Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Đồ án Thiết kế cầu thép
BÀI GIҦNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG PHҪN CҪU Ĺu hành nͱi bͱ Tháng 01 – 2010 Bài gi̫ng CTGT ph̯n c̯u (LBK 02/2010) - 1 - BÀI GIҦNG CTGT Phҫn : CÔNG TRÌNH CҪU ( Tái bҧn lҫn thӭ 8, có chӍnh sӱa ) 2005 - 2010 Ngѭӡi biên soҥn : TS. LÊ BÁ KHÁNH Tp. Hӗ Chí Minh, 02 - 2010 Bài gi̻ng CTGT ph̿n c̿u - 2 - Mӝt sӕ tӯ viӃt tҳt BMC – bҧn mһt cҫu BT – bê tông BTCT – bê tông cӕt thép; GĈ – giҧn ÿѫn; KCN – KӃt cҩu nhӏp LBH – LӅ bӝ hành ѬST – ӭng suҩt trѭӟc; PT – phѭѫng trình; PTHH – phҫn tӱ hӳu hҥn Tiêu chuҭn – Tiêu chuҭn thiӃt kӃ cҫu 22 TCN 272-05 TTGH – trҥng thái giӟi hҥn; Bài gi̫ng CTGT ph̯n c̯u (LBK 02/2010) - 3 - 1 KHÁI NIӊM Vӄ CÔNG TRÌNH NHÂN TҤO TRÊN ĈѬӠNG Ô-TÔ . 6 1.1 Giӟi thiӋu vӅ công trình nhân tҥo (CTNT) trên ÿѭӡng 6 1.1.1 Khái niӋm vӅ CTNT : 6 1.1.2 Cҫu . 6 1.1.3 Cӕng 6 1.1.4 Ĉѭӡng hҫm 6 1.1.5 Ĉѭӡng tràn . 6 1.1.6 BӃn phà 7 1.1.7 Mӝt sӕ công trình nhân tҥo trong thành phӕ 7 1.1.8 Mӝt sӕ công trình nhân tҥo trên ÿѭӡng trong vùng núi . 7 1.2 Các bӝ phұn cѫ bҧn cӫa công trình cҫu 7 1.2.1 Các bӝ phұn cѫ bҧn cӫa công trình cҫu . 8 1.3 Chi tiӃt mӝt sӕ kӃt cҩu cӫa cҫu . 9 1.4 Phân loҥi cҫu 13 1.4.1 Sѫ ÿӗ phân loҥi cҫu 13 1.4.2 Phân loҥi theo sѫ ÿӗ kӃt cҩu (tƭnh hӑc) có: 13 1.4.3 Phân loҥi theo ÿһc ÿiӇm riêng cӫa công trình nhѭ: 13 1.4.4 Phân loҥi theo quy mô công trình: . 13 1.4.5 Theo tѭѫng quan giӳa trөc cӫa hàng gӕi biên và trөc dӑc cҫu 15 1.5 Lӏch sӱ phát triӇn ngành xây dӵng cҫu 15 1.5.1 Giӟi thiӋu chung 15 1.5.2 Thӡi kǤ trѭӟc CN & La mã cә ÿҥi . 15 1.5.3 Thӡi kǤ Phөc hѭng và hұu Phөc hѭng (thӃ kӹ 14 – 16) 15 1.5.4 Thӡi kǤ cách mҥng công nghiӋp 15 1.5.5 Thӡi kǤ hiӋn ÿҥi . 16 1.5.6 Lӏch sӱ phát triӇn ngành cҫu ӣ ViӋt nam . 17 1.6 Mӝt sӕ phѭѫng hѭӟng phát triӇn trong ngành xây dөng cҫu 17 1.6.1 VӅ vұt liӋu 17 1.6.2 VӅ kӃt cҩu 17 1.6.3 VӅ liên kӃt và ghép nӕi 17 1.6.4 VӅ công nghӋ thi công . 18 1.6.5 VӅ lý thuyӃt tính toán thiӃt kӃ . 18 1.6.6 Các nghiên cӭu thӵc nghiӋm . 18 1.7 Câu hӓi ôn tұp 18 2 VҰT LIӊU LÀM CҪU . 19 2.1 Bê tông . 19 2.2 Thép 19 2.3 Cӕt thép 20 2.4 Bê tông cӕt thép 21 2.5 Câu hӓi ôn tұp 21 3 KHÁI NIӊM THIӂT Kӂ CÔNG TRÌNH NHÂN TҤO 22 3.1 Các ÿӏnh nghƭa 22 3.2 TriӃt lý thiӃt kӃ . 22 3.2.1 Tәng quát . 22 Bài gi̻ng CTGT ph̿n c̿u - 4 - 3.2.2 Các TTGH 23 3.3 Câu hӓi ôn tұp .24 4 THIӂT Kӂ TӘNG THӆ VÀ ĈҺC ĈIӆM Vӎ TRÍ CҪU .25 4.1 Các ÿӏnh nghƭa 25 4.2 Phҥm vi áp dөng cӫa kӃt cҩu nhӏp cҫu 26 4.3 Mӻ quan cҫu .27 4.4 Các ÿһc trѭng vӏ trí .27 4.5 Tiêu chuҭn hình hӑc 28 4.5.1 Cҩu tҥo mһt ÿѭӡng .28 4.5.2 Kích thѭӟc sѫ bӝ cӫa kӃt cҩu .28 4.5.3 Trҳc dӑc cӫa công trình cҫu: 29 4.5.4 Kích thѭӟc theo phѭѫng dӑc cҫu .29 4.5.5 Tƭnh không .30 4.5.6 Các mӭc nѭӟc: .32 4.6 So sánh các phѭѫng án kӃt cҩu .33 5 TҦI TRӐNG & Hӊ SӔ TҦI TRӐNG .37 5.1 Các ÿӏnh nghƭa 37 5.2 Tҧi trӑng tác dөng lên cҫu 37 5.2.1 HӋ sӕ tҧi trӑng Jp, JLL .37 5.2.2 Tҧi trӑng thѭӡng xuyên 38 5.2.3 Tҧi trӑng nhҩt thӡi 38 5.3 Hoҥt tҧi xe .39 5.3.1 Sӕ làn xe thiӃt kӃ 39 5.3.2 HӋ sӕ làn xe, m .39 5.3.3 Hoҥt tҧi xe ôtô thiӃt kӃ .40 5.3.4 Lӵc xung kích: IM .43 6 PHÂN TÍCH VÀ ĈÁNH GIÁ KӂT CҨU .44 6.1 Các ÿӏnh nghƭa 44 6.2 Ký hiӋu .45 6.3 Các phѭѫng pháp phân tích kӃt cҩu ÿѭӧc chҩp nhұn 45 6.4 Dҫm chính .46 6.4.1 Phѭѫng pháp hӋ sӕ phân phӕi ngang (phân bӕ ngang). .46 6.4.2 Phân loҥi mһt cҳt ngang KCN 47 6.4.3 HӋ sӕ phân bӕ cho moment 47 6.4.4 HӋ sӕ phân bӕ cho lӵc cҳt 48 6.5 Dҫm ngang 48 6.6 Bҧn mһt cҫu 49 6.6.1 Tәng quát .49 6.6.2 BӅ rӝng cӫa các dҧi tѭѫng ÿѭѫng bên trong 49 6.6.3 BӅ rӝng dҧi tѭѫng ÿѭѫng tҥi các mép cӫa bҧn .50 6.6.4 Tính toán các hiӋu ӭng lӵc .50 7 MӔ TRӨ CҪU 52 7.1 Khái niӋm cѫ bҧn vӅ mӕ trө cҫu .52 7.2 Cҩu tҥo mӕ trө cҫu 52 7.2.1 Phân loҥi mӕ trө cҫu .52 Bài gi̫ng CTGT ph̯n c̯u (LBK 02/2010) - 5 - 7.2.2 Cҩu tҥo trө cҫu . 52 7.2.3 Cҩu tҥo mӕ cҫu 53 7.2.4 NӅn móng mӕ trө cҫu 54 7.3 ThiӃt kӃ mӕ trө . 54 7.3.1 Trình tӵ thiӃt kӃ mӕ trө cҫu thѭӡng phҧi qua nhӳng bѭӟc sau: . 54 7.3.2 KiӇm tra lҥi các tiӃt diӋn theo các trҥng thái giӟi hҥn . 55 8 CÔNG TRÌNH & PHѬѪNG TIӊN GIAO THÔNG TRONG ĈÔ THӎ . 56 8.1 Khái niӋm và mөc tiêu xây dӵng công trình giao thông ÿô thӏ 56 8.2 Công trình giao thông ÿô thӏ 56 8.2.1 Hҫm chui cho phѭѫng tiӋn giao thông và ngѭӡi ÿi bӝ: . 56 8.2.2 Cҫu cҥn 57 8.2.3 Nút giao thông cùng mӭc 58 8.2.4 Nút giao thông khác mӭc . 59 8.3 Công trình bӡ sông . 61 8.3.1 Công trình gia cӕ bӡ sông 61 8.3.2 ĈiӇm ngҳm cҧnh ӣ bӡ sông . 61 8.3.3 Phѭѫng pháp mӣ rӝng ÿѭӡng bӡ sông . 62 8.4 Bãi ÿӛ xe và bãi ÿáp cho máy bay trӵc thăng . 62 8.4.1 Bãi ÿӛ xe 62 8.4.2 Bãi ÿáp cho máy bay trӵc thăng trong thành phӕ 63 8.5 Phѭѫng tiӋn giao thông công cӝng: 63 9 XÂY DӴNG CҪU 65 9.1 Xây dӵng móng cӑc ÿài cao . 65 9.2 Vұn chuyӇn dҫm BTCT 66 9.3 Các phѭѫng pháp thi công KCN cҫu BTCT . 66 9.4 Lao lҳp kӃt cҩu nhӏp cҫu BTCT nhӏp giҧn ÿѫn 67 9.5 Lao lҳp kӃt cҩu nhӏp cҫu thép . 68 10 PHӨ LӨC . 69 10.1 Mӝt sӕ dҥng dҫm giҧn ÿѫn . 69 10.2 Vұt liӋu dùng trong xây dӵng cҫu 73 10.2.1 Cӕt thép, thép hình 73 10.2.2 ThiӃt kӃ cҩp phӕi BT . 74 10.2.3 Tên mӝt sӕ loҥi kӃt cҩu giàn 75 10.3 Phѭѫng pháp thi công cҫu 75 11 TÀI LIӊU THAM KHҦO 78 Bài gi̻ng CTGT ph̿n c̿u - 6 - 1 KHÁI NIӊM Vӄ CÔNG TRÌNH NHÂN TҤO TRÊN ĈѬӠNG Ô-TÔ 1.1 Giӟi thiӋu vӅ công trình nhân tҥo (CTNT) trên ÿѭӡng 1.1.1 Khái ni͟m v͙ CTNT : Là mӝt kӃt cҩu do con ngѭӡi xây dӵng trên ÿѭӡng, cho phép vѭӧt qua các chѭӟng ngҥi vұt, ÿӇ ÿҧm bҧo giao thông. Công trình nhân tҥo bao gӗm: Cҫu, cӕng, hҫm, bӃn phà, … 1.1.2 C̿u Cҫu: mӝt kӃt cҩu bҩt kǤ vѭӧt qua phía trên chѭӟng ngҥi vұt, có khҭu ÿӝ 6m, tҥo thành mӝt phҫn cӫa tuyӃn ÿѭӡng (Hình 1-1). Hình 1-1 C̯u d̯m gi̫n ÿ˯n Hình 1-2 C͙ng thoát n˱ͣc qua thân ÿ˱ͥng 1.1.3 Cͩng Cӕng: là công trình nҵm trong nӅn ÿҳp cӫa tuyӃn ÿѭӡng nhҵm giҧi quyӃt cho dòng chҧy lѭu thông khi giao cҳt vӟi tuyӃn ÿѭӡng (Hình 1-2) 1.1.4 Ĉ́͵ng h̿m Ĉѭӡng hҫm: có nhiӋm vө nhѭ cҫu nhѭng ÿѭӧc xây dӵng trong lòng ÿҩt, trong nѭӟc hoһc xuyên qua núi (Hình 1-3). 1.1.5 Ĉ́͵ng tràn Ĉѭӡng tràn: ÿѭӧc xây dӵng khi tuyӃn ÿѭӡng cҳt ngang dòng chҧy có mӭc nѭӟc không lӟn, lѭu lѭӧng có thӇ thoát qua kӃt cҩu thân ÿѭӡng. Mӝt năm chӍ có vài giӡ hoһc vài ngày nѭӟc ngұp và tràn qua mһt ÿѭӡng, song xe cӝ vүn qua lҥi ÿѭӧc. Hình 1-3 H̯m giao thông ÿ˱ͥng s̷t Bài gi̫ng CTGT ph̯n c̯u (LBK 02/2010) - 7 - 1.1.6 B͗n phà BӃn phà: công trình ÿӇ cho phѭѫng tiӋn giao thông lên & xuӕng phà. 1.1.7 Mͱt sͩ công trình nhân t̹o trong thành phͩ Hình 1-4 M͡t s͙ công trình nhân t̩o trong thành ph͙ a) H̯m chui cͯa nút giao thông; b) C̯u v˱ͫt ͧ nút giao thông; c) C̯u c̩n; 1 – C͝ng h̯m; 2 – Trͭ trung gian; 3 – M͙ c̯u; 4 – K͇t c̭u nh͓p; 5 – Ĉ˱ͥng h̯m. 1.1.8 Mͱt sͩ công trình nhân t̹o trên ÿ́͵ng trong vùng núi Hình 1-5 M͡t s͙ công trình nhân t̩o trên ÿ˱ͥng trong vùng núi a) mái che; b) b̫n console; c) viaduct ) ĈӇ cho công trình nhân tҥo ÿѭӧc hoàn thành & phөc vө lâu dài cҫn phҧi: Khҧo sát, ThiӃt kӃ, Xây dӵng, Bҧo dѭӥng. 1.2 Các bӝ phұn cѫ bҧn cӫa công trình cҫu Công trình cҫu là mӝt tәng thӇ bao gӗm: phҫn cҫu, ÿѭӡng ÿҫu cҫu, công trình gia cӕ bӡ sông, công trình hѭӟng dòng, … Các công trình giao thông trên ÿѭӡng là nhӳng thành phҫn quan trӑng phӭc tҥp và tӕn kém. Ӣ nѫi ÿӏa hình bҵng phҷng giá thành xây dӵng chiӃm 10 % giá thành xây dӵng tuyӃn ÿѭӡng. Ĉӏa hình càng phӭc tҥp (ÿӗi, núi, nhiӅu sông suӕi, …) giá thành sӁ tăng lên rҩt nhiӅu, ÿôi khi ÿҥt ÿӃn 30 % giá thành xây dӵng tuyӃn ÿѭӡng hay hѫn. Bài gi̻ng CTGT ph̿n c̿u - 8 - 1.2.1 Các bͱ phͅn c˿ b̻n cͿa công trình c̿u Hình 1-6 Các b͡ ph̵n c˯ b̫n cͯa công trình c̯u 1. K͇t c̭u nh͓p; 2. Trͭ; 3. M͙; 4. Móng. Chi ti͇t A, xem Hình 1-12 KӃt cҩu phҫn cҫu gӗm hai nhóm : KӃt cҩu thѭӧng tҫng, KӃt cҩu hҥ tҫng. * KӃt cҩu thѭӧng tҫng: các thành phҫn nҵm cao hѫn cao ÿӝ gӕi cҫu, gӗm các thành phҫn sau: - Lan can, lӅ bӝ hành, - Bҧn mһt cҫu, lӟp phӫ mһt cҫu, dҧi phân cách, khe co giãn, - Dҫm chӫ, dҫm ngang (bҧn chҳn ngang), … - HӋ thӕng thoát nѭӟc, chiӃu sáng … ) Có thӇ coi kӃt cҩu thѭӧng tҫng nhѭ là kӃt cҩu nhӏp (KCN). KCN – kӃt cҩu cӫa cҫu bao trùm khoҧng không giӳa các trө (mӕ). KCN ÿӥ toàn bӝ tҧi trӑng lѭu thông trên cҫu, truyӅn chúng xuӕng mӕ trө. * KӃt cҩu hҥ tҫng: các thành phҫn nҵm thҩp hѫn cao ÿӝ gӕi cҫu, gӗm các thành phҫn sau: - Mӕ trө: Bӝ phұn kê ÿӥ kӃt cҩu nhӏp, tiӃp nhұn toàn bӝ tҧi trӑng cӫa KCN và hoҥt tҧi, truyӅn xuӕng nӅn ÿҩt qua kӃt cҩu móng. Mӕ nҵm ӣ hai ÿҫu cҫu, trө ÿѭӧc bӕ trí ӣ khoҧng giӳa 2 mӕ. - Móng cuҧ mӕ trө. * Trong công trình cҫu còn có thêm ÿѭӡng ÿҫu cҫu, công trình hѭӟng dòng. NhiӋm vө chính cӫa bҧn là tҥo mһt cҫu xe chҥy và truyӅn tҧi trӑng lên các dҫm. Lӟp phӫ mһt cҫu : gӗm nhiӅu lӟp, có tác dөng nhѭ là lӟp hao mòn, chӕng thҩm, tҥo ÿӝ dӕc ngang, tҥo bҵng phҷng cho mһt ÿѭӡng trên cҫu. Chi tiӃt A Bài gi̫ng CTGT ph̯n c̯u (LBK 02/2010) - 9 - 1.3 Chi tiӃt mӝt sӕ kӃt cҩu cӫa cҫu Hình 1-7 Tr̷c d͕c cͯa m͡t c̯u trên ÿ˱ͥng ôtô Hình 1-8 G͙i c̯u và cách thͱc d̯m kê lên trͭ c̯u (Chi ti͇t B) Hình 1-9 C̭u t̩o g͙i cao su Hình 1-10 K͇t c̭u lan can & l͉ b͡ hành cͯa c̯u trên ÿ˱ͥng ôtô; a)Khi Vtt 70 km/h; b) Khi Vtt > 70 km/h Chi tiӃt B a) b) [...]...- 10 - Bài gi ng CTGT ph n c u a) b) Hình 1- 11 Hình d ng d m BTCT ngsu t tr c a) d m I; b) d m T [ 21] Hình 1- 12 Khe co dãn cao su (Chi ti t A c a Hình 1- 6) Hình 1- 13 M t c t ngang c a m t c u d m thép – BTCT liên h p 1 – Lan can; 2 – B n m t c u; 3 – D m thép; 4 – G i c u; 5 – S ng t ng c ng 6 – H liên k t ngang; 7 – Tr c u ng; Bài gi ng CTGT ph n c u (LBK 02/2 010 ) - 11 - G – G TL 1: 40 H – H TL 1: 40... 02/2 010 ) - 11 - G – G TL 1: 40 H – H TL 1: 40 Hình 1- 14 B trí chung k t c u nh p L = 32,2m Bài gi ng CTGT ph n c u - 12 - Hình 1- 15 B trí chung k t c u nh p L = 32,2m (ti p theo) Bài gi ng CTGT ph n c u (LBK 02/2 010 ) 1. 4 - 13 - Phân lo i c u Có nhi u cách khác nhau 1. 4 .1 S phân lo i cơng trình c u phân lo i c u Phân loại cầu Theo vật liệu làm kết cấu nhòp Theo sơ đồ tónh học Theo phương pháp xây dựng Theo... s t thép xây d ng c u c s d ng nh là v t li u chính Bài gi ng CTGT ph n c u - 16 - Hình 1- 19 C u vòm gang qua sơng Severn (Anh) n m 17 76 - 17 79 1. 5.5 Th i k hi n i - Beton c t thép d ng l c và thép là nh ng v t li u xây d ng c u c dùng ph bi n - Nhi u cơng ngh thi cơng hi n i c phát minh N m 19 40 M , c u treo Tacoma nh p 853m, m i hồn thành c6 tháng ã b s p b i dao ng c ng h ng do gió ây là v tai n... có ng xe ch y trên và gi a; h – c u liên h p (d m – vòm); i – c u treo dây võng; k – c u treo dây v ng Bài gi ng CTGT ph n c u (LBK 02/2 010 ) 1. 4.5 Theo t - 15 - ng quan gi a tr c c a hàng g i biên và tr c d c c u Hình 1- 18 C u th ng, c u cong, c u xéo 1. 5 L ch s phát tri n ngành xây d ng c u 1. 5 .1 Gi i thi u chung C u là cơng trình nhân t o, vì v y l ch s phát tri n c a nó g n li n v i s phát tri n... c a ho t t i h d m m t c u và dây cùng làm vi c nh m t h liên h p 1. 4.3 Phân lo i theo c i m riêng c a cơng trình nh : C u phao, c u quay, … 1. 4.4 Phân lo i theo quy mơ cơng trình: C u nh (L 25m), c u trung (L = 25 10 0 m), c u l n (L > 10 0 m ho c có nh p L 42 m), c u v nh c u, c u bán v nh c u … Bài gi ng CTGT ph n c u - 14 - Hình 1- 17 Các s c ac u a, b, c – C u d m gi n n, liên t c, mút th a, d –... s p c u Tacoma khơng làm các nhà xây d ng l ng tránh c u treo mà ng c l i ã b sung cho ngành xây d ng c u nhi u v n c n hồn thi n Hình 1- 20 Phân tích dao ng c a Tacoma Narrow ( th i i m tr dao ng c ng h ng do gió) c khi b s p b i Bài gi ng CTGT ph n c u (LBK 02/2 010 ) - 17 - 1. 5.6 L ch s phát tri n ngành c u Vi t nam - Th i k tr c Cách m ng tháng 8 – 19 45: ph c v cho cơng cu c khai thác thu c a, ng... khuynh h ng: 1. 6 .1 V v t li u S d ng v t li u c ng cao (thép c ng cao, thép h p kim, bê tơng mác cao) và v t li u nh (bê tơng c t li u nh , h p kim nhơm), nh m m c ích gi m kh i l ng v t li u và gi m nh tr ng l ng b n thân k t c u 1. 6.2 V k t c u S d ng nh ng k t c u h p lý và áp d ng các bi n pháp i u ch nh ng su t nh m ti t ki m v t li u - K t c u b n tr c giao; - K t c u thép – bê tơng c t thép liên... i các bi n pháp t ng c ng c ng, c u dây v ng, c u khung – d m bê tơng c t thép ng su t tr c 1. 6.3 V liên k t và ghép n i S d ng các bi n pháp liên k t ghép n i có ch t l ng cao, th c hi n n gi n, ti t ki m nh liên k t hàn và bu lơng c ng cao cho k t c u thép, dán keo êpơxy v i k t c u bê tơng Bài gi ng CTGT ph n c u - 18 - 1. 6.4 V cơng ngh thi cơng Có th nói nh ng ti n b v cơng ngh thi cơng óng m... su i, khe v c, … 1. 5.2 Th i k tr c CN & La mã c i xây d ng c u là á và g V t li u ch y u d ng c u d m, vòm, treo giai o n này ã có các 1. 5.3 Th i k Ph c h ng và h u Ph c h ng (th k 14 – 16 ) ây là th i k khai sinh ra n n khoa h c hi n i và xây d ng lý thuy t tính tốn cơng trình (R Hooke, I Newton, J Bernoulli, L Euler, …) 1. 5.4 Th i k cách m ng cơng nghi p Trong th i k này gang, s t thép xây d ng c... d ng m t m ng l i ng giao thơng khá bài b n Vi t nam C u Long biên là m t trong nh ng ni m t hào cu ngành giao thơng cơng chánh Pháp - Th i k t 19 45 – 19 75 và sau ó : Ngành c u ng ã có nh ng c g ng v t qua nhi u khó kh n - Th i k t sau 19 92: ây là th i k phát tri n th c s cu ngành c u ng Vi t nam, chúng ta h c t p c các cơng ngh xây d ng c u tiên ti n cu th gi i 1. 6 M t s ph c u ng h ng phát tri n . c̯u a) b) Bài gi̫ng CTGT ph̯n c̯u (LBK 02/2 010 ) - 11 - G – G TL 1: 40 H – H TL 1: 40 Hình 1- 14 B͙ trí chung k͇t c̭u nh͓p L = 32,2m Bài gi̻ng CTGT. Chi tiӃt B a) b) Bài gi̻ng CTGT ph̿n c̿u - 10 - Hình 1- 11 Hình d̩ng d̯m BTCT ͱngsṷt tr˱ͣc. a) d̯m I; b) d̯m T [ 21] Hình 1- 12 Khe co dãn cao su