Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 100 - +k: hệ số lấy theo kinh nghiệm về cấu tạo bản biên v sờn dầm, k=5.5-6.5; lấy giá trị lớn đối với dầm hn nhịp nhỏ v lấy giá trị nhỏ đối với dầm đinh tán, bulông v nhịp lớn. +M: mômen tính toán tại tiết diện giữa nhịp. +R u : cờng độ chịu uốn của thép dầm chủ. Chiều cao dầm chủ có thể chọn sai khác so với công thức (4.1) nhng không nên quá 25% đối với dầm đinh tán, bulông v 15% đối với dầm hn. 1.3.1.2-Chọn theo điều kiện khống chế độ cứng: Ta xét 1 dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố đều của tĩnh tải g v hoạt tải p: Hình 4.5: Sơ đồ tính toán h theo điều kiện khống chế độ cứng Tại giữa nhịp, ứng suất pháp do mômen của hoạt tải gây ra l h . Ta có: h I WM h h 5.0 . . == , với h v I l chiều cao v mômen quán tính của dầm chủ. Độ võng của dầm l hE l EI lM f h . . . 24 5. . 48 5 2 2 == , với E l môđun đn hồi của vật liệu dầm chủ. Điều kiện bền của dầm xác định theo công thức: () uhhtt Rnn =+ + .1 . Mặt khác ta cũng có () h u ht h t R n p g n p g =++= 1 . Từ các công thức trên, ta có: () l f En p g n R l f E l h ht uh 1 . 24 5 . . 24 5 ++ == . Công thức xác định h min dầm chủ theo yêu cầu khống chế độ cứng: () l E l f n p g n Ra h ht u . 1 . . 24 5 min ++ = (4.2) Trong đó: +n t , n h : hệ số vợt tải của tĩnh tải v của hoạt tải. +(1+): hệ số xung kích. +g: cờng độ phân bố của tĩnh tải gồm tĩnh tải phần 1 v phần 2. +p: cờng độ phân bố của hoạt tải hoặc tải trọng tơng đơng đợc tra bảng có kể thêm hệ số ln xe v hệ số phân bố ngang . +R u , E: cờng độ tính toán chịu uốn v môđun đn hồi của thép. p: hoạt tải g: tỉnh tải l h Giỏo trỡnh phõn tớch s tớnh toỏn iu kin khng ch cng ca dm n Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 101 - + l f : độ võng cho phép của kết cấu nhịp, lấy 1/400 đối với cầu ôtô v 1/800 đối với cầu xe lửa. +a: hệ số xét đến sự thay đổi của tiết diện dầm theo chiều di nhịp, lấy a=1.1 +: hệ số xét đến tiết diện nguyên v giảm yếu, lấy bằng 1 đối với dầm hn v 1.17 đối với dầm đinh tán, bulông. Từ công thức (4.1) v (4.2), ta xác định chiều cao của dầm chủ. 1.3.1.3-Chọn theo điều kiện kinh nghiệm: Trong thực tế, ngời ta thờng lấy theo kinh nghiệm nh sau: Cầu dầm đơn giản: Đối với cầu ôtô: 15 1 12 1 ữ= l h . Đối với cầu đờng sắt: 11 1 9 1 ữ= l h . Cầu dầm thép liên hợp với bản BTCT: Đối với cầu ôtô: 20 1 15 1 ữ= l h . Đối với cầu đờng sắt: 16 1 10 1 ữ= l h . Cầu dầm liên tục v mút thừa: 25 1 20 1 ữ= l h hoặc có thể lấy nhỏ hơn. Nếu dầm có biên gãy khúc thì h 1 =(1.2-1.3)h với h 1 l chiều cao tại trụ v h l chiều cao tại giữa nhịp v mố. Nếu dầm có biên cong v bản mặt cầu cùng lm việc với dầm chủ thì 60 1 45 1 ữ= l h v 30 1 20 1 1 ữ= l h . 1.3.2-Số lợng dầm chủ v các loại tiết diện ngang: Số lợng dầm chủ trớc hết phụ thuộc vo bề rộng cầu, tải trọng v chiều di nhịp. Trong cầu ôtô v khi chiều di nhịp nhỏ, thờng dùng dầm chữ I đặt cách nhau 1.4-2m có khi đến 3m. Bản mặt cầu có thể đặt trực tiếp lên dầm chủ hoặc liên hợp với dầm chủ. 1,4ữ2,1(3) (m) 1,4ữ2,1(3) (m)1,4ữ2,1(3) (m) Hình 4.6: Khoảng cách dầm chủ khi nhịp nhỏ Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 102 - Khi chiều di nhịp tăng lên dùng ít dầm có lợi hơn. Tùy theo cấu tạo của bản có thể dùng dầm ngang hoặc thêm dầm dọc phụ. Trong cầu khổ lớn có thể dùng 2 dầm dọc phụ. bản kê lên dầm ngang dầm ngang dầm chủ d=5-6m Khi bản kê trên dầm ngang dầm dọc phụ bản kê lên dầm dọc d=5-6 m Khi bản kê trên dầm dọc Hình 4.7: Khoảng cách dầm chủ khi nhịp lớn Trong cầu dầm có đờng xe chạy dới dùng khi chiều cao kiến trúc bị hạn chế: dầm ngang dầm dọc phụ dầm Hình 4.8: Mặt cắt ngang cầu có đờng xe chạy dới Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 103 - Trong các cầu nhịp lớn hiện đại, ngời ta thờng lm tiết diện hình hộp, dùng bản thép có sờn: 6-8m 3-7m 8-14m 3-7m Hình 4.9: Mặt cắt ngang hộp Trong cầu xe lửa ngời ta thờng bố trí 2 dầm chủ khoảng cách 1.9-2,2m, t vẹt đặt trực tiếp lên dầm: 1,435 1,922 Hình 4.10: Mặt cắt ngang cầu xe lửa Ngoi ra trên cầu có thể bố trí ôtô v tu điện đi chung: Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 104 - Hình 4.11: Mặt cắt ngang cầu có ôtô v tu điện đi chung Đ4.2 cấu tạo dầm đặc 2.1-Dầm tán đinh, bulông: 2.1.1-Tiết diện: bản biên sừơn đứng thép góc biên Hình 4.12: Tiết diện ngang dầm tán đinh, bulông Tiết diện thờng hay dùng nhất l tiết diện chữ I, cấu tạo gồm các phần l sờn đứng, thép góc biên v bản biên. 2.1.1.1-Sờn đứng: Sờn đứng thờng lm chiều dy s không thay đổi trên chiều di nhịp. Nó chủ yếu chịu cắt, chịu mômen rất ít nên chọn trị số tối thiểu để tiết kiệm nhng cũng cần chú ý đến hiện tợng sờn dầm bị phình tức l mất ổn định cục bộ. Chiều cao sờn dầm h s trong những cầu đơn giản, nhịp nhỏ thờng không đổi. Khi nhịp lớn thì có thể thay đổi theo chiều di nhịp. Chiều cao sờn h s nhỏ hơn chiều cao dầm chủ khoảng 4% đối với dầm đinh tán, bulông v 5% đối với dầm hn. Khi chiều cao dầm 1.8-2m sờn đứng có thể lm 1 bản liền v khi lớn hơn có thể lm 2 hoặc 3 bản (khi đó có mối nối dọc theo chiều di dầm). Bề dy sờn dầm s có thể lấy: Không < ữ 200 1 100 1 chiều cao dầm chủ đối với dầm giản đơn v ữ 300 1 250 1 chiều cao dầm chủ đối với dầm liên tục khẩu độ lớn. ).37( h s += (mm) với h l chiều cao dầm chủ tính bằng m. . với dầm đinh tán, bulông v 15% đối với dầm hn. 1.3.1.2-Chọn theo điều kiện khống chế độ cứng: Ta xét 1 dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố đều của tĩnh tải g v hoạt tải p: Hình 4.5: Sơ đồ. đồ tính toán h theo điều kiện khống chế độ cứng Tại giữa nhịp, ứng suất pháp do mômen của hoạt tải gây ra l h . Ta có: h I WM h h 5.0 . . == , với h v I l chiều cao v mômen quán tính của. cao v mômen quán tính của dầm chủ. Độ võng của dầm l hE l EI lM f h . . . 24 5. . 48 5 2 2 == , với E l môđun đn hồi của vật liệu dầm chủ. Điều kiện bền của dầm xác định theo công thức: