Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép 2 - Chương I: Cầu giàn thép - Nguyễn Ngọc Tuyển (Phần 5)

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép 2 - Chương I: Cầu giàn thép - Nguyễn Ngọc Tuyển (Phần 5)

1. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 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 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) • Xác định nộilựctronghệ liên kết – Hệ liên kếtdọc – Các loạitảitrọng tác dụng: • Lựcgióthổi • Lựclắcngang • Lực ly tâm (khi cầunằmtrênđường cong ngang) Chú ý: Vớikếtcấunhịpcầuô tô đãtuânthủ các quy định của quy phạm thì chỉ tính vớitảitrọng gió thổingang. – Áp lựcgióthổilêndiện tích giàn chủđượcxácđịnh bởibiểu thứcsau: Trong đó:  Wv 2 γ = dung trọng không khí 2g g = gia tốctrọng trường v = tốc độ gió 73 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 1
2. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) – Theo quy phạm 22TCN‐272‐05: Trong đó: kN WvC 0.00062 1.8 Cd = hệ số cản d m2 v = tốc độ gió thiếtkế – Tảitrọng gió thổilênkếtcấunhịp được phân phốichocáchệ giàn liên kếtdọcnhư sau: • Gió lên giàn chủ: mỗi giàn liên kếtdọctrênvàdướichịu 60% • Gió thổilênphầnmặtcầu giàn liên kếtdọc ở phầnmặtcầuchịu 80%; giàn liên kếtdọccònlạichịu 40% • Gió thổilênlancan phân phốinhư lên mặtcầu 74 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) – Sơđồgiàn Các thông số: h = chiều cao giàn chủ h1 = chiềucaophầnhệ mặtcầu h = chiềucaophầnlancan wt 2 C1 = hệ số chắngiócủagiànchủ C2 = hệ số chắngiócủalancan 2 h h 1 h wd 75 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 2
3. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) – Vớikếtcấunhịpcóđường xe chạydưới, áp lựcgiótácdụng lên giàn chủ liên kếtdọcdướivàtrêncóthể tính như sau: WChhCChWdd 0.6 0.812 0.8 lkd WChhCChWtd 0.6 0.412 0.4 lkd • Hệ số chắngiócủagiànchủ lấy: C1 = 0.4 nếucó2 giàn; và lấyC1 = 0.5 nếu có nhiềuhơn2 giàn. • Hệ số chắn gió cho lan can phụ thuộckếtcấu lan can có thể lấynhư sau: Clc = 0.3‐0.8 • Theo quy phạm 22TCN‐272‐05: Wd + Wt > 1.8h (kN/m) 76 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) – Nộilực trong các thanh xiên giàn liên kếtchữ thậptạikhoang thứ i đượcxácđịnh như sau: V D i i 2sin trong đó: • Vi = lựccắtdo tảitrọng gió ở khoang thứ icủagiàn(đãkểđến các hệ số tảitrọng tương ứng) • α = góc nghiêng của thanh xiên liên kết. • Thông thường các thanh xiên hệ liên kếtdọc đượcthiếtkế theo lựccủa khoang đầuvàlàmgiống nhau trong toàn bộ các khoang 77 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 3
4. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) • Hệ liên kếtngangcổng cầu – Cổng cầu đượccoilàgốitựacủa liên kếtdọctrênvàdo đó cổng cầuchịutảitrọng là các phảnlựcgốicủa giàn liên kếtdọc trên: Trong đó: • W = áp lựcgiótácđộng Wlt t H lên liên kếtdọctrên 2 • l = chiều dài dọccầucủahệ H liên kếtdọctrên wWtt H a) CD H H H E F H h a c AB 78 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) – Dướitácdụng củalựcngangH, kếtcấucổng cầuchịu chuyển vị ngang và có sơđồbiếndạng và biểu đồ mô men như trong hình vẽ: • Chú ý rằng, tạichâncổng cầucódầm ngang nên tiếtdiện thanh chân cổng cầu không có chuyểnvị xoay tạivị trí chân => giả thiếtsơđồtính là khung có ngàm cứng tạichânnhư hình vẽ. • LựcH sẽ làm đỉnh cổng cầu chuyểndịch ngang và trong thanh đứng sẽ tồntạimột điểmuốnngượcchiều(lànơimàtrị số mô men thay đổitừ âm) sang dương). CD H H H Wl H t 2 E F Mg Mg h a N N H/2 H/2 c c N N Mc Mc AB 79 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 4
5. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) • Khoảng cách từ ngàm đến điểmuốnlàc đượcxácđịnh như sau: Trong đó: • a = khoảng cách từ ngàm tới điểmneo đầutiêncủa aha(2 ) c liên kết ngang 2(ha 2 ) • h = chiềucaocủa thanh đứng cổng cầu(tínhtừ điểm ngàm) ) CDH Wl H H H t 2 E Mg F Mg h a N N H/2 H/2 c c N N Mc Mc AB 80 Hệ liên kếttrongcầugiàn(t.theo) • Nộilựctrongcổng cầudễ dàng đượcxácđịnh như sau: – Lựccắttrongthanhđứng cổng cầutại điểmuốn H V 2 Trong đó: • – Lựcdọctrongthanhđứng cổng cầu B = khoảng cách giữatimcác thanh đứng cổng cầu H hc N B ) B CDH Wl H H H t 2 E Mg F Mg h a N N H/2 H/2 c c N N Mc Mc AB 81 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 5
6. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Hệ liên kếttrongcầugiàn(t.theo) • Bằng cách tách nút và viếtphương trình cân bằng sẽ xác định đượcnộilực trong tấtcả các thanh củacổng cầu • Việcthiếtkế các thanh củahệ liên kếtdọcvàcủacổng cầucũng sẽđượctiến hành tương tự như các thanh củagiànchủ. • Thông thường các thanh củahệ liên kếtngangthường xác định tiếtdiệntheo yêu cầuvề cấutạovìnộilực không đáng kể (cầnchúý bảo đảmvấn đề vềđộ mảnh của thanh). ) B CDH Wl H H H t 2 E Mg F Mg h a N N H/2 H/2 c c N N Mc Mc AB 82 1.6. Xác định nộilực trong thanh giàn • Hai phương pháp phân tích kếtcấugiànphẳng – (1). Phương pháp tách nút (Method of Joints) – (2). Phương pháp mặtcắt (Method of Sections) 83 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 6
7. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Xác định nộilực trong thanh giàn (t.theo) • Phương pháp tách nút 84 Xác định nộilực trong thanh giàn (t.theo) 85 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 7
8. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Xác định nộilực trong thanh giàn (t.theo) • Phương pháp mặtcắt – Xác định phảnlựcgối – Dùng 1 mặtcắtchia giàn thành 2 phầntạivị trí thanh giàn cầntínhnội lực – Xét cân bằng tĩnh học của1 phầngiànđể tìm nộilực trong các thanh:  FX 0  FY 0  M 0 86 Xác định nộilực trong thanh giàn (t.theo) • Cách vẽđường ảnh hưởng nộilực ─ Vị trí đường xe chạydưới U1 U2 U3 U2’ U1’ ─ Các thanh không có nội L0 L0’ L1 L2 L3 L2’ L1’ lựcdo hoạttải(đah nội RL RR d d d d d d lực trùng đường chuẩn): • L2U2 và L2’U2’ 0 đ.a.h NL2U2 – Các thanh chỉ có nộilựccụcbộ khi hoạttải đứng trong hai khoang liềnkề: • L1U1; L3U3; và L1’U1’ đ.a.h NL1U1 0 1 87 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 8
9. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Xác định nộilực trong thanh giàn (t.theo) U1 U2 U3 U2’ U1’ – Đường ảnh hưởng nội lựccủa các thanh biên h L0 L0’ giàn có thểđượcvẽ sử L1 L2 L3 L2’ L1’ RL RR dụng phương pháp mặt d d d d d d cắt: U1 U2 U3 • Các thanh biên trên:  MU 3 0 U1U2; U2U3; U3U2’; RdL 3 NLL23 U2’U1’ L0 h NL2L3 • Các thanh biên dưới: L1 L2 R U3 U2’ U1’ L0L1; L1L2; L2L3; L3L2’; L L2’L1’; L1’L0’  MU 3 0 RdR 3 L0’ • Ví dụ vẽđah NL2L3 NLL23 h NL2L3 L3 L2’ L1’ – Phầnphảivẽ theo đah đ.a.h N RR L1U1 Đường nối củaphảnlựctráiRL 1.5d/h – Phầntráivẽ theo đah củaphảnlựcphảiR Phầntrái Phầnphải R d/h 88 Xác định nộilực trong thanh giàn (t.theo) U1 U2 U3 U2’ U1’ – Đường ảnh hưởng nội lựccủa các thanh xiên h L0 L0’ có thểđượcvẽ sử dụng L1 L2 L3 L2’ L1’ RL RR phương pháp mặtcắt: d d d d d d • Các thanh xiên bao gồm: L0U1; L2U3; L2’U1’; U1 U2 U3 F 0 L2U1; L2’U3; L0’U1’  Y RL NLL23 L0 sin NL2L3 • Ví dụ vẽđah NL2U3 L1 L2 U3 U2’ U1’ – Phầnphảivẽ theo đah RL củaphảnlựctráiRL  FY 0 (chiếucáclựccủaphần R N R L0’ giàn trái lên phương Y LL23 sin NL2L3 L3 L2’ L1’ để tìm NL2U3) RR đ.a.h NL1U3 – Phầntráivẽ theo đah Phầnphải Phầntrái 0.5 sin củaphảnlựcphảiRR 1 3sin Đường nối 89 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 9
10. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Xác định nộilực trong thanh giàn (t.theo) • Xác định nộilựctrongthanhgiàn – Sau khi vẽđượccácđường ảnh hưởng lựcdọc trong các thanh giàn => có thể tiếnhànhxếptảitrọng lên các đường ảnh hưởng để tìm nộilực trong các thanh giàn tương ứng • Nộilựcdo tĩnh tảiDC • Nộilựcdo tĩnh tảiDW • Nộilựcdo hoạttảiHL93 là LL – Chú ý hoạttảiLL không tính tác động xung kích đốivớitảitrọng LÀN thiết kế mà chỉ tính tác động xung kích đốivớicácxeTRUCK và TANDEM. – Thông thường cầugiàncó2 giàn chủ nên có thể tính hệ số phân bố ngang củahoạttảitheophương pháp đòn bảy. – Tính tổ hợpnộilựctheocácTTGH và có thể tiếnhànhvẽ biểu đồ bao nộilực cho các thanh giàn. 90 1.7. Thi công cầu giàn thép • Thi công cầugiànthépcóthể thựchiện theo cách: – Lắp ráp ngang tạivị trí trên các giàn giáo – Lắphẫng kếtcấunhịp – Lắprápở bên ngoài rồi lao kéo vào vị trí kếtcấunhịp – Lắprápở bên ngoài rồi đưavàovị trí kếtcấunhịpbằng cách chở nổi 91 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 10
11. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Thi công cầu giàn thép (t.theo) • (1). Lắprápkếtcấunhịpngangtạivị trí cầu – Phương pháp này chỉ thựchiện đượcsaukhiđãxâyxongmố trụ => thời gian thi công thường kéo dài. – Công việcbaogồm: • Xây dựng giàn giáo • Lắpcầncẩu • Lắp ráp kếtcấunhịp • Hạ kếtcấuxuống gối • Tháo dỡ các công trình phụ trợ thi công – Giàn giáo có thể làm liên tụcngaydướivị trí kếtcấunhịpnếu điềukiện địahìnhđịachất, mựcnướcbêndướicóthể thiết lậpcáctrụ tạm đỡ các dầm thép, giàn thi công và cấutạosàn đạo ở trên 92 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Nềnmóngcủasànđạocóthể chỉ là chống nề gỗ, rọđá, móng cọcgỗ 8 1 7 9 5 6 2 3 4 (1). Kếtcấunhịp (4). Móng rọđá (7). Nêm chèn, chống nề (2). Trụ (5). Dầm đỡ sàn đạo (8). Cầncẩulắprápkếtcấu (3). Trụ giàn giáo (6). Sàn đạo (9). Đường vận chuyểnc.kiện 93 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 11
12. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/17/2014 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Dầmdẫn thi công có thể là thép I, các thanh vạnnăng YIKM, MIK, dầm quân dụng H8, H10, Bailley – Cầnchúý bố trí bề rộng sàn đạo để đảmbảosự hoạt động của cầudẫn, đường vận chuyển các thanh cấukiện, phần đỡ kết cấunhịp. 8 1 7 9 5 6 2 3 4 94 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Tạivị trí các nút giàn chủ cầncấutạocácchống nề cao khoảng 0.7‐0.8m. • Phải quan trắc chính xác cao độ các vị trí nút • Ngoài ra phải có các nêm chèn để điềuchỉnh độ vồng ngượccủakết cấunhịp – Khi hạ kếtcấunhịpxuống gốicầucầnlưuý: • Nên sử dụng kích thủylựcvàđặt đúng vị trí ở dầmngangđầunhịp • Hạ dầndầnvàđềucả hai đầunhịp, tránh hiệntượng xoắnvỏđỗ • Luôn luôn có chống nề bảohộ 95 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 12