- Bài tập - Bài giảng Cầu thép F 1 Bài 1: Cho một kết cấu nhịp cầu dầm giản đơn nh hình vẽ: L tt x L nh Cho biết: - Chiều dài nhịp: L nh = 33m. - Khoảng cách từ tim gối đến đầu dầm là: a = 0,3m. - Hoạt tải thiết kế: HL93K (tổ hợp xe tải thiết kế + tải trọng làn) - Khoảng cách từ tim gối đến mặt cắt tính toán: 4 tt L x = Yêu cầu: - Vẽ đờng ảnh hởng mômen và lực cắt tại mặt cắt cách tim gối đoạn bằng x. - Xếp tải theo phơng dọc cầu để có thể gây ra mômen lớn nhất tại mặt cắt x. - Xếp tải theo phơng dọc cầu để có thể gây ra lực cắt lớn nhất tại mặt cắt x. - Cho hệ số PBN g=0,45. Hãy tính nội lực tại mặt cắt x theo TTGH sử dụng, TTGH mỏi và TTGH cờng độ I do hoạt tải gây ra. Bài 2: Cho một kết cấu nhịp cầu dầm giản đơn nh hình vẽ: L tt x L nh Cho biết: - Chiều dài nhịp: L nh = 33m. - Khoảng cách từ tim gối đến đầu dầm là: a = 0,3m. - Hoạt tải thiết kế: HL93M (tổ hợp xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn) - Khoảng cách từ tim gối đến mặt cắt tính toán: 4 tt L x = Yêu cầu: - Vẽ đờng ảnh hởng mômen và lực cắt tại mặt cắt cách tim gối đoạn bằng x. - Xếp tải theo phơng dọc cầu để có thể gây ra mômen lớn nhất tại mặt cắt x. - Xếp tải theo phơng dọc cầu để có thể gây ra lực cắt lớn nhất tại mặt cắt x. - Cho hệ số PBN g=0,45. Hãy tính nội lực tại mặt cắt x theo TTGH sử dụng, TTGH mỏi và TTGH cờng độ I do hoạt tải gây ra. Bài 3: Cho mặt cắt dầm thép liên hợp BTCT có cấu tạo nh hình vẽ - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 1 - Bài tập - Bài giảng Cầu thép F 1 Hsb Dw Dc2 II II I I Y1 Z1 Hcb Cho biết: Các kích thớc cấu tạo dầm chủ nh sau: các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bản bụng D w 150 cm Chiều dày bản bụng t w 2 cm Bề rộng bản cánh trên b t 40 cm Chiều dày bản cánh trên t t 3 cm Bề rộng bản cánh dới b b 70 cm Chiều dày bản cánh dới t b 3 cm Chiều cao dầm thép H sb 156 cm Bề rộng tính toán của bản bêtông b s 200 cm Chiều dày bản bêtông t s 20 cm Bề rộng vút dầm b h 12 cm Chiều cao vút dầm t h 12 cm Chiều cao toàn bộ dầm chủ H cb 188 cm Yêu cầu: - Xác định đặc trng hình học của mặt cắt dầm giai đoạn I. + Diện tích mặt cắt dầm thép (mặt cắt nguyên): A NC + Vị trí trục trung hoà giai đoạn I: I-I. + Mômen quán tính của mặt cắt nguyên: I NC . + Mômen tĩnh của phần trên mặt cắt nguyên đối với trục trung hoà I-I. Bài 4: Cho mặt cắt dầm thép liên hợp BTCT có cấu tạo nh hình vẽ - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 2 - Bài tập - Bài giảng Cầu thép F 1 Hsb Dw Dc2 II II I I Y1 Z1 Hcb Cho biết: Các kích thớc cấu tạo dầm chủ nh sau: các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bản bụng D w 150 cm Chiều dày bản bụng t w 2 cm Bề rộng bản cánh trên b t 40 cm Chiều dày bản cánh trên t t 3 cm Bề rộng bản cánh dới b b 70 cm Chiều dày bản cánh dới t b 3 cm Chiều cao dầm thép H sb 156 cm Bề rộng tính toán của bản bêtông b s 200 cm Chiều dày bản bêtông t s 20 cm Bề rộng vút dầm b h 12 cm Chiều cao vút dầm t h 12 cm Chiều cao toàn bộ dầm chủ H cb 188 cm Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép n 8 Yêu cầu: - Xác định đặc trng hình học của mặt cắt dầm giai đoạn II. + Diện tích mặt cắt liên hợp ngắn hạn: A ST + Vị trí trục trung hoà giai đoạn II: II-II. + Chiều cao phần sờn dầm chịu nén đàn hồi D c . + Mômen quán tính của mặt cắt. - Biết khoảng cách từ đáy dầm đến trục trung hoà I-I là Y 1 =67,07cm và trong tính toán coi nh bỏ qua cốt thép thờng bố trí trong bản bêtông. Bài 5: Cho mặt cắt dầm thép liên hợp BTCT có cấu tạo nh hình vẽ - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 3 - Bài tập - Bài giảng Cầu thép F 1 Hsb Dw Dc2 II II I I Y1 Z1 Hcb Cho biết: Các kích thớc cấu tạo dầm chủ nh sau: các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bản bụng D w 150 cm Chiều dày bản bụng t w 2 cm Bề rộng bản cánh trên b t 40 cm Chiều dày bản cánh trên t t 3 cm Bề rộng bản cánh dới b b 70 cm Chiều dày bản cánh dới t b 3 cm Chiều cao dầm thép H sb 156 cm Bề rộng tính toán của bản bêtông b s 200 cm Chiều dày bản bêtông t s 20 cm Bề rộng vút dầm b h 12 cm Chiều cao vút dầm t h 12 cm Chiều cao toàn bộ dầm chủ H cb 188 cm Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép n 8 Yêu cầu: - Xác định lực dẻo tại các phần của mặt cắt dầm chủ và kiểm tra vị trí trục trung hoà dẻo (PNA). - Xác định chiều cao phần sờn dầm chịu nén D cp trong giai đoạn chảy dẻo. Bài 6: Cho mặt cắt ngang cầu nh hình vẽ: - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 4 - Bài tập - Bài giảng Cầu thép F 1 K 1 2 3 4 5 6 K' Cho biết: Các số liệu tính toán nh sau: - Số dầm chủ: n = 6 dầm. - Hoạt tải thiết kế: HL93 + Ngời. - Khổ cầu: 8 + 2x1,5 + 2x0,5m. - Khoảng cách giữa các dầm chủ: S = 200cm. - Chiều dài phần cánh hẫng: d e = 100cm. Yêu cầu: - Vẽ ĐAH phản lực gối của dầm biên số 1 và dầm trong số 3 theo phơng pháp đòn bẩy. - Xếp tải trọng bất lợi lên ĐAH. - Tính hệ số phân bố ngang của hoạt tải HL93 và tải trọng Ngời cho dầm biên số 1 và dầm giữa số 3. Bài 7: Cho mặt cắt ngang cầu nh hình vẽ: K 1 2 3 4 5 6 K' Cho biết: Các số liệu tính toán nh sau: + Số dầm chủ: n = 6 dầm. + Môđun đàn hồi của thép làm dầm: E s = 2.10 5 Mpa + Môđun đàn hồi của bêtông chế tạo bản: E c = 28441,8 Mpa + Diện tích mặt cắt dầm thép: A NC = 630 cm 2 + Diện tích mặt cắt dầm thép: I NC = 2418747 cm 4 . + Khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến trọng tâm của bản: e g = 110,93 cm. + Khoảng cách giữa các dầm chủ: S = 200cm. + Chiều dài phần cánh hẫng: d e = 100cm. + Chiều dày bản bêtông mặt cầu: t s = 20cm. Yêu cầu: - Tính tham số độ cứng dọc K g . - Tính hệ số PBN mômen (g M ) và hệ số PBN lực cắt (g V ) của hoạt tải HL93 và tải trọng Ngời cho 2 trờng hợp : + Trờng hợp 1: xếp tải trên một làn. + Trờng hợp 2: xếp tải trên 2 làn. Bài 8: Cho mặt cắt ngang cầu dầm liên hợp nh hình vẽ: - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 5 - Bài tập - Bài giảng Cầu thép F 1 Hsb Dw Dc2 II II I I Y1 Z1 Hcb Cho biết: Các số liệu tính toán nh sau: các Đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Mômen max do tĩnh tải giai đoạn I M D1 tt 2943.70 kN.m Mômen max do tĩnh tải giai đoạn II M D2 tt 1148.34 kN.m Mômen quán tính mặt cắt dầm thép I NC 2418747 cm 4 KC từ mép trên dầm thép đến TTH I - I y I t 89 cm KC từ mép dới dầm thép đến TTH I - I y I b 67 cm Mômen quán tính mặt cắt LH dài hạn I LT 4177607 cm 4 KC từ mép trên dầm thép đến TTH II - II' y II' t 63.44 cm KC từ mép dới dầm thép đến TTH II - II' y II' b 92.56 cm Mômen quán tính mặt cắt LH ngắn hạn I ST 6022985 cm 4 KC từ mép trên dầm thép đến TTH II - II y II t 36.86 cm KC từ mép dới dầm thép đến TTH II - II y II b 119.14 cm Yêu cầu: - Tính ứng suất trong dầm thép do tĩnh tải giai đoạn I và tĩnh tải giai đoạn II. - Xác định mômen uốn bổ xung M AD để mặt cắt dầm đạt trạng thái chảy đầu tiên. - Xác định mômen chảy M y của mặt cắt dầm. Bài 9: Cho mặt cắt ngang cầu dầm liên hợp nh hình vẽ: - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 6 - Bài tập - Bài giảng Cầu thép F 1 Hsb Dw Dc2 II II I I Y1 Z1 Hcb Cho biết: Các số liệu tính toán nh sau: các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bản bụng D w 150 cm Chiều dày bản bụng t w 2 cm Bề rộng bản cánh trên b t 40 cm Chiều dày bản cánh trên t t 3 cm Bề rộng bản cánh dới b b 70 cm Chiều dày bản cánh dới t b 3 cm Chiều cao dầm thép H sb 156 cm Bề rộng tính toán của bản bêtông b s 200 cm Chiều dày bản bêtông t s 20 cm Bề rộng vút dầm b h 12 cm Chiều cao vút dầm t h 12 cm Chiều cao toàn bộ dầm chủ H cb 188 cm Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép n 8 Yêu cầu: - Kiểm tra vị trí trục trung hoà dẻo của mặt cắt. - Vẽ sơ đồ và viết phơng trình cân bằng lực ứng với vị trí TTH dẻo của mặt cắt. - Viết công thức và tính chiều cao phần sờn dầm chịu nén D cp và mômen dẻo của mặt cắt M p . Bài 10: Cho một kết cấu nhịp cầu dầm giản đơn nh hình vẽ: - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 7 - Bài tập - Bài giảng Cầu thép F 1 L tt x L nh Cho biết: - Chiều dài nhịp: L nh = 33m. - Khoảng cách từ tim gối đến đầu dầm là: a = 0,3m. - Hoạt tải thiết kế: Xe tải thiết kế (Truck) + Làn +Ngời - Khoảng cách từ tim gối đến mặt cắt tính toán: 2 tt L x = - Các số liệu tính toán khác nh sau: các Đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Môđun đàn hồi của dầm chủ E s 200000 Mpa Mômen quán tính của mặt cắt dầm chủ I ST 6022985 cm 4 Hệ số phân bố ngang của hoạt tải g 0.656 Tải trọng làn dải đều q lan 9.30 kN/m Hệ số phân bố ngang của tải trọng Ngời g ng 1.313 Tải trọng Ngời dải đều q ng 4.50 kN/m Yêu cầu: - Tính độ võng do các tải trọng trên gây ra tại mặt cắt tính toán x. - Kiểm toán độ võng do hoạt tải gây ra tại mặt cắt x theo TTGH sử dụng. Bài 11: Cho mặt cắt ngang cầu dầm liên hợp nh hình vẽ: - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 8 - Bài tập - Bài giảng Cầu thép F 1 Hsb Dw Dc2 II II I I Y1 Z1 Hcb Cho biết: Các số liệu tính toán nh sau: các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bản bụng D w 150 cm Chiều dày bản bụng t w 2 cm Bề rộng bản cánh trên b t 40 cm Chiều dày bản cánh trên t t 3 cm Bề rộng bản cánh dới b b 70 cm Chiều dày bản cánh dới t b 3 cm Chiều cao dầm thép H sb 156 cm Bề rộng tính toán của bản bêtông b s 200 cm Chiều dày bản bêtông t s 20 cm Bề rộng vút dầm b h 12 cm Chiều cao vút dầm t h 12 cm Chiều cao toàn bộ dầm chủ H cb 188 cm Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép n 8 - Biết khả năng chịu lực của bulông : R b = 135,3 kN. Yêu cầu: - Tính lực dọc lớn nhất tác dụng lên mối nối bản cánh trên và bản cánh dới. - Chọn cấu tạo bản táp và bố trí bulông liên kết cho mối nối bản cánh trên và mối nối bản cánh dới. Bài 12: Cho mặt cắt ngang cầu dầm liên hợp nh hình vẽ: - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 9 - Bài tập - Bài giảng Cầu thép F 1 Hsb Dw Dc2 II II I I Y1 Z1 Hcb Cho biết: Các số liệu tính toán nh sau: các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bản bụng D w 150 cm Chiều dày bản bụng t w 2 cm Bề rộng bản cánh trên b t 40 cm Chiều dày bản cánh trên t t 3 cm Bề rộng bản cánh dới b b 70 cm Chiều dày bản cánh dới t b 3 cm Chiều cao dầm thép H sb 156 cm Bề rộng tính toán của bản bêtông b s 200 cm Chiều dày bản bêtông t s 20 cm Bề rộng vút dầm b h 12 cm Chiều cao vút dầm t h 12 cm Biết: - Mômen tính toán tại mặt cắt mối nối: M tt = 8724,98 kN.m - Lực cắt tính toán tại mặt cắt mối nối: V tt = 459,25 kN. - Tính lực dọc lớn nhất tác dụng lên mối nối bản cánh. - Mômen quán tính của mặt cắt dầm chủ: I ST = 6022985cm 4 . - Mômen quán tính của mặt cắt bản bụng: I W = 562500cm 4 . - Khả năng chịu lực của bulông : R b = 135,3 kN. Yêu cầu: - Chọn cấu tạo bản táp và bố trí bulông liên kết cho mối nối bản bụng. - Kiểm toán khả năng chịu lực của bulông chịu lực bất lợi nhất. - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 10