đồ án cầu thép trên đường sắt ( gồm fie thuyết minh bản vẽ bà bảng tính )

ĐỒ ÁN CẦU THÉP TÂM GVHD: TS.NGUYỄN TRỌNG Mục lục I Chương 1: GIỚI THIỆU VÀ CHỌN SƠ BỘ KẾT CẤU NHỊP .3 Tóm tắt nhiệm vụ đồ án 1.1 Số liệu ban đầu 1.2 Nhiệm vụ thiết kế 1.3 Tiêu chuẩn thiết kế Chọn sơ kết cấu nhịp .3 Vật liệu dùng cho kết cấu .4 Chọn sơ kích thước 4.1 Bản mặt cầu kết cấu tầng 4.2 Dầm dọc 4.3 Dầm ngang 4.4 Liên kết dọc dọc giàn chủ II Chương 2: THIẾT KẾ HỆ DẦM MẶT CẦU Thiết kế dầm dọc 1.1 Chọn tiết diện 1.2 Tải trọng tác dụng lên dầm dọc .9 1.3 Kiểm tra tiết diện 12 Thiết kế dầm ngang 20 2.1 Chọn tiết diện 20 2.2 Tải trọng tác dụng lên dầm ngang .22 2.3 Kiểm tra tiết diện 25 Thiết kế hệ liên kết .34 3.1 Thiết kế hệ liên kết dầm dọc vào dầm ngang 34 3.2 Xác định số bulong liên kết sườn dầm dọc thép góc liên kết 39 3.3 Thiết kế dầm ngang vào nút 41 III Chương 3: THIẾT KẾ GIÀN CHỦ 43 SVTH: HÀ THANH TIẾN ĐỒ ÁN CẦU THÉP TÂM GVHD: TS.NGUYỄN TRỌNG Tính nội lực .43 1.1 Xác định hệ số .43 1.2 Tìm nội lực sap2000 44 1.3 Chọn sơ tiết diện 45 1.4 Kiểm tra nội lực .49 IV Chương 4: THIẾT KẾ NÚT GIÀN CHỦ .57 Nguyên tắc thiết kế nút 57 Thiết kế nút giàn 57 Kiểm tra nút 59 3.1 Bản nút không bị xét rách 59 3.2 Tiết diện giảm yếu nằm ngang 62 SVTH: HÀ THANH TIẾN ĐỒ ÁN CẦU THÉP TÂM GVHD: TS.NGUYỄN TRỌNG I Chương 1: GIỚI THIỆU VÀ CHỌN SƠ BỘ KẾT CẤU NHỊP Tóm tắt nhiệm vụ đồ án 1.1 Số liệu ban đầu Chiều dài nhịp tính tốn: ltt = 88m Khổ đường sắt: 1435mm Tải trọng thiết kế: tải trọng cấp T – 22 1.2 Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế hệ dầm mặt cầu: dầm dọc, dầm ngang, liên kết dầm dọc với dầm ngang, liên kết dầm ngang với giàn chủ Thiết kế tiết diện giàn Thiết kế nút ( nút điển hình) 1.3 Tiêu chuẩn thiết kế Tham khảo tiêu chuẩn ngành: 22TCN 18-79 Chọn sơ kết cấu nhịp Chọn kết cấu nhịp có tàu chạy dưới, dạng dàn tam giác có biên song song dầm chủ Chọn khoảng cách giàn chủ Bgc= 5.8m 1 hgc  (  ) ltt  (8.8  12.571) ( m) 10 Chiều cao giàn chủ: => Chọn hgc= 10m >8.5m (đối với đường dành cho xe lửa chạy) Chọn chiều dài khoang giàn d =8.8m cho 40 0 chọn hcc=3.48m Ngoài ra, đường tàu chạy dưới, chọn h phải ý đảm bảo chiều cao tĩnh không H = 4,95 (m) cho tàu theo công thức sau: hgc>H+ hcc+ hdng=> 12>4.95+3.48+1.05=9.48m (thỏa) Vậy: Giàn có biên song song có 10 khoang khoang có d=8.8 m có chiều cao dàn chủ hgc=10m, khoảng cách dàn chủ Bgc=5.8m,   49 SVTH: HÀ THANH TIẾN ĐỒ ÁN CẦU THÉP TÂM GVHD: TS.NGUYỄN TRỌNG Hình 1: Sơ đồ giàn chủ Vật liệu dùng cho kết cấu Dùng thép hợp kim Mác cán nóng 15XCHD với đặc trưng sau: - Cường độ tiêu chuẩn: RII = 3500 (KG/cm2) = 35000 (T/m2) - Hệ số đồng nhất: K = 0,85 - Cường độ tính tốn chịu tác dụng lực dọc trục: R = 2700 (KG/cm2) = 327000 (T/m2) - Cường độ tính tốn chịu uốn Ru = 2800 (KG/cm2) = 28000 (T/m2) Liên kết sử dụng bu lông cường độ cao Chọn sơ kích thước 4.1 Bản mặt cầu kết cấu tầng Trọng lượng 1m dài cầu đường ray, tà vẹt lấy: 0.8 T/m => dầm chịu 0.4 (T/m) (vì cầu chọn dầm dọc) 4.2 Dầm dọc Chọn dầm dọc, khoảng cách dầm 2,2 (m) Dầm dọc thiết kế chi tiết phần thiết kế dầm dọc 4.3 Dầm ngang Các dầm ngang đặt nút giàn chủ, cách khoảng khoang giàn d= 8,8 (m) Dầm ngang thiết kế chi tiết phần thiết kế dầm ngang SVTH: HÀ THANH TIẾN ĐỒ ÁN CẦU THÉP TÂM GVHD: TS.NGUYỄN TRỌNG 4.4 Liên kết dọc dọc giàn chủ Hình 2: Liên kết dọc dọc giàn chủ 4.4.1 Chọn sơ tiết diện giàn chủ Chọn tiết diện kiểu chữ H biên giàn Chọn xiên đứng có bề rộng với biên để dễ liên kết với nhau, chọn biên có chiều cao h khơng đổi để dễ liên kết Chiều cao chiều rộng xác định theo công thức kinh nghiệm N.I.Polivanov � l2 hl  69(cm) � 400 � � b  h  0, 2l  51(cm) � 4.4.2 Trọng lượng kết cấu nhịp Trọng lượng thân 1m chiều dài dầm chủ xác định theo công thức g dc  nh k0  nt g mc Ru  nt (1   ).a.l  a.l  1,178(T / m) Trong đó: l = 88 (m): Chiều dài nhịp tính tốn SVTH: HÀ THANH TIẾN ĐỒ ÁN CẦU THÉP TÂM GVHD: TS.NGUYỄN TRỌNG nh = 1,131: Hệ số vượt tải hoạt tải chiều dài đặt tải Ru = 2800 (T/m2): Cường độ tính tốn chịu uốn thép làm dầm   7,85(T / m3 ) : Trọng lượng thể tích thép   0,12 : Hệ số xét đến trọng lượng hệ liên kết dầm chủ a = 3,5: Đặc trưng trọng lượng ứng với giàn nt = 1,1: hệ số vượt tải tĩnh tải gkctt = 0.8(T/m): Trọng lượng kiến trúc tầng Hoạt tải tác dụng lên dầm: k0  0,5.(1   ).kdaudam  9,998(T/ m) Trong đó: 1   1 18  1,153 30   : Hệ số xung kích K dau  16,663(T / m) : Tải trọng tương đương T-22 xe lửa có đỉnh đầu mút nhịp chiều dài đặt tải   88m Trọng lượng thép hệ liên kết glk   g dc  0,141(T / m) Trong đó:   0,12 : Hệ số trọng lượng hệ liên kết dầm chủ SVTH: HÀ THANH TIẾN ĐỒ ÁN CẦU THÉP TÂM GVHD: TS.NGUYỄN TRỌNG II Chương 2: THIẾT KẾ HỆ DẦM MẶT CẦU Thiết kế dầm dọc Dầm dọc đặt dọc theo hướng tàu chạy, làm việc dầm liên tục có nhiều nhịp, nhịp tính tốn khoảng cách dầm ngang, dầm dọc có tác dụng làm giảm độ dày momen mặt cầu 1.1 Chọn tiết diện Dùng thép tổ hợp hàn : tiết diện chữ I bao gồm : sườn dầm, biên ghép với mối nối hàn góc  Chiều cao dầm dọc h: �1 � h�� � d  (0,587 �1,1) ( m) �8 15 � Chọn: h = 0.8 (m) = 800 (mm)  Bề dày sườn dầm tw: tw  h  2,571( mm) 11 tw   3h  9, 4(mm) 1000 tw ≥ 12(mm) Chọn: tw = 20 (mm)  Bề rộng biên bf: �1 � bf  � � � h  (160 �400)(mm) �2 � h b f �  80(mm) 10 b f �180(mm) Chọn: bf = 350 (mm)  Chiều dày biên tf : SVTH: HÀ THANH TIẾN ĐỒ ÁN CẦU THÉP TÂM GVHD: TS.NGUYỄN TRỌNG bf �t f �50(mm) 30 11,667 �t f �50(mm) Chọn: tf = 20 (mm)  Kiểm tra bố trí sườn tăng cường tw  0,06  0,02 h  2t f Vậy : Khơng bố trí sườn tăng cường  Đặc trưng hình học dầm dọc : - Diện tích mặt cắt: A = 29200 (mm2) = 0,0292 (m2) - Momen quán tính theo trục x: Ix  b t3 h2 t w hw3  2.( f f  b f t f f )  0.00286(m ) 12 12 - Momen kháng uốn theo trục x: WX  IX 0,00296   0,007 ( m3 ) h/ 0,8 / - Momen tĩnh theo trục x: Sx  ( h  2t f ) tw SVTH: HÀ THANH TIẾN   ht  b f f t f  0, 0042 ( m3 ) ĐỒ ÁN CẦU THÉP TÂM GVHD: TS.NGUYỄN TRỌNG Hình 3: Tiết diện dầm dọc 1.2 Tải trọng tác dụng lên dầm dọc Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu lên dầm dọc xác định theo phương pháp đòn bẩy Hình 4: Đường ảnh hưởng áp lên dầm dọc Hệ số phân bố ngang tính theo công thức:  0  1 �y Hệ số phân bố ngang dầm tàu chạy qua: SVTH: HÀ THANH TIẾN ĐỒ ÁN CẦU THÉP TÂM GVHD: TS.NGUYỄN TRỌNG dam1  1 y  0,5 � 2 Hệ số phân bố ngang dầm tàu chạy qua:  dam  1 y  0,5 � 2 Bảng Hệ số phân bố ngang dầm dọc Dầm Hệ số phân bố ngang 0,5 0,5 1.2.1 Nội lực tĩnh tải Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc bao gồm: Bản thân dầm dọc tải trọng tà vẹt ray Tính tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc: gtt  nt ( g mc  gdd )  1,1.(0,4  0,229)(T / m) - Trọng lượng dầm dọc g dd  F   0,0292.7,85  0,229(T/ m) - Trọng lượng ray, tà vẹt máng đá dăm g mc  0,4(T / m) Nội lưc tính tốn cho tĩnh tãi xác định theo công thức S0  gtt  SVTH: HÀ THANH TIẾN 10 ...  2,57 1( mm) 11 tw   3h  9, 4(mm) 1000 tw ≥ 12(mm) Chọn: tw = 20 (mm)  Bề rộng biên bf: �1 � bf  � � � h  (1 60 �40 0 )( mm) �2 � h b f �  80(mm) 10 b f �180(mm) Chọn: bf = 350 (mm)  Chiều... 29200 (mm 2) = 0,0292 (m 2) - Momen quán tính theo trục x: Ix  b t3 h2 t w hw3  2 .( f f  b f t f f )  0.00286(m ) 12 12 - Momen kháng uốn theo trục x: WX  IX 0,00296   0,007 ( m3 ) h/ 0,8... 8.8 (thỏa) Chiều cao cổng cầu hcc = (0 ,4 – 0, 6) B = (0 ,4 – 0, 6) 5,8 = 2,32 – 3,48 (m) => chọn hcc=3.48m Ngoài ra, đường tàu chạy dưới, chọn h phải ý đảm bảo chiều cao tĩnh không H = 4,95 (m) cho