CHƯƠNG 7: CẤU DÂY VĂNG VÀ CẦU TREO DÂY VÕNG doc

BÀI 1: CẦU DÂY VĂNG• Cầu dây văng là loại cầu sử dụng các dây cápđược liên kết từ một hay nhiều cột tháp để treo hệmặt cầu.. • Một cầu dây văng điển hình có một hệ dầm liêntục với một ha

CHƯƠNG 7: CẤU DÂY VĂNG VÀ

CẦU TREO DÂY VÕNG

CHƯƠNG 7: SƠ BỘ CẦU DÂY VĂNG

VÀ CẦU TREO DÂY VÕNG

• Bài 1: Cầu dây văng

• Bài 2: Cầu dây võng

BÀI 1: CẦU DÂY VĂNG

• Cầu dây văng là loại cầu sử dụng các dây cápđược liên kết từ một hay nhiều cột tháp để treo hệmặt cầu

• Một cầu dây văng điển hình có một hệ dầm liêntục với một hay nhiều cột tháp được đặt trên trụcầu ở trong khoảng giữa nhịp

• Từ các cột tháp này, các dây văng được tỏaxuống và đỡ hệ dầm chủ

BÀI 1: CẦU DÂY VĂNG

1.1 Theo cách bố trí dây cáp văng

1.2 Theo cách bố trí dây cáp văng

1.3 Phân loại theo sơ đồ kết cấu

• 1.3.1 Cầu dây văng một nhịp

• 1.3.2 Cầu dây văng hai nhịp

• 1.3.3 Cầu dây văng ba nhịp

• 1.3.4 Cầu dây văng nhiều nhịp

2 Ưu khuyết điểm

• 2.1 Ưu điểm

• 2.2 Khuyết điểm

2.1 Ưu điểm

• Cấu tạo của cầu dây văng làm cho hệ dầmcứng ngoài việc được nâng đỡ trên các gốicứng tại vị trí trụ còn được nâng đỡ trên hệthống gối đàn hồi tại vị tí liên kết giữa các dâyxiên

• Nhờ đó mà nội lực và độ võng do tĩnh tải, hoạttải giảm rất nhiều

• Có hình dáng kiến trúc đẹp

• Có thể cho phép điều chỉnh trạng thái ứng suất

và biến dạng của hệ

2.2 Khuyết điểm

dạng cầu dầm thông thường hay cầu vòm Dưới tác dụng của tải trọng, dây xiên có độ giãn dài khá lớn ảnh hưởng đến độ cứng của cầu.

• Mức độ thông thoáng của tầm nhìn xe chạy

bị giảm Hệ mặt cầu cho đường xe chạy có cấu tạo nặng nề, làm tăng tĩnh tải kết cấu nhịp.

4 Cấu tạo các bộ phận chính

• 4.1 Tháp cầu

• 4.2 Hệ thống cáp

• 4.3 Dầm cầu

4.1.1 Tháp cầu dùng cho kết cấu một mặt phẳng dây

• Họ tháp một cột

• Họ tháp chữ A, chữ Y ngược

4.1.2 Tháp cầu dùng cho kết cấu hai mặt phẳng dây

• Tháp dạng chữ H

• Tháp dạng chữ A

• Tháp dạng chữ Y ngược

• Tháp 2 cột độc lập

4.1.3 Tháp cầu dùng cho kết cấu ba mặt phẳng dây

• Thường là các cột độc lập, tiết diện có thể thayđổi theo chiều cao

4.1.4 Tháp cầu dùng cho kết cấu bốn mặt phẳng dây

• Tháp cầu Ting Kau có tiết diện cột tháp phía

thượng và hạ lưu lượn tròn để tăng tính thẩm

mỹ và tạo khả năng thoát gió

4.2 Hệ thống cáp

• 4.2.1 Dây xoắn (Spiral ropes)

• 4.2.2 Cáp gồm tao có các sợi song song

(Parallel-Wire Strand Cable - PWS Cable)

• 4.2.3 Cáp gồm các sợi song song (Parallel Wire Cables PWC)

• 4.2.4 Dây cáp có các tao song song (Parallel

Strand Cables – PSC)

5 Nguyên lý tính toán

• Khi tính toán có thể coi các dây xiên luôn chịu ứng suất kéo trước do tĩnh tải, vì vậy dưới tác dụng của hoạt tải đặt ở các vị trí khác nhau có thể tạo ra trạng thái ứng suất ngược lại trong dây xiên.

• Bậc siêu tĩnh của sơ đồ dây xiên – dầm cứng

có dây xiên bố trí đồng quy hay song song có thể xác định bằng công thức :

i = K + 2n - a- 3

5 Nguyên lý tính toán

• Đường lối chung để giải quyết bài toán về mặttĩnh học là

– Chọn hệ cơ bản

– Xây dựng đường ảnh hưởng

– Xếp tải trên đường ảnh hưởng.

– Chọn kích thước, diện tích mặt cắt ngang của dây xiên, dầm cứng và các bộ phận chi tiết khác.

– Kiểm tra điều kiện an toàn của kết cấu sau khi đã bố trí vật liệu.

5 Nguyên lý tính toán

• Hiện nay có những chương trình tính toán như Sap

2000, Midas,… cho phép giải quyết bài toán tínhkết cấu đàn hồi ba chiều bằng phương pháp phần

tử hữu hạn

• Các chương trình trên không những cho phép xétđến kết cấu ở sơ đồ hoàn chỉnh trong quá trìnhkhai thác mà còn có thể xét đến các vấn đề phứctạp như co ngót, từ biến, chùng ứng suất và vấn đềđiều chỉnh ứng suất trong giai đoạn thi công

BÀI 2: CẦU DÂY VÕNG

1 Phân loại

• 1.1 Theo số lượng nhịp

• 1.2 Theo cấu tạo dầm cứng

• 1.3 Theo hình thức bố trí dây treo

• 1.4 Theo hình thức neo cáp chính

2 Ưu khuyết điểm

3 Phạm vi sử dụng

• 300-1900m Cầu treo dài nhất thế giới là cầuAkashi Kaikyo với chiều dài nhịp chính là1991m

4 Cấu tạo các bộ phận chính

5 Nguyên lý tính toán

• 5.1 Tổng quát

• 5.2 Lý thuyết đàn hồi và lý thuyết biến dạng

5.1 Tổng quát

cầu treo dây võng dầm mềm.

• Năm 1858, Rankine đã thực hiện phép phân tích kết cấu cầu dây võng với dầm cứng kiểu giàn.

• Tiếp theo, Melan đã góp phần hoàn thiện lý thuyết, với mô hình giàn cứng được xem như vật thể đàn hồi

• Sau đó, các tác giả khác tiếp tục cải tiến mô hình tính toán hệ treo với việc đưa ra mô hình

5.1 Tổng quát

dây xích dưới tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải thẳng đứng.

• Năm 1886, Levi đã xem xét sự biến dạng đồng thời của dầm cứng và dây chủ, thiết lập bài toán tính toán độ bền của dây treo.

• Sau đó Rankine đã đưa ra bài toán về sự phân bố tải trọng giữa dây và dầm cứng.

5.1 Tổng quát

• Ngày nay, sự phát triển ứng dụng máy tính đãgóp phần nâng cao chất lượng tính toán thiết kế.Các giả thiết tính toán ngày càng gần với sự làmviệc thực tế của kết cấu

• Các lý thuyết tính toán được ứng dụng trongnhiều phần mềm nổi tiếng như RM2000, SAP2000…

5.2 Lý thuyết đàn hồi

và lý thuyết biến dạng

• Theo lý thuyết này, toàn bộ cầu treo được giảthiết là một vật thể liên tục và dây treo khônggiãn (khoảng cách giữa các dây treo và dầmkhông đổi trong quá trình chịu tải)

• Cả 2 phương pháp trên chấp nhận các giả thiếtsau

5.2 Lý thuyết đàn hồi

và lý thuyết biến dạng

• Cáp hoàn toàn mềm dẻo (dễ bị uốn).

• Dầm cứng nằm ngang và thẳng.

• Tải trọng tĩnh của dầm cứng và cáp là phân

bố đều Tọa độ cáp chủ theo hình parabol.

• Toàn bộ tải trọng được truyền tới cáp.

5.2 Lý thuyết đàn hồi

và lý thuyết biến dạng

5.2 Lý thuyết đàn hồi

và lý thuyết biến dạng