ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU THÉP HỌC PHẦN F1

b ;Ứng suất tiếp : Ta kiểm tra ứng suất tiếp tại mặt cắt cú lực cắt lớn nhất đú là mặt cắt tại gối .trờn mặt cắt ta kiểm tra tại 3 điểm ;điểm giao giữa trục trung hoà của dầm thộp C ;trụ

I:số liệu thiết kế:

- Liên kết: - trong xưởng:hàn

- công trường bulông CĐC

II:Chọn tiết diện và chọn mặt cắt ngang:

1:Chọn tiết diện dầm chủ ( dầm I)

a;chiều cao của dầm chủ:

H = 1/25 L = 1/25 x 36000 =1440 (mm)

vậy chiều cao của dầm chủ h =1300mm

b;chiều dày của sườn dầm

theo quy định của quy trình ta có

đối với dầm hàn nối

đối với dầm nối bằng đinh tán

vậy chiều dày của sườn dầm: = 20mm

c;chiều rộng của bản cánh:

bản cánh phía trên =400mm

bản canh phía dưới = 600mm

d:chiều dày của bản cánh:

Bản cánh phía trên =30mm

bản cánh phía dưới = 40mm

MCN của dầm I:

2:kích thước của bản bêtông cốt thép:

chiều dày của bản bêtông :hb = 200mm

kích thước của đoạn vút: 80x80mm

MCN của mặt cắt liên hợp:

khoảng cách giữa tim hai dầm chủ: d = 2000mm

chiều dài của phần cánh hẫng : c = 0,45d = 900mm

do yêu cầu thiết kế ta có chiều rộng của người đi bộ là 1m

Sơ hoạ MCN cầu:

Ta có chiều dài nhịp L = 36m chia làm 3 đoạn

2 đoạn có chiều dài 12m

1 đoạn có chiều dài 12m

Hình vẽ như sau:

3; Cấu tạo hệ liên kết :

Hệ liên kết ngang:

Dùng dầm ngang là thanh I700a có chiều cao h700a = 700mm

Khoảng cách dầm ngang theo phương dọc cầu là 4,4 m

Số lượng dầm ngang : 9 dầm

chiều dài(m)

khối lượng đơn vị(kg/m)

số lượng

khối lượng(kg)

chiều dài(m)

khối lượng đơnvị(kg/m)

số lượng khối

lượng(kg)

I700a 158 1.998 315.684 9 2841.156

lượng 1mdài(kg)

chiều dài(m)

khối lượng đơn vị(kg/m)

Mômen quán tính của mặt cắt dầm I

Xác định trọng tâm của mặt cắt dầm thép C(xc;yc)

chọn hệ trục x00y0 như hình vẽ:

40 600 20 20 130 655 400 30 1285

528.3 60600

chọn cốt thép doc là thanh phi 12

Diện tích của một thanh cốt thép F1ct = 9.42(mm2)

MCN quy đổi tính toán

Diện tích của phần bêtông

Khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến trọng tâm tính đổi:

Khi không xét đến từ biến:

1900 220 882 226,08 892 132895,05 5.8

a;Xác định nội lực do tĩnh tải:

*Tĩnh tải giai đoạn I vàII

- Tĩnh tải giai đoạn I (bao gồm trọng lượng bản thân dầm, trọng

lượng hệ lien kết , bản mặt cầu và mui luyện)

trọng lượng bản thân dầm và hệ lien kết :

Tĩnh tải của ray:

Ta sử dụng ray chính là ray P43 và ray hậu luân là ray P38

q ray q raychinhq rayphu

Tĩnh tải của lan can:

Lan can dùng thép L100x100x10 làm kết cấu đỡ và phần mặt người đi

là bản bêtông cốt thép có chiều dày 20cm

Tĩnh tải của lớp bêtông bảo vệ:

tất cả các tải trọng trừ những tải trọng kể dưới đây

trọng lượng kiến trúc phần trên mặt cầu đường sắtcó balat

trọng lượng tầng đệm, tầng cách nước, tầng bảo hộ và các

tầng khác, trọng lượng phần mặt cầu xe chạy, trọng lượng

đường người đi của cầu đường ôtô và cầu thầnh phố

trọng lượng các bộ phận bằng gỗ

áp lực do trọng lượng đất gây ra đối với mổ trụ cầu và cống

1,1vào0,91,3và0,91,5và0,9

1,2và0,91,2và0,9

tác động co ngót bêtông

tác động lún của đất

1,0và0,91,5và0,5

+Tại mặt cắt gối : V



 = 18 V

b ; Xác định nội lực do hoạt tải gây ra :

hoạt tải tác dụng gồm có : tải trọng của đoàn tầu T16 và tải trọng người

đi bộ :

tải trọng đoàn tàu coi là tải trọng rải đều qtd

tải trọng người la tải trọng rải đều qnguoi

tổng cộng tải trọng do hoạt tải gay ra: qhoat = qtd+ qnguoi

Qhoat (kN/m) Mi

 M h tc

(KNm)

tt h

 < 0,2Rub nên không cần phải xét dến từ biến

Ứng suất ở mép trên bản bêtông cốt thép

2 3051,76 9362,5

0,512 25852,31( / ) 5,8 0,04239

3051,76 9362,02 2

1, 008 294613,73( / ) 0,04239

Trong đó : m2 là hệ số kể đến sự ảnh hưởng của cản trở của bêtông dến

sự phát triển dẻo của thép ; m2 được lấy như sau

 : là ứng suất tại trọng tâm bản bêtômg côt thép

Rb : cường độ chụi nén của bê tông lấy như sau

b ;Ứng suất tiếp :

Ta kiểm tra ứng suất tiếp tại mặt cắt cú lực cắt lớn nhất đú là mặt cắt

tại gối trờn mặt cắt ta kiểm tra tại 3 điểm ;điểm giao giữa trục trung hoà

của dầm thộp (C) ;trục trung hoà của tiết diện tớnh đổi (A)với mặt cắt

ngang dầm và điểm nằm giữa 2 điểm đú(B)







Trong đú :

 : là bề rộng mặt cắt tại điểm tớnh ứng suất

SI; là momen tĩnh của diện tớch tiết diện từ diểm tớnh ứng suất

đến mộp đối với trục tung hoà của tiết diện dầm thộp

SII ; mụmen tĩnh của diện tớch tiết diện từ điểm tớnh ứng suất đến mộp

lấy đối với trục trung hoà của tiết diện liờn hợp

Điều kiện kiểm toỏn : I II

toán: Kiểm toán tại mặt cắt có mômen và lực cắt cùng lớn.Đối với cầu dầm giản đơn

thì ta kiểm toán ứng suất tính đổi tại mặt cắt L/4

- Vị trí kiểm toán : Kiểm toán tại điểm D là điểm tiếp giáp giữa bản bụng và bản cánh.

V.3.2 - Kiểm toán ứng suất tính đổi.

+) Tính ứng suất pháp tại điểm D: +) Tính ứng suất tiếp tại điểm D:

- Xác định mômen tĩnh của tiết diện tại điểm D

+) Giai

- Kết quả tính ứng suất tại điểm kiểm toán:

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Chọn Giá trị Đơn vị

- Kết quả kiểm toán dầm theo ứng suất tính đổi:

Ta có : ứng suất tính đổi tại mặt cắt L/4

V;Kiểm tra độ bền mỏi:

Cụng thức kiểm tra:

II D td

tt h tt II I D t

tt

I

y J

M M y J

M

.

b

D I tt I

td J

S Q Q t

J

S Q





) 2 (

o c

) 2 (

o b b

d o

d d

II D

h Z Y h Z

Y b

S           

Xét  cho kết cấu chủ yếu chụi kéo

 min;ứng suất cánh dưới dầm thép khi chỉ có tĩnh tải

 max:ứng suất cánh dưới dầm thép khi có cả tĩnh tải và hoạt tải

min

2830,93 3051,76

1,008 139885,6( / ) 0,04239

d

t td

2830,93 3051,76 6687,5

1,008 298909( / ) 0,04239

d

t td

đối với thép hợp kim các bon thấp a = 0,65; b = 0,3

  1 hệ số có hiệu của ứng suất tập trung (tra bảng trong quy trình)  a b 1a b 0,65 1 0,3x  10,65 1 0,3 0, 48x  1, 28 1

theo quy trỡnh quy định khi chiều dài tự do của cỏnh nến a khụng vượt

quỏ 13 lần bề rộng cỏnh bc đối với thộp hhợp kim thấp thỡ khụng cần kiểm

Hiện tương mất ổn định cục bộ xảy ra khi sườn dầm cú chiều dày nhỏ

và chiếu cao lớn quuy trỡnh cho phộp khụng cần kiểm tra ổn định cục bộ

khi

chiều dày sườn dầm  khụng nhỏ hơn 1

50h s

chiều dày sườn  khụng nhỏ hơn 1

65h sđối I với thộp hợp kim thấp và chỉ cú cỏc sườn tăng đứng (khụng cú sườn tăng cường ngang) bố trớ cỏch

nhau một khoảng khụng quỏ 2hs và trong mọi trường hợp khụng quỏ 2m

Trong đú:

hs chiếu cao tớnh toỏn của sườn dầm đối với dầm hàn lấy bằng toàn

bộ chiờự cao sườn dàm vậy hs = 1230 mm

Ta cú:

chiều dày sừơn dầm  =20mm > 1 1 1230 18,93

khoảng cỏch giữa cỏc sườn tăng cường đứng bằng 2000mm < 2hs

vậy thoả món cỏc điều kiện nờn khụng cần kiểm tra ổn định cục bộ

BỔ sung:

VI.1.1 - Nguyên tắc kiểm toán.

- Hiện tợng mất ổn định chung của dầm là hiện tợng mặt cắt ngang bị xoắn do cánh chịu

nén bị oằn theo phơng ngang cầu Do đó kiểm toán ổn định chung của dầm thực chất là

kiểm tra ổn định của cánh chịu nén trong mặt phẳng nằm ngang và khi đó ta coi cánh trên

của dầm là một thanh chịu nén đúng tâm.

- Điều 341 quy định: Không cần kiểm toán độ ổn định chung trong trờng hợp sau:

+) Nếu dầm chỉ chịu tải trọng tĩnh đợc truyền qua tấm bản phủ đặc cứng và tựa

liên tục trên cánh chịu nén của dầm(nh cầu dầm liên hợp Thép - BTCT)

+) Nếu bề rộng bản cánh chịu nén của dầm đảm bảo :

Lo < 13.bc Đối với dầm bằng thép hợp kim thấp Trong đó: +) Lo: là chiều dài tự do của cánh chịu nén, lấy bằng khoảng

cách của hệ liên kết dọc trong cánh chịu nén.

+) bc: là bề rộng của cánh chịu nén.

VI.1.2 - Kiểm tra điều kiện kiểm toán.

+) Chiều dài tự do của cánh chịu nén:

VI.2 - Kiểm toán ổn định cục bộ của dầm

VI.2.1 - Nguyên tắc kiểm toán.

- Hiện tợng mất ổn định cục bộ của dầm là do:

+) Dầm bị uốn cong cục bộ.

+) Do lực cắt lớn tại mặt cắt gối.

+) Do ứng suất nén cục bộ.

- Theo quy định của quy trình 1979 cho phép không phải kiểm tra ổn định cục bộ khi

chiều dày bản bụng đợc cấu tạo đảm bảo :

+) Đối với thép than:

+) Đối với thép hợp kim:

Và khoảng cách giữa các sờn tăng cờng đứng thoả

mãn :

VI.2.2 - Kiểm tra điều kiện kiểm toán.

Ta có : +) Chiều dày bản bụng:

+) Khoảng cách giữa các sờn tăng cờng đứng:

- Tuy nhiên trong tính toán ta vẫn kiểm toán ổn định cục bộ của dầm để đảm bảo

trong quá trình cẩu lắp thi công kết cấu nhịp.

VI.2.3 - Tính ứng suất do tải trọng gây ra tại mảnh sờn dầm kiểm toán.

a - Tính ứng suất pháp.

- Công thức tính ứng suất pháp:

- Trong đó Mtt đợc xác định nh sau:

- Theo bố trí ta có: Khoảng cách giữa các sờn tăng cờng.

Kết luận: Mtt đợc lấy giá trị trung bình trong đoạn sờn dầm có chiều dài:

t II td

h tt

II tt t

t

tt

I

y J

M M

y J

h

2 2

L = 1.225 m

Nh vậy: Mtt đợc lấy giá trị tại mặt cắt cách tim gối đoạn :

- Kết quả tính ứng suất pháp tại mảnh sờn dầm kiểm toán:

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Chọn

b - Tính ứng suất tiếp.

- Công thức tính ứng suất tiếp:

Trong đó:

+) Qtt : Là giá trị lực cắt trung bình trong phạm vi mảnh sờn dầm.

+) Sng : Mômen tĩnh của phần tiết diện nguyên từ trục trung hoà đến mép trên hoặc dới

của mặt cắt lấy đối với trục trung hoà

+) Jng: Mômen quán tính của tiết diện nguyên đối với trục trung hoà

+) b : Bề rộng mặt cắt tại vị trí tính ứng suất tiếp.

- Trong trờng hợp không có sờn tăng cờng ngang thì ta tính theo công thức:

Với

- Kết quả tính ứng suất tiếp tại mảnh sờn dầm kiểm toán:

Ta có: +) ứng suất lớn nhất trong mảnh sờn dầm tại mặt cắt gối:

max = 516.82 kG/cm 2 Vậy: +) ứng suất tiếp trung bình tại mảnh sờn dầm là:

2 (

).

1 (

a

p n

151

1

max

3

b

I tt I

td J

S Q Q t

J

S Q





b ng

ng tt

J

S Q





.

max max 

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Chọn

Chọn hoạt tải thiết kế

+) as, hb : Là chiều rộng và chiều cao của mảnh sờn dầm.

+) max : là ứng suất nén lớn nhất trong mảnh sờn dầm

+)  : là ứng suất kéo hoặc nén ở mép đối diện với mép có max

+) : Hệ số ngàm của sờn dầm:

+) bc,c: Chiều rộng và chiều dày bản cánh trên.

+) hb,b: Chiều cao và chiều dày sờn dầm.

- Công thức tính pháp trên mảnh sờn dầm.

- Kết quả tính ứng suất pháp tới hạn.

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Chọn

2

100

(

II td

h tt

II tt t I t

tt I

y J

M M

y J

II tt d I t

tt

I

y J

M M

y J

Khoảng cách từ gối đến mặt cắt tính mômen x

b - Tính ứng suất tiếp tới hạn.

+) Là hệ số ngàm của mảnh sờn dầm tra bảng 3 theo hệ số 

Đối với dầm hàn và dầm liên hợp:

- Kết quả tính ứng suất tiếp cực hạn trên mảnh sờn dầm:

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Chọn

c - Tính ứng suất ép cục bộ tới hạn.

- Công thức tính nén cục bộ tới hạn.

Trong

đó :

+) ,z: Là hệ số ngàm của mảnh sờn dầm tra bảng 4 theo hệ số 

Đối với dầm hàn và dầm liên hợp:

2 2

100

760 1020







- Kết quả tính ứng suất nén cục bộ tới hạn trên mảnh sờn dầm:

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Chọn

VI.2.5 - Kiểm toán ổn định cục bộ của mảnh sờn dầm.

- Công thức kiểm toán ổn định cục bộ của dầm khi chỉ có sờn tăng cờng đứng.

Trong đó +) m : Hệ số điều kiện làm việc.

p : Là ứng suất pháp ,ứng suất tiếp và ứng suất ép cục bộ ở mảnh sờn dầm.

+) oopo : Là ứng suất pháp ,ứng suất tiếp và ứng suất ép cục bộ tới hạn.

- Kết quả kiểm toán ổn định cục bộ của mảnh sờn dầm tại gối.

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Chọn

Kiểm

toán:

Kết luận: Đảm bảo ổn định cục bộ trên mảnh sờn dầm

VII;Kiểm tra điều kiện độ cứng và tớnh độ vồng xõy

dựng :

a;kiểm tra diều kiện độ cứng;

điều kiện kiểm toỏn:

 

4 5 384

td h

p

o o

o o

 f độ võng cho phép   1 36000 45

L chiều dài nhịp tính toán(L = 35400mm)

qtd tải trọng rải đều tương đương của hoạt tải

(qtd = 83,84kN/m= 83,84N/m)

Ta xem độ võng của dầm thép,bản mặt cầu chhỉ đóng vai trò là tĩnh tải

E = Et moduyn đàn hồi của thép

Jng mômen quán tính của tiết diện dầm thép

tc t t

ng

q L f

EJ



tc

t

q :tĩnh tải tiêu chuẩn tác dụng lên một dầm

Độ võng do tĩnh tải giai đoạn I gây ra

tc

I

q = 13,87 kN/m = 13,87 N/m Thay số vào ta có:

VIII:Tính mối nối:

a;Tính liên kết giữa sườn dầm và cánh dầm

Lực trượt giữa mặt tiếp xúc giữa cánh dầm và sườn dầm trên một đơn

Ứng suất nén cục bộ của bánh xe tàu hoả

Tính cho 1m chiều dài sườn dầm:

0

(1 )1,1 2

T

kN m x



Trong đó; h là chiều cao của đường hàn (chọnh= 1cm )

ứng suất tiếp do áp lực cục bộ sinh ra:

b ;Tính mối nối sườn dầm :

Ta coi sườn dầm chịu toàn bộ lực cắt và một phần mômen

Dự kiến bố trí 44 đinh 24 mỗi bên mối nối

sơ đồ bố trí như sau :

kiểm toán liên kết sườn dầm

lực cắt coi mhư phân bố đều cho các đinh

Q

Q T n

Khả năng chịu lực của một đinh

Theo điều kiện ép mặt

chiều dày của bản táp và bản ốp cánh trên = 20 mm

chiều rộng của bản táp cánh trên = 400 mm

chiều rộng của bản ốp cánh trên = 175 mm

chiều dày của bản táp và bản ốp cánh dưới = 30 mm

chiều rộng của bản táp cánh dưới = 600 mm

chiều rộng của ốp cánh dưới = 275 mm

2 2432,83 2622,61 8426, 4

vậy bố trí 32 bulông

ta có sơ đô bố trí như sau :

ứng suất tại trọng tâm bản táp cánh dưới

2 2432,83 2622,61 8426, 4

2 2432,83 2622,61 8426, 4

T

bố trí 96 bulông

Sơ đồ bố trí như sau:

d ;Tạo độ vồng bằng mối nối

 

Sơ đồ tạo vồng :

Mối nối khi tạo vồng :

IX :Kiểm tra chu kỳ dao động

Theo quy trình quy định trong kết cấu nhịp dầm kim loại giản đơn củacầu đường sắt chu kỳ tính toán của dao động tự do theo phương ngang cầu không được vượt quá 0,01L giây

Lq M

g



tc

t

q : tĩnh tải rải đều tiêu chuẩn

L : chiều dài tính toán của kết cấu nhịp

C : đặc trưng tính toán dộ cứng của kết cấu nhịp

Lực bóc do thay đổi nhiệt độ và co ngót của bêtông.

Co ngót và chênh lệch nhiệt độ gây ra lực trượt và lực bóc ,các lực này chỉ phan bố ở đầu dầm

Lực trượt trên một đơn vị chiều dài dầm :

F b;F ct: diện tích tiết diện bêtông và cốt thép

ứng suất tại trọng tâm bản bêtông

FT: diện tích giả định bị nắng chiếu( FT = 26880 mm2)

ST: mômen tĩnh của phần diện tích bị nắng chiếu(ST = 0,006364m3)

Yb: khoảng cách từ trọng tâm bản bêtông đến trục X  td(yb=0,552m)

Lực trượt do chênh lệch nhiệt độ gây ra:

Giả sử nhiệt độ không thay đổi theo chiều cao dầm thép

a: lấy giá trị max trong 3 giá tri 0,7H; bề rộng cánh tham gia chịu lực của dầm chủ phỉá ttrong và phía cánh hẫng

Ta có: 0,7H = 0,7x1580 = 1106mm

bề rộng cánh tham gia chịu lực của dầm chủ phía trong = 1000mm

bề rộng cánh tham gia chịu lực của phần cánh hẫng = 900 mm

b;Khả năng chụi lực của neo:

Ta dùng neo đinh kích thước của neo như sau :

Xem như các neo đảm bảo điều kiện bền thì khả năng chụi lực của neo cứng chính là chụi ép mặt của bêtông ở chỗ tiếp xúc với neo: