Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép 2 - Chương I: Cầu giàn thép - Nguyễn Ngọc Tuyển

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép 2 - Chương I: Cầu giàn thép - Nguyễn Ngọc Tuyển

1. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: Website: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU THÉP 2 TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: Link dự phòng: ‐in‐ vietnamese/ cau‐thep‐2 Hà Nội, 11‐2014 Tài liệuthamkhảo 1. Lê Đình Tâm, “Cầu thép”, NXB Giao thông vậntải, HN 2004. 2. Lê Đình Tâm, NguyễnTiến Oanh, NguyễnTrâm, “Xây dựng cầu thép”, NXB Xây dựng, HN 1996 3. Wai Fan Chen and Lien Duan, “Bridge Engineering Handbook”, NXB CRC press, NewYork, 2000. 4. Bộ GTVT, Tiêu chuẩnthiếtkế cầu 22TCN‐272.05, NXB GTVT, Hà Nội, 2005. 5. Richard M.Baker, Jay A.Pucket, “Design of highway bridge”, NXB MC Graw Hill, 1997. 2 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 1
2. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 CHƯƠNG I Cầugiànthép 3 1.1. Khái niệm chung • Đặc điểmcầugiànthép – Các thanh trong kếtcấugiànchủ yếuchỉ chịulựcdọc – Do vậy, biểu đồ ứng suấtlàchữ nhật=> tậndụng đượckhả năng làm việccủavậtliệu thép trong toàn bộ tiếtdiện • Về lý thuyếtkếtcấunhịpgiànthépsẽ kinh tế hơnkếtcấunhịpcầudầm làm việcchịuuốnvới ứng suất đạttớicường độ tớihạncủavậtliệu thường chỉ 1 phầncủatiếtdiện L 4 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 2
3. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Khái niệm chung (t.theo) • Tuy nhiên, do cấutạocầugiànphứctạp (nhiều thanh, nhiều nút) nên chế tạovàlắp ráp không đơngiảnnhư cầudầm • Vì vậy, chỉ vớinhịptương đốilớnthìcầugiànmớithể hiệntínhưuviệt – Nhịpkinhtế củacầugiàn: • Lớnhơn60‐80m đốivớicầuô tô • Lớnhơn50‐60m đốivớicầuxelửa – Kếtcấunhịpcầugiànthépdễ tiêu chuẩnhóavàđịnh hình hóa, thuậnlợi cho công nghiệphóachế tạocũng như thi công 5 1.2. Cấutạo chung kếtcấunhịp giàn thép • Các bộ phậncủakếtcấunhịp 1. Giàn chủ 2. Hệ liên kếtdọc 3. Cổng cầu 4. Liên kếtngang 5. Hệ dầmmặtcầu 6. Hệ mặtcầu Mô hình kếtcấunhịpcầugiàn: (a). Cầuxelửa; (b). Cầuô tô 6 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 3
4. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Cấutạo chung kếtcấunhịp giàn thép (t.theo) – Giàn chủ: • Là thành phầnchủ yếucủakếtcấunhịp • Đượcbố trí trong mặtphẳng thẳng đứng • Chịutĩnh tảivàhoạttải • Cấutạo bao gồm: các thanh biên trên, thanhbiêndưới, thanh xiên, thanh đứng (các thanh được liên kếtvới nhau tại các nút giàn) – Hệ thống liên kết: • Liên kếtdọcvà • Liên kếtngang Hệ thống liên kết có nhiệmvụ liên kết các giàn chủ với nhau tạo thành mộtkếtcấu không gian cứng, không biếnhình=> giúp chịu đượclực gió và các lực tác dụng nằm ngang theo phương ngang cầu. 7 Cấutạo chung kếtcấunhịp giàn thép (t.theo) 8 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 4
5. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Cấutạo chung kếtcấunhịp giàn thép (t.theo) – Cổng cầu • Là một liên kếtngangcứng làm nhiệmvụ truyềnlựctừ hệ liên kếtdọc trên xuống gốicầu • Đượcbố trí trong mặtphẳng các thanh xiên hoặc thanh đứng tạivị trí gốicầu. – Hệ dầmmặtcầu: • Dầmdọc • Dầmngang Làm nhiệmvụ trựctiếp đỡ hoạttải để truyềntới các giàn chủ 9 Cấutạo chung kếtcấunhịp giàn thép (t.theo) • Mộtsố sơđồcầugiàn H a) kt d) h H kt h L b) e) H H kt h kt h d L L H c) g) H kt kt h h d L 12L 10 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 5
6. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Cấutạo chung kếtcấunhịp giàn thép (t.theo) – Phân loạitheovị trí đường xe chạy: • Đường đitrên=> chiềucaokiếntrúclớn=> tăng khốilượng đường dẫn vào cầu • Đường đidưới=> tăng tĩnh không dướicầu=> giảmkhốilượng đường dẫn vào cầu=> phổ biếnhơn đường đitrên – Vớichiềudàinhịptừ 80‐100m thường cấutạochiều cao giàn H không đổi (biên trên và dướisong song) – Vớinhịplớntừ 120‐150m trở lên có thể cấutạochiềucaoH thay đổi để giàn chủ làm việc phù hợpvớibiểu đồ mômen => tiếtkiệmhơn – Phân loạitheosơđồtĩnh học: • Nhịpgiản đơn H • Nhịp liên tục • Sơđồmút thừa L 11 Cấutạo chung kếtcấunhịp giàn thép (t.theo) Phạmvi áp dụng: • Nhịpgiản đơn: dùng cho các nhịpL = 80‐100m • Nhịp liên tục: thường dùng cho nhịplớntrên100‐120m – Sơđồ2 nhịp: chiềudàinhịpbằng nhau – Sơđồ3 nhịp: L1 = (0.75‐0.8)L2 – Sơđồnhiềunhịpítkhigặp(do biếndạng tích lũy nên chuyểnvị tạikhe biếndạng rấtlớn=> cấutạo khe biếndạng cho mặtcầuphứctạp) – Khi cầudàicóthể chia làm nhiều liên: ví dụ cầuThăng Long gồm3 liên, mỗi liên 3 nhịp 112m. • Sơđồmút thừa: thường dùng cho nhịplớn trên 100‐120m – Thường áp dụng tạinơicóđịachấtxấu không cho phép làm cầu liên tụcvì có thể xảyralúnkhôngđềutạimố, trụ 12 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 6
7. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Cấutạo chung kếtcấunhịp giàn thép (t.theo) – Tỉ lệ giữachiềudàicácnhịptrongcầumútthừalấynhư sau: L2 = (1.3‐1.4)L1 Lk = (0.2‐0.25)L2 – Ngoài ra chiềudàiphầnmútthừaLk phải đảmbảosựổn định và độ võng tại mút không quá lớn: fk 5300mm 14 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 7
8. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 10/31/2014 Cấutạo chung kếtcấunhịp giàn thép (t.theo) d • Khi biên giàn song song H 11 H  L 710 L • Khi biên giàn cong H 11  L 58 • Đốivớicầumútthừavàliêntục H 11  L 10 12 15 Cấutạo chung kếtcấunhịp giàn thép (t.theo) – Chiều dài khoang giàn “d” và góc nghiêng “α” của thanh xiên: • Cầncấutạohợplýsaochovậtliệusử dụng ít nhất • Bảo đảmvấn đề cấutạo nút giàn theo điềukiệnvề chế tạo, lắprápvà khai thác, bảodưỡng • Nếu giàn có thanh đứng: d = (0.6‐0.8)H • Nếu giàn không có thanh đứng: d = (1‐1.2)H • Góc nghiêng của thanh xiên α = 40o‐60o so vớiphương nằmngang – Khoảng cách giữatim2 giàn chủ • Phụ thuộckhổ cầuvàđộ cứng ngang kếtcấunhịp • Cầuô tô thường có bề rộng B lớnnênvấn đề độ cứng ngang đảmbảo • Cầu đidưới: B/L > 1/20 –1.25 • Cầu đitrên: B/L > 1/16 –1.18 16 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 8