Bài giảng cầu thép f1 trần đức nhiệm đh GTVT

Chơng Những vấn đề chung 1.1.Khái niệm Công trình cầu dạng công trình nhân tạo đờng Các dạng công trình nhân tạo đờng sắt đờng ô tô gồm có : - Cầu - Cống - Hầm - Tờng chắn công trình phòng hộ / Vẽ hình minh hoạ giải thích điều kiện sử dụng; vai trò chức dạng công trình; Mô tả cấu trúc kiến thức học phần chung chuyên ngành / Công trình cầu ( xem hình vẽ bố trí chung )bao gồm phận - Kết cấu phần trên: phần thay đờng bị gián đoạn tạo nên điều kiện xe chạy nh đờng Bao gồm: Lớp phủ, kết cấu mặt cầu, dầm sàn đợc đặt hệ thống kết cấu chịu lực: dầm chủ, dàn chủ, vòm chủ Tiếp nhận vàtruyền tải trọng qua kết cấu trung gian: gối cầu ( có) xuống kết cấu bên dới Xây dựng vật liệu thép, BTCT, kết cấu liên hợp - Kết cấu phần dới: Móng, Mố, Trụ cầu Trụ- bên có nhịp Mố bên có nhịp, bên có đờng dẫn vào cầu - Đờng dẫn vào cầu: đảm bảo nối tiếp êm thuận với đờng ( thờng 10 m phía sau cầu đợc tính vào phạm vi cầu) - Các công trình bảo vệ: trụ chống va, kè hớng dòng, chống xói 1.2.Cấu tạo chung công trình có KCN Thép Các phận Bộ phận mặt cầu Hệ thống dàn mặt cầu Kết cấu chịu lực hệ thống liên kết Gối cầu Lề ngời đi, lan can, khe co giãn Theo thói quen,ngời ta thờng gọi cầu thép cầu có KCN làm thép 1.3.Một số dạng KCN cầu Thép điển hình 1.3.1 Về mặt tĩnh học - Sơ đồ tĩnh học (Không phụ thuộc vào tính chất vật liệu) + Kết cấu Dầm + Kết cấu khung + Kết cấu vòm + Hệ treo + Hệ liên hợp -Kết cấu dầm: + Tải trọng P tác dụng thẳng đứng phát sinh phản lực thẳng đứng + Kết cấu chịu uốn + Dạng Giản đơn Liên tục Tĩnh định nhiều nhịp - Hệ khung vòm + Đờng trục: Gãy khúc Cong + Tải trọng P tác dụng thẳng đứng phát sinh phản lực thẳng đứng nằm ngang thành phần nội lực: M, N, Q - Hê treo + Kết cấu dây mềm + Kết cấu dây văng Kết câu chịu lực chính: hệ dây - Hệ liên hợp ( thép BTCT ) + Cùng chịu lực tạo nên dạng kết cấu chịu lực có lợi + chiều cao dầm dọc chiều cao kiến trúc khoảng tĩnh không dới cầu 1.3.2 Về mặt tổ chức mặt cắt - Miếng cứng tổ hợp không biến dạng tính chất phân bố nội lực khác nhau, nhng làm việc giống - Nhận xét: + Tổ chức mặt cắt miếng cứng ứng suất đạt giới hạn nhiều phận cha làm việc hết khả + Tổ hợp không biến dạng chịu lực đồng đều, mặt cắt sử dụng hết khả làm việc + Tải trọng tăng kiến trúc mảnh, gọn nhẹ kết cấu dàn Có dạng tổ chức mặt cắt: + Mặt cắt đặc + Mặt cắt rỗng:(Dầm hoa, dàn hoa, dàn) * Cầu dầm thép + Dầm đặc / Dầm + Dầm liên hợp BTCT Nhịp vừa nhỏ ( phổ biến) Nhịp lớn 160 200 m * Cầu dầm dàn thép ( dàn hoa cầu dàn) Cầu Chơng Dơng, Cầu Long Biên, Cầu Thăng Long, Câu Hàm Rồng, Các dạng: + Giản đơn + Hẫng có nhịp đeo + Liên tục Đặc điêm: + Vợt nhịp lớn + Tải trọng lớn * Cầu vòm thép khung thép Mặt cắt: + Đặc + Hệ than dàn * Cầu treo: + Cầu dây văng: Câu Mỹ Thuận, Cầu Đăkrông, Cầu Kiền, Đặc điểm chịu lực: +Hệ dây cờng độ cao làm việc đến bị kéo đứt + Điều chỉnh nội lực hệ : tĩnh tải hệ dây chịu, hoạt tải dầm chịu vợt đợc nhịp lớn Dầm: có hai loại: + Dầm cứng + Dầm mềm: độ võng lớn, cảm giác an toàn cho phơng tiện GT độ nhạy cảm lớn đặc biệt với tác động gió áp dụng : + Cầu vợt nhịp lớn + Điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp 1.4 Vật liệu làm cầu Thép - Nghiên cứu ứng xử vật liệu ảnh hởng định đến làm việc kết cấu ( khả chịu tải) mục đích: đa giải pháp kết cấu - Vật liệu sử dụng bao gồm: Thép nói chung ( tính chất, đặc điểm, u nhợc điểm, phạm vi áp dụng ) + Đặc điểm: cờng độ cao, tỷ trọng lớn + Ưu điểm: Kết cấu nhẹ, ổn định, hệ số đồng cao Làm việc tơng đối tin cậy, độ dai xung kích lớn tốt để chịu tác dụng xung kích, dễ gia công, tạo hình Môi trờng: u việt ( tận dụng , tái chế) + Nhợc điểm: Giá thành cao Thép dễ bị rỉ, ăn mòn Yêu cầu: Bảo dỡng, tu sửa chữa - Các yêu cầu thép: + Tính chất hoá học + Tính chất học ( thoả mãn Tiêu chuẩn quy định Tiêu chuẩn Vật liệu tơng ứng ) + Tính chất học thép xây dựng Quan tâm: giới hạn chảy y, giới hạn bền b, Mô đuyn đàn hồi E, biến dạng tơng đối Thông số thép có độ lệch tiêu chuẩn thấp Tốt Không tốt - Các loại thép sử dụng: Thép than / Cacbon cần R0(fs) = 190 MPa Thép hợp kim thấp : R0(fs) = 270 MPa Trên giới sử dụng thép chất lợng cao ( cờng độ cao, khả tự chống gỉ) y = 800 1000 MPa - Các sản phẩm thép sử dụng + Dùng cho kết cấu đợc tiêu chuẩn hoá cao Thép Thép hình L, [, I, H + Quy định kích thớc tối thiêu xây dựng cầu Tấm dày: t > mm Hiện t 120 , 150 mm + Các loại thép cờng độ cao Bó sợi: song song cờng độ kéo đứt cao fs = 18.000 - 20.000 MPa xoắn + Thép đúc + Thép cho liên kết 1.5.Xu hớng phát triển cầu Thép đại Yếu tố cấu tạo nên cầu thép: Vật liệu Kết cấu ( cấu tạo, phân tích, tính toán) Công nghệ Xu hớng phát triển cầu thép phụ thuộc vào yếu tố 1.5.1.Vật liệu cho cầu thép đại - Đặc điểm: Vật liệu thép chất lợng cao + Thép cờng độ cao + Thép tính cao ( chất lợng cao HPS) + Cờng độ vật liệu fs = 800 1200 MPa ( thép cũ fs = 270 280 MPa ) cờng độ thép cao độ cầu vợt đợc nhịp lớn ( cầu dầm liên tục 160 200 m) + Khắc phục nhợc điểm thép bị ảnh hởng gỉ thép thời tiết Nhật Bản: Động đất Fqt G ( trọng lợng ) Fqt lực ngang mômen uốn móng khó khăn trọng việc thiết kế trụ, móng ( lực ngang theo phơng dọc cầu nguy hiểm lực ngang theo phơng ngang) yêu cầu: G thép cũ khó thực ảnh hởng gỉ yêu cầu cải tiến thép thời tiết - So sánh giá thành kết cấu E = Ebd + Ekt = Eb + Eo ( Eb = const , E0 tăng theo thời gian ) + Vòng đời công trình < 40 50 năm Eb1 + Vòng đời công trình vĩnh cửu Eb2 - Vật liệu cho liên kết : tăng cờng kiểm soát chất lợng, độ tin cậy cao ổn định chất lợng Xu hớng: loại bỏ vật liệu xây dựng kết cấu + Không kiểm soát đợc chất lợng + Không có độ tin cậy cao vd: Liên kết thép + Bằng đinh tán phụ thuộc trình độ ngời thợ, chất lợng đinh, nhiệt độ đóng đinh + Bằng hàn thủ công tơng tự ( ảnh hởng chiều cao đờng hàn, vết nứt, xỉ) thay thế:Bu lông cờng độ cao Hàn ( tự động bán tự động) Keo dán 1.5.2.Kết cấu - Đề xuất loại kết cấu: + Tơng đối đơn giản mặt chế tạo + Làm việc hợp lý, hiệu + Sử dụng vật liệu kết cấu nhiều loại khácnhau kết cấu liên hợp tiết kiệm chi phí, phát huy tính chịu lực 1.5.3.Công nghệ + Tiền chế: Ưu điểm: công nghệ thi công ( tự động, giới hoá) kiểm soát chất lợng tốt, suất cao + Lắp ghép vị trí công nghệ thiết bị chuyên dụng đại Chơng 2: Cấu tạo kết cấu nhịp cầu Dầm thép 2.1 Những vấn đề chung: 2.1.1 Đối tợng: - Nghiên cứu cấu tạo cầu dầm thép + Cầu dầm ( bản, dầm đặc) Kết cấu chịu lực chủ yếu dầm thép, tiết diện hở kín dầm hộp + Cầu dầm liên hợp ( Thép BTCT) Kết cấu chịu lực dầm liên hợp từ loại vật liệu làm việc mặt cắt thống + Cầu dầm thép có trực hớng ( có sờn) tiết diện kín hở 2.1.2 Cấu tạo chung KCN cầu dầm Lớp phủ mặt cầu ( Bê tông áp phan, Bê tông xi măng) Kết cấu mặt cầu ( BTCT, thép trực hớng tạo độ cứng) Dầm chủ ( đỡ mặt cầu) Hệ thông liên kết dầm chủ: Yêu cầu dầm chủ: đủ độ cứng không biến dạng hình học phải liên kết dầm chủ hình thành hệ thống liên kết dọc, ngang Vai trò: đảm bảo độ cúng cho kết cấu dới tác dụng loại tải trọng Gối cầu : Nếu gối, dầm chủ bị hạn chế dịch chuyển phát sinh mô men uốn gây nứt dầm Lan can, lề ngời đi, dải phân cách, hệ thống thoát nớc, khe biến dạng, chiếu sáng 2.1.3 Các sơ đồ két cấu nhịp cầu dầm - Theo sơ đồ tĩnh học: + Giản đơn + Dầm hẫng, nhịp đeo Cầu Bình Phớc, Bến Lức, Bà Triệu + Liên tục ( nhịp , nhịp ) Cầu Đò Quan, Sông mới, Thị xã Hà Giang Cầu Sài Gòn - Theo kết cấu dầm chủ: + Dầm ( đặc ) thép ( bụng thép liền) + Dầm liên hợp Thép BTCT + Dầm hộp dầm thép trực hớng Dạng mặt căt thành hở mặt cắt kiểu hộp kín - Theo tính chất sử dụng: + Cầu dầm thép cho đờng ô tô + Cầu dầm thép cho đờng sắt ( dầm) - Theo vị trí mặt xe chạy: + Cầu có xe chạy + Cầu có xe chạy + Cầu có xe chạy dới 2.2 Cấu tạo phận mặt cắt KCN cầu dầm thép 2.2.1 Mặt cầu đờng sắt Mặt cầu trần ( tà vẹt đặt trực tiếp lên dầm chủ) Mặt cầu có máng ba lát ( dùng) Mặt cầu có ray đặt trực tiếp BTCT mặt cầu ( cầu chung, cầu thành phố, càu thép) 2.2.2 Mặt cầu đờng ( GT: Tổng luận Cầu Cầu gỗ) Gồm:+ Lớp phủ ( bê tông xi măng bê tông nhựa) + Bản mặt cầu Cấu tạo, phạm vi áp dụng linh động Kết cấu mặt cầu: phận chịu lực mặt cầu + Bản mặt cầu BTCT Bản kê không liên hợp Bản liên hợp với dầm chủ 2.2.3 Các thiết bị khai thác ( GT: Tổng luận Cầu Cầu gỗ) + Khe biến dạng ( chức năng, cấu tạo) + Lề ngời đi, lan can, gờ chắn bánh, giải phân cách cầu, + Hệ thống thoát nớc + Gối cầu 2.3 Cấu tạo dầm chủ 2.3.1 Khái quát - Vai trò: Bộ phận chịu tác động tải trọng 3.2.4 Thiết kế dựa sở phơng pháp xác xuất lý thuyết tin cậy đậi lợng tham số [ Tác động] [ Khả năng] ( S [R]) S- tác động tải trọng R sức kháng kết cấu S: đại lợng ngẫu nhiên không xác định để đánh giá kết cấu so sánh S R ~ ~ dùng xác suất: R = P( S < R ) Thiết kế theo phơng pháp đảm bảo độ tin cậy phải tính đợc độ tin cậy R Trong lý thuyết độ tin cậy, biết đợc mật độ phân bố f(S) f(R) xác định đợc ~] R = P[ S~ < R Điều kiện thoả mãn Rtt Rtc - độ tin cậy cần thiết đợc quy định tiêu chuẩn) xác ~ ) P failTC suất phá hỏng - Pfail = 1-R = P( S~ < R Đây phơng pháp tiên tiến nhất, đại cập nhập tất tiến triết lý tính toán Cho phép mở rộng kiểm soát đợc suốt trình làm việc kết cấu + Phơng pháp toán xác suất, phơng pháp thống kê ( Hệ số cờng độ tải trọng sở xác suất lý thuyết độ tin cậy) + Phơng pháp thiết kế theo hệ số độ tin cậy riêng: S hệ số độ tin cậy theo tải trọng - hệ số độ tin cậy theo sức kháng Tác động tính toán ST= SC.S Sức kháng tính toán RT = RC Thực chất phơng pháp thiết kế theo độ tin cậy riêng hình thức trình tự, nội dung tính toán hoàn toàn giống với thiết kế theo TTGH, theo ALD, ASD, nhng thực chất đợc xác định sở độ tin cậy 3.3 Trình tự tính toán thiết kế: + Tổng quát + Yêu cầu chung + Tải trọng tác dụng + Phân tích kết cấu + Kết cấu thép 3.4 Phân tích kết cấu: + Mô hình tính toán: - Yêu cầu: Xây dựng mô hình tính toán gần sát làm việc thức tế Các giá trị tải trọng với giá trị thực tế - Mô hình tính toán bao gồm sơ đồ tính kết cấu sơ đồ tác động tải trọng + Các mô hình kết cấu đợc sử dụng KCN dầm thép: - Mô hình xác : Giải toán không gian gần với sơ đồ thực, đỏi hỏi công cụ tính toán mạnh (chơng trình tính) tính phức tạp toán, mô hình đợc sủ dụng tính phức tạp tính toán - Mô hình giản lợc : Giản lợc hoá toán không gian phức tạp thành toán phẳng giữ lại vài tham số rõ nét, mô hình tính gần sát thực cho kết tính toán với sai số chấp nhận đợc Dới tác dụng tải trọng hệ dầm không gian đợc đa toán phẳng cho dầm thông qua hệ số phân bố tải trọng (hệ số phân bố ngang) Về nguyên tắc phải tính toán thiết kế cho dầm tơng ứng với hệ số phân bố tải trọng nhng tuỳ trờng hợp ngời thiết kế tính toán cho dầm bất lợi mặt chịu tải Căn vào đặc điểm kết cấu, độ cứng phận theo quy định quy trình thiết kế để xác định phơng pháp xác định hệ số phân bố ngang cho dầm: phơng pháp đòn bẩy, phơng pháp nén lệch tâm, phơng pháp gối đàn hồi, phơng pháp mạng dầm, phơng pháp tra bảng theo 22TCN272-01 Với tác động tĩnh tải, tải trọng phân bố theo nguyên tắc phân bố gần chia cho dầm Với tác động hoạt tải: phân tích tác động tải trọng phải bố trí hoạt tải làm giao thông ứng với số mặt cắt ngang cầu, tìm vị trí bất lợi cho phơng dọc ngang cầu Sử dụng phơng pháp đờng ảnh hởng để xác định nội lực tơng ứng với tải trọng sau tổng hợp theo nguyên tắc độc lập cộng tác dụng Các giá trị nội lực đợc xác định tơng ứng với giai đoạn thi công, trạng thái giới hạn ( hệ số tính toán khác nhau), mặt cắt cần kiểm tra 3.5 Tính toán kiểm tra phận kết cấu theo trạng thái giới hạn: 3.5.1 Các trạng thái giới hạn cần kiểm tra: 22TCN18-79: Trạng thái giới hạn thứ I (cờng độ, ổn định, mỏi): Smax R Trạng thái giới hạn thứ II : - f [f] - chu kỳ dao dộng riêng T không thuộc [0.3-0.7] (sec) 22TCN272-01: [Tác động] [Sức kháng] Trạng thái giới hạn cờng độ I : Trạng thái giới hạn sử dụng: Trạng thái giới hạn mỏi: Trạng thái giới hạn thi công: 3.5.2 Tính toán thiết kế dầm chịu uốn theo 22TCN18-79: a) Kiểm toán theo trạng thái giới hạn I: + Điều kiện cờng độ chịu ứng suất pháp mômen mắt cắt có giá trị lớn nhất: - Quan điểm thiết kế: ứng xử kết cấu đàn hồi ( kết cấu làm việc miền hồi) - Điều kiện bền: max tt M max = y i Ru Ii y : khoảng cách từ trục trung hoà dầm tới điểm có ứng suât pháp lớn Ru: Cờng độ chịu uốn thép kết cấu Ii : Mômen uốn tính toán mặt cắt thực ( có trừ tiết diện tiêu hao) + Điều kiện cờng độ chịu ứng suất tiếp lực cắt mặt cắt lực cắt tính toán có giá trị lớn max = tt Qmax S Rc = 0,6.c'.R0 I t b I : mômen quán tính tiết diện nguyên tb: bề rộng mắt cắt điểm tính ứng suất (tại trục trung hòa) S : mômen tĩnh phần diện tích nguyên nừm trục trung hòa mép mép dới cua tiết diện lấy trục trung hòa R0: cờng độ tính toán thép dầm chủkhi chịu lực nén dọc trục.Theo quy trình 79 R0 = 1900 kG/cm2, thép hợp kim thấp R0 = 2700 kG/cm2 c: hệ số xét tới phân bố không ứng suất tiếp: c = 1,25 Xác định dựa vào tơng quan max tb + Điều kiện chịu ứng suất tính đổi: td = 0,8 + 2,4 R0 Vị trí kiểm tra: mặt cắt gần gối vị trí có lớn + Điều kiện độ bền mỏi: = M' Ru Wth M- mômen uốn để tính mỏi - hệ số triết giảm cờng độ tính mỏi Tải trọng tính mỏi tải trọng tiêu chuẩn, không xét vựot tải + Điều kiện ổn định: - Điều kiện ổn định chung: ổn định cánh nén = My b R0 Wth yb - khoảng cách từ trục trung hoà cánh nén tới trọng tâm mặt cắt - hệ số triết giảm cờng độ tính ổn định, hệ số phụ thuộc vào độ mảnh + Điều kiện ổn định cục bộ: Tuỳ theo đặc điểm bụng dầm, để sử dụng điều kiện ổn định cục khác theo công thức thực nghiệm Trờng hợp có sờn tăng cờng đứng: 2 p + m p0 0, 0, p0 ứng suất pháp tuyến, tiếp tuyến nén cục tới hạn , , p ứng suất pháp tuyến, tiếp tuyến nén cục m hệ số điều kiện làm việc, lấy với dầm định tán, 0,9 với dầm hàn Trờng hợp có sờn tăng cờng đứng ngang: Khi mảnh mép chịu nén sờn tăng cờng ngang: p1 + + m p m Khi mảnh mép chịu kéo sờn tăng cờng ngang: 2 p2 + m + p0 b) Tính liên kết: + Mối nối cánh dầm : Coi nh cánh chịu toàn tác động mômen Sc = M h Tính diện tích cánh cần c) Kiểm toán theo trạng thái giới hạn thứ II: + Kiểm tra độ võng: f [f] [f]= l với cầu đờng 400 l với cầu đờng đờng sắt 400 + Kiểm đặc trng dao động: Kiểm soát chu kỳ dao động T không nằm khoản [0,3-0,7] giây Với cầu đờng sắt chu kỳ dao động theo phơng đứng không đợc bội số chu kỳ dao động theo phơng ngang [f]= 3.5.3 Tính toán thiết kế dầm chịu uốn theo 22TCN272-01: Quan điểm thiết kế: chấp nhận làm việc kết cấu giai đoạn đàn hồi, chảy sau chảy Xem xét kỹ ứng xử kết cấu điều kiện tuơng ứng > dẫn tính toán sức kháng vật liệu Điều kiện kiểm tra theo trạngthái giới hạn cờng độ: Mu Mn a) Sức kháng uốn: * Sự phát triển ứng suất biến dạng mặt cắt chịu uốn: Khả kết cấu phụ thuộc vào cấu tạo xét tới yêu tố sau: + Độ mảnh cánh chịu nén + Giằng cánh chịu nén + Độ mảnh bụng Mr = f M n Và Fr = f Fn f = hệ số kháng uốn Mn = sức kháng uốn danh định (N-mm) My Mp Fn = sức kháng uốn danh định cánh (Mpa) * Sơ đồ xác định sức kháng uốn mặt cắt: S h = const, Fy 345Mpa Không có STC ngang, Không có lỗ cánh kéo Đ S A.6.10.4.1.2 Đ S A.6.10.4.1.3 Đ S A.6.10.4.1.6a Đ A.6.10.4.1.7 Đ A 6.10.4.2.1 A 6.10.4.2.4 Mn = Mp Fn = RbRhFyf 3.6 Tính đặc trng hình học mặt cắt chịu uốn: Đ 3.6.1.Mặt cắt không liên hợp Đ Mặt cắt củaA.6.10.4.1.6b kết cấu nhịp cầu dầm thép dùng cho xeA.6.10.4.1.9 chạy Mặt cắt phần dầm thép kết cấu nhịp cầu dầm liên hợp đợc xét giai đoạn làm việc S trớc liên hợp A 6.10.4.2.5 A 6.10.4.2.6 Đ S A.6.10.4.1.4 S Lựa chọn lại MC +Tìm vị trí ENA y Y= S ,i Ai Trong đó: Ai diện tích phận thứ i Atf = btf ttf S0-0,i = di,0-0 Ai di khoảng cách từ trọng tâm Ai 0- + Tính mô men quán tính mặt cắt I = ( Ii + di, 0-0 y )2Ai + Tính St, Sb mô men kháng uốn ứng với thớ thớ dới + Yt, Yb St = I I ; Sb = Yt Yb 3.6.2.Mặt cắt liên hợp - Có bê tông đủ cờng độ - đã liên hợp + Xác định bề rộng có hiệu Phụ thuộc: Chiều dài nhịp Tơng quan chiều cao (bản bê tông tính đến ứng suất nén không gây ảnh hởng đến mặt cắt liên hợp) l bs = bt f + 2.6t s Khoangcachgiuacacdam - Sự tham gia làm việc thành phần mặt cắt + Mặt cắt liên hợp chịu M+ - BTCT ( cỏ thể kể bỏ qua Art, Arb) + Mặt cắt liên hợp chịu Mdầm thép cốt dọc 1%[bs.ts] Ar 0.01[bs.ts] bố trí lớp - 2/3 Ar lớp dới 1/3 Ar + - Đặc trng hình học mặt cắt chịu M : + Quy đổi từ mặt cắt Dầm thép + thép tơng đơng (về khả chịu uốn, khả biến dạng) dầm thép dầm thép bê tông Asc diện tích thép tơng đơng n= Es - tỷ số mô đuyn đàn hồi Ec Asc = As Ec Et Nếu xét vai trò cốt thép cốt thép quy đổi thành tiết diện thép theo nguyên tắc tơng tự ( bảo toàn trọng tâm) Ars = Ar Ec Ar Ars Et + Tính vị trí trục trung hoà Tính Yc, Ic, Scb, Sct, Yct, Ycb + Mặt cắt với Tải trọng tác dụng ngắn hạn n Tải trọng tác dụng dài hạn n = 3n ( mô đuyn đàn hồi bê tông Ec thay đổi Ec ( tác dụng từ biến co ngót) Ec = Ec 22TCN18-79 = 2.5 22TCN272-01 = + Mặt cắt chịu M-: Chỉ xét dầm thép, Ar ( gồm Art, Abr) Quan điểm trình tự tính toán tơng tự Xét mặt căt: thay đổi tiết diện, đặc điểm chụi lực 3.7 Nội dung tính toán dầm chịu lực cắt ( sức kháng cắt ) A.6.10.7 - Thực chất kiểm tra cờng độ mặt cắt chịu lực cắt - Sức kháng cắt đợc lấy theo công thức: Vr = v Vn Trong đó: Vn sức kháng cắt danh định, tuỳ thuộc việc có hay không sờn tăng cờng A.6.10.7.2 Không có sờn tăng cờng A.6.10.7.3 Có sờn tăng cờng n hệ số sức kháng A.6.5.4.2 + Trờng hợp sờn tăng cờng + Nếu D/tw 2.46 E F yn Vn = Vp = 0.58Fyw Dtw + Nếu D/tw ( 2.46 E E - 3.07 ) F yn F yn Vp = 1.48t2w EFyw + Nếu D/tw > 3.07 Vp = 4.55 E F yn t w3 E D Trong đó: Fyw cờng độ chảy nhỏ quy định cho bụng Vp sức kháng cắt dẻo + Trờng hợp có sờn tăng cờng: sức kháng cắt bụng đợc tăng cờng 22TCN18-79 22TCN272-01 Xét ổn định cục mảnh bụng Cánh kéo để hở Cánh nén tỳ sát Vai trò liên kết tỳ sát hai cánh Phụ thuộc: - tính mặt cắt ( đồng vật liệu hay mặt cắt lai) - Vị trí mảnh sơ đồ bụng dầm A6.10.7.3.3 Nếu Nếu Mu 0,5 f Mp , Mu > 0,5 f Mp , 0,87(1 - C) Vn = Vp C + 1+ D 0,87(1 - C) Vn = RVp C + CVp d 1+ o D với Mr Mu M r 0,75 M y f R = 0,6 + 0,4 Vp = 0,58 Fyw Dtw đó: Mu = mômen lớn panen nghiên cứu tải trọng tính toán (N-mm) Vn = sức kháng cắt danh định (N) Vp = lực cắt dẻo (N) Mr = sức kháng uốn tính toán nh quy định f = hệ số sức kháng uốn quy định My = mômen chảy D = chiều cao bụng = khoảng cách gờ tăng cờng (mm) C = tỷ số ứng suất oằn cắt với cờng độ chảy cắt Tỷ số C phải đợc xác định theo quy định dới : D Nếu tw 1,10 Nếu Ek D Ek 1,10 1,38 , Fyw t w Fyw Nếu D Ek > 1,38 , tw Fyw Ek Fyw , C = 1,10 Ek C = D Fyw tw 1,52 Ek C = D Fyw tw 3.8 Tính toán mối nối dầm Tác động để kiểm tra mối nối: + Thiết kế TTGH cờng độ chịu đợc tác động không nhỏ trị số lớn hệ số: - Trị số trung bình M, N, V tải trọng tính toán mối nối Mu, Nu, Hu sức kháng cắt Mn, Nn, Vn kết cấu nh mối nối - 75% Mn, Nn, Hn + Trong dầm chịu uốn coi: Mối nối cánh dầm tiếp nhận toàn ứng suất Msl Mối nối bụng tiếp nhận toàn lực cắt Vsl phần Mu = + Tính toán mối nối cánh: Lựa chọn diện tích táp Lựa chọn số lợng liên kết cần thiết nb ứng lực tác dụng vào mối nối cánh Pt = Msl D+tf Iw Msl I At Pt thờng chọn tơng đơng với diện tích cánh F yf nb Pt [N] + Tính toán mối nối bụng ứng lực tác động: N, (Iw/I) Msl, V Bố trí cấu tạo ( trớc mối nối) Tính toán lực cắt thân đinh bất lợi Nsl, Msl, Vsl phân bố Dầm I chịu uốn: Pmax M y = w max y2 i V sl + n Pmax [N] 3.9 Tính neo chống cắt dầm liên hợp - Neo chống lại trợt bê tông với cánh dầm thép chịu cắt - Cấu tạo loại neo nên dùng khuyến khích dùng - Các quy định kích thớc khoảng cách bố trí neo rmax, rmin theo hai phơng Khoảng cách từ mép đến neo - Tính toán neo theo: Điều kiện chịu mỏi ( sức kháng mỏi) TTGH cờng độ ( sức kháng tối đa để không phá hỏng) - Các toán cần giải quyết: + Bài toán1: Bố trí neo Tính toán kiểm tra Pc [Pc] + Bài toán 2: Tính bớc neo Khoảng cách bố trí neo + Bài toán 3: Tính tổng số neo cần thiết bố trí đoạn dầm 22TCN18-79: phong cách thiết kế neo phân bố đồng vùng bố trí neo 22TCN272-01: Tính tổng lực cắt trợt tác dụng vào neo đoạn dầm tổng số neo bố trí đoạn n Vc [V ] Chú ý: số lợng neo tính toán không đợc nhỏ số lợng yêu cầu đủ đảm bảo TTGH + Bớc neo: Đinh: p 600 mm p 6d Khoảng cách neo bố trí theo phơng dọc cầu: nZ r I V sr Q p Khoảng cách neo bố trí theo phơng ngang cầu: pn 4d Trong đó: n số lợng neo tính mặt cắt ngang Zr sức kháng mỏi neo Zr = d2 38 d2 /2 = 238 29.5logN N số chu kỳ I - mô men qua tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn Q mô men tĩnh cánh lấy TTH mặt cắt liên hợp ngắn hạn ( 6.10.7.4.1) Vsr phạm vi lực cắt hoạt tải lực xung kích theo TTGH mỏi = QS It w = VsrQ I Tmax Zr Pmax < Tmax = p.0 = PV sr Q I PV sr Q Zr I nZ r I V sr Q + Theo TTGH cờng độ: Xuất phát từ điều kiện đảm bảo để mặt cắt liên hợp chịu uốn dơng đạt đợc sức kháng Mdẻo Ps = 0.85 fc.bs.ts Hoặc hợp lực dẻo dầm thép Ps = Pc+ Pw + Pt = Fyt.bt.tt + Fyw.Dtw + Fyc.bc.tc Sức kháng cắt tính toán neo từ Mmax M = không nhỏ Ps Lấy giá trị nhỏ Tmax n = Tmax [N ] ... mặt cầu Hệ thống dàn mặt cầu Kết cấu chịu lực hệ thống liên kết Gối cầu Lề ngời đi, lan can, khe co giãn Theo thói quen,ngời ta thờng gọi cầu thép cầu có KCN làm thép 1.3.Một số dạng KCN cầu Thép. .. xe chạy: + Cầu có xe chạy + Cầu có xe chạy + Cầu có xe chạy dới 2.2 Cấu tạo phận mặt cắt KCN cầu dầm thép 2.2.1 Mặt cầu đờng sắt Mặt cầu trần ( tà vẹt đặt trực tiếp lên dầm chủ) Mặt cầu có máng... dùng) Mặt cầu có ray đặt trực tiếp BTCT mặt cầu ( cầu chung, cầu thành phố, càu thép) 2.2.2 Mặt cầu đờng ( GT: Tổng luận Cầu Cầu gỗ) Gồm:+ Lớp phủ ( bê tông xi măng bê tông nhựa) + Bản mặt cầu Cấu