báo cáo thực tập tốt nghiệp - Cấu tạo cầu dầm thép, cầu dàn thép, cầu dầm liên hợp ( Hình ảnh minh họa)

Đại Học Công Nghệ GTVT Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Nội dung 17: Cấu tạo cầu dầm thép, cầu dàn thép, cầu dầm liên hợp ( Hình ảnh minh họa) I) CẤU TẠO CẦU DẦM THÉP Khái niệm chung 1) Đặc điểm cầu dầm đặc: - Cấu tạo đơn giản, dễ tiêu chuẩn hóa đ iển hình hóa; - Lao lắp đơn giản, nhanh chóng; - Cầu dầm đặc giản đơn nên vượt nhịp đến L30m; - Cầu dầm đặc có kiểu đường xe chạy trên, kiểu đường xe chạy dưới; - Chỉ xét nội lực phát sinh dầm momen lực cắt; - Thường dùng dầm thép đặc có mặt cầu BTCT liên hợp chịu lực, tức BTCT chịu nén phần thép chịu phần lớn lực kéo; sử dụng vật liệu hợp lý tiết kiệm 2) Cấu tạo kích thước bản: Mặt cắt ngang GVHD:Th.S TRỊNH MINH HOÀNG SVTH:TRẦN XUÂN CƯỜNG Đại Học Công Nghệ GTVT Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp a) Đối với cầu dầm đơn giản: - Nên chọn 4, 5, dầm chủ thép cán, chữ I, phù hợp với khổ cầu W 6m lớn hơn; - Trường hợp khổ W-4,5 tải trọng ô-tô nhẹ 0,65 (HL-93) H-13, chọn dầm chủ; - Tỷ lệ chiều cao dầm chủ (h) so với chiều dài nhịp (L) nên chọn h L 20 ; chiều cao toàn (tối thiểu) dầm I liên hợp giản đơn GVHD:Th.S TRỊNH MINH HOÀNG SVTH:TRẦN XUÂN CƯỜNG Đại Học Công Nghệ GTVT Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp 25 0,04L; chiều cao (tối thiểu) phần dầm I dầm I liên hợp giản đơn 0,033L b) Đối với cầu dầm liên tục: - Thường chọn liên tục đến nhịp; - Nên chọn tỷ lệ h l 20 ; chiều cao toàn (tối thiểu) dầm I liên hợp liên tục 45 GVHD:Th.S TRỊNH MINH HOÀNG SVTH:TRẦN XUÂN CƯỜNG 0,032L ; chiều cao (tối thiểu) phần dầm I dầm liên hợp liên tục 0,027L - Nên chọn mặt cắt dầm chủ có chiều cao thay đổi; mặt cắt gố i cao nhịp 1,3 đến 1,5 lần; - Trường hợp liên tục nhịp, nên chọn l1 = 0,75 0,8 l2 c) Khoảng cách dầm chủ (B): phụ thuộc khổ đường xe chạy loại hình kết cấu dầm chủ Đối với dầm đặc có dầm chủ hơn, khoảng cách tim dầm chủ nên đặt cách thường 1,8m đến 2,1m d) Kích thước bản: qui định kích thước nhỏ mặt cắt phận kết cấu dầm đặc tính mm, cho phép lấy sau: - Bề dày bụng dầm chủ hàn nối, chịu uốn, 10; dầm thép cán I 8; - Bề dày nút liên kết: 10 - Bề dày nẹp tăng cường đứng tăng cường dọc:10 - Thép góc hệ liên kết: ∟- 80x80x8 - Bề dày lớn thép cán cấu kiện hàn thép cacbon 50mm; cấu kiện hàn thép hợp kim thấp 40mm - Các vách ngang khung ngang cho dầm thép cán chữ I phải cao nửa chiều cao dầm 3.2 Cấu tạo dầm đặc hàn ghép, liên kết bu lông cường độ cao 1) Đặc điểm: - Vật liệu dùng dầm đặc hàn ghép phải thép chịu hàn; - Liên kết cấu kiện dầm đặc hàn ghép thường dùng bu lông cường độ cao; - Dầm đặc hàn ghép có kết cấu thoáng, góc cạnh, dễ sơn sửa bảo quản 2) Qui định cấu tạo: - Bản bụng: + dùng thép cácbon, δb ≈ h 12,5 + dùng thép hợp kim thấp, δb≈ Bản cánh δ c ≥ 12mm (h tính cm) h δ h 10 Bản cánh δ c ≥ 12mm + theo điều kiện ổn định bụng, b h 50 250 Bản bụng δ b ≥ 12mm b - Bản cánh: Bề rộng phần thò cánh c hịu nén dầm hàn có đường xe chạy không vượt 15δ 400mm (trong đó, δ - bề dày cánh) - Nẹp tăng cường: Để tăng cường độ cứng bụng, triệt tiêu b iến dạng phình cục bề mặt bụng, phải bố trí nẹp tăng cường theo qui định sau: + vị trí đặt gối dầm thiết phải có nẹp tăng cường đứng; nẹp có cấu tạo đầu mài nhẵn chống khít vào mặt cánh ; hàn vào cánh chịu nén; + phạm vi ¼ chiều dài nhịp đầu dầm, khoảng cách nẹp tăng cường đứng nên bố trí d o < h 1000mm, cần bố trí cách cánh chịu nén dầm khoảng 0,20 ‚ 0,25h; + nẹp đứng phải bố trí suốt liền chiều cao (h) dầm; nẹp dọc phải cắt đoạn khoảng sƣờn đứng liền kề nẹp tăng cường dọc h nẹp tăng cường đứng 3) Cấu tạo mối nối dầm đặc: - Hàn nố i bụng: Bản thép nguyên thường không đủ chiều dài cắt đoạn nhịp dầm nên phải hàn nố i bụng cho đủ Trƣớc hàn đối đầu, phải gia công mép hàn theo dạng chữ V X A A Hàn nố i cánh : A B Hàn thép làm nẹp tăng cường A Mặt cắt A-A Nhìn theo A-A B Nhìn theo B-B - Cấu tạo neo giữ BTCT mặt cầu với cánh dầm chủ: Có hai loại cấu tạo neo giữ tùy thuộc mặt cầu xét đặt tự cánh dầm xét tính liên hợp chịu lực với dầm thép - Cấu tạo hệ liên kết dọc, ngang dầm chủ: Nếu dầm thép liên hợp chịu lực với BTCT mặt cầu, thường cần bố trí hệ liên kết ngang; với dầm thép có h>1000mm, bố trí thêm hệ liên kết dọc Cấu tạo sườn tăng cường 4.1) Cấu tạo hệ liên kết dọc ngang dầm chủ Hệ liên kết dọc ngang cầu dầm đặc có tác dụng truyền tải trọng ngang (gió, động đất, ) đến gối dầm chủ bảo đảm dầm không bị biến dạng trình chế tạo, lắp đặt vào vị trí h Hệ liên kết Hệ liên kết ngang Hệ liên kết dƣớ i Hình mặt liên kết dọc - Nếu dầm chủ thấp (h1000mm, nên bố trí hệ liên kết d ọc trên, liên kết ngang; dùng thép hình đúc sẵn tổ hợp hàn tạo thành giàn - Qui định cấu tạo: Khi khoảng cách tim nút hệ liên kết dọc không vượt 15 lần bề rộng cánh chịu nén thép cacbon, 13 lần thép hợp kim thấp, khô ng cần kiểm toán ổn định chung toàn dầm - Thường bố trí liên kết ngang trùng khớp vị trí nẹp tăng cường bụng dầm chủ Riêng liên kết ngang hai đầu dầm bố trí đồng thời đà ngang chịu kích Bản Mặt cầu II) CẤU TẠO CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP 1) Đặc điểm chung: Mặt cắt cầu gồm phần mặt bê tông cốt thép liên hợp chịu lực với dầm thép chữ I dầm thép hộp kết cấu chống cắt, có tác dụng vừa liên kết vừa chống uốn ngang cầu dầm Cầu dầm thép liên hợp có đặc điểm sau: - Kết cấu sử dụng vật liệu hợp lý, đặc biệt cầu dầm giản đơn; - Giảm nhỏ mặt cắt dầm thép so với dầm không liên hợp; - Tăng cường độ ổn định độ cứng dầm; - Giảm bớt phần vật liệu làm liên kết dọc trên, 2) Nguyên lý làm việc cầu dầm thép liên hợp BTCT: a) Kết cấu liên hợp chịu lực theo hai giai đoạn: ► giai đoạn I, dầm thép hoàn toàn chịu tĩnh tải gồm dầm thép, hệ dàn giáo ván khuôn đổ bê tông tƣơi (hoặc bê tông mặt cầu chế tạo sẵn) bê tông chƣa đủ 75% fc (fc - ứng suất chịu nén tính toán bê tông) ► giai đoạn II, bê tông đạt 75% fc, dầm thép liên hợp chịu lực với BTCT, có liên kết chắn dầm, dầm cầu thép liên hợp với BTCT để chịu tiếp phần tĩnh tải lại (lớp mặt cầu, lan can hành …) hoạt tải loại fc 1 ff Gia i đoạn I: T ĩnh tải I Gia i đoạn II: Tĩnh tải II + Hoạt tải Ứng s uất tổng cộng b) Cần lựa chọn điều chỉnh mặt cắt kết cấu cho mặt cầu BTCT hoàn toàn chịu nén chịu tải trọng dầm giản đơn; dầm chủ chịu kéo gần hết chiều cao bụng c) Mặt cắt cầu dầm thép liên hợp BTCT kiểm tra chủ yếu theo trạng thái giới hạn cường độ, độ võng dầm kiểm tra theo trạng thái giới hạn sử dụng, dầm liên tục phải kiểm tra bụng liên kết hàn theo trạng thái giới hạn phá hoại mỏi d) Khi tính dầm chủ giai đoạn I, dùng độ cứng EI thép làm dầm Khi tính giai đoạn II, dùng diện tích chuyển đổi bê tông để tính độ cứng, dựa tỷ số moduyn đàn hồi (n) cho tải trọng tức thời (3n) cho tải trọng thường xuyên Tỷ số moduyn đàn hồi (n) theo bảng sau (điều 6.10.3.1 TC) : Cường độ bê tông f c ' (MPa) 16 ≤ f ' c < 20 20 ≤ f ' c < 25 25 ≤ f ' c < 32 32 ≤ f ' c < 41 41 ≤ f ' c Tỷ số m oduyn đàn hồi (n) 10 Ghi : - f 'c cường độ chịu nén nhỏ bê tông qui định qua mẫu thí nghiệm 28ngày tuổi (MPa); - chọn tỷ số (3n) tính độ cứng cho tải trọng thường xuyên xét đến điều kiện từ biến co ngót bê tông giai đoạn khai thác 3) Cấu tạo dầm thép liên hợp BTCT ( Chi tiết thêm ra) a) Về dầm chủ : ≥170 ≥120 200 ÷ 400 ≥140 - Chiều cao dầm thép liên hợp thấp khoảng 20% so với chiều cao dầm không liên hợp : - Cánh dầm thép liên hợp chọn mắt cắt rộng dầy cánh dầm b) Về mặt cầu BTCT : - Thường chọn bê tông cấp A có cường độ mẫu chịu nén 28 ngày f ' c = 30MPa, không thấp 28MPa; - Cốt thép mặt cầu phải dùng thép có gờ với giới hạn chảy danh dịnh thường 420MPa cao c) Các loại mấu neo BTCT vào cánh dầm thép : Mấu neo cứng Tạo liên hợp bu lông CĐC Lỗ chừa s ẵn bắt bu lông CĐC Mấu neo mề m III) CẤU TẠO CẦU DÀN THÉP Khái niệm chung 1) Đặc điểm: - Giàn chủ gồm (cấu kiện) liên kết thành giàn bất biến, chịu lực kéo nén dọc trục ; khác với dầm đặc, chịu momen uốn ; - Kết cấu giàn thoáng, dễ tạo dáng mỹ thuật cho công trình ; - Tiết kiệm vật liệu thép dầm đặc, phải vượt nhịp dài L>30m ; - Dễ tiêu chuẩn hóa chế tạo sẵn chi tiết cấu kiện công xƣởng : - Lắp ráp cầu công trường đòi hỏi nhiều công đoạn cầu dầm đặc ; - Đối với cầu dầm giàn đường xe chạy dưới, phải có hệ mặt cầu chịu trực tiếp hoạt tải, truyền sang giàn chủ xuống gối cầu Biểu đồ ứng s uất kéo nén túy Biểu đồ ứng s uất kéo nén uốn 2) Các sơ đồ cầu dầm giàn kích thước : - Dầm giàn có mạ (biên) thẳng cong; - Cầu đường xe chạy chạy dưới; - Kết cấu nhịp cầu giản đơn, liên tục, mút thừa - Kích thước cầu dầm giàn: ● chiều dài nhịp phải đạt hợp lý kinh tế, đủ độ thoát nƣớc yêu cầu thông thuyền; ● chiều cao (h) giàn : thông thường chọn tỷ lệ h l 1 h 1 10 ; mạ cong l = h 1 cầu liên tục mút thừa = l 10 12 mạ song song = cầu nhịp dài l >40m, chiều cao giàn thường chọn h > 6m; ● chiều dài khoang giàn d = (0,6 0,8)h, d = (0,8 1,0)h giàn có dạng tam giác đứng treo; ● góc xiên xiên α = 40° 60° so với phƣơng ngang; ● khoảng cách tim giàn chủ (b) cầu ô -tô có đường xe chạy nên bố trí hai giàn chủ với khoảng cách lớn khổ đường xe chạy từ 800mm đến 1000mm để tính đến phần gờ chắn bánh bề rộng giàn; cầu ô-tô đường xe chạy bố trí hai giàn chủ cách 5000 đến 7000mm, có giàn chủ cách 2500 đến 4000mm 3) Các phận cầu dầm giàn : - Hệ mặt cầu : gồm đà dọc, đà ngang, liên kết đà dọc, hệ chống xô (khi l > 80m) Hệ mặt cầu trực tiếp đỡ tĩnh tải mặt cầu hoạt tải để truyền vào giàn chủ qua đà ngang - Giàn chủ : chịu toàn tĩnh tải hoạt tải cầu để truyền xuống gố i mố trụ cầu Giàn chủ có chi tiết phận (cấu kiện) mạ (biên) - dưới, xiên (chéo), đứng, treo, nút giàn (liên kết chi tiết giàn - Hệ liên kết : giữ ổn định cầu dầm giàn, không làm biến dạng dầm giàn chịu gió tải trọng ngang khác ; hệ liên kết gồm hệ liên kết - dưới, hệ liên kết ngang cổng cầu - Gối cầu : gố i di động, gối cố định ; gố i cầu đỡ toàn tải trọng từ dầm truyền vào mố trụ 4) Cấu tạo mặt cắt cầu dầm giàn : - Mặt cắt đà dọc, đà ngang thường có dạng chữ I, với liên kết ngang liên kết dọc đà dọc thường dùng thép góc thép hình I, U - Mặt cắt giàn chủ (thanh mạ, xiên, đứng, treo) : - Mặt cắt hệ liên kết : - Khi lựa chọn mặt cắt thanh, nên : ● tạo mặt cắt đơn giản, thoáng, dễ sơn sửa (khe hở để thao tác sơn cần lớn 350mm; ● tránh dùng nhiều chủng loại chiều dày thép khác nhau; ● tạo mặt cắt không gây đọng nƣớc rác bẩn (nếu mặt cắt tạo thành máng chứa nước phải khoan lỗ thoát nƣớc vào bụng Φ50mm, cách khoảng 1000mm); ● tổ hợp hàn, phải suy tính trƣớc cách lắp ráp thuận tiện, cách đặt chìa vặn bu lông dễ thao tác; ● kích thước chi tiết phù hợp qui đ ịnh cấu tạo : qui định bề dày nhỏ thép, tỷ lệ bề rộng (b) so với bề dày (δ), độ mảnh cho phép giàn [...]...III) CẤU TẠO CẦU DÀN THÉP 1 Khái niệm chung 1) Đặc điểm: - Giàn chủ gồm các thanh (cấu kiện) liên kết thành giàn bất biến, chỉ chịu lực kéo nén dọc trục ; khác với dầm đặc, chịu momen uốn ; - Kết cấu giàn thoáng, dễ tạo dáng mỹ thuật cho công trình ; - Tiết kiệm vật liệu thép hơn dầm đặc, khi phải vượt nhịp dài L>30m ; - Dễ tiêu chuẩn hóa và chế tạo sẵn chi tiết cấu kiện trong công xƣởng : - Lắp ráp cầu. .. hơn cầu dầm đặc ; - Đối với cầu dầm giàn đường xe chạy dưới, phải có hệ mặt cầu chịu trực tiếp hoạt tải, truyền sang giàn chủ và xuống gối cầu Biểu đồ ứng s uất kéo nén thuần túy Biểu đồ ứng s uất kéo nén do uốn 2) Các sơ đồ cầu dầm giàn và kích thước cơ bản : - Dầm giàn có thanh mạ (biên) thẳng hoặc cong; - Cầu đường xe chạy trên hoặc chạy dưới; - Kết cấu nhịp cầu là giản đơn, liên tục, mút thừa - Kích... dạng dầm giàn khi chịu gió và tải trọng ngang khác ; hệ liên kết gồm hệ liên kết trên - dưới, hệ liên kết ngang và cổng cầu - Gối cầu : gố i di động, gối cố định ; gố i cầu đỡ toàn bộ tải trọng từ dầm và truyền vào mố trụ 4) Cấu tạo mặt cắt các thanh trong cầu dầm giàn : - Mặt cắt đà dọc, đà ngang thường có dạng chữ I, với liên kết ngang hoặc liên kết dọc các đà dọc thường dùng thép góc hoặc thép hình. .. chống xô (khi l > 80m) Hệ mặt cầu trực tiếp đỡ tĩnh tải mặt cầu và hoạt tải để truyền vào giàn chủ qua đà ngang - Giàn chủ : chịu toàn bộ tĩnh tải và hoạt tải trên cầu để truyền xuống gố i và mố trụ cầu Giàn chủ có các chi tiết bộ phận (cấu kiện) như thanh mạ (biên) trên - dưới, thanh xiên (chéo), thanh đứng, thanh treo, nút giàn (liên kết các chi tiết của giàn - Hệ liên kết : giữ ổn định cầu dầm giàn,... của cầu dầm giàn: ● chiều dài nhịp phải đạt hợp lý về kinh tế, đủ khẩu độ thoát nƣớc và yêu cầu thông thuyền; ● chiều cao (h) của giàn : thông thường chọn tỷ lệ h l 1 1 h 1 1 7 10 ; đối với mạ cong l = 5 8 h 1 1 đối với cầu liên tục và mút thừa = l 10 12 đối với thanh mạ song song = đối với cầu nhịp dài l >40m, chiều cao của giàn thường chọn h > 6m; ● chiều dài khoang giàn d = (0 ,6 0,8)h, hoặc d = (0 ,8... giàn chủ (b) của cầu ô -tô có đường xe chạy dưới nên bố trí hai giàn chủ với khoảng cách lớn hơn khổ đường xe chạy từ 800mm đến 1000mm để tính đến phần gờ chắn bánh và bề rộng thanh giàn; cầu ô-tô đường xe chạy trên có thể bố trí hai giàn chủ cách nhau 5000 đến 7000mm, hoặc có 4 giàn chủ cách nhau 2500 đến 4000mm 3) Các bộ phận chính của cầu dầm giàn : - Hệ mặt cầu : gồm đà dọc, đà ngang, liên kết... hoặc thép hình I, U - Mặt cắt các thanh giàn chủ (thanh mạ, thanh xiên, thanh đứng, thanh treo) : - Mặt cắt các thanh của hệ liên kết : - Khi lựa chọn mặt cắt thanh, nên : ● tạo mặt cắt đơn giản, thoáng, dễ sơn sửa (khe hở để thao tác sơn cần lớn hơn 350mm; ● tránh dùng nhiều chủng loại và chiều dày thép khác nhau; ● tạo mặt cắt không gây đọng nƣớc và rác bẩn (nếu mặt cắt thanh tạo thành máng chứa... lỗ thoát nƣớc vào bản bụng thanh Φ50mm, cách nhau khoảng 1000mm); ● nếu tổ hợp hàn, phải suy tính trƣớc cách lắp ráp thuận tiện, cách đặt chìa vặn bu lông dễ thao tác; ● kích thước của các chi tiết phù hợp các qui đ ịnh về cấu tạo : qui định về bề dày nhỏ nhất của bản thép, về tỷ lệ bề rộng thanh (b) so với bề dày ( ), về độ mảnh cho phép của các thanh giàn