Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng III: Cấu tạo chung của cầu thép - 96 - Khi chiều cao sờn dầm ngang không đủ bố trí đợc 60-70% tổng số đinh cần thiết để liên kết dầm ngang vo dn chủ thì ta dùng bản góc (bản chắp) để mở rộng diện đinh liên kết. Hình 3.61: Liên kết dùng thép góc v bản góc Khi nối dầm ngang vo dn chủ theo những cách nói trên m dùng đinh tán có 1 nhợc điểm chung l các đinh tán nằm ở phần trên của thép góc liên kết áp vo bản nút dn bị rứt đầu đinh rất bất lợi. Để khắc phục nhợc điểm ny, ta dùng bản mũi rùi; mặt khác bản mũi rùi còn giúp cho liên kết đợc chắc chắn hơn v áp lực từ dầm ngang truyền sang 2 nhánh của các thanh biên dn cũng đều hơn. Hình 3.62: Liên kết dùng bản mũi rìu Tuy nhiên loại ny có nhợc điểm lắp ráp rất khó khăn, phải lách bản đó vo 2 nhánh thanh đứng dn chủ. Do vậy mặc dù có u điểm nói trên, loại bản lỡi rìu ngy nay hầu nh hon ton không dùng. . Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng III: Cấu tạo chung của cầu thép - 97 - Chú ý: Hình 3.61: Sơ đồ biến dạng của hệ dầm mặt cầu khi thanh biên dn chủ bị dãn di ra Ta biết hệ thống dầm mặt cầu cùng chịu lực với dn chủ dới tác dụng của tải trọng thẳng đứng. Khi đó dầm dọc sẽ xuất hiện lực dọc phụ v dầm ngang bị uốn v xoắn. Nguyên nhân: dới tác dụng của tải trọng thẳng đứng, chiều di dầm dọc không thay đổi nhng các thanh biên dn chủ cùng mức mặt cầu bị biến dạng di ra hoặc ngắn lại gây ra nội lực phụ trong dầm dọc v dầm ngang. Dầm ngang đầu cùng bị uốn nhiều nhất, còn dầm dọc ở các khoang giữa có lực dọc phụ lớn nhất. Khi chiều di nhịp cng lớn thì nội lực phụ cng lớn. Để khắc phục, ngời ta giải quyết bằng cách phân mặt cầu thnh những đoạn có chiều di 50-60m, dầm dọc tại vị trí đó đợc cấu tạo gián đoạn. 4.3.2-Tính toán: Ta coi liên kết không chịu mômen m chỉ chịu phản lực gối dầm ngang Q g khi coi dầm ngang l dầm đơn giản. Số lợng đinh đợc tính: = = 02 2 02 1 . . . . Rm Q n Rm Q n g g (3.20) Trong đó: +n 1 : số đinh liên kết sờn dầm ngang với thép góc liên kết, ứng với hệ số điều kiện lm việc m 2 = 0.9 +n 2 : số đinh liên kết dn chủ với thép góc liên kết, ứng với hệ số điều kiện lm việc m 2 = 0.85 Ta cần chú ý rằng số đinh dùng để liên kết cánh thép góc với thnh đứng của thanh biên dn chủ sẽ không thuộc nhóm n 2 . . Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 97 - C C C H H H Ư Ư Ư Ơ Ơ Ơ N N N G G G I I I V V V : : : T T T H H H I I I ế ế ế T T T K K K ế ế ế C C C ầ ầ ầ U U U D D D ầ ầ ầ M M M Đ4.1 khái niệm chung 1.1-u, nhợc điểm v phạm vi áp dụng: Cầu dầm l cầu m bộ phận chịu lực chính của nó l dầm có sờn đứng ở dạng đặc. Từ khi xuất hiện cầu dn tiết kiệm vật liệu hơn thì phạm vi sử dụng của cầu dầm có phần bị thu hẹp để dùng cho nhịp ngắn hơn từ 20-25m. Tuy nhiên do nó có kết cấu đơn giản, thi công nhanh, dễ dng, rẻ tiền hơn mặc dù có tốn thép nhng cầu dầm vẫn dùng cho nhịp 50-80m, thậm chí đến 150-300m. Hầu hết cầu dầm có mặt cầu đi trên, vì thế có thể thu hẹp bề ngang mố trụ cầu, đồng thời mặt cầu có phần đơn giản về mặt cấu tạo. Hơn nữa, ton bộ kết cấu nhịp đợc phần mặt cầu ở bên trên che cho không bị nớc ma. Chỉ trong những trờng hợp đặc biệt khi chiều cao kiến trúc quá hạn chế mới lm mặt cầu đi dới. u điểm: Cấu tạo đơn giản, lắp ráp nhanh. Với nhịp 50-80m thì kinh tế hơn so với cầu dn. Có chiều cao kiến trúc nhỏ, thờng dùng cho cầu có đờng xe chạy trên. Rất tiện lợi khi dùng liên kết hn. Nhợc điểm: Tốn vật liệu thép nhất l khi chiều di nhịp tăng. Phạm vi sử dụng: Sự phát triển, ứng dụng liên kết hn vo kết cấu cầu, sự hon chỉnh các phơng pháp tính toán chính xác về ổn định của sờn dầm đồng thời đề xuất những loại kết cấu v hệ thống cầu hợp lý nh bản BTCT cùng chịu uốn với dầm, bản trực giao, đã mở ra những triển vọng mới về ứng dụng rộng rãi cầu dầm v thực tế đã xây dựng cầu dầm có nhịp đến 300m. Nói chung cầu dầm đợc sử dụng rất rộng rãi trong cầu đờng ôtô, xe lửa. 1.2-Sơ đồ cầu dầm: Theo sơ đồ tĩnh học có 3 loại: dầm đơn giản, liên tục v mút thừa. 1.2.1-Cầu dầm đơn giản: l h Hình 4.1: Cầu dầm đơn giản Cầu dầm đơn giản thờng dùng l 40-60m, đối với nhịp l 25-30m thì rất kinh tế. Mặc dù nó có khối lợng thép lớn nhng do cấu tạo, thi công đơn giản nên giá thnh vẫn rẽ. Nó có thể áp dụng cho các loại địa chất v rất thích hợp cầu nhiều nhịp. Cầu dầm đơn giản thờng lm chiều cao h không thay đổi. . Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 98 - 1.2.2-Cầu dầm liên tục: L 1 L 2 h 1 Loại biên gãy khúc h Loại biên cong h 1 h L 1 L 2 Hình 4.2: Cầu dầm liên tục Cầu dầm liên tục có thể sử dụng khi nhịp l 50m. Khi nhịp l 50-60m có thể lm chiều cao không đổi, khi nhịp lớn 60-80m thì cần lm chiều cao thay đổi dới dạng biên gãy khúc hoặc biên cong. Dầm liên tục thờng lm số nhịp 3, nhịp biên nhỏ hơn các nhịp giữa l 1 =(0.7-0.8)l 2 để cho các mômen 2 nhịp gần bằng nhau. u diểm: Nội lực nhỏ hơn so với cầu dầm đơn giản cùng nhịp, nó có độ cứng lớn nên độ võng nhỏ hơn. Trên trụ cầu có 1 hng gối đặt đúng tâm nên kích thớc trụ nhỏ hơn. Đờng đn hồi liên tục nên xe chạy êm thuận. ít khe nối. Nhợc điểm: Có ứng suất phụ khi mố trụ lún không đổi, sự thay đổi nhiệt độ. Cấu tạo v thi công phức tạp hơn. 1.2.3-Cầu dầm mút thừa: khớp nhịp đeo L 1 l K l o l 2 Hình 4.3: Cầu dầm mút thừa Khi địa chất xấu khó dùng cầu liên tục, ngời ta dùng cầu dầm mút thừa. Về mặt u điểm nó gần nh cầu dầm liên tục nhng do có khớp nên chế tạo, thi công v sử dụng bất lợi; nó có đờng đn hồi gãy khúc nên xe chạy không êm thuận. Cầu dầm mút thừa ny có thể điều chỉnh đợc nội lực khi ta thay đổi vị trí của khớp. Chính từ điều kiện phân phối mômen tại trụ v giữa nhịp hợp lý nên ngời ta thờng lấy l k =(0.2-0.35)l 1 khi có nhịp đeo v l k =0.2l 1 khi không có nhịp đeo. 1.3-Kích thớc cơ bản của cầu dầm: Các kích thớc cơ bản của cầu dầm l: . Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 99 - Chiều di nhịp l. Chiều cao dầm h. Khoảng cách giữa các dầm chủ d. 1.3.1-Chiều cao dầm chủ h: Chiều cao h đợc xác định xuất phát từ các điều kiện sau: Kinh tế có nghĩa l khối lợng thép nhỏ nhất. Không chế độ cứng. Chiều cao kiến trúc, chế tạo v vận chuyển. 1.3.1.1-Chọn theo điều kiện kinh tế: Ta xét 1 tiết diện dầm chịu mômen M nh sau: bản biên F sừơn đứng F s S S M h s Hình 4.4: Sơ đồ tính toán h theo điều kiện kinh tế Mômen M đợc quy thnh lực S: h M S = , khi đó diện tích bản biên cần thiết u b R S F = với R u l cờng độ của thép. Khi đó khối lợng bản biên trên 1 m di l hR M R S v u b b u b . . .1. == với b l hệ số cấu tạo biên dầm. Diện tích sờn dầm sẽ l ss hF . = . Khi đó khối lợng sờn dầm trên 1m di sss hv = với s l hệ số cấu tạo sờn dầm. Ta thấy s phụ thuộc vo h nên ta có thể đặt s =.h, thay vo ta có: ss hv 2 = Khối lơng thép tổng cộng: sb u sb h hR M vvV . 2 +=+= . Ta tìm khối lợng thép nhỏ nhất V min bằng các giải phơng trình đạo hm: 3 3 2 . 0 . 0 us b b u ssb u R M h R M hh hR M dh dV ===+= . Đặt 3 . s b k = , ta đợc 3 . u R M kh = . Mặt khác 0 R M W = l mômen quán tính chống uốn. Do vậy ta có công thức đi tìm chiều cao h để thỏa mãn điều kiện kinh tế l: 3 . u R M kh = (4.1) Trong đó: . . rộng diện đinh liên kết. Hình 3.61: Liên kết dùng thép góc v bản góc Khi nối dầm ngang vo dn chủ theo những cách nói trên m dùng đinh tán có 1 nhợc điểm chung l các đinh tán nằm ở phần. việc m 2 = 0.9 +n 2 : số đinh liên kết dn chủ với thép góc liên kết, ứng với hệ số điều kiện lm việc m 2 = 0.85 Ta cần chú ý rằng số đinh dùng để liên kết cánh thép góc với thnh đứng của. Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng III: Cấu tạo chung của cầu thép - 96 - Khi chiều cao sờn dầm ngang không đủ bố trí đợc 60-70% tổng số đinh cần thiết để liên kết