Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung cuốn Cơ sở thiết kế và ví dụ tính toán cầu dầm và giàn thép bao gồm những khái niệm cơ bản về lý thuyết tính toán và nguyên tắc cấu tạo của các bộ phận kết cấu nhịp cầu dầm thép đơn thuần, dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép và kết cấu nhịp cầu giàn thép. Phần 1 gồm các nội dung: Chỉ dẫn chung, cầu dầm thép, cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép, cầu giàn thép.
NGUYỄN BÌNH HÀ - NGUYỄN MINH HÙNG CO SỞ THIÉT KÉ VÀ Ví DỤ TÍNH TOÀN CẦU DẦM VÀ CẦU GIÀN THÉP (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ N Ô I - L Ờ I N Ó I Đ Ầ U Trong tiến trình đổi chương trình, nội d u n g môìi học phư ng thức đào tạo, Bộ m ôn Ccỉu hầm Trường Đại học X ây dựng chủ trương biên soạn sách sở thiết k ế uà ví dụ tính toán loại cầu thông d ụ n g đ ế p h ụ c v ụ cho việc g iả n g dạy, học tập giong viên, sinh viên N g n h X ây dự ng cầu đ ờng n h ữ n g n g n h có liên quan N ội d u n g "Cơ sở th i ế t k ế ví d u t í n h to n c ầ u d ầ m g i n th é p " bao g m n h ữ n g khái niệm băn lý thuyết tỉnh toán nguyên tắc cău tạo p h ậ n kết cấu nhip cầu d ầ m thép đơn thuần, d ầ m thép liên hỢ p với b ản bê tông cốt thép kết cấu nhịp cầu giàn thép Bên cạnh đó, ưí d ụ tín h toán s ố vẽ thiết k ế đ ợ c trình bày k h cụ th ế bổ ích cho sin h viên củn g n h cán kỹ th u ậ t kh i thực hành thiết k ế nh ữ n g loại cầu Việc biên soạn chắn không tránh khỏi nhữ ng sai sót R ấ t m ong nhậ n ý kiến đóng góp bạn đọc Bộ m ôn C ầu h ầm T rư n g Đ ại học X ây d ự n g Phần CHỈ DẪN CHUNG Quá trình tính toán thiết kế kết cấu nhịp cầu nói chung cầu thép nói riêng phải luỏn kết hợp hai việc: + Tính toán kết cấu để 4ảiĩi bảo bền vững công trình; + Cấu tạo hợp lý phận kết cấu Hai việc quan hệ mật thiết với nhau, giải vấn đề m ột cách riêng rẽ K ích thước phận kết cấu nhịp thành phần cần phải đảm bảo điều kiện an toàn làm việc bình thường, đồng thời thoả mãn m ột cách đầy đủ m ặt ch ế lạo, lắp ráp, khai thác, sửa chữa tiết kiệm vật liệu Tlieo quy trình hiên hành Việt Nam, tính toán cầu thép tiến hành theo hai trạng thái giới hạn: Trang thái giới han I bao gồm: + Tính toán cườiig độ ổn định; + Tính chống mỏi Trạng thái giới hạn II tính toán biến dạng Khi tính cường độ ổn dịnh, tĩnh tải đưa vào tính toán với hệ sô siêu tải Hp lấy sau: + Các phận kết cấu nhịp 1,1 0,9; + Các lớp m ặt đường, đường người cầu ô tô cầu thành phố 1,5 0,9; + Mặt cầu xe lửa có rải đá dâm 1,3 0,9; + Mặt cầu xe lửa có tà vẹt đặt trực tiếp 1,1 0,9; Các hệ số Iiị lấy giá trị nhỏ 1,0 tác dụng tĩnh tải làm giảm bớt nguy hiểm cho công trình Các hệ số siêu tải hoạt tải ri|^: + Tải trọng ô tô người 1,4; + Tải trọng xe đặc biệt (HK-80), xe xích 1,1; + Tải trọng xe lửa ĩiị, phụ thuôc vào ohiều dài  đoan tỉuờim iinli luioiiL' có (lăt tải trọng, lấy sau: Ả(m) p 53 >150 Hh 13 1,15 1,1 Những trị số rij^ truníi gian láy theo nói suy + Khi tính toán m oi (knởnc tính với tai trọng xe đăc biệt xe xích), lic so' siêu tải tĩnh tải hoạt tải đéu lấy băng 1,(A + K hi tính toán với tổ hơp tải trọng phu, hoạt tải thẳng đứng đưưc lấy \ớ i hệ số siêu tải , 811^ + Khi tính toán với tổ họp đăc biệt, lấy hệ số siêu lái 0,7n|, N ếu cầu có nhiểu lèn xe, cính toán phận chịu tải trọng tiLiyền từ xuống m có chiều dài đật tải Ằ > 25 rn, cán phải đưa thêm hệ số làii xe P(|, ỉấy sau: số xe ;4 hệ số Po 0,9 0,8 0,/ j Đ ể tính toán phậm c ủ a kếi Cííu nhịp, h ệ :-;ố x u n g k í c h c ủ a i ioạt tải iTiy n h s au: + ô tô 1+ n = H 15 Ì ,s + X ’ + người u + a) = 1, ; + xe đặc biệt xe xích u + u) = 1, ; + xe lửa 1+ ^ = 1- 18 ?0 + â ’ không nhỏ hon !,,2 kÌTi iin!i theo cường độ khống nhỏ 1,1 tính mỏi; đó; Ả - đối vói phận phần xe chạy \'à phận chịu tải trọne cục chiều dài đặt tài đườr.g ảnh hưỏíng, đđi vơi phận giàn chủ dầm chủ chiều dài nhịp chiều dài đặt tải đường ảnh hươiig, chiều dài lớn chiều dài nhịp (chẳng hạr tính CỂU dầm Hèn tục) Khi tính giàn chủ hay dầm chi có nhip ỉớn, troỉig nội lực tĩnh tải vượt t rị s ố n ộ i l ự c d o t o n b ô :ái u ọr.tị líỉứỉ í o n , t„ii c h ỉ r i c r n phải đưa vào hệ số điều kỉ’ện ỉani ' lẻc i.i, =- ,-5, toán vât liêu 20% í tiêí d i c n với n c n g iĩalì íái„v-i ^ng với việc giárn cường đỏ ĩiỉr; T rong tính toán m ỏi, phải xét đến hệ sô' Y - giảm cường độ tính toán vật liệu m ỏi Khi kéo chủ yếu > 0): y= Kl’ii nén chủ yêYi (1-3) G iá trị B c phụ thuộc p tra bảng 7-23 Phụ lục Khi tính cầu ô tô, công thức tính y, giá trị a lấy nhỏ 30% Phần CẦU DẦM THÉP 2.1 XÁC Đ ỊN H H ÌN H DANG T IẾ T D IỆN NGANG CẦU VÀ C Á C K ÍC H TH Ư Ớ C C BẢN Căn vào nhiệm vu thiết kế, chọn sơ đồ mặt cắt ngang cáu dầm thép hình - Số lượng dầm chủ khoảng cách chúng phụ thuộc vào bề rộng đường xe chạy, tải trọng thiết k ế chiều idài nhịp tính toán b) c) H :n h 2-ỉ Tiết diện ỉiiịiin:^ i ủư cầu dám ỉliép Đối với cầu ô tô khổ m, đường bên rộng 0,75 đến l,5 m nên chọn đến dầm chủ Cấu tạo phần xe chạy, đường người lan can giống cầu bê lông cốt thép (BTCT), m ặt cầu BTCT đặt trực tiếp lên dầm chủ (hình - la) Đ ối với cầu có m ột đư ờng xe lửa, kết cấu nhịp gồm có hai dầm chủ đ ặt cách Iihau 1,9 - ,2m (có thể tới 2,4m nhịp lớn) Đường ray tà vẹt đặt trực tiếp lên dầm chủ (hình -lb ) thông qua m đá dăm (hình -lc ) Đường người bên rộng Im dùng để đặt m áy m óc thiết bị cần thiết công nhân lại sửa chữa bảo quản cầu Chiều cao dầm chủ xác định sở tính toán cho khối lượng thép đảm bảo độ cứng kết cấu nhịp chịu hoạt tải, đồng thời phải xét đến điều kiện ch ế tạo (sử dụng hợp lý thép cán sẵn), vận chuyển lắp ráp Khi thiết k ế kết cấu nhịp cầu dầm đơn giản, sơ chọn chiểu cao dầm theo tỉ lệ; 4- cầu ô tô: h/L = 1/12 - 1/15 chiều dài nhịp; + cầu xe lửa: h/L = 1/9 - 1/11 chiều dài nhịp; nhịp dài, chiều cao tương đối dầm nhỏ Chiều dài khoang hệ liên kết dọc láy khoảng đến 1,5 lần khoảng cách dầm chủ, liên kết ngang bố trí cách ^ 5m 2.2 NỘI L ự c TRONG DẦM c h ủ 2.2.1 Tính hệ sô phân phôi ngang Đối với cầu có m ột đường xe lửa, hệ số phân phối ngang r| = 0,5, có nghĩa tải trọng đoàn xe lửa chia cho hai dầm chủ, dầm chịu m ột nửa Trong cầu ô tô, số dầm chủ lớn 2, liên kết ngang dầm coi chắn tỷ số B/L < 0,5 (bề rộng cầu tính từ hai bên lan can chiều dài nhịp), hệ số phân phối ngang xác định theo phương pháp nén lệch tâm Nếu tiết diện dầm chủ đểu cấu tạo giống tung độ đưòng ảnh hirởng áp lực lên dầm biên có giá trị sau (xem hình - ): y i = - +' -J n la r í (2- 1) y, n ' đó: Y], y'| - t u n g đ ộ đường ảnh hiưởmg p = đặt dầm biên trái VÍI bên phải; n - số dầm chủ; aj - khoảng cách giữ;a đôi dầm thiứ i cổ vị trí đối xứng với qua tirn cầu; a, - khoảng cách hai dầm biê-n Sau vẽ đưíìms in h hưởng áp' lực., xếp tải trọng vị trí bất lợi theo ỊDhương ngang cầu xác định hệ số phân phối n g a n g Đ ối với tải trọng ố tô, xe đặc biệt, xe }, hoạt tải í1 + LI Hệ số xung kích tiêu tĩnh tải s;-' = (g + g^ì.Q chuãn tính ioár SỊ' = , g, + ';,1 92) tiêư Nội !ực hoạt tài (J SỊ" =0,5(1 + n).kỄ) chuẩn tính toáPi ,11 ^ lc tiêu tĩnh + chuẩn hoạt tính to n ^ n u i i ■ -^1 ^.11 _ (1 ^ ol( ‘^ÌÌKIX ' 2.3 T IẾ T D IỆ N D Ẩ M CHỦ Tronc kết cấu n h ịp d n i thép íian đơn không licn hơp với bê tỏng cốt thép mát cầu, thường chọn tiết diện kicLỉ chữ I dC'i xứng, tán glicp hàn Kích thước lict diẹn phụ thuộc chủ yếu vào trị sở mỏ nien uốn phải đảm báo quy định cáu tạo Nt)i chung phải tính thử niộl vài lán nió'i lưa chon tict diện họp lý 2.3.1 C h iều cao tiế t diện Cơ sở để chọn chiểu cao dám dà i:éij 0' 2.1 Theo đicu kiện đánì bâo độ cimg, ctiicLi cao dầm không đượ-c nh :> lioìi Irị số sau íJây: 16 a R ,i ^min 24 n h (l + Ị^) + riigi + ri g (2-12) E a iroii.: do: ,1 1.1 - hệ SỐ xét đến thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài nhịp; R F'' - cường độ tín h to án chịu nén uốn m ô đun đàn hồi thép (H = 2,1.10'^ kg/cm '); / cliicii dài nhịp dầm chủ, cm; ■* \ õng cho phép kết cấu nhịp: cầu ô tô 1/400, cầu xe lửa 1/800; 'Ì (>'.II , lai liêu chuẩn phân b ố dầm, T/m, cãii o tô: cầu xe lửa: k = r|P k |ỵ ; k = 0,5 kự 2; k|y - tải trọng tương đương ứng với đường ảnh hưởng m ô men uốn nhịp dầm chủ, T/m; r|- hệ số phân phối ngang ô tô; p - hệ số xe; n,, - hệ sô siêu tải hoạt tải; (1 + |.i) - hệ số xung kích, lấy với chiều dài nhịp dầm chủ; n ,g | + Hig - biết phẩn tính nội lực dầm chủ, T/m; 'nu a = - tí sô m ô m en quán tính tiết diên nguyên nhip m ô m en Igy quán tính giảm yếu, dầm tán đinh lấy a = 1,17; dầm hàn a = Theo điểu kiện kinh tế, chiều cao dầm chọn không nên sai khác 25% (iầin tán đinh 15% dầm hàn so với trị số chiều cao tính theo công thức: hk, = A | _M (2-13) R„ đó; M - m ô m en uốn tính toán tiết diện nhịp; A - hệ số, lấy 5,5 - 6,5, giá trị lớn dầm hàn nhịp nhỏ; giá trị nhỏ dầm tán đinh, nhịp lớn 17 2.3.2 Kích thước sườtn tdầm Chiều cao sưòfn dâm nhỏ ch iều cao dầm khoảng 4% dâm tán đin h 5% dầm hàn Bể dày sườn dầm nằm khoảng 1/100' - 1/200 chiều cao dầm, có thê lấy th eo công thức: = —ì— J h , 12,5^ thép than; § = — ^'h, thép họfp kim thấp (2-14) Đ ồng thời ô không nh-ỏ lnơ[...]... " dó: / - nhịp tính toán dầm, m; R , - cường độ tính toán của thép làm dầm , T/m"; y - trong lượnsi thể tích của thép: 7,85 T /in'\ a = 0 1 - 0 ,1 2 - hệ số xét đến trọng lượng của hệ liên kết giữa các dầm chủ (lấy tuỳ theo chiều dài nhịp); a = 5,0 - đặc trưnẹ trọng lượng ứng với dầm giản đofn; 11 , , n ’ , n, - các hệ số siêu lải của hoạt tải, tĩnh tải m ặt đường và tĩnh tải mật cầu, I1|, được lấy tuỳ... lực Icýn hcfii Đ ối với cầu xe lửa, cẩn nhớ rằnt:; chỉ có tải trọng của xe lửa m à không có tải trong người tác dụng đồng t h ờ i Nội dung và các cônig thức tính toán được trình bày theo bảng M ẫu số 2 -1 cho cầu ô lô và M ẫu số 2-2 cho cầu xe lửa, cũing s ử dụng luôn các bảng đó để ghi kết quả tính toán Trong M ẫu số 2 -1 v à M ẫu số 2-2: 8 1> 8 C’ §d’ ễĩk ^ ^ được ở mục 2.2 .1 và 2.2.2; T - cường độ... 1/ 200 chiều cao dầm, có thê lấy th eo công thức: 8 = —ì— J h , 12 ,5^ đối với thép than; § = — ^'h, đối với thép họfp kim thấp (2 -14 ) Đ ồng thời ô không nh-ỏ lnơ lioìi Irị số sau íJây: 16 a R ,i ^min 24 n h (l + Ị^) + riigi + ri 2 g 2 (2 -12 ) E a iroii.: do: ,1 5 1. 1 - hệ SỐ xét đến sự thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài nhịp; R F''