Thiết kế cầu giàn thép nguyễn cương (1)

Hình 1.2: Liên kết dọc trên và dọc dưới của giàn chủ.CHƯƠNG II : THIẾT KẾ HỆ DẦM MẶT CẦU,LIÊN KẾT DẦM DỌC VÀO DẦM NGANG , DẦM NGANG VÀO GIÀN CHỦ 2.1.Thiết kế dầm dọc Dầm dọc đặt dọc the

MỤC LỤC

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ VÀ CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU NHỊP 3

1.1 Tóm tắt nhiệm vụ đồ án 3

1.1.1 Số liệu đầu vào 3

1.1.2 Nhiệm vụ thiết kế 3

1.1.3.Tiêu chuẩn thiết kế 3

1.2.Các trạng thái giới hạn 3

1.2.1 Trạng thái giới hạn cường độ I 3

1.2.2 Trạng thái giới hạn sử dụng 3

1.2.3.Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy 3

1.3 Vật liệu dùng cho kết cấu 4

1.4 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp 4

1.5 Chọn sơ bộ kích thước 5

1.5.1.Bản mặt cầu 5

1.5.1.1.Phần xe chạy 5

1.5.2 Dầm dọc 5

1.5.3 Dầm ngang 5

1.5.4 Liên kết dọc trên và dọc dưới giữa 2 giàn chủ 5

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ HỆ DẦM MẶT CẦU,LIÊN KẾT DẦM DỌC VÀO DẦM NGANG , DẦM NGANG VÀO GIÀN CHỦ 6

2.1.Thiết kế dầm dọc 6

2.1.1 Chọn tiết diện 6

2.1.2 Tải trọng tác dụng lên dầm dọc 7

2.1.2.1.Nội lực do tĩnh tải 8

2.1.2.2.Nội lực do hoạt tải 9

2.1.3 Kiểm tra tiết diện 12

2.1.3.1.Trạng thái giới hạn cường độ I 12

2.1.3.2 Kiểm tra mỏi đối với vách đứng 12

2.1.3.3 Kiểm tra độ mảnh 14

2.1.3.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt 15

2.1.3.5 Yêu cầu cấu tạo 16

2.1.3.6 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng 16

2.1.3.7 Kiểm tra mỏi và đứt gãy 17

2.2 Thiết kế dầm ngang 18

2.2.1 Chọn tiết diện 18

2.2.2 Tải trọng tác dụng lên dầm ngang 19

2.2.3 Xác định nội lực dầm ngang 21

2.2.3 Kiểm tra tiết diện 24

2.2.3.1 Trạng thái giới hạn cường độ I 24

2.2.3.2 Kiểm tra mỏi đối với vách đứng` 24

2.1.3.3 Kiểm tra độ mảnh 26

2.1.3.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt 26

2.1.3.5 Yêu cầu cấu tạo 27

2.1.3.6 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng 27

2.2.3.7.Kiểm tra mỏi và đứt gãy 28

2.3 Thiết kế liên kết dầm dọc vào dầm ngang 29

2.3.1.Xác định số bu lông liên kết bản con cá với cánh trên của dầm dọc 29

2.3.2 Xác định số bu lông liên kết sườn dầm dọc và thép góc liên kết 31

2.3.3 Tính số lượng bulông 32

2.4 Thiết kế liên kết dầm ngang vào nút 33

2.4.1.Công thức tính 33

2.4.2.Tính số lượng bulông 34

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ THANH QUY TỤ TAI NÚT 36

3.1 Xác định nội lực các thanh qui tụ tại nút số 4 36

3.1.1 Xác định tải trọng tác dụng lên giàn 36

3.1.1.1.Tính trọng lượng kết cấu nhịp: 36

3.1.1.2 Tĩnh tải tác dụng lên giàn chủ 38

3.1.2 Tổ hợp nội lực 40

3.2 Chọn tiết diện thanh 40

3.2.1 Tính nội lực 40

3.2.2.Chọn tiết diện 43

3.3.Kiểm tra tiết diện thanh 45

3.3.1 Kiểm tra thanh chịu kéo và uốn kết hợp 45

3.3.1.1 Sức kháng kéo: 45

3.3.1.2.Yêu cầu giới hạn về độ mảnh 46

3.3.1.3 Kiểm tra thanh chịu kéo uốn kết hợp(A.6.8.2.3.) 47

3.3.2 Kiểm tra thanh chịu nén và uốn kết hợp 48

3.3.2.1 Sức kháng nén có hệ số: (A6.9.2.1) 48

3.3.2.2 Kiểm tra thanh chịu nén và uốn kết hợp(A6.9.2.2) 49

3.3.2.3 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ (A6.9.4.2) 50

3.3.3 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng 50

3.3.4 Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi 50

3.3.4.1 Chu kỳ tải trọng 51

3.3.4.2.Biên độ ứng suất cho phép mỏi 51

3.3.4.3.Biên độ ứng suất lớn nhất: 51

CHƯƠNG IV :THIẾT KẾ NÚT GIÀN SỐ IV 53

4.1.Tính số bulông liên kết các thanh giàn 54

4.1.1 Tính sức kháng danh định của một bu lông 55

4.1.2 Bố trí bulông: dựa vào các yêu cầu sau: 56

4.2.Tính toán nút giàn số 4 56

CHƯƠNG V : BẢNG PHỤ LỤC 62

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ VÀ CHỌN SƠ ĐỒ

KẾT CẤU NHỊP.

1.1 Tóm tắt nhiệm vụ đồ án

1.1.1 Số liệu đầu vào:

- Chiều dài nhịp tính toán : ltt = 80 m

- Khổ cầu : K = 8+2x1.0 m

- Tải trọng thiết kế:

+ Hoạt tải thiết kế: 0.65HL93

+ Đoàn người: 400 daN/m2

1.1.3.Tiêu chuẩn thiết kế

Thiết kế theo quy trình 22TCN 272-05

DC: tỉnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết

DW: tỉnh tải của các lớp phủ mặt cầu

PL: hoạt tải người

η = ηD.ηR.ηI: hệ số điều chỉnh tải trọng, lấy theo 22TCN 272-05

-Bê tông bản mặt cầu có f’c = 30Mpa

- Liên kết sử dụng bu lông cường độ cao

10

17

có chiều cao không < 7.3 m ( 24 ft)

Chọn sơ bộ h =10.0 m Chiều dài mỗi khoang d=8m Khi đó góc xiên α hợpbởi thanh xiên và phương nằm ngang là α = 51020’25’’

10×5m

56 d1 8'3 6''

Hình 1.1: Sơ đồ giàn chủ

* Khoảng cách giữa các tim giàn chủ :

Đối với cầu xe chạy dưới : Bố trí hai giàn chủ với khoảng cách lớn hơn khổđường xe chạy 1-1,5m để kể đến phần đá vỉa và bề rộng các thanh giàn

Ta chọn khoảng cách giữa hai giàn chủ là B = 9.0 m

Hình 1.2: Liên kết dọc trên và dọc dưới của giàn chủ.

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ HỆ DẦM MẶT CẦU,LIÊN KẾT DẦM DỌC VÀO DẦM NGANG , DẦM NGANG VÀO GIÀN CHỦ

2.1.Thiết kế dầm dọc

Dầm dọc đặt dọc theo hướng xe chạy , làm việc như một dầm liên tục nhiềunhịp,có nhịp tính toán là khoảng cách giữa các dầm ngang , dầm dọc có tác dụnglàm giảm độ lớn của mặt cầu

1.15

18

1

3 3

10.250

73,382.5,6

1

- Trong mọi trường hợp ,bề dày sườn : tW ≥ 12mm

- Chiều dày bản biên: tf ≥

301

bf và không lớn hơn 50mm

.2

 ≤

50

1

thì phải bố trí sườn tăng cường đứng theo tính toán

Tổng hợp các điều kiện trên ta chọn sơ bộ dầm ngang có các kích thước nhưsau:

t

.2

16.2600

E k t

,05,716

Hình 2.2 Đường ảnh hưởng áp lực lên các dầmBảng 2.1: Hệ số phân phối ngang của các dầm dọc

ydv: tung độ đường ảnh hưởng ứng với trọng tâm đá vỉa.

Bảng 3: Kết quả tính toán tải trọng tĩnh tác dụng lên các dầm dọc

Bảng 4 : Mô men do tĩnh tải tính toán

2.1.2.2.Nội lực do hoạt tải

Hiệu ứng lớn nhất do hoạt tải gây ra được lấy theo giá trị lớn hơn của cáctrường hợp sau

- Xe hai trục thiết kế +tải trọng làn + tải trọng người đi bộ (hệ số xung kíchIM=25%) ( HL93M)

- Xe tải thiết kế +tải trọng làn + tải trọng người đi bộ (hệ số xung kíchIM=25%) ( HL93K)

Ở đây ta không xét tải trọng người ( do dầm dọc không chịu tải trọng người)

* Tại tiết diện 100 (gối) :

+Xe tải M100 = 0

V100 = 145(1+0,46) =211.7 kN+Xe tanđem M100 =0

V100=110(1+0,8)=198 kN+ Tải trọng làn Vln

102,5= 0,65.9,3.2.5=15,11kN, Mln

102,5=0,65.9,3.6 =36.27kN

* Tại tiết diện 105( giữa nhịp)

+Xe tải M105 = 145.2,0=290kN

V105= 145 0,5=72,50 kN

Xe tanđem M105 =110(2,0+1,40)=374kN

V105=110(0,50+0,35)=93.5 kN+ Tải trọng làn Vln

105=0,65.9,3.1,0=6,05kN, Mln

105=0,65.9,3.8,0 =48.36 kNNội lực do hoạt tải gây ra là Mu =  mgM 1,75((1+IM)P i y i+ qL

Bảng 2.5 Nội lực do hoạt tải tính toán

Tĩnh tải hoạt tải M Tĩnh tải hoạt tải V

18

1

3 3

10.250

25,626.5,6

1

- Trong mọi trường hợp ,bề dày sườn : tW ≥ 12mm

- Chiều dày bản biên: tf ≥

t

.2

 ≤

50

1

thì phải bố trí sườn tăng cường đứng theo tính toán

Tổng hợp các điều kiện trên ta chọn sơ bộ dầm ngang có các kích thước nhưsau:

t

.2

16.2600

E k t

2.1.3 Kiểm tra tiết diện

2.1.3.1.Trạng thái giới hạn cường độ I

- Yêu cầu mô men kháng uốn dẻo: Z

Giả thiết tiết diện chắc và biên chịu nén được liên kết dọc toàn bộ :

Trong đó:

Φr: hệ số sức kháng,lấy theo bảng 6.8 Tr.196 sách Cầu thép, với cấu kiện chịu

uốn Φf = 1.0

Mn: là sức kháng danh định đặt trưng cho tiết diện chắc

Mp: là mômen chảy dẻo

5.3.2 Kiểm tra mỏi đối với vách đứng (A6.10.6)

Để kiểm tra mỏi đối với vách đứng ta có tham số chính để xác định khả năng

mất ổn định của vách chính là tỉ số độ mảnh của vách w

w w

E

w 6,4376

76,533,4712

28422

+ Fyc: cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh chịu nén, Fyc = 250 MPa

+ fcf: là ứng suất nén đàn hồi lớn nhất trong biên chịu nén khi uốn do tác dụng

của tĩnh tải không hệ số và hai lần tải trọng mỏi

- Tính nội lực do tĩnh tải không hệ số:

Dầm 1 1,655 1,021 4,66 1,333 1,12 1,25 3,781 50,65

- Tính nội lực do tải trọng mỏi:

* Hoạt tải tính cho TTGH mỏi và đứt gãy do mỏi:

DAH M1/2 5.5 35145 145

4.3 9

Hình 9: Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm dọc

(tính cho trạng thái giới hạn mỏi)

Với m là hệ số làn xe, IM=15%

( Tải trọng mỏi do 1 xe tải mỏi gây ra , không xét hệ số làn xe)

- Tính nội lực do tải trọng mỏi:

* Hoạt tải tính cho TTGH mỏi và đứt gãy do mỏi:

Hình 10: Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm dọc

(tính cho trạng thái giới hạn mỏi)

Với m là hệ số làn xe, IM=15%

( Tải trọng mỏi do 1 xe tải mỏi gây ra , không xét hệ số làn xe)

Bảng 12 Nội lực do hoạt tải mỏi

,174

w x

x x

cf

g

t I

S V

CP

F

E t

D

76.3

2

 (2.11)Trong đó:

- DCP là chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen chảy dẻo

.376

.307,46

Dcp

đạt

b) Độ mảnh của biên chịu nén

Công thức kiểm tra:

YC f

f

F

E t

- bf: bề rộng bản biên chịu nén: bf = 210 mm

- tf: chiều dày bản biên chịu nén: tf =17,4 mm

Vậy 10,8

250

200000382

.0382

.003,64,17.2

210

E t

b

f

f

đạt

2.1.3.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt

Với dầm vách không tăng cường ( A 6.10.7.2)

- Sức kháng cắt của dầm Vr được lấy như sau:

Vr = φv.Vn (2.13)Trong đó:

+ φv: hệ số sức kháng, lấy theo mục A.6.5.4.2 được φv = 1.0

D

.46

2 E <

YW

E t

D

.07,3

250

200000

= 86,83 thì Vn =1,48.tW2 EF YW (2.15)Nếu:

YW

E t

D

.07,3

4 3

(2.16)Trong đó:

+ FYW: Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản bụng, FYW = 250 Mpa

+ D = (d-2.tf) = (537-2.17,4) = 502,2 mm, tW = 10,9 mm => D/tW = 46,07 <69,58

=> Vn = Vp = 0,58.FYW.D.tw = 0,58.250.10-3.502,2.10,9 = 793,73KN

Ta thấy: Vr > Vu = Vg = 354,58KN => đạt

- Thiết kế sườn tăng cường tại gối:(A.6.10.8.2)

Khi: Vu > 0,75.φb.Vn (2.17)Trong đó:

+ Vu = 354,58 kN: sức kháng cắt tính toán tại gối

+ φb: hệ số sức kháng đối với gối quy định ở điều A.6.5.4.2, φb = 1,0

+ Vn = 793,73 kN: sức kháng cắt danh định.

=> 0,75.φb.Vn = 0,75.1,0.793,73 = 595,30kN > Vu = 354,58 kN

Vậy không cần bố trí sườn tăng cường tại gối

2.1.3.5 Yêu cầu cấu tạo

a) Tỷ số chung: Theo điều A.6.10.2.1

Đối với cấu kiện chịu uốn phải được cấu tạo theo tỷ lệ sao cho:

0,1

Iy

Iyc

0,9 (2.18)

b) Chiều dày các bộ phận(A 6.7.3)

Chiều dày vách của tiết diện thép cán không nhỏ hơn 7 mm

tw =10,9 mm > 7 mm Đạt

2.1.3.6 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng

Trạng thái giới hạn sử dụng được kiểm tra để dảm bảo độ võng do tỉnh tảikhông ảnh hưởng đến giao thông trên cầu

Đối với cả hai biên của tiết diện không liên hợp

2.1.3.7 Kiểm tra mỏi và đứt gãy

Biên độ ứng suất cho phép phụ thuộc chu kỳ tải trọng và cấu tạo liên kết Đứtgãy phụ thuộc vào cấp liệu vật liệu và nhiệt độ

a) Chu kỳ tải trọng

Giả sử lưu lượng xe trung bình hàng ngày là ADT = 15000 xe/làn/ngày và có

ba làn xe tải, tỉ lệ xe tải trong đoàn xe là 0,2 (lấy theo Bảng 6.2 Tr.189 sách Cầu thép)

ADTT = 0,2.ADT = 0,2.(15000).(3 làn) = 9000 xe tải/ngày.

Số xe tải trong một ngày cho một làn xe trung bình trong tuổi thọ thiết kế tínhtoán theo biểu thức:

ADTTSL = PxADTT (2.20)Trong đó:

+ P: là phần xe tải trong một làn đơn, lấy theo Bảng 6.1 Tr.189 sách Cầu thép,với 3 làn xe P = 0,8

n = 2,0 lấy theo Bảng 6.3 Tr.190 sách Cầu thép.

b) Biên độ ứng suất cho phép mỏi -Loại B

Sức kháng mỏi danh định được tính theo biên độ ứng suất lớn nhất cho phépnhư sau:

(ΔF)n =

3 / 1

1(ΔF)TH (2.22)Trong đó:

+ A: là hằng số mỏi thay đổi theo loại chi tiết mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr.193 sáchCầu thép, với chi tiết loại B => A = 39,3.1011 Mpa

+ N: là số chu kỳ cho một xe tải qua, N = 525,6.106

+ (ΔF)TH:là hằng số ngưỡng biên độ ứng suất mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr.193 sáchCầu thép, với chi tiết loại B => (ΔF)TH = 110 Mpa

Ta tính được: (ΔF)n = 19,55

10.6,525

103,

2

1.110 = 55MPa

Do đó (F)n = 55 MPa

c) Biên độ ứng suất lớn nhất: được giả thiết bằng hai lần biên độ ứng suất gây

ra do hoạt tải mỏi đi qua Tuy nhiên biên độ ứng suất không cần nhân với 2 vì sứckháng mỏi đã chia cho 2

Đối với mỏi:U = 0,75.(1+IM)LL

Lực xung kích trong tính mỏi IM = 0,15

Mômen lớn nhất lớn nhất của dầm tính theo tải trọng mỏi:

M = 73,47 kN.m

Từ đó: f = Z M =

2266266

10.47,

mặt cầu xuống giàn chủ Đối với cầu đường xe chạy dưới, dầm ngang làm việcnhư một dàn đơn giản kê trên hai gối tựa có nhịp là khoảng cách giữa hai giàn chủ,

do đó chiều cao dầm ngang có thể chọn theo chiều dài nhịp

1.12

17

→ Chọn tiết diện dầm dọc loại I cánh rộng theo tiêu chuẩn ASTM loại W

1000×272 có đặc trưng hình học như sau :

Y

Y

X X

2.2.2 Tải trọng tác dụng lên dầm ngang.

Dầm ngang được liên kết bằng bulông vào bản nút của giàn chủ thông qua cácthép góc liên kết Liên kết này dễ bị xoay nên dầm ngang được tính theo sơ đồdầm giản đơn có nhịp tính toán bằng khoảng cách B giữa tim 2 giàn chủ

a) Tỉnh tải: gồm các lớp phủ mặt cầu, bó vỉa, bản mặt cầu, trọng lượng của

dầm dọc,trọng lượng bản thân các đầm ngang

Tính tỉnh tải tác dụng lên dầm ngang:

9' 8'

7' 6'

5' 4'

3' 2'

DC1

11.5 m

Hình 2.7 Sơ đồ tính tỉnh tải tác dụng lên dầm ngang.

b) Hoạt tải: gồm xe tải thiết kế kết hợp với tải trọng làn hoặc xe hai trục thiết

kế kết hợp với tải trọng làn

* Hoạt tải tính cho TTGH cường độ I và sử dụng:

Áp lực do một dãy bánh xe đứng trong hai khoang kề bên dầm ngang tính được

bằng cách xếp xe lên đường ảnh hưởng:

145kN 145kN 35kN

1.2m

110kN 110kN

4.3m 4.3m

Hình 2.8: Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm ngang.

(tính cho trạng thái giới hạn cường độ I và sử dụng)

- Với xe tải thiết kế:

ATr = 0,5.[145.(1+0,14) + 35.0,14] = 85,10 kN

- Với xe hai trục thiết kế:

ATa = 0,5.110.(1,0+0,76) = 96,80 kN

Vậy ta tính được hoạt tác dụng lên dầm ngang:

ALL+IM = (ATr hoặc ATa).(1+IM) = 96,80.(I+IM)

AL =   5,0

3

3,9

Hình 2.9: Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm ngang.

(tính cho trạng thái giới hạn mỏi)

DC2+DC3 DW

Hình 2.10: Sơ đồ tính nội lực của dầm ngang do tỉnh tải.

Kết quả tính toán thể hiện trong các bảng tính sau:

Bảng 2.12:

TTGH cường độ I 1.25 13,80 8,70 2.67 16,53 1.50 3.145 8,70 231,15TTGH sử dụng 1.00 13,80 8,70 2.67 16,53 1.00 3.145 8,70 191,56

ALL+IM = 96,80.(1+IM) khi tính cho các trạng thái giới hạn còn lại

AL =   5,0

3

3,9

m: hệ số làn xe : m=0,85 khi chất tải 3 làn xe; đối với trạng thái mỏi ta không xét hệ số làn xe m

4 3

2 1

0.25

11.5

Hình 2.11: Sơ đồ tính nội lực của dầm ngang do hoạt tải.

Kết quả tính toán thể hiện trong các bảng tính sau:

Bảng 2.14:

Các TTGH γLL 1+IM ALL Σyi γL AL Σ M1/2, kN.mTTGH cường độ I 1.75 1.25 96,80 10,35 1.75 15,50 15,75 2114,71TTGH sử dụng 1.00 1.25 96,80 10,35 1.00 15,50 15,75 1272,00

2.2.3 Kiểm tra tiết diện

2.2.3.1 Trạng thái giới hạn cường độ I

- Yêu cầu mô men kháng uốn dẻo: Z

Φr.Mn≥ Mu

Trong đó:

Φr: hệ số sức kháng, lấy theo bảng 6.8 Tr.196 sách Cầu thép, với cấu kiện chịu

uốn Φr = 1.0

Mn: là sức kháng danh định đặt trưng cho tiết diện chắc

Mp: là mômen chảy dẻo

2345 6

= 9383440 mm3

Ta thấy: Z = 10862378mm3 > 9383440 mm3 => đạt yêu cầu về mômen kháng

uốn dẻo

2.2.3.2 Kiểm tra mỏi đối với vách đứng`

250

200000

76,524,565,16

46422

D

w

C w

623554288

,290

w x

x x

cf

g

t I

S V

20,44 MpaTính vcr:

Ta có k=5 + 5/(d0+D)=5 ( Do không có sườn tăng cưòng đứng)

=69,57 →C=1

→vcr= 0,58.1.250=145 Mpa

F

E t

D

76.3

.376

.324,56

Dcp

đạt

b) Độ mảnh của biên chịu nén

Công thức kiểm tra:

YC f

f

F

E t

.0382

.084,431.2

300

E t

b

f

f

đạt

2.1.3.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt

Với dầm vách không tăng cường ( A 6.10.7.2)

- Sức kháng cắt của dầm Vr được lấy như sau:

D

.46,2

2 E <

YW

E t

D

.07,3

250

200000

= 86,83 thì Vn =1,48.tW2 EF YW

Nếu:

YW

E t

D

.07,3

4 3

Trong đó:

+ FYW: Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản bụng, FYW = 250 Mpa

+ D = (d-2.tf) = (990-2.31) = 928 mm, tW = 16,5 mm => D/tW = 56,24 < 69,58 => Vn = Vp = 0,58.FYW.D.tw = 0,58.250.10-3.928.16,5 = 2220,24KN

Ta thấy: Vr > Vu = Vg = 792,96 KN => đạt

- Thiết kế sườn tăng cường tại gối:(A.6.10.8.2)

Khi: Vu > 0,75.φb.Vn

Trong đó:

+ Vu = 2220,24 kN: sức kháng cắt tính toán tại gối

+ φb: hệ số sức kháng đối với gối quy định ở điều A.6.5.4.2, φb = 1,0

+ Vn = 792,96 kN: sức kháng cắt danh định.

=> 0,75.φb.Vn = 0,75.1,0.2220,24 = 1665,18kN > Vu = 792,96 kN

Vậy không cần bố trí sườn tăng cường tại gối

2.1.3.5 Yêu cầu cấu tạo

a) Tỷ số chung: Theo điều A.6.10.2.1

Đối với cấu kiện chịu uốn phải được cấu tạo theo tỷ lệ sao cho:

0,1

Iy

Iyc

0,9Trong đó:

+ Iy: là mômen quán tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong mặtphẳng của bản bụng, Iy = 139847391mm4

+ Iyc: là mômen quán tính của bản cách chịu nén của mặt cắt thép quanh trụcđứng trong mặt phẳng của bản bụng:

b) Chiều dày các bộ phận(A 6.7.3)

Chiều dày vách của tiết diện thép cán không nhỏ hơn 7 mm

tw =16,5 mm > 7 mm Đạt

2.1.3.6 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng

Trạng thái giới hạn sử dụng được kiểm tra để dảm bảo độ võng do tỉnh tảikhông ảnh hưởng đến giao thông trên cầu

Đối với cả hai biên của tiết diện không liên hợp

Công thức: ff ≤ 0,8.Rb.Rh.Fyf (A.6.10.5.2)

Trong đó:

+ f: là ứng suất bản cánh dầm đàn hồi do tải trọng có hệ số gây ra (MPa)

+ Fyf: là cường chảy của bản biên , Fyf = 250 MPa.

2.2.3.7.Kiểm tra mỏi và đứt gãy

Biên độ ứng suất cho phép phụ thuộc chu kỳ tải trọng và cấu tạo liên kết Đứtgãy phụ thuộc vào cấp liệu vật liệu và nhiệt độ

a) Chu kỳ tải trọng

Giả sử lưu lượng xe trung bình hàng ngày là ADT = 15000 xe/làn/ngày và có

ba làn xe tải, tỉ lệ xe tải trong đoàn xe là 0,2 (lấy theo Bảng 6.2 Tr.189 sách Cầu thép)

ADTT = 0,2.ADT = 0,2.(15000).(3 làn) = 9000 xe tải/ngày

Số xe tải trong một ngày cho một làn xe trung bình trong tuổi thọ thiết kế tínhtoán theo biểu thức:

n = 1,0 lấy theo Bảng 6.3 Tr.190 sách Cầu thép.

b) Biên độ ứng suất cho phép mỏi -Loại B

Sức kháng mỏi danh định được tính theo biên độ ứng suất lớn nhất cho phépnhư sau:

(ΔF)n =

3 / 1

1(ΔF)TH

Trong đó:

+ A: là hằng số mỏi thay đổi theo loại chi tiết mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr.193 sáchCầu thép, với chi tiết loại B => A = 39,3.1011 Mpa

+ N: là số chu kỳ cho một xe tải qua, N = 262,8.106

+ (ΔF)TH:là hằng số ngưỡng biên độ ứng suất mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr.193 sáchCầu thép, với chi tiết loại B => (ΔF)TH = 110 Mpa

Ta tính được: (ΔF)n = 24,63

10.8,262

103,

2

1.110 =55MPa

Do đó (F)n = 55 MPa

c) Biên độ ứng suất lớn nhất: được giả thiết bằng lai lần biên độ ứng suất gây

ra do hoạt tải mỏi đi qua Tuy nhiên biên độ ứng suất không cần nhân với 2 vì sứckháng mỏi đã chia cho 2

Đối với mỏi:U = 0,75.(1+IM)LL

Lực xung kích trong tính mỏi IM = 0,15

Mômen lớn nhất lớn nhất của dầm tính theo tải trọng mỏi:

10.331,24 6

= 30,49 MPa < 55Mpa => đạt

2.3 Thiết kế liên kết dầm dọc vào dầm ngang

Liên kết gồm có : bản con cá ở biên trên , các thép góc liên kết đứng và vai kê

Ta tiến hành chọn trước cấu tạo liên kết , sau đó tiến hành tính toán ,kiểm tra

- Giả thiết trong tính toán :

+ Mômen gối do bản con cá và số bu lông nối vai kê với cánh dầm dọc chịu+ Lực cắt phân bố đều cho các bu lông nối sườn dầm dọc và cánh đứng của vai

kê với sườn dầm ngang

Nội lực tác dụng tại vị trí liên kết dầm dọc và dầm ngang

M=0,6.M105=0,6.394,46=215,68 kN.m

V=Vg= 354,58 kN

2.3.1.Xác định số bu lông liên kết bản con cá với cánh trên của dầm dọc

Nội lực trong bản con cá S= 

,0

68,215

+ S: Nội lực trong bản con cá

+ n: số lượng bulông cần thiết

KS: là hệ số điều kiện bề mặt qui định, chọn bề mặt loại B, KS = 0,5

Kh:là hệ số kích thước lỗ, với lỗ tiêu chuẩn Kh = 1

NS: là số lượng mặt ma sát cho mỗi bulông, Ns = 1

Pt: lực căng tối thiểu yêu cầu của bulông, với bulông 22 mm A325M, Pt =176kN

vậy: R = 1.0,5.1.176 = 88 kN

→ Sức kháng tính toán của bu lông là tt

=> chọn số bulông nb=8 và thỏa điều kiện cấu tạo

 Tính toán bản con cá chịu kéo

Kích thước bản con cá xác định theo điều kiện

S  min ( sức kháng chảy TD nguyên, sức kháng đứt TD thực)

Sức kháng chảy có hệ số của tiết diện nguyên :

g y ny

y

P   Fy (2.26)Sức kháng đứt có hệ số của tiết diện thực :

U A P

P r u nu uFu n (2.27)

Trong đó:

+ Pny: Sức khánh kéo danh định khi chảy của tiết diện nguyên

+ Fy: cường độ chảy, Fy = 250MPa

+ Pnu: sức kháng kéo danh định khi đứt gãy trong tiết diện

+ Fu: cường độ kéo, Fu = 400Mpa

+ y : là hệ số sức kháng đối với chảy dẻo của các bộ phận chịu kéo, lấy ở mục A.6.5.4.2, y = 0,95

+ u:là hệ số sức kháng đối với kéo ,đứt trong mặt cắt thực, lấy ở mục

A.6.5.4.2, u = 0,80

+ Ag: là diện tích mặt cắt ngang nguyên của bộ phận (mm2)

+An: diện tích tiết diện thực của thanh(mm2)

An= t Wn với Wn : chiều rộng thực của thanh

Wn = Wg - d+4s g2 (2.28) d: đường kính danh định của bulông cộng thêm 3.2 mm, d = 22+3,2=25,2mm

td: chiều dày bản con cá

Đối với bản con cá , ta bố trí bu lông theo dạng bàn cờ do đó 4s g2 =0

→ Wn = Wg - d→ An= Ag – n.(d+3.2)td

+ U : hệ số triết giảm khi xét đến cắt trễ

Đối với bản con cá , giả thiết nội lực truyền đến tất cả tiết diện thanh → U=1,0Giả thiết trên bản con cá sẽ bố trí mỗi hàng có hai bu lông cường độ cao có đường kính danh định 22 mm , bản con cá dày 14 mm

→ P r y P ny yFyA g=0,95.250.14.b ( b:bề rộng bản con cá tại vị trí dầm ngang) = 3325×b (N)