Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép 2 - Chương 1: Cầu giàn thép do TS. Nguyễn Ngọc Tuyển biên soạn cung cấp cho người học các kiến thức về khái niệm chung, cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ mơn Cầu Cơng trình ngầm Website: http://www.nuce.edu.vn Website: http://bomoncau.tk/ THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU THÉP 2 TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website mơn học: http://cauthep2.tk/ Link dự phòng: https://sites.google.com/site/tuyennguyenngoc/courses‐in‐ vietnamese/ cau‐thep‐2 Hà Nội, 11‐2014 Tài liệu tham khảo Lê Đình Tâm, “Cầu thép”, NXB Giao thơng vận tải, HN 2004 Lê Đình Tâm, Nguyễn Tiến Oanh, Nguyễn Trâm, “Xây dựng cầu thép”, NXB Xây dựng, HN 1996 Wai Fan Chen and Lien Duan, “Bridge Engineering Handbook”, NXB CRC press, NewYork, 2000 Bộ GTVT, Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN‐272.05, NXB GTVT, Hà Nội, 2005 Richard M.Baker, Jay A.Pucket, “Design of highway bridge”, NXB MC Graw Hill, 1997 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 CHƯƠNG I Cầu giàn thép 1.1. Khái niệm chung • Đặc điểm cầu giàn thép – Các kết cấu giàn chủ yếu chịu lực dọc – Do vậy, biểu đồ ứng suất chữ nhật => tận dụng khả làm việc vật liệu thép toàn tiết diện • Về lý thuyết kết cấu nhịp giàn thép kinh tế kết cấu nhịp cầu dầm làm việc chịu uốn với ứng suất đạt tới cường độ tới hạn vật liệu thường 1 phần tiết diện L Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Khái niệm chung (t.theo) • Tuy nhiên, do cấu tạo cầu giàn phức tạp (nhiều thanh, nhiều nút) nên chế tạo lắp ráp không đơn giản cầu dầm • Vì vậy, chỉ với nhịp tương đối lớn cầu giàn thể tính ưu việt – Nhịp kinh tế cầu giàn: • Lớn 60‐80m đối với cầu ơ tơ • Lớn 50‐60m đối với cầu xe lửa – Kết cấu nhịp cầu giàn thép dễ tiêu chuẩn hóa định hình hóa, thuận lợi cho cơng nghiệp hóa chế tạo thi cơng 1.2. Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép • Các phận kết cấu nhịp Giàn chủ Hệ liên kết dọc Cổng cầu Liên kết ngang Hệ dầm mặt cầu Hệ mặt cầu Mơ hình kết cấu nhịp cầu giàn: (a). Cầu xe lửa ; (b). Cầu ô tô Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) – Giàn chủ: • • • • Là thành phần chủ yếu kết cấu nhịp Được bố trí mặt phẳng thẳng đứng Chịu tĩnh tải hoạt tải Cấu tạo bao gồm: các biên trên, thanh biên dưới, thanh xiên, đứng (các liên kết với nút giàn) – Hệ thống liên kết: • Liên kết dọc • Liên kết ngang Hệ thống liên kết có nhiệm vụ liên kết giàn chủ với tạo thành kết cấu khơng gian cứng, khơng biến hình => giúp chịu lực gió lực tác dụng nằm ngang theo phương ngang cầu Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) – Cổng cầu • Là liên kết ngang cứng làm nhiệm vụ truyền lực từ hệ liên kết dọc xuống gối cầu • Được bố trí mặt phẳng xiên đứng vị trí gối cầu – Hệ dầm mặt cầu: • Dầm dọc • Dầm ngang Làm nhiệm vụ trực tiếp đỡ hoạt tải để truyền tới giàn chủ Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) H d) h kt H a) h kt • Một số sơ đồ cầu giàn L b) h kt H h kt H e) d H g) L h kt h kt H c) L d L1 L2 10 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) – Phân loại theo vị trí đường xe chạy: • Đường => chiều cao kiến trúc lớn => tăng khối lượng đường dẫn vào cầu • Đường => tăng tĩnh không cầu => giảm khối lượng đường dẫn vào cầu => phổ biến đường – Với chiều dài nhịp từ 80‐100m thường cấu tạo chiều cao giàn H không đổi (biên song song) – Với nhịp lớn từ 120‐150m trở lên cấu tạo chiều cao H thay đổi để giàn chủ làm việc phù hợp với biểu đồ mômen => tiết kiệm – Phân loại theo sơ đồ tĩnh học: H • Nhịp giản đơn • Nhịp liên tục • Sơ đồ mút thừa L 11 Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) Phạm vi áp dụng: • Nhịp giản đơn: dùng cho nhịp L = 80‐100m • Nhịp liên tục: thường dùng cho nhịp lớn 100‐120m – Sơ đồ 2 nhịp: chiều dài nhịp – Sơ đồ 3 nhịp: L1 = (0.75‐0.8)L2 – Sơ đồ nhiều nhịp gặp (do biến dạng tích lũy nên chuyển vị khe biến dạng lớn => cấu tạo khe biến dạng cho mặt cầu phức tạp) – Khi cầu dài chia làm nhiều liên: ví dụ cầu Thăng Long gồm 3 liên, liên 3 nhịp 112m • Sơ đồ mút thừa: thường dùng cho nhịp lớn 100‐120m – Thường áp dụng nơi có địa chất xấu không cho phép làm cầu liên tục xảy lún khơng mố, trụ 12 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) – Tỉ lệ chiều dài nhịp cầu mút thừa lấy sau: L2 = (1.3‐1.4)L1 Lk = (0.2‐0.25)L2 – Ngoài chiều dài phần mút thừa Lk phải đảm bảo ổn định độ võng mút không lớn: fk 5300mm 14 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) d H • Khi biên giàn song song H 1 L 10 L • Khi biên giàn cong H 1 L • Đối với cầu mút thừa liên tục H 1 L 10 12 15 Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) – Chiều dài khoang giàn “d” và góc nghiêng “α” của xiên: • Cần cấu tạo hợp lý cho vật liệu sử dụng • Bảo đảm vấn đề cấu tạo nút giàn theo điều kiện chế tạo, lắp ráp khai thác, bảo dưỡng… • Nếu giàn có đứng: d = (0.6‐0.8)H • Nếu giàn khơng có đứng: d = (1‐1.2)H • Góc nghiêng xiên α = 40o‐60o so với phương nằm ngang – Khoảng cách tim 2 giàn chủ • Phụ thuộc khổ cầu độ cứng ngang kết cấu nhịp • Cầu ô tô thường có bề rộng B lớn nên vấn đề độ cứng ngang đảm bảo • Cầu dưới: B/L > 1/20 – 1.25 • Cầu trên: B/L > 1/16 – 1.18 16 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD ... ngang cầu Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10 / 31/ 2 014 Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) – Cổng cầu • Là liên kết.. .Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10 / 31/ 2 014 CHƯƠNG I Cầu giàn thép 1. 1. Khái niệm chung • Đặc điểm cầu giàn thép – Các kết cấu giàn chủ yếu chịu lực dọc –... xe lửa ; (b). Cầu ô tô Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10 / 31/ 2 014 Cấu tạo chung kết cấu nhịp giàn thép (t.theo) – Giàn chủ: • • • • Là thành phần chủ yếu kết cấu nhịp