Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép: Chương 1.2 - Nguyễn Ngọc Tuyển

5/4/2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG 
CẦU THÉP
NGUYỄN NGỌC TUYỂN
Bộ môn Cầu và Công trình ngầm
website:  />4‐2012

1.4. Các loại liên kết trong cầu thép
Cho đến nay liên kết trong cầu thép đã dùng các loại sau:
– Liên kết đinh tán
– Liên kết bu lông thường
– Liên kết bu lông cường độ cao
– Liên kết hàn

• 1.4.1. Liên kết đinh tán và liên kết bu lông thường.
– Liên kết đinh tán và liên kết bu lông thường được sử dụng phổ
biến trong cầu thép trước đây.
– Trong xây dựng cầu thép ngày nay hầu như không sử dụng hai
loại liên kết này.
– Đinh tán hoặc đinh bu‐lông‐thường làm việc theo cơ chế chịu
cắt và chịu ép mặt nên việc tính toán hai loại liên kết này
tương tự nhau.
2

2

1

5/4/2012

Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo)
– Liên kết đinh tán và liên kết bu lông thường được sử dụng phổ
biến trong cầu thép trước đây.
– Trong xây dựng cầu thép ngày nay hầu như không sử dụng hai
loại liên kết này.
– Đinh tán hoặc đinh bu‐lông‐thường làm việc theo cơ chế chịu
cắt và chịu ép mặt

3

3

4

4

Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo)
– Liên kết bu lông (hoặc đinh tán khi chịu cắt)

2


5/4/2012

Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo)
– Sự làm việc ép mặt của bu lông lên thép cơ bản

5

5

Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo)
• 1.4.2. Liên kết bu lông cường độ cao.
– Liên kết bu lông cường độ cao là loại liên kết được sử dụng
chủ yếu cho cầu thép.
– Cơ chế làm việc của liên kết bu lông cường độ cao là gây lực ép
để tạo ma sát giữa bề mặt tiếp xúc của các phân tố thép với
nhau. Tuy nhiên, khi tính toán cũng xem xét đến khả năng
chuyển dịch và trượt của các phân tố, khi đó, bu lông cường
độ cao sẽ tính với điều kiện chịu cắt và ép mặt giống như liên
kết bu lông thường và liên kết đinh tán.

6

6

3


5/4/2012

Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo)
– Hình dạng và kích thước Bu lông cường độ cao A325:

7

7

Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo)
• 1.4.3. Liên kết hàn
– Liên kết hàn đối với kết cấu cầu thường được tiến hành trong
nhà máy, tuân theo các quy định về công nghệ và sử dụng máy
hàn tự động hoặc bán tự động và do đó chất lượng rất đảm
bảo. Với liên kết hàn đối đầu trong nhà máy thường không cần
kiểm toán về sức kháng đối với mối hàn.
– Mối hàn góc được thực hiện ở góc vuông giữa hai cấu kiện cần 
liên kết. Sự phá hoại trong đường hàn góc được giả thiết là
phá hoại do cắt trong mặt phẳng qua chỗ hẹp nhất của đường
hàn.

8

8

4


5/4/2012

CHƯƠNG II
Cấu tạo cầu dầm thép

9

9

2.1. Khái niệm chung

• Một số ưu điểm của cầu dầm thép
– Cấu tạo tương đối đơn giản, chế tạo và thi công dễ dàng, 
nhanh chóng hơn so với cầu thép thuộc hệ kết cấu khác.
– Cầu dầm trước đây thường có chỉ tiêu kinh tế tốt hơn đối với
nhịp nhỏ và vừa nhưng ngày nay, với công nghệ thi công hiện
đại, những nhịp 50‐80m nhiều khi vẫn tỏ ra ưu việt hơn so với
các dạng cầu khác.
– Kết cấu nhịp dầm có thể sử dụng liên kết hàn một cách thuận
lợi. Ngoài ra các mối nối tại công trường cũng có thể áp dụng
liên kết hàn.
– Có thể đưa bản mặt cầu vào tham gia chịu lực cùng dầm chủ.
• Ví dụ có thể dùng bản BTCT liên hợp hoặc bản trực giao => tạo thành
kết cấu không gian cứng và giảm bớt hệ thống thanh liên kết.
10

10

5


5/4/2012

Khái niệm chung (t.theo)
• Một số sơ đồ và kích thước cơ bản:
– Cầu dầm thép đơn giản:
• Thường dùng tiết diện chữ I
• Chiều dài nhịp thông thường
từ 30‐40m (tối đa có thể lên
tới 60m)
• Chiều cao dầm không đổi, tỉ số chiều cao / chiều dài như sau

Cầu đường ô tô

Cầu đường xe lửa

Dầm không liên hợp với
bản mặt cầu

h 1 1
 
l 12 15

h 1 1
 
l 9 13

Dầm liên hợp với bản
mặt cầu

h 1 1
 
l 15 25

h 1 1
 
l 10 16
11

11

Khái niệm chung (t.theo)

– Cầu dầm thép nhịp liên tục:
• Cầu dầm thép liên tục dùng với các nhịp lớn hơn so với cầu dầm đơn
giản, thông thường khoảng từ 50‐60m trở lên.
• Cầu dầm liên tục có các ưu điểm:
– Tiết kiệm vật liệu hơn so với cầu dầm đơn giản (do có mô men âm ở gối
nên giảm được mô men dương ở nhịp)
– Trên các trụ chỉ có một gối cầu truyền lực nén đúng tâm nên giảm được
kích thước trụ
– Độ cứng của dầm liên tục lớn hơn dầm đơn giản và đường đàn hồi liên
tục không bị gẫy khúc

• Tuy nhiên, dầm liên tục cũng có nhược điểm:
– Khi mố trụ lún không đều sẽ phát sinh nội lực
– Biến dạng tích lũy do ảnh hưởng của thay đổi nhiệt độ lớn.

• Khi nhịp dưới 60‐80m dầm liên tục thường có chiều cao không đổi. Với
nhịp lớn hơn, có thể làm dầm với chiều cao thay đổi: chiều cao ở gối
tăng lên khoảng 1.3‐1.5 lần chiều cao ở giữa nhịp.
12

12

6


5/4/2012

Khái niệm chung (t.theo)
• Chiều dài nhịp biên thường lấy bằng 0.75‐0.8 lần chiều dài nhịp giữa.
• Tỉ lệ chiều cao dầm so với chiều dài nhịp thông thường lấy như sau:

h 1 1
 
l 15 25

cho nhịp vừa và chiều cao không đổi

h 1 1


l 45 60

cho nhịp lớn

13

13

Khái niệm chung (t.theo)
• Một số cấu tạo mặt cắt ngang cầu dầm thép
– Cầu ô tô nhịp ngắn thường dùng dầm chủ tiết diện chữ I đặt
cách nhau khoảng 2‐3m và cấu tạo bản mặt cầu kê trực tiếp
lên các dầm chủ.
– Khi nhịp lớn cấu tạo ngang cầu có số dầm chủ ít sẽ kinh tế hơn
và sẽ dùng dầm tiết diện lớn. Có thể chỉ cấu tạo hai dầm chủ
đặt cách xa nhau 6‐8m. Để giảm bề dầy bản bê tông cốt thép
mặt cầu thường cấu tạo các dầm dọc phụ hay dầm ngang.
– Trong những cầu dầm nhịp lớn rất hay làm tiết diện hộp có
bản mặt cầu trực giao là những bản thép có các sườn đứng.

14

14

7


5/4/2012

Khái niệm chung (t.theo)
Cấu tạo mặt cắt ngang dầm hở

15

15

16

16

Khái niệm chung (t.theo)
Cấu tạo mặt cắt ngang dầm hộp

8