Đặt dầm ngang chồng lên thanh biên trên giàn chủ sẽ đơn giản nhất về ph- ơng diện cấu tạo, nhng vì chiều cao kiến trúc lớn cho nên cách này chỉ dùng trong những trờng hợp chiều kiến trúc khơng bị hạn chế.
Để giảm bớt chiều cao kiến trúc của kết cấu nhịp, ngời ta đặt dầm ngang thấp xuống ngang với biên trên của giàn chủ. Trong cầu đi dới liên kết dầm ngang vào giàn chủ cũng theo những phơng pháp liên kết nh đối với cầu đi trên. Đơn giản nhất là dùng thép gĩc liên kết áp cánh và tán đinh vào sờn dầm ngang. Trờng hợp cần thiết phải tăng diện tán đinh thì cĩ thể thực hiện bằng cách dùng thép gĩc cỡ lớn hơn cho phép tán hai hàng đinh hoặc cấu tạo thêm bản gĩc. ở đây mối liên kết bản gĩc với dầm ngang cĩ thể khơng thật chắc chắn và do các đinh tán liên kết bị biến dạng, nên thép gĩc liên kết sẽ làm việc chịu kéo với nội lực bằng phản lực truyền cho tồn bộ các đinh tán bố trí trên cánh thép gĩc liên kết thuộc phạm vi bản gĩc.
Khi chiều cao sờn dầm ngang khơng đủ bố trí đợc 60% -70% tổng số đinh tán cần thiết để liên kết dầm ngang vào giàn chủ thì ngời ta thờng dùng đến bản chắp để mở rộng diện tán đinh liên kết. Mối nối bản chắp với sờn dầm giải quyết bằng các bản nối.
Nối dầm ngang vào giàn chủ theo những cách trình bày trên cĩ một nhợc điểm chung, là các đinh tán này nằm ở phần trên của thép gĩc liên kết bằng cách áp vào bản nút dễ bị kéo đứt đầu đinh. Đĩ là cách chịu lực rất bất lợi cho đinh tán. Dùng bản “mũi rìu” sẽ khắc phục đợc hiện tợng này, đồng thời cũng làm cho mối
giàn chủ cũng đều hơn. Tuy vậy bản mũi rìu cĩ khuyết điểm là lắp ráp khĩ khăn, phải lách bản đĩ vào khe giữa hai nhánh thanh đứng giàn chủ. Cho nên mặc dù cĩ những u điểm, kết cấu kiểu này ngày nay hầu nh hồn tồn khơng dùng.
Bản nối
Bản gĩc
Bản mũi rìu
a) b)
c) d)
Hình 20. Các cách liên kết dầm ngang vào giàn chủ trong cầu đi dới
Hệ thống dầm mặt cầu trong kết cấu nhịp bao giờ cũng bị lơi cuốn vào chịu lực với giàn chủ dới tác dụng của tải trọng thẳng đứng. Trong các dầm dọc sẽ xuất hiện nội lực dọc phụ và trong các dầm ngang sẽ cĩ hiện tợng uốn ngang và xoắn. Sự phát sinh nội lực phụ trong hệ dầm mặt cầu diễn biến nh sau:
Dầm dọc mặt cầu làm việc chịu uốn dới tải trọng thẳng đứng sẽ khơng thay đổi chiều dài dầm, trong khi đĩ các thanh biên giàn chủ ở mức mặt cầu bị biến dạng dài ra hoặc ngắn lại dới tác dụng của tải trọng thẳng đứng, và chiều dài thay đổi rõ rệt. Kết quả là dầm dọc phải biến dạng theo và sản sinh lực dọc phụ, cịn dầm ngang sẽ bị uốn đi trong mặt phẳng ngang và thờng kèm theo hiện tợng xoắn.
Các dầm ngang ở đầu thờng bị uốn ngang nhiều nhất nên ở trong trạng thái chịu lực bất lợi hơn cả. Đối với các dầm dọc thì nội lực phụ sẽ cĩ trị số lớn nhất trong các dầm thuộc khoang giữa nhịp. Chiều dài nhịp giàn càng lớn thì nội lực phụ trong hệ dầm mặt cầu càng lớn và càng đáng kể. Cho nên muốn giảm bớt nội lực phụ cần phải giảm bớt ảnh hởng do biến dạng của thanh biên giàn chủ. Trong những kết cấu nhịp cĩ chiều dài lớn, ngời ta giải quyết bằng cách phân mặt cầu thành những đoạn cĩ chiều dài khoảng 50-60m. Dầm dọc mặt cầu tại những vị trí đĩ đợc cấu tạo gián đoạn.
Hệ thống dầm mặt cầu độc lập với hệ thanh mạ của giàn
Mặt cắt ngang của giàn điển hình
Thiết kế hợp lý hệ thống hoặc dầm dọc và dầm sàn cĩ thể làm tăng thêm c- ờng độ, độ cứng và độ bền của cả hệ thống kết cấu giàn đồng thời cĩ thể loại bỏ đ- ợc nhiều nguyên nhân gây ra hiện tợng thốt nớc khơng kiểm sốt đợc, và do đĩ tránh bớt nguy cơ gỉ sét, giảm đợc chi phí bảo dỡng giàn. Mặt cắt ngang giàn chạy dới điển hình thể hiện trong hình 9.
Hầu hết các thiết kế giàn hiện đại tiếp tục sử dụng bản mặt cầu bê tơng, cũng nh là lới thép cĩ lấp lỗ bằng bê tơng, hoặc lới thép và hệ thống bê tơng liên hợp nh là các loại bản mặt cầu cĩ tuổi thọ và hiệu quả cao. Loại bản mặt cầu trực hớng cúng cĩ thể áp dụng hiệu quả trong một số cầu nhịp lớn để giảm tĩnh tải.
Cho đến nay, hệ thống bản mặt cầu hầu hết đều đợc thiết kế cĩ cấu tạo riêng biệt khỏi hệ thống giàn đỡ chính. Do nhu cầu nâng cao hiệu quả và giảm chi phí cũng nh là tăng cờng độ chịu lực d, tính liên tục mà cĩ thể kết hợp bản mặt cầu với hệ giàn chủ. Bản mặt cầu trực hớng đợc sử dụng nh một bộ phận của thanh mạ của giàn trên hoặc thanh mạ của giàn dới trong một số cầu ở nớc ngồi. ví dụ Cầu Thăng Long đã áp dụng loại giàn cĩ bản trực hớng gắn liền với các thanh mạ trên. Các thanh mạ của giàn và bản mặt cầu liên hợp cĩ khả năng sẽ giảm bớt nhiều khớp nối hơn trong hệ thống bản mặt cầu. Nhìn chung trong tất cả các loại kết cấu cầu, việc giảm bớt các khớp nối đợc coi nh là một sự phát triển hợp lý.
Việc sử dụng bản mặt cầu trực hớng nh là một bộ phận của hệ thống thanh mạ của giàn cĩ thể gợi ý cho việc sử dụng bản mặt cầu bằng bê tơng cốt thép hoặc bê tơng dự ứng lực theo cách thức tơng tự. Tất nhiên điều này sẽ dẫn đến việc tập trung tải trọng lên thanh mạ của giàn tại một điểm khác trên khoang giàn. Cĩ thể chọn giải pháp là bố trí cấu tạo sao cho các cấu kiện thanh mạ của giàn trực tiếp đỡ bản mặt cầu phần xe chạy trên tồn bộ chiều dài của cấu kiện chứ khơng đơn giản chỉ tại các điểm trên khaong giàn.
CHƯƠNG IV :CẤU TẠO HỆ LIấN KẾT
IV.1. Khái niệm hệ liên kết
Trong cầu giàn hệ liên kết cĩ hai nhiệm vụ chính:
+ Liên kết các giàn chủ thành một hệ khơng gian làm cho kết cấu nhịp trở thành một kết cấu khơng gian khơng biến hình.
+ Tiếp nhận tải trọng ngang (tải trọng giĩ, lực xơ ngang của hoạt tải) và phân phối tải trọng cho các nút giàn và truyền xuống gối cầu.
Cĩ hai loại liên kết: Hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang
7 ii iv 1/2 Iv-iv 4 1/2 v-v i v iv iii v 5 3 1 2 1/2 Ii-ii 1/2 I-I 6 iii-iii
Hình 15. Bố trí hệ thống liên kết trong cầu
1.Giàn chủ
2.Hệ liên kết dọc dới
3.Hệ liên kết dọc trên 4.Hệ liên kết ngang cổng cầu
5.Hệ liên kết ngang ở vị tri thanh đứng (treo )
6.Hệ dầm mặt cầu
7.Mặt cầu và lớp phủ mặt cầu
Liên kết dọc bố trí dọc theo biên trên hoặc biên dới của giàn chủ và cĩ nhiệm vụ chủ yếu là tiếp nhận những tải trọng ngang. Liên kết ngang bố trí trong những mặt phẳng của các thanh đứng hoặc các thanh xiên của giàn với mục đích
Thanh biên giàn chủ đồng thời làm nhiệm vụ thanh biên của giàn liên kết dọc. Gối của giàn chủ cũng làm nhiệm vụ gối của giàn liên kết. Giàn liên kết trên sẽ truyền lực qua các hệ liên kết ngang ở gối cĩ tên là cổng cầu xuống gối cầu. Ngồi ra trong cầu xe lửa cịn cấu tạo thêm hệ liên kết chịu lực hãm hay cịn gọi là khung truyền lực hãm bố trí ở mức biên giàn cĩ mặt cầu. Khung truyền lực hãm tiếp nhận lực hãm từ dầm dọc rồi truyền trực tiếp sang nút giàn và qua thanh biên tới gối cầu cố định, giữ cho dầm ngang khơng bị uốn đi trong phơng ngang.