câu hỏi cầu dầm thép liên hợp

NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

CHƯƠNG THỨ TƯ CẦU DẦM THÉP –LIÊN HỢP LIÊN TỤC BẢN BÊ TÔNG

- chức năng của sườn tăng cường : - có chức năng tạo liên kết ngang và bản
bụng dầm
- sườn tăng cường có chức năng tăng cường cho dầm chống mất ổn định cục bộ

 K/N:Hệ liên kết ngang là những mặt phẳng kết cấu thuộc mặt phẳng thẳng
đứng,vuông góc với trục dầm và đặt tại các mặt cắt trung gian và mặt cắt
gối,khoảng cách của các dầm ngang vào khoảng 3-5m tùy theo quy mô nhịp
và khoảng cách các dầm chủ
 Vai trò :tạo độ cứng theo phương ngang cầu
- Liên kết hệ thành kết cấu không biến hình
- Tham gia phân bố tải trọng theo phuong ngang cầu
 Các loại liên kết ngang tùy vào khoảng cách các dầm chủ mà chọn các dạng
liên kết khác nhau
 Có 2 loại hệ liên kết ngang
1. Liên kết ngang trung gian : thường sử dụng các thanh thép góc và kích
thước tối thiểu thường là L>125X125X10 (vì nó còn đảm bảo yêu cầu về
độ mảnh và các thanh không làm việc bất lợi) không dùng kết cấu dạng
dầm vì tốn kém và không cần thiết H lkn  (0,6 �0,7)H sb
2. Liên kết ngang tại gối :thường dụng ở dạng dầm :vì ở đây là nơi sau này
se đặt các kích nâng hạ dầm trong trường hợp thi công và sủa chữa khi
cần thiết do vậy ở đây cấu tạo sẽ chắc chắn hơn ở đây có thể chọn các
loại dầm ngang định hình I700, I1200


NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

- k/n: liên kết các dầm dọc chủ và hình thành mặt phẳng kết cấu trong mặt

phẳng nằm ngang (hay còn gọi hệ giằng gió hoặc là hệ giằng ngang )
- vai trò : + chống lại lực ngang (gió,lực ly tâm…) truyền các lực ngang này
xuống gối
+ giảm chiều dài tự do của cánh nén
+ đảm bảo tinh chất bất biến hình cua kết cấu trong khai thác cũng
như thi công do vậy người ta có thể bố trí các hệ liên kết dọc trong cả 2 giai
đoạn hoặc chỉ trong giai đoạn thi công người ta gọi là hệ liên kết dọc tạm thời
- cấu tạo : hệ liên kết dọc là một phần của dầm chủ và bổ sung thêm các
thanh chéo và thanh chống ngang tạo thành một dàn phằng trong mặt phẳng
nằm ngang,các hệ liên kết dọc có thể được cấu tạo từ các thanh thép hình,yêu
cầu mỗi thanh phải đảm bảo yêu cầu về cấu tạo và chịu lực

 Khái niệm :mối nối là mối nối giữa các đoạn dầm
 Sự cần thiết phải có mối nối :
- do điều kiện thi công
- do điều kiện chế tạo
- do điều kiện vận chuyển
thường các đoạn dầm chế tạo trong công xưởng theo các đoạn
12m và dùng mối nối để nối chúng lại
 có 2 loại mối nối cơ bản đó là mối nối bản bụng,mối nối bản
cánh
1. mối nối bản bụng :đặc điểm làm việc bản bụng chủ yếu làm
việc chịu cắt chỉ một phần chịu mômen
- mối nối thường được dùng loại mối nối đối đầu hạn chế mối
nối tại vị trí có lực cắt lớn khi dùng mối nối đối đầu sẽ giảm


NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

được số lương môi nối chồng tránh truyền lực lệch tâm giảm

được số đinh chịu lực êm thuận
2. mối nối bản cánh :đặc điểm mối nối bản cánh chủ yếu chịu
mô men lực tác động
N= M/ (h+tbc)
Trong đó
M: mô men tác dụng lên cánh dầm
H: chiều cao dầm
Tbc:chiều dày bản táp cánh dầm
 mối nối có thể dùng loại mối nối đối đầu,so le hay kết hợp cả
hai khi dùng mối nối đối đầu thì có đặc điểm như sau :đơn
giản tốn nhiều bản táp mối nối so le thì bản cánh và bản táp bị
gián đoán ở nhiều vị trí yêu cầu ít bản táp,chiều dày bản táp
nhỏ vận chuyền kho khăn dễ bị cong vênh thi công khó khăn
vì các khối dầm chỉ thuận tiện nâng hạ,cẩu theo phương thẳng
đứng
 một số chú ý khi bố trí mối nối :
- ở những nơi mà mối nối thay đổi mặt cắt thì nên tính toán cho
mặt cắt nhỏ hơn để tính toán
- tại vị trí mối nối chịu kéo và chịu uốn phải dùng liên kết ma sát
(bu lông cương độ cao) nếu dùng mối nối liên kết
- bản táp của mối nối không được bé hơn 8mm
- mối nối tại xưởng nên dùng mối nối hàn,mối nối ngoài công
trường nên sử dụng mối nối bu lông
 tạo độ vồng
 mục đích : tạo độ vồng là quá trình chủ động làm
cho biến dạng của kết cấu được nâng cao lên hay
còn nói là hạn chế độ võng của kết cấu làm cho kết
cấu thõa mãn về điều kiện độ võng
 độ vồng thường được tính như sảu
y vồng = Ydc+Ydw+1/2Yll

với độ võng của kết cấu


NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

y võng = Ydc+Ydw+1/2Yll
như vậy với việc tạo độ vồng như vậy sẽ làm cho
biên độ dao động của dầm là bé nhờ vậy xe chạy
êm thuận
độ vồng của dầm thường được thiết kế như sau :
người ta sẽ tính toán độ vồng cho mặt cắt có độ
võng lớn nhất độ vồng của các mặt cắt còn lại sẽ
được tính theo phương trình đường cong nào đó
 các phương pháp tạo độ vồng
- với các nhịp nhỏ giá trị tạo đọ vồng không lớn :nguwofi ta có
thể tạo độ vồng bằng cách thay đổi chiều dày lớp phủ mặt cầu
- với các nhịp lớn người ta se bẻ cong các đầu của đoạn dầm lúc
đó các hàng đinh cũng phải bố trí lại
-

 Khái niệm :khái niệm liên hợp được chỉ hiểu theo 2 cách
liên hợp về mặt vật liệu và liên hợp về mặt kết cấu
-liên hợp về mặt vật liệu khi trong kết cấu có từ 2 loại vật
liệu trở lên (mặt cắt liên hợp)
- liên hợp vê mặt kết cấu khi trong kết cấu có từ 2 dạng sơ
đồ tĩnh học trở lên (kết cấu liên hợp)
 Nguyên lý cấu tạo: mặt cắt liên hợp BTCT-THÉP là mặt
cắt có 2 phần BTCT và thép 2 phần này được liên kết chặt
chẽ với nhau cùng tham gia chịu lực trong một mặt cắt
thống nhất

 Nguyên lý làm việc :các giai đoạn làm việc của dầm
- Giai đoạn 1 lắp dầm thép
+ kết cấu chịu lực là dầm thép
+ mặt cắt chịu lực là mặt cắt dầm thép


NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

+tải trọng :tải trọng bản thân của dầm thép
- Giai đoạn 2 lăp dựng ván khuôn đổ bê tông
+ kết cấu chịu lực là dầm thép
+ mặt cắt chịu lực là mặt cắt dầm thép
+tải trọng : tải trọng bản bê tông + các tải trọng thi công bản bê
tông
-giai đoạn thứ 3 sau khi đã thi công neo liên kết BTCT đã đạt
cường độ thi công các tải trọng giai đoạn 2 như lan can gờ chắn
+ kết cấu chịu lực là dầm thép + bản BTCT
+ mặt cắt chịu lực là mặt cắt liên hợp
+tải trọng :tải trọng giai đoạn 2 + hoạt tải
Như vậy nguyên lý tính toán sẽ là: ứng với giai đoạn làm việc
nào phải dùng kết cấu và tải trọng tương ứng như vậy cùng một
dạng kết cấu nếu thi công theo các phương pháp khác nhau thì
nội lực của kết cấu sẽ khác nhau

 Vai trò :trong cầu liên hợp neo liên kết bản mặt cầu với
dầm thép thành một kết cấu thống nhất cùng nhau làm
việc và chịu lực
 Một số quy định về bố trí neo chống cắt
- Việc bố trí neo phụ thuôc vào dầm là dầm giản đơn hay liên tục
về dầm liên tục thì là vũng chịu moomen âm hay momen dương

- Với dầm giản đơn thì phải bố trí neo chống cắt trên suốt chiều
dài dầm
- Với dầm liên tục cũng nên bố trí neo dọc chiều dài của dầm
Trong vùng moomen âm nếu không phải là mặt cắt liên hợp thì
có thể không bố trí neo nhưng tại những vùng nội lực có điểm
uốn nên bố trí neo để tránh hiện tượng chuyển đột ngột từ tiết
diện liên hợp sang tiết diện không liên hợp
 Có hai loại neo thường dùng như sau :
- Neo chữ C


NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

- Neo đinh :được làm từ các thép tròn được gia công từ các thanh thép
các bon gia công nguội có giới hạn kéo chảy nhỏ nhất là 350 Mpa
Neo gồm 2 phần thân neo và mũ neo ưu điểm của loại neo này là do có
mũ neo nên chống được cả lực trượt và lực tách
Một số quy định với loại đing neo này : chiều cao của đinh neo phải lớn
hơn 4 lần đường kính cua thân neo
Khoảng cách của các neo theo phương dọc cầu không bé hơn 6 lần
đường kính thân neo và không lớn hơn 600mm
Theo phương ngang cầu thì khoảng cách của các đinh neo phải lớn hơn
4 lần đường kính thân neo
Khoảng cách từ mép thân neo đến mép bản cánh không được bé hơn
25mm

- Các neo được bố trí để liên kết bản bê tông và dầm thép chúng

được

thiết kế để tạo ra lực chống trượt và chống bóc giữa bản bê tông và
dầm thép
- Khi tính toán neo có 2 nội dung chủ yếu là tính tính neo theo trạng thái
cường độ và trạng thái mỏi
- Khi các dầm liên hợp chịu uốn nó sẽ gây ra biến dạng gây lực trượt neo
(hay còn gọi là lực cắt ) và lực nhổ Các tải trọng gây ra gồm :tĩnh tải
giai đoạn 2,hoạt tải,các yếu tố như co ngót và từ biến


NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

- Tính toán neo gồm các bước như sau
+ đầu tiên người ta sẽ tính ra được gây trượt neo và sức kháng cắt của
mỗi neo từ đó theo điều kiện cường độ người ta sẽ xác định được số neo
cần bố trí ,sau đó người dựa vào số neo cần bố trí đó người ta sẽ kiểm
toán theo điều kiện mỏi dựa vào thông số bước neo cần bố trí

Mối nối có thể bị phá hoại theo hai phương thức
 Bản nối không đủ sức kháng
 Đám bu lông liên kết không đủ sức kháng
Như vậy khi kiểm toán phải kiểm toán theo cả 2 điều kiện
1. Sức kháng của bản táp phải lớn hơn ứng lực tác dụng lên bản táp
2. Sức khánh trong bu lông phải lớn hơn lực tác dụng lên bu lông
 Tính mối nối bụng dầm :bụng dầm được xem như tiếp nhận toàn
bộ lực cắt một phần moomen và lực dọc
V=Vsp
M=Msp*Iw/I
N=Nsp*Aw/A
Công thức kiểm toán
Ru

Ru :nội lực trong đinh làm việc bất lợi nhất
Rn:sức kháng của định
Rn lấy giá trị min của 2 giá trị sức kháng cắt và sức kháng trượt
Sức kháng trượt : Rn= Kh*Ks*Ns*Pt
Sức kháng cắt Rn=0,48 Ab*Fub*Ns
Rn=0,38 Ab*Fub*Ns
 Tính mối nối cánh dầm : môi nối cánh dầm chịu hoàn toàn mô
men và lực dọc tác dụng lên mối nối
Kiêm toán mối nối bản cánh theo 2 trường hợp
-kiêm toán theo bản nối
Abản nối * F bản nối >Nf
-kiểm toán theo bu lông
N*[Nb] >Nf


NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

Nf=Nsp/2+Msp/(D+(tc+tt)/2)
[Nb] =m*k*fms*N
Điều chingr nội lực là sự can thiệp một cách chủ động để phân bố lại iệu
ứng lực trong kết cấu
Mục đích -:dầm giản đơn sơm đua bản bê tông vào làm việc chung với dầm
-dầm liên tục tạo nên lực nén tại các bản của gối tựa (ví trí chịu
moomen ấm trong giai đoạn khai thác đồng thời đưa bản bê tông chịu cũng
tĩnh tải giai đoạn 1
 Đối với dầm giản đơn : gồm các bước sau
1. Xây dựng trụ tạm lắp đặt dầm thép thi công bản BTCT
- Kết cấu chịu lực vẫn là dầm thép nhưng sơ đồ tĩnh học đã thay đổi
thành dầm liên tục hoặc kết cấu liên hợp với tăng đơ
- Tải trọng : tĩnh tải 1+ tải trọng thi công

2. Dỡ bỏ trụ tạm thi công mặt cầu, lan can khe biến dạng …hoàn
thiện cầu đưa vào khai thác
- Kết cấu chịu lực là dầm thép + bản BTCT
- Mặt cắt chịu lục là mặt cắt liê hợp
- Tải trọng :tĩnh tải phần 2+hoạt tải +hiệu ứng ngược do phản lực gối trụ
tạm
Nhận xét :về sơ đồ làm việc trong trường hợp này giống như sơ đồ
thông thường nhưng bản bê tông đã được đưa vào sớm hơn để cùng
chịu lực vời dầm thép
 Đối vơi dầm liên tục
- Trình tự thi công
1. lắp đặt dầm thép
- Kết cấu chịu lực là dầm thép liên tục
- Tải trọng :trọng lượng bản thân của dầm thép
2. Kích căng cao độ kê gối tại trụ P1,P2 hay hạ cao độ kê gối tại trụ
P1,P4 để tạo nên hiệu ứng chuyển vị gối Y1 và Y2
- Kết cấu chịu lực là dầm thép liên tục 3 nhịp
- Tải trọng là chuyển vị cưỡng bức y1 và y2
3. Thi công đổ bản BT,theo trình tự đổ phần BT trên đỉnh trụ sau
cùng


NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

4. Hạ gối tại các trụ P2,P3 hoặc nâng tại trụ P1,P4
- Kết cấu chịu lực là dầm liên hợp mặt cắt chịu lực mặt cắt liên hợp
- Tải trọng là chuyển vị ngược y1.y2
5. Thi công lớp phủ mặt cầu,lan can tĩnh tải phần 2
Nhận xét : công nghệ như trên gọi là điều chỉnh nội lực bằng
cách thay đổi cao độ gối mục đích là tạo các lực nén trước cho

các thớ trên của mặt cắt trên đỉnh trụ để triệt tiêu hiệu ứng kéo
sau này khi chịu tĩnh tải giai đoạn 2 và hoạt tải

Không ảnh hưởng giải thích công thức tính ứng suất của dầm thép ra thay
đổi mac bê tông chỉ ảnh hưởng đến lực tác dụng lên bản bê tông ảnh hưởng
đến moomen dẻo từ đó ảnh hưởng đến sức kháng của kết cấu

Khi chiều dài nhịp chính lớn hơn 90 m người ta sẽ nghĩ đến
phương án làm dầm thép có mặt cắt thay đổi lúc đó căn cứ vào
biểu đồ moomen sẽ tạo ra sự thay đổi chiều cao mặt cắt bằng
cách tạo ra các đường cong đáy dầm
 Bố trí đường cong đáy của dầm thép có thể theo đường cong
parapol hay dạng đường thẳng
 Việc bố trí như vậy có ưu điểm và nhược điểm như sau:
 Ưu điểm :
- Kết cấu chịu lực hợp lý do vậy tăng khả năng vượt nhịp,tiết
kiệm vậy liêu,tăng tính thẩm mỹ cho kết cấu,
 Nhược điểm :khó khăn trong thi công và chế tạo (trong thì công
khi mặt cắt thay đổi người ta sẽ phải thi công theo phương pháp


NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

lắp hẫng bắt đinh vít bu lông trên sông nước rất phức tạp ,đáng ra
nếu thi công lao kéo dọc dầm thép sẽ tốt hơn rát nhiều

- Theo TCN18-79 kiêm toán theo 3 trạng thái giơi hạn
+ trang thái 1 :kiểm toán về cường độ,về mỏi về ổn định
Về cường độ :Kiểm toán theo ứng suất cắt và ứng suất pháp, và ứng
suất tương đương

Kiểm toán mỏi theo ứng suất pháp (sử dụng mô men khác với kiểm
toán cường độ còn moomen chống uốn vẫn giữ nguyên nhưng có xét
đến chỉ số triết giảm
Kiểm toán ổn định theo ứng suất pháp
+trạng thái 2: kiểm toán về chuyển vị biến dạng,dao động
+trạng thái 3: kiểm toán về nứt
Bề rộng về nứt cho phép phải bé hơn giới hạn nứt an=0.2mm
Ưu điểm : công thức đơn giản tường minh dễ tính toán,hiện nay vẫn
được sử dụng khá nhiều mà nổi bật là cách tính hệ số phân bố ngang
Nhươc điểm :chỉ xét sự làm việc của kết cấu vật liệu thép trong giai
đoạn đàn hồi do vậy so với TCN 272-05 thì không phát huy hết khả
năng là việc của vật liệu,đối với vật liệu bê tông thì có xét đến bê tông
làm việc ngoài giới hạn đàn hồi ( bê tông có biến dạng dẻo) nhưng
trong tính toán vẫn sử dụng các công thức của lý thuyết đàn hồi
-sử dụng các hệ số kinh nghiệm và triết giảm
-lấy sự làm việc của một điểm trong mặt cắt để đánh giá sự làm việc
chung toàn kết cấu
- Theo TCN 272-05 phân ra:
+ 3 trạng thái về giới hạn cường độ
Kiểm toán về moomen ,về lực cắt,kiểm toán sườn dầm theo điều kiện
mỏi
+ trạng thái giới hạn đặc biệt
+trạng thái giới hạn sử dụng


NGỌC HÒA CẦU HẦM K48

Kiểm tra độ võng của kết cấu do hoạt tải và tĩnh tải theo phân tích đàn
hồi (thông qua đại lượng ứng suất)
Kiểm tra chu kỳ dao động (cái này lấy của TCN 728-79)

Ưu điểm : có xét đến vây liệu làm việc ngoài trạng thái giới hạn đàn hồi
như vậy tận dụng hết khả nằng làm việc của vật liệu,các hệ số tính toán
chủ yếu là các hệ số thống kê từ thực tế ví dụ như tính mỏi ( nên độ
chính xác cao hơn )