THIẾT KẾ CẦU THÉP - CHƯƠNG 5 pdf

• Nhược điểm – Tại gối tựa của vòm có lực đẩy ngang nên tốn vật liệu cho mố trụ; – kết cấu không được tiêu chuẩn hóa, không thích hợp khi có chiến tranh; – Thi công khó khăn, phức tạp...

CHƯƠNG 5: CẦU VÒM THÉP

1 Giới thiệu chung

2 Phân loại và các bộ phận chính của cầu vòm

thép

3 Tính toán cầu vòm thép

BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG

• 1 Đặc điểm làm việc

• 2 Ưu nhược điểm

• 3 Phạm vi sử dụng

1 Đặc điểm làm việc

• Kết cấu nhịp vòm là một hệ thống không gian phức tạp gồm nhiều bộ phận cùng tham gia chịu lực chung

• Kết cấu cầu vòm chủ yếu là chịu nén Nếu chọn trục hợp lý thì mômen trong vòm bằng 0 nên tiết kiệm vật liệu thép

• Tham số quan trọng nhất của sơ đồ vòm là tỉ số giữa đường tên vòm f với nhịp vòm l Tỉ số này càng nhỏ tức là vòm càng thoải thì lực đẩy ngang càng lớn và ngược lại

2 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng

• Ưu điểm: nếu địa chất tốt thì tiết kiệm vật liệu và

có mỹ quan cao

• Nhược điểm

– Tại gối tựa của vòm có lực đẩy ngang nên tốn vật liệu cho mố trụ;

– kết cấu không được tiêu chuẩn hóa, không thích hợp khi có chiến tranh;

– Thi công khó khăn, phức tạp.

• Cầu vòm có thể vượt nhịp lớn 200÷300m, có khi đến 500m

BÀI 2: PHÂN LOẠI VÀ CÁC BỘ PHẬN

CHÍNH CỦA CẦU VÒM THÉP

• 1 Phân loại

• 2 Các bộ phận chính của cầu vòm thép

1 Phân loại

• Phân loại dựa vào liên kết vòm – mố trụ.

– Vòm không chốt

– Vòm hai chốt

– Vòm ba chốt

1 Phân loại

• Phân loại dựa vào vị trí cao độ mặt xe chạy.

– Cầu vòm chạy trên

– Cầu vòm chạy dưới

– Cầu vòm chạy giữa

1 Phân loại

• Phân loại dựa vào sơ đồ tĩnh học.

– Cầu vòm có lực đẩy ngang

– Cầu vòm có thanh kéo (cầu vòm không có lực đẩy ngang ngoài)

– Cầu vòm mút thừa

1 Phân loại

• Phân loại dựa vào độ cứng vòm – dầm.

– Cầu vòm cứng – dầm cứng

– Cầu vòm cứng – dầm mềm

– Cầu vòm mềm – dầm mềm

2 Các bộ phận chính của cầu vòm thép

• 2.1 Sườn vòm

• 2.2 Hệ dầm và bản mặt cầu

• 2.3 Cột chống và thanh treo

April 17, 2011 Cầu vòm thép 11

BÀI 3: TÍNH TOÁN CẦU VÒM THÉP

• Tổng thể đây là một kết cấu siêu tĩnh bậc cao mà trong đó phần vòm chính cùng tham gia chịu lực với phần kết cấu trên vòm

• Trong thiết kế kỹ thuật để tính chính xác nội lực và biến dạng cần phải xét sơ đồ đầy đủ như đã nêu trên và dùng các phương pháp cơ học kết cấu để giải

• Hiện nay các công ty tư vấn thiết kế đều dùng các chương trình máy tính viết theo phương pháp phần

tử hữu hạn để giải

BÀI 3: TÍNH TOÁN CẦU VÒM THÉP

• Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ nên dùng các phương pháp tính toán nhanh, gần đúng với sơ

đồ phẳng

• Khi đó có thể coi hệ thống bản và dầm trên vòm như là dầm liên tục nhiều nhịp có xét đến sự nén kết hợp uốn đối với các cột

BÀI 3: TÍNH TOÁN CẦU VÒM THÉP

▪ Mômen uốn cột có thể lấy bằng 10% trị số mômen gối của dầm liên tục nói trên nếu :

4

≥

=

l I

h

I

c d

• Trong đó :

Id, Ic: mômen quán tính của dầm (hay bản) và của cột

l : chiều dài tính toán của bản hay dầm

4

≥

=

l I c

c

BÀI 3: TÍNH TOÁN CẦU VÒM THÉP

Mômen uốn cột ngoài cùng (ở đầu nhịp) lấy là :

c

M

C

+

=

1 4 3

• Trong đó Mo là mômen tính toán giữa nhịp bản hay dầm gối tự do nhịp l

• Nếu bản hay dầm của phần kết cấu trên vòm nối cứng với đỉnh vòm thì tại đó lấy mômen uốn dầm bằng 2/3Mo

BÀI 3: TÍNH TOÁN CẦU VÒM THÉP

• Khi tính toán kết cấu trên vòm dưới ảnh hưởng của nhiệt độ chênh lệch và co ngót của bê tông

có thể dùng sơ đồ tính toán với chiều dài vòm không thay đổi.

• Các vòm được tính theo lý thuyết dầm cong đàn hồi Trục vòm nên chọn theo đường cong áp lực tĩnh tải qua 3 điểm cố định trước là : đỉnh vòm

và hai chân vòm.

BÀI 3: TÍNH TOÁN CẦU VÒM THÉP

• Khi tính vòm nên dùng các bảng tra soạn sẵn các trị số tung độ đường ảnh hưởng lực đẩy ngang và mômen uốn, lực cắt, lực dọc tại các mặt cắt theo tham số hình học của đường trục vòm.

• Đôi khi đối với cầu vòm nhịp nhỏ người ta dùng trục vòm dạng cung tròn và chiều cao vành vòm không đổi theo dọc nhịp.

BÀI 3: TÍNH TOÁN CẦU VÒM THÉP

• Trong tính toán sơ bộ chỉ cần duyệt các mặt cắt đỉnh vòm, chân vòm và ở ¼ nhịp

• Muốn kiểm toán cường độ, độ bền mỏi và độ chống nứt của mặt cắt vòm cần phải đồng thời xác định các lực dọc, mômen, lực cắt do tĩnh tải và cùng một cách đặt hoạt tải

• Để tính nội lực do hoạt tải phải xét 3 tình huống :

▪ Lực dọc lớn nhất và mômen uốn tương ứng.

▪ Mômen dương lớn nhất và lực dọc tương ứng.

BÀI 3: TÍNH TOÁN CẦU VÒM THÉP

• Phải tính toán vòm về chuyển vị, về ổn định hình dáng trong mặt phẳng vòm cũng như ngoài mặt phẳng vòm

• Khi tính toán mặt cắt chân vòm cũng phải xét

đến tác động của tải trọng gió ngang lên vòm