Cao Phần Sườn Dầm Chiụ Nén
-Theo kết quả tính toán ở trên thì cả dầm biên và dầm trong khi đạt đến trạng thái chảy ở
toàn bộ mặt cắt thì trục trung hòa dẻo(PNA) đều đi qua sườn dầm.Như vậy ta có:
+Sơ đồ tính:

bs

f'c

ts

0,85.As.f'c
Ar.Fyr

tc

Dc2
Z1

Hdc

Dw

Hdt

tv

fy

Ac.Fyc

Mp

Dcp.tw.Fyw
III

III

II

II

I

I

tt

Y1

(Dw -Dcp).tw.Fyw

bt

fy

At.Fyt

+Viết phương trình cân bằng lực dọc theo ngang ta có công thức xác định chiều cao vùng
nén của sườn dầm:

SVTH: Phan Ngọc Phước

17

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

,
Dw Fyt At − Fyc Ac − 0,85 f c As − Fyr Ar
Dcp =
(
+ 1)
2
Fyw Aw
Trong đó :
+ Dw :chiều cao sườn dầm thép
+ At , Ac :Diện tích cánh chịu kéo và cánh chịu nén
+ A: Diện tích sườn dầm.

+ Ar: Diện tích coost thép trong bản bêtông.
+ Fyt,Fyc :Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của thép làm cánh chịu kéo và cánh chịu
nén của dầm thép (MPa).
+ Fyr : Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của cốt thép dọc (MPa).
+ Fyw : Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của sườn dầm (MPa).

+

f c' : Cường độ nén quy định của bêtông tuổi 28 ngày (MPa).

+ As : Diện tích bản bêtông (mm2).
Kết quả tính chiều cao phần sườn dầm chịu nén :
+ Đối với dầm biên : (thay số ta có)
'

D  F A − Fyc Ac − 0,85 f c As − Fyr Ar
Dcp = w  yt t
+ 1 = 14.30 cm

2 
Fyw Aw

+ Đối với dầm trong: (thay số ta có)
'

Dw  Fyt At − Fyc Ac − 0,85 f c As − Fyr Ar
Dcp =
+ 1 = 10.85 cm

2 

Fyw Aw

4. XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN KCN
4.1. CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN LIÊN KẾT TRONG KCN.
4.1.1. Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối.
- Dầm ngang tại mặt cắt gối là chỗ đặt kích để nâng hạ các cụm dầm trong quá trình thi
công và sửa chữa cầu khi cần thiết. Do đó liên kết ngang tại gối phải cấu tạo chắc chắn
hơn tại các mặt cắt khác, thong thường là dung các dầm I định hình có số hiệu từ
I300÷I900.
- Chọn dầm ngang tại gối là dầm định hình I700.
- Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt gối:

Mat cat A-A
Dam ngang

A

Dam ngang

A

Hình 15: Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối.

SVTH: Phan Ngọc Phước

18

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

- Tại mặt cắt gối ta sử dụng dầm ngang I700, tra bảng thép hình ta có các kích thước cấu
tạo của dầm ngang như sau:
+ Chiều cao dầm ngang: Hdn = 70 cm
+ Bề rộng bản cánh: bc= 21 cm.
+ Chiều dày bản cánh : tc = 2,08cm
+ Chiều dày bản bụng : tw = 1,3cm.
+ Diện tích mặt cắt ngang : And = 176cm2.
+ Mômen quán tính của mặt cắt: Idn = 134600 cm4.
+ Trọng lượng dầm ngang trên 1m dài: gdn = 1,38kN/m
- Xác định trọng lượng dầm ngang tác dụng lên dầm chủ:
+ Số mặt cắt có bố trí dầm ngang : n = 11
+ Số dầm ngang trên mỗi mặt cắt: n = 5 dầm.
 Tổng số dầm ngang trên toàn cầu là : n = 5x11 = 55 dầm
+ Chiều dài mỗi dầm ngang: Ldn = 1,96cm.
 Trọng lượng dầm ngang trên 1m dài 1 dầm chủ

qn = 0.75 (kN/m)
4.1.2. Hệ kiên kết ngang tại mặt cắt trung gian.
- Tại các mặt cắt trung gian(trừ 2 mặt cắt gối) ta có thể cấu tạo dầm ngang bằng dầm định
hình,tuy nhiên việc cấu tạo như vậy sẽ rất tốn kém. Do đó tại các mặt cắt trung gian thì hệ
liên kết ngang thường được cấu tạo theo dạng hệ gồm có các thanh thép góc. Thép góc
dung trong kết cấu cầu phải có số hiệu tối thiểu là L≥ L 100x100x10mm.
- Chiều cao của hệ liên kết ngang: Hlkn = (0,6÷0,7)Hsb.
- Cấu tạo hệ liên kết ngang trung gian:
Mat cat I-I
Y

x
O

Hình 16: Hệ liên kết ngang tại các mặt cắt trung gian.
+ Khoảng cách giữa các hệ liên kết ngang: an = 2,70m
+ Số hệ liên kết ngang theo phương dọc cầu là 12 hệ và số hệ liên kết ngang theo
phương ngang cầu là 5 hệ => tổng số hệ liên kết ngang trên toàn cầu là 12x5 = 60 hệ liên
kết ngang trung gian.
- Tại mỗi hệ liên kết ngang được cấu tạo có chiều cao H = 120cm, gồm 6 thanh thép góc
L100x100x10, 2 thanh ở phía trên quay lưng vào nhau, 2 thanh ở phía dưới quay lưng vào
nhau và 2 thanh thép góc xiên liên kết trực tiếp với sườn tăng cường của bản bụng.
- Trọng lượng của hệ liên kết ngang trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọng
lượng của tất cả các thanh của hệ liên kết ngang và chia đều cho mỗi dầm chủ x chiều dài
dầm chủ.
SVTH: Phan Ngọc Phước

19

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

qn =

∑q

LKN

ndc × L

( kN / m )

Trong đó:
+ qn : Trọng lượng của hệ liên kết ngang trên 1m dài 1 dầm chủ.
+ ∑ q LKN : Tổng trọng lượng của các thanh trong hệ liên kết ngang.
+ ndc: Số dầm chủ trên mặt cắt ngang.
+ L : Chiều dài kết cấu nhịp.
- Đặc điểm cấu tạo và trọng lượng của hệ liên kết ngang trung gian.
TÊN GỌI CÁC ĐẠI LƯỢNG
KÍ HIỆU
GIÁ TRỊ
Chiều cao hệ liên kết ngang

hdn

Số hệ LKN theo phương dọc cầu

ĐƠN VỊ

120

cm

nd

11

hệ

Số hệ LKN theo phương ngang cầu

nn

5

hệ

Tổng số hệ LKN trên toàn cầu

nlkn

55

hệ

Khoảng cách giữa các hệ LKN

an

2.7

m

Thép góc cấu tạo thanh ngang
Số hiệu thép làm thanh ngang
L100x100x10

Bề rộng cánh thép góc

bg

10

cm

Chiều dày cánh thép góc

tg

1

cm

Diện tích mặt cắt thanh

Fth

19.2

cm2

Trọng lượng thanh trên 1m dài

gd

0.15

kN/m

Mômen quán tính của 1 thanh LKN

Ilkn

179

cm4

Số thanh ngang trên

nnt

2

Chiều dài thanh ngang trên

Lnt

1.98

Số thanh ngang dưới

nnd

2

Chiều dài thanh ngan dưới

Lnd

1.98

thanh
m
thanh
m

Thép góc cấu tạo thanh xiên
Số hiệu thép làm thanh xiên
L100x100x10
Bề rộng cánh thép góc

bg

10

cm

Chiều dày cánh thép góc

tg

1

cm

Diện tích mặt cắt thanh

Fth

19.2

cm2

Trọng lượng thanh trên 1m dài

gd

0.15

kN/m

Mômen quán tính của 1 thanh LKN

Jlkn

179

cm4

Số thanh xiên

nx

2

Chiều dài thanh xiên

Lx

2.51

m

Trọng lượng LKN trên 1m dài dầm chủ

qn

0.55

kN/m

SVTH: Phan Ngọc Phước

20

thanh

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

4.1.3. Hệ sườn tăng cường dầm chủ.
- Cấu tạo :

Hình 17 : Bố trí sườn tăng cường dầm chủ

200

200

700

-Chiều dày sườn tăng cường : t ≥ 6mm và cụ thể như sau:
+ ts ≥ 10mm đối với liên kết đinh tán.
+ ts ≥ 12mm đối với liên kết hàn.
 Ở đây ta chọn sườn tăng cường có chiều dày la t s =16mm
- Tại mặt cắt gối sườn tâng cường thường được cấu tạo có chiều dày lớn hơn hoặc
tạo dạng sườn kép để nhận phản lực tại gối. Ở đây ta cấu tạo sườn tăng cường tại
gối theo dạng sườn kép với khoảng cách giữa 2 sườn là 100mm.
- Các sườn tăng cường không được liên kết hàn trực tiếp với bản cánh. Do đó tại
các mặt cắt trừ mặt cắt cóM = 0 thì sườn tăng cường phải được hàn với một bản
đệm và bản đệm này có thể trượt tự do tên bản cánh chịu kéo của dầm.

ban dem

700

SVTH: Phan Ngọc Phước

700

21

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

Hình 18 : Liên kết sườn tăng cường với cánh dưới dầm thép
- Kích thước các bản đệm :
+ Kích thước hai chiều : a,b = 30 – 40 mm.
+ Chiều dà bản : t = 12 – 20 mm.
=>Theo cấu tạo ta chọn kích thước bản đệm là : 180x200x16mm
Sườn tăng cường nên bố trí đối xứng về hai bên sườn dầm.
- Kích thước của sườn tăng cường thường được chọn trước sau đó tính toán theo
điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng để xác định khoảng cách bố trì giữa các
sườn tăng cường. Hoặc cũng có thể bố trí khoảng cách giữa các sườn theo cấu tạo
của hệ liên kết dọc và ngang cầu sau đó kiểm toán điều kiện ổn định cục bộ của bản
bụng.
- Cấu tạo và trọng lượng của hệ sườn tăng cường.
Các đại lượng
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
Chiều cao sườn tăng cường
hs
150 cm
Chiều dày sườn tăng cường
ts
1.6 cm
Bề rộng sườn tăng cường
bs

18 cm
Trọng lượng thanh sườn tăng cường
gs
0.34 kN
Khoảng cách giữa các sườn tăng cường
do
1.35 m
Trọng lượng hệ STC trên 1m dài 1 dầm chủ qs
0.50 kN/m

-

Trọng lượng của sườn tăng cường trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng
trọng lượng của tất cả các sườn tăng cường trên một dầm chủ và chia cho chiều dài
dầm chủ.
qs =

2.g s
2 * 0.36
=
=0.53(kN / m)
d0
1.35

Trong đó :
+ qs : Trọng lượng của sườn trên 1m dài dầm chủ.
+ gs : Trọng lượng của thanh sườn tăng cường.
+ do : Khoảng cách giữa các sườn tăng cường.
4.1.4. Hệ liên kết dọc cầu.
- Vị trí của hệ liên kết dọc cầu :

+ Đối với kết cấu nhịp cầu dầm thép ta cấu tạo hai hệ liên kết dọc trên và dọc
dưới nằm trên mặt phẳng song song với bản cánh trên và bản cánh dưới của dầm thép.
+ Đối với kết cấu nhịp cầu dầm lien hợp thép – BTCT thì bản bê tông mặt cầu
đóng vai trò như một hệ liên kết dọc trên do đó trong cầu liên hợp thép – BTCT ta chỉ
cần cấu tạo hệ liên kết dọc dưới.
-Cấu tạo chung :

SVTH: Phan Ngọc Phước

22

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

2000

Chi tiet A

Chi tiet B
300

Chi tiet C
4x2740=10960

1370

1370

Hình 19: Cấu tạo hệ liên kết dọc cầu
+ Hệ liên kết dọc được cấu tạo từ thép góc có số hiệu L100x100x10.
+ Toàn cầu có 11 khoảng hệ giữa các hệ liên kết ngang, trên mỗi khoang chỉ cấu tạo
một thanh xiên có chiều dài 3.36m ( cấu tạo chi tiết xem bản vẽ hệ liên kết dọc cầu).
+ Các thanh xiên của hệ liên kết dọc được liên kết với sườn dầm chủ thông qua các
bản nút được hàn trưc tiếp với dầm chủ.
- Trọng lượng của hệ liên kết dọc trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọng lượng của tất
cả các thanh của hệ liên kết dọc và chia đều cho các dầm chủ x chiều dài dầm chủ.

qn =

∑q

LKN

ndc .L

Trong đó :
+ qn : Trọng lượng của hệ liên kết dọc trên 1m chiều dài dầm chủ.
+ ∑ q LKN : Tổng trọng lượng của các thanh trong hệ liên kết dọc.
+ ndc : Số dầm chủ trên mặt các ngang
+ L : chiều dài kết cấu nhịp
- Cấu tạo và trọng lượng của hệ liên kết dọc cầu.
CÁC ĐẠI LƯỢNG
KÍ HIỆU
GIÁ TRỊ
Số hiệu thép làm thanh xiên
L100x100x10

Bề rộng cánh thép góc
bg
10
Chiều dày cánh thép góc
tg
1
Trọng lượng thanh trên 1m dài
gd
0.15
Chiều dài 1 thanh liên kết dọc
Ld
3.36
Số thanh liên két dọc trên 1 khoang
nt
3
Số khoang của hệ liên kết dọc
nk
11
Số thanh liên kết dọc trên toàn cầu
nd
33
Trọng lượng LKD trên 1m dài 1 dầm chủ
qd
0.086

ĐƠN VỊ
cm
cm
kN/m
m

thanh
khoang
thanh
kN/m

4.2 XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN I
- Tĩnh tải giai đoạn 1 bao gồm :
+ Trọng lượng bản thân của dầm chủ.
+ Trọng lượng hệ liên kết ngang cầu.
+ Trọng lượng hệ liên kết dọc cầu.
+ Trọng lượng mối nối.
SVTH: Phan Ngọc Phước

23

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

+ Trọng lượng bản bê tông mặt cầu và những phần bê tông được đổ cùng với bản như : chân lan
can, gờ chắn bánh. Trong trường hợp chân lan can lắp ghép thì trọng lượng của nó được tính vào tĩnh
tải giai đoạn II.
=> Trọng lượng của các bộ phận trên được tính theo tải trọng dải đều trên 1m dài dầm chủ, do đó ta có
thể gọi là tĩnh tải giai đoạn I dải đều.
- Tĩnh tải giai đoạn I được xác định theo công thức :
+ Tĩnh tải tiêu chuẩn : DCtc = qdc + qdn + qn + qs + qd + qb + qgc + qmn
+ Tĩnh tải tính toán : DCtt = γ1.DCtc

Trong đó :
+ DCtc : Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I.
+ DCtt : Tĩnh tải tính toán giai đoạn II.
+ γ1 : Hệ số vượt tải đối với tĩnh tải giai đoạn I, γ1 = 1,25
- Bảng tổng hợp tĩnh tải giai đoạn I
TÊN GỌI CÁC ĐẠI LƯỢNG
KÍ HIỆU
GIÁ TRỊ
ĐƠN VỊ
Trọng lượng dầm chủ
qdc
kN/m
4.95
Trọng lượng dầm ngang tại gối
qdn
kN/m
0.75
Trọng lượng hệ liên kết ngang khác gối
qn
kN/m
0.55
Trọng lượng sườn tăng cường
qs
kN/m
0.50
Trọng lượng liên kết dọc
qd
kN/m
0.086
Trọng lượng bản bê tông cốt thép

qb
kN/m
12.06
Trọng lượng gờ chắn bánh
qgc
kN/m
0
Trọng lượng mối nối dầm
qmn
kN/m
0.1
Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I
DCtc
kN/m
18.99
Tĩnh tati tính toán giai đoạn I
DCtt
kN/m
23.74
4.3 XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN II.
- Cấu tạo kết cấu mặt cầu :
- Tĩnh tải giai đoạn II :
+ Trọng lượng lớp phủ lề người đi bộ.
+ Trọng lượng lớp phủ mặt cầu phần xe
chạy.
+ Trọng lượng phần chân lan can, lan can
và gờ chắn bánh nếu các bộ phạn này được
thi công theo phương pháp lắp ghép ngay
trước khi thi công lớp phủ mặt cầu.
Hình 20 : Kết cấu mặt cầu.

- Khi tính toán tĩnh tải giai đoạn II chúng ta phải vẽ ĐAH áp lực lên từng dầm chủ, sau đó xếp tĩnh tải
trọng giai đoạn II lên ĐAH để xác định tải trọng phân bố cho từng dầm. Tuy nhiên để đơn giản trong
tính toán ta coi như trọng lượng lớp phủ lề đi bộ và trọng lượng lớp phủ mặt cầu phân bố đều cho các
dầm chủ. Việc giả thiết tính toán này cũng không gây sai số nhiều lắm so với việc tính toán chính xác
nên có thể chấp nhận được.
- Bảng tính tĩnh tãi giai đoạn II.
TÊN GỌI CÁC ĐẠI LƯỢNG
- Cấu tạo lề người đi bộ
+ Chiều dày trung bình lề người đi bộ
+ Bề rộng lề
+ TL người đi bộ /1m dài dầm chủ

SVTH: Phan Ngọc Phước

KÍ HIỆU
hle
Ble
qle

24

GIÁ TRỊ
5
150
0.575

ĐƠN VỊ
cm
cm
kN/m

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

TKMH Cầu Thép

GVHD: Nguyễn Văn Vĩnh

- Cấu tạo lớp phủ mặt cầu
+ Chiều dày lớp bê tông atphan
hap
5
cm
+ Chiều dày lớp bê tông bảo vệ
hbv
4
cm
+ Chiều dày lớp chống thấm
hct
1
cm
+ Chiều dày lớp bê tông mui luyện
hml
2
cm
+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu
hmc
12
cm
+ Bề rộng phần xe chạy

Bxe
800
cm
+ TL lớp phủ mặt cầu/1m dài dầm chủ
qmc
3.68
kN/m
- Trọng lượng lan can
+ Trọng lượng phần chân lan can
gclc
1.56
kN/m
+ Trọng lượng lan can + tay vịn
qlc
0.10
kN/m
- Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II
DWtc
5.83
kN/m
- Tĩnh tải tính toán giai đoạn II
DWtt
8.75
kN/m
- Trọng lượng lớp phủ lề đi bộ :
2.ble .hle .γ a 2.1,5.0,05.2300
=
= 57,5 kG/m = 0,575 kN/m
qle =
n

6
- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu :
hmc .B xe γ a 0,12.8,0.2300
=
qmc =
= 368,00 kG/m = 3,68 kN/m
n
6
- Tính tĩnh tải giai đoạn II :
+ Tĩnh tải tiêu chuẩn :
DWtc = qle + qmc + qclc + qlc = 0,575 + 3,68 + 1,56 + 0,10 = 5,83 kN/m
+ Tĩnh tải tính toán :
DWtt = γ t2.DWtc = 1,5 x 5,83 = 8,75 kN/m
5. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG
5.1. TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÒN BẨY.
5.1.1. Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên.
- Điều kiện tính toán :
+ Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng Người.
+ Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên do tải trọng HL93 trong trường hợp xếp tải trên một
làn.
- Vẽ tung độ ĐAH áp lực gối R1.

SVTH: Phan Ngọc Phước

25

Lớp: Cầu Đường Bộ K45

Thiết kế môn học cầu thép thiết kế cầu dầm liên hợp l = 33m

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về