Đồ án môn học thiết kế cầu thép

Nhiêm vu thiết kế: - Thiết hế hệ dầm mặt cầu :dầm dọc , dầm ngang , liên kết dầm dọc vào dầm ngang và liên kết dầm ngang vào dàn chủ.. - ko: Tải trọng tưong đương của tất cả các loại hoạ

Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép Khoa Xây Dựng cầu Đường

MỤC LỤC

I) Tóm tắt nhiệm vụ đồ án * *

1 Sổ liệu đầu vào

2 Nhiệm vụ thiết kế

3 Tiêu chuân thiết kế

II) Thiết kế hệ dầm mặt cầu

1 Các trạng thái giói hạn

1.1 Trạng thái giới hạn cường độ I

1.2 Trạng thái giới hạn sử dụng

1.3 Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gẫy

2 Vật liệu dùng cho kết cấu

3 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp

4 Chọn sơ bộ kích thước

4.1 Bán mặt cầu

4.2 Dầm dọc

4.3 Dầm ngang

4.4 Liên kết dọc trên và dọc dưới giữa 2 giàn chủ 4.5 Chọn sơ bộ tiết diện các thanh giàn chủ

4.6 Tính trọng lượng kết cấu nhịp

5 Thiết kế dầm dọc

5.1 Tải trọng tác dụng lên dầm dọc

5.1.1 Nội lực do tĩnh tải

5.1.2 Nội lực do hoạt tải

5.2 Chọn tiết diện

5.3 Kiểm tra tiết diện

5.3.1 Trạng thái giói hạn cường độ I

5.3.2 Kiếm tra mỏi đối với vách đứng

5.3.3 Kiểm tra độ mảnh

5.3.3 Ị Độ mảnh vách

5.3.3.2 Độ mảnh của biên chịu nén

5.3.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt

5.3.5 Yêu cầu cấu tạo

5.3.5 ỉ Tỷ sổ chung

5.3.5.2 Sức kháng uốn

5.3.6 Kiếm tra trạng thái giói hạn sử dụng

5.3.7 Kiểm tra mỏi và đứt gãy

5.3.7 / Chu kỳ tải trọng

5.3.7.2 Biên độ ủng suất cho phép mỏi

5.3.7.3 Biên độ ứng suất lớn nhất

6 Thiết kế dầm ngang

6.1 Tải trọng tác dụng lên dầm ngang

6.1.1 Tĩnh tải

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 6

6

6

6

9 Error! Bookmark not defíned Error! Bookmark not deíìned Error! Bookmark not defíned. 13

14 14

15 18 18 18 18 19 19 19 .20

21

21

21

21

22

22

22

SVTH: NGUYỄN CƯƠNG Lóp: 04X3A Trang: ỉ Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép Khoa Xây Dựng cầu Đường 1.1.1 Hoạt tải 23

1.2 Xác định nội lực dầm ngang 24

1.2.1 N ọi lực do tỉnh tải 24

1.2.2 N ọi lực do hoạt tải 25

1.2.3 Tổng họp nội lực 26

1.3 Chọn tiết diện 27

1.4 Kiếm tra tiết diện 28

1.4.1 Trạng thái giói hạn cường độ 1 28

1.4.2 Kiếm tra mỏi đối VÓI vách đứng 29

1.4.3 Kiểm tra độ mảnh 30

6.4.3.1 Độ mảnh vách 30

6.4.3.2 Độ mảnh của biên chịu nén 30

1.4.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt 30

1.4.5 Yêu cầu cấu tạo 31

6.4.5.1 Tỷ số chung 31

6.4.5.2 Sức kháng uốn 31

1.4.6 Kiếm tra trạng thái giói hạn sử dụng 32

1.4.7 Kiếm tra mỏi và đứt gãy 32

6.4.7.1 Chu kỳ tải trọng 32

6.4.7.2 Biên độ ứng suất cho phép mỏi 33

6.4.7.3 Biên độ ứng suất ỉ ớn nhất 33

2 Thiết kế liên kết dầm dọc vào dầm ngang 33

2.1 Xác định số bu lông liên kết bản con cá vói cánh trên của dầm dọc 33

7 11 TmhRn 34

7.1.2 Tính số lượng bulông 34

7.1.3 Tính toán bản con cá chịu kéo 34

2.2 Xác định số bu lông liên kết sườn dầm dọcvà thép góc liên kết 35

7 2 1 Tinh R n .! 36

7.2.2 Tính số lưọng bulông 36

7.2.3 Tính vai kê 36

3 Thiết kế liên kết dầm ngang vào nút 37

3.1 Công thức tính 37

3.2 Tính R n 37

3.3 Tính số lượng bulông 37

I)Thiết kế các thanh qui tụ tại nút số 4 39

1 Xác định nội lực các thanh qui tụ tại nút số 4 39

1.1 Xác định tải trọng tác dụng lên giàn 39

1.2 Tổ hợp nội lực 43

1.2.1 Nội lực do tĩnh tái chưa hệ số 43

1.2.2 Nội lực do hoạt tải chưa hệ số, chưa kế lực xung kích 43

2 Chọn tiết diện thanh 44

2.1 Tính nội lực 44

1 Hệ số độ dẻo r|D (A 1.3.3)0.95 1.0

2.1.1 Nội lực do tĩnh tải 44

2.1.2 Nội lực do hoạt tải 44

2.1.3 Tổng họp nội lực theo TTGHCĐ 1 45

2.2 Chọn tiết diện 46

2.3 Kiểm tra tiết diện thanh 48

2.3.1 Kiểm tra thanh chịu kéo và uốn kết họp 48

2.3.1 ỉ Sức kháng kẻo 48

2.3 ỉ.2 Kiêm tra thanh chịu kẻo uốn kết hợp 49

2.3.2 Kiểm tra thanh chịu nén và uốn kết họp 50

2.3.2.1 Sức kháng nén 50

2.3.2.2 Kiềm tra thanh chịu nén vàuốn kết họp 51

2.3.2.3 Kiêm tra điều kiện ôn định cụcbộ 51

2.3.3 Kiểm tra trạng thái giói hạn sử dụng 52

2.3.4 Kiểm tra trạng thái giói hạn mỏi 52

2.3.4 ỉ Chu kỳ tải trọng 52

2.3.4.2 Biên độ ứng suất cho phép mỏi 52

2.3.4.3 Biên độ ứng suất lớn nhất 53

IV Thiết kế nút giàn số 4 55

1 Nguyên tắc thiết kế bản nút 55

2 Trình tự thiết kế nút giàn 56

2.1 Tính số bulông liên kết các thanh giàn 56

2.1.1 Tí nh sức kháng danh định của một bu lông 57

2.1.2 Tí nh và chọn số bulông 57

2.2 Bố trí bulông 57

3 Tính toán nút giàn số 4 58

4 Thiết kế mối nối thanh biên tại nút theo khả năng chịu lực của thanh 61

THIẾT KẾ CÀU GIÀN THÉP

I) Tóm tắt nhiêm vu đồ án

1 So liêu đầu vào:

- Chiều dài nhịp tính toán : ltt = 80 m

-Tải trọng thiết kế:

+ Hoạt tải thiết kế: 0.65HL93

+ Đoàn người: 400 daN/m2

2 Nhiêm vu thiết kế:

- Thiết hế hệ dầm mặt cầu :dầm dọc , dầm ngang , liên kết dầm dọc vào dầm ngang và liên kết dầm ngang vào dàn chủ

- Thiết kế tiết diện các thanh dàn trong một nút tự chọn

- Thiết kế bản nút

3 Tiêu chuẩn thiết kế:

Thiết kế theo quy trình 22TCN 272-05.

ĩĩ) Thiết kế hê dầm măt cầu : l.Các trang thái giới han

1.1 Trạng thải giới hạn cường độ I

IM = 25%

1.2 Trạng thải giới hạn sử dụng

IM = 25%

1.3 Trạng thải giới hạn mỏi và đứt gãy

IM =15%

Trong đó: LL: hoạt tải xe

IM: lực xung kích

DC: tỉnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết

DW: tỉnh tải của các lớp phủ mặt cầu

PL: hoạt tải người

r| = r|T).r|R.r|T: hệ số điều chỉnh tải trọng, lấy theo 22TCN 272-05

Bảng 1:

2 Vât liên dùng cho kết cấu:

-T h

Khoa Xây Dựng cầu Đường

Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép

- Liên kết sử dụng bu lông cường độ cao

3 Chon SO’ đồ kết cấu nhip

- Chọn giàn có 2 đường biên song song.Giàn có 10 khoang, chiều dài mỗi

khoang

d = 8.0 m

- Chiều cao giàn chủ:

(\ 1 \

h= — -ỉ- —1/ = (11.4 H- 8.0)m ( với giàn có chiêu cao không đôi)

Tuy nhiên ta hoàn toàn không có sự tự do đế lựa chọn chiều cao dàn,nó còn phụ thuộc vàokích thước xe chạy trên cầu; đối với cầu ôtô có đường xe chạy duới thì chiều cao của giàn chủkhông nhỏ hơn 7,3 m

Chọn sơ bộ chiều cao của giàn chủ h =10 m

Trong các dàn hình tam giác có thanh đứng thì chiều dài khoang có thể lấy bằng(0,6-ỉ-0,8)h ,do vậy ta chọn chiều dài mỗi khoang d=8,0m

Khi đó góc xiên a hợp bởi thanh xiên và phương nằm ngang là a = 51°20’23”

Hình 1: Sơ đồ giàn chủ

* Khoảng cách giữa các tim giàn chủ :

Đối với cầu xe chạy dưới : Bố trí hai giàn chủ với khoảng cách lớn hơn khổ đường xe chạy

-Trọng lượng lan can, phòng hộ :

Hình 2: Liên kết dọc trên và dọc dưới của giàn chủ.

4.5 Chon sơ bô tiết dlẽn các thanh giàn chií:

- Chọn tiết diện các thanh kiếu chữ H ở biên giàn

- Chọn các thanh xiên và thanh đứng có cùng bề rộng với thanh biên để dễ liên kết giữa cácthanh với nhau, chọn các thanh biên có chiều cao h không đối đế dễ liên kết

- Chiều cao và chiều rộng được xác định theo công thức kinh nghiệm 332/Tr.345 sách

4.6 Tính trong lương kết cấu Iihỉp:

- Trọng lượng thép trên lm dài dầm chủ có thể được xác định theo công thức:

Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép Khoa Xây Dựng cầu Đường

- a: đặc trưng trọng lượng ứng với dầm giản đon, a = 5

- ko: Tải trọng tưong đương của tất cả các loại hoạt tải tác dụng lên dầm kế cả hệ số phân

bổ ngang, hệ sổ làn xe và hệ sổ xung kích (kN/m)

- Tỉnh hê số phân phối ngang của hoat tải: ta dùng phương pháp đòn bây.

Hình 3: Nguyên tắc đòn bấy đế xác định hệ sổ phân bố mômen của hoạt tải thiết kế cho

giàn chủ

mgLL=l,0.0,5.(0,877+0,677+0,544+0,344) = 1,221Vậy mgLL = 1,221

-Xác đinh kn:

Hình 4: Đường ảnh hưởng mômen mặt cắt 1/4 nhịp của xe tải thiết kế.

Hình 5: Đường ảnh hưởng mômen mặt cắt 1/4 nhịp của xe hai trục

ko.25L(XTTK) ko.25L(XHT) _f 145.15 +145.13,93 -1- 35.12,85^1 _

DC(dc) = l>75-l9>l9 + l>25-l9>84 + l>5-7>03 5 8Q = 10,46 kN/m

2 5 105

_ -1,25(1+ 0,1).5.8078,5

Trọng lượng thép của hệ liên kết, thường được xem là một hàm số của trọng lượng giànchủ

ggi = a.DC(dc) = 0,1 X 10,46 = l,046kN/m Trọng lượng của giàn (kể cả hệ liên kết) = ( 8,3+1,046)x2x80 = 1495,36kN

5 Thiết kể dầm doc:

Dầm dọc đặt dọc theo hướng xe chạy , làm việc như một dầm liên tục nhiều nhịp,có nhịptính toán là khoảng cách giữa các dầm ngang , dầm dọc có tác dụng làm giảm độ lớn của mặtcầu

gtt = 1.5.DW.tì>D|W+l,25.(DC2 co DC2 + DCi+ DC2(dv)ydv) (2.2)Trong đó :

ũ)ữW, coDC2: Diện tích đường ảnh hưởng áp lực của dầm đang xét tương ứng với lớp phủmặt cầu, bản mặt cầu

ydv: tung độ đường ảnh hưởng ứng với trọng tâm đá vỉa

Bảng 3: Ket quả tính toán tải trọng tĩnh tác dụng lên các dầm dọc

Từ công thức (2.6) ta có các bảng tính sau :

Băng 4 : Mỏ men do tĩnh tải tính toán

2.1.2.2 NỘÌ ỉực do hoạt tải

Hiệu ứng lớn nhất do hoạt tải gây ra được lấy theo giá trị lớn hơn của các trường hợp sau

- Xe hai trục thiết kế +tải trọng làn + tải trọng người đi bộ (hệ số xung kích IM=25%) (HL93M)

- Xe tải thiết kế +tải trọng làn + tải trọng người đi bộ (hệ số xung kích IM=25%) ( HL93K)

Ớ đây ta không xét tải trọng người ( do dầm dọc không chịu tải trọng người)

* Tại tiết diện 100 (gối):

Vi02,5= 145 (0.75+0.213)=139.635 kN

Xe tanđem M ị^s =110(1.5+1.2)=297kN

Vi02,5=l 10(0,75+0,6)=148.5 kN+ Tải trọng làn vln

M105 = 145.2,0=290kN

Vi05= 145 0,5=72,50 kN M,05 =110(2,0+l,40)=374kN

Vi05=l 10(0,50+0,35)=93.5 kN

vln

105=0,65.9,3.1,0=6,05kN, Mln

105=0,65.9,3.8,0 =48.36 kNNội lực do hoạt tải gây ra là Mu = ĨỊ mgM 1,75((1+IM) ^ p.y + qL Cờh)

vu = ĩ! mgv 1,75(( 1+IM) X P;y, + qL G>'") Đối với trạng thái giới hạn cường độ một ĨJ = 0,95

Bảng 2.5 Nội ực do hoạt tải tính toán

Bàng 2 6 Tống hợp nội lực của dầm dọc

5.2 Chon tiêt diên:

Dùng tiết diện tố hợp hàn : tiết diện chữ I bao gồm tấm sườn dầm,các bản biên ghép vớinhau bằng mối hàn góc

Chọn tiết điện dầm dọc thỏa mãn các diều kiện cẩu tạo sau :

+ Theo điều kiên kinh tế: D = k 3 hf- = 6,5.3/ 382,73 _ Q 749m

V F v V 250.103

V y

Chiều cao sườn dầm và bề dày sườn có quan hệ với nhau theo công thức

t w = —\I~D đổi với thép cacbon

12,5

- Trong mọi trường hợp ,bề dày sườn : tw > 12mm

- Chiều dày bản biên: tf > — bf và không lớn hơn 50mm

5.3 Kiểm tra tiết diên:

5.3.1 Trạng thái giói hạn cường độ I ( A6.10.4)

- Yêu cầu mô men kháng uốn dẻo: z

Giả thiết tiết diện chắc và biên chịu nén được liên kết dọc toàn bộ :

Trong đó:

Or: hệ số sức kháng,lấy theo bảng 6.8 Tr ỉ 96 sách cầu thép, với cấu kiện chịu uốn ®f= 1.0

Mn: là sức kháng danh định đặt trung cho tiết diện chắc

Mp: là mômen chảy dẻo

- Ta có bảng tính các đặt trưng hình học của tiết diện như sau:

Bàng 8: _ _ ^ _

Ta thấy: z = 2794139 mm3 > 1530920mm3 => đạt yêu cầu về mômen kháng uốn dẻo

5.3.2 Kiếm tra mỏi đối vói vách đửng (A6.10.6)

Để kiểm tra mỏi đối với vách đứng ta có tham số chính đế xác định khả năng mất ốn định

+ FyC: cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh chịu nén, Fyc = 250 MPa.

+ fcf: là ứng suất nén đàn hồi lớn nhất trong biên chịu nén khi uốn do tác dụng của tĩnh tảikhông hệ số và hai lần tải trọng mỏi

- Tính nội lực do tĩnh tải không hệ số:

M^ I/2= (DW ft> ĐW +DC 2 CO DC2 +DC\ + DC2(dv>ydv) 0) M (2.15) Bảng 9 Nội lực do tĩnh tải không hệ số

- Tính nội lực do tải trọng mỏi:

* Hoạt tải tính cho TTGH mỏi và đứt gãy do mỏi:

Hình 9: xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm dọc

(tính cho trạng thái giới hạn mỏi)

Với m là hệ số làn xe, IM=l5%

(Tải trọng mỏi do l xe tải mỏi gây ra , không xét hệ số làn xe)

Từ công thức (2.18 ) ta có bảng tính sau

Bảng 11 Nội lực do tĩnh tải không hệ số

- Tính nội lực do tải trọng mỏi:

* Hoạt tải tỉnh cho TTGH mỏi và đứt gãy đo mỏi:

Hình 10: xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm dọc

(tính cho trạng thái giới hạn mỏi)

Với m là hệ sô làn xe, IM=15%

(Tải trọng mỏi do 1 xe tải mỏi gây ra , không xét hệ số làn xe)

Bảng 12 Nội lực do hoạt tải mỏi

Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép Khoa Xây Dựng cầu Đường

- FyC: cường độ chảy dẻo nhỏ nhất Fyc = 250MPa

- DCp là chiêu cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen chảy dẻo

5.3.3.2) Độ mảnh của biên chịu nén (A.6.10.4.1.3)

Công thức kiểm tra:

5.3.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt (A6.10.7)

Với dầm vách không tăng cường

- Sức kháng cắt của dầm Vr được lấy như sau:

Ta thấy: v r = 1 X 988,32 > v u = Vg = 308,3 lkN ( sức kháng cắt tính toán tại gối) => Đạt.

- Thiết kế sườn tăng cường tại gối:(A6.10.8.2)

Khi: v u > 0,75.(p b v n

Trong đỏ:

+ v u = 308,3 lkN: sức kháng cắt tính toán tại gối.

+ (pb: hệ số sức kháng đối với gối quy định ở điều (A.6.5.4.2), (pb = 1,0

+ v n = 988,32 kN: sức kháng cắt danh định.

=> 0,75 (pb.Vn = 0,75.1,0.988,32 = 741,24kN > v u = 308,3 lkNVậy không cần bố trí sườn tăng cường tại gối

5.3.5 Yêu cầu cấu tạo

5.3.5.1) Tỷ sổ chung: Theo (A.6.Ỉ0.2.Ị)

Trong đó:

+ My: mômen chảy

+ Rb, Rb: các hệ sổ chiết giảm ứng suất bản cánh, hệ số truyền tải và hệ sổ đồng nhất

- Với tiết diện đồng nhất: Rb = 1,0 ( Sách cầu thép Lê Đình Tâm trang 306)

- Tính Rb:Dựa theo điều kiện ,công thức (7.1.1) Sách Lê Đình Tâm trang 297 Đối với biên chịu nén , nếu thỏa mãn phương trình sau thì hệ số truyền tải trọng Rb =1,0

Đối với biên chịu kéo thì Rb = 1,0

=> Mn = 1,0.1,0.MY = M Y= 401,304 kN.m > M = 44,26 kN.m => Đạt

5.3.6 Kiếm tra trạng thái giới hạn sử dụng

Trạng thái giới hạn sử dụng đuợc kiểm tra đế dảm bảo độ võng do tỉnh tải không ảnhhuởng đến giao thông trên cầu

Đối với cả hai biên của tiết diện không liên họp

SVTH: NGUYỄN CƯƠNG Lớp: 04X3A Trang: 20

Vậy ff= 238,5UQ6 = 141,06 MPa < 0,8.1.1.250 = 200 MPa => Đạt.

sx 1690896 5.3.7 Kiểm tra mỏi và đứt gãy

Biên độ ứng suất cho phép phụ thuộc chu kỳ tải trọng và cấu tạo liên kết Đứt gãy phụthuộc vào cấp liệu vật liệu và nhiệt độ

5.3.7.1) Chu kỳ tải trọng

Giả sử lưu lượng xe trung bình hàng ngày là ADT = 15000 xe/làn/ngày và có hai làn xe tải,

tỉ lệ xe tải trong đoàn xe là 0,2 (lấy theo Bảng 6.2 Tr 189 sách cầu thép)

ADTT = 0,2.ADT = 0,2.(15000).(2 làn) = 6000 xe tải/ngày

Số xe tải trong một ngày cho một làn xe trung bình trong tuổi thọ thiết kế tính toán theobiểu thức:ADTTSL = PxADTT

n = 1,0 lẩy theo Bảng 6.3 Tr.190 sách cầu thép.

5.3.7.2) Biên độ úng suất cho phép mỏi -Loại B

Trong đó:

+ A: là hằng số mỏi thay đối theo loại chi tiết mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr 193 sách cầu thép,

với chi tiết loại B => A = 39,3.1011 Mpa

+ N: là số chu kỳ cho một xe tải qua, N = 186,15.10r>

+ (AF)TH: là hằng số ngưỡng biên độ ứng suất mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr 193 sách cầu thép,

với chi tiết loại B => (AF) TH=110 Mpa

f (AF) TH=-.110 = 55Mpa

Do đó (AF)n = 55 MPa

5.3.7.3) Biên độ ứng suất lớn nhất: được giả thiết bằng hai lần biên độ ứng suất gây ra do

hoạt tải mỏi đi qua Tuy nhiên biên độ ứng suất không cần nhân với 2 vì sức kháng mỏi đãchia cho 2

Đối với mỏi:U = 0,75.(1+IM)LLLực xung kích trong tính mỏi IM = 0,15Mômen lớn nhất lớn nhất của dầm tính theo tải trọng mỏi:

M = 89,78 kN.m

Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép Khoa Xây Dựng cầu Đường

6.1 Tái trong tác dung lẽn dầm ngang:

Dầm ngang được liên kết bằng bulông vào bản nút của giàn chủ thông qua các thép gócliên kết Liên kết này dễ bị xoay nên dầm ngang được tính theo sơ đồ dầm giản đơn có nhịptính toán bằng khoảng cách giữa tim 2 giàn chủ

6.1.1 Tĩnh tải: gồm các lớp phủ mặt cầu, bó vỉa, bản mặt cầu, trọng lượng của dầm

dọc,trọng lượng bản thân các đầm ngang

Tính tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang:

Hình 11: Hệ dầm mặt cầu-Tải trọng bản thân dầm ngang: phân bố đều lên dầm ngang với cường độ lấy sơ bộ trongkhoảng từ 0,18 -r 0,3 T/m (Sách cơ sở thiết kế và ví dụ tính toán cầu giàn thép , trang 92 )

Hình 12: Sơ đồ tính tỉnh tải tác dụng lên dầm ngang.

Hoạt tải: gồm xe tải thiết kế kết hợp với tải trọng làn hoặc xe hai trục thiết kế kết hợp

với tải trọng làn

*

Hoat tủi tính cho TTGH cường đô I vù sử dung:

Áp lực do một dãy bánh xe đứng trong hai khoang kề bên dầm ngang tính được bằng cáchxếp xe lên đường ảnh hưởng:

V

Hình 13 : xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm ngang,

(tính cho trạng thái giới hạn cường độ I và sử dụng)

- Với xe tải thiết kế:

ATr = 0,5 [145.(1+0,218)+35.0,218] = 92,12 kN

- Với xe hai trục thiết kế:

ATa = 0,5.110(1 +0,782)= 98,01 kN

Vậy ta tính được hoạt tác dụng lên dầm ngang:

A LL + IM= (Air hoặc ATa).(l+ĨM) =98,01 (1+IM)

Al= ^yco = — 5,5 = 17,05kN

*

Hoat tải tỉnh cho TTGH mỏi và đứt gãỵ do mỏi:

Hình 14: xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng áp lực của dầm ngang.

(tính cho trạng thái giới hạn mỏi) = 0,5(145.1+35.0,218) = 76,315 kN

.(l+IM) = 76,315 (1+IM) với IM =15%

6.2 Xác đinh nôi lưc dầm ngang:

Hình 15: Sơ đồ tính nội lực của dầm ngang do tỉnh tải.

Ket quả tính toán thể hiện trong các bảng tính sau:

Bảng 15:

Hình 16: Sơ đồ tính nội lực của dầm ngang do hoạt tải.

Ket quả tính toán thế hiện trong các bảng tính sau:

Bàng 17: _

Bàng 18:

6.2.3 Tổng hợp nội lực :

Ket quả tính toán nội lực được tổng hợp trong bảng sau:Bảng 9:

Bảng 20:

6.3 Chon tiết diên:

Chọn tiết diện dầm ngang thỏa mãn các điều kiện cấu tạo sau :

- Chiều cao:

+ Theo điều kiên kinh tế: d = k.ìị— = 6,5.3/1680,34 _ Ị 227m

]Ị F y V 250.10

+ Dầm ngang còn phải chọn sao cho đủ độ cao đế bố trí vai kê dầm dọc, vì vậy chiều caocủa dầm ngang d > hdd + (30 -ỉ- 40)cm, với hdd = 60cm

Neu ta chọn chiều cao dầm dọc cộng thêm 30 cm => d >90cm

Chiều cao suòn dầm và bề dày sườn có quan hệ với nhau theo công thức

/ = —VD đổi với thép cacbon12,5

+ Trọng lượng bản thân dầm ngang là : 349,60.10'4.7,85.9,81 = 2,69kN/m

6.4 Kiếm tra tiết diên:

6.4.1 Trạng thái giói hạn cường độ I (A.6.10.4)

- Yêu cầu mô men khủng uốn dẻo: z

Trong dó:

Or: hệ số sức kháng, lấy theo bảng 6.8 Tr 196 sách cầu thép, với cấu kiện chịu uốn

o‘ = i,0

Mn: là sức kháng danh định đặt trưng cho tiết diện chắc

Mp: là mômen chảy dẻo

- Ta có bảng tính các đặt trưng hình học của tiết diện nhưsau:

SVTH: NGUYỄN CƯƠNG Lóp: 04X3A Trang: 28

Ta thấy: z = 13005202mm3> 6721360 mm3=> đạt yêu cầu về mômen kháng uốn dẻo

6.4.2 Kiếm tra mỏi đối vói vách đứng (A6.10.6)

Đe kiểm tra mỏi đối với vách đứng ta có tham sổ chính đế xác định khả năng mất ổn định

+ FyC: cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh chịu nén, Fyc = 250 Mpa

+ fcf: là ứng suất nén đàn hồi lớn nhất trong biên chịu nén khi uốn do tác dụng của tỉnh tảikhông hệ số và hai lần tải trọng mỏi

- Tính nội lực do tĩnh tải không hệ số:

Khoa Xây Dựng cầu Đường

Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép

6.4.3 Kiểm tra độ mảnh

Theo Tr.256 sách cầu thép.

K <3.76

Trong đó:

- Fyc: cường độ chảy dẻo nhỏ nhất Fyc =250MPa

- Dc là chiêu cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen chảy dẻo

6.4.3.2) Độ mảnh của biên chịu nén (A6.10.4.1.3)

Công thức kiểm tra:

Trong dỏ:

- Fyc: cường độ chảy dẻo nhỏ nhất Fyc =250MPa

- bfi bê rộng bản cánh chịu nén: bf = 340mm

- tf: chiều dày bản cách chịu nén: tf = 30 ram

Vậy Ìc = — = 5,67 <0.382 p- = 0.382 I' 200000 =10,8 =>Đạt

6.4.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt (A6.10.7)

- Sức kháng cắt của dầm Vr được lấy như sau:

+ FY W - Sức kháng cắt danh định nhỏ nhất quy định của bản bụng, FYW = 250 Mpa

+ Vu = 671,78 kN: sức kháng cắt tính toán tại gối.

+ (pb: hệ số sức kháng đổi với gối quy định ở điều (A.6.5.4.2), Ọb = 1,0

+ vn = 2051,18 kN: sức kháng cắt danh định.

=> 0,75.cpb.ỵn = 0,75 1,0.2051,18 = 1538,39 kN > vg = 671,78kN

Vậy không cần bố trí sườn tăng cường tại gối

6.4.5 Yêu cầu cấu tạo

6.4.5 ỉ) Tỷ sổ chung: Theo (A.6.10.2.1)

Đối với cấu kiện chịu uốn phải được cấu tạo theo tỷ lệ sao cho:

+ Rb, Rh: các hệ số chiết giảm ứng suất bản cánh, hệ số truyền tải và hệ số đồng nhất

- Với tiết diện đồng nhất: Rh = 1,0 ( sách Lê Đình Tâm trang 306 )

- Tính Rb:

Dựa theo điều kiện ,công thức (7.1.1) Sách Lê Đình Tâm trang 297

Đối với biên chịu nén , nếu thỏa mãn phương trình sau thì hệ số truyền tải trọng Rb =1,0

Gọi fc là ứng suất trong biên chịu nén do tải trọng thi công không hệ số gây ra:

Đồ án môn học Thiết Kế cầu Thép Khoa Xây Dựng cầu Đường

6.4.6 Kiếm tra trạng thái giói hạn sử dụng

Trạng thái giới hạn sử dụng được kiểm tra để dảm bảo độ võng do tỉnh tải không ảnhhưởng đến giao thông trên cầu

Đối với cả hai biên của tiết diện không liên hợp

Trong đó:

+ ffi là ứng suất bản cánh dầm đàn hồi do tải trọng tính toán gây ra (MPa)

+ Fyf: là cường chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh, Fyf = 250 MPa

6.4.7 Kiếm tra mỏi và đút gãy

Biên độ ứng suất cho phép phụ thuộc chu kỳ tải trọng và cấu tạo liên kết Đứt gãy phụthuộc vào cấp liệu vật liệu và nhiệt độ

6.4.7.1) Chu kỳ tải trọng

Giả sử lưu lượng xe trung bình hàng ngày là ADT = 15000 xe/làn/ngày và có hai làn xe tải,

tỉ lệ xe tải trong đoàn xe là 0,2 (lấy theo Bảng 6.2 Tr 189 sách cầu thép)

ADTT = 0,2.ADT = 0,2.(15000).(2 làn) = 6000 xe tải/ngày

Số xe tải trong một ngày cho một làn xe trung bình trong tuối thọ thiết kế tính toán theo

6.4.7.2) Biên độ ứng suất cho phép mỏi -Loại B

Sức kháng mỏi danh định được tính theo biên độ ứng suất lớn nhất cho phép như sau:

Trong đó:

+ A: là hằng số mỏi thay đổi theo loại chi tiết mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr 193 sách cầu thép,với chi tiết loại B => A = 39,3.1011 Mpa

+ N: là số chu kỳ cho một xe tải qua, N = 186,15.1 o6

+ (AF)th: là hằng số ngưỡng biên độ ứng suất mỏi, lấy ở Bảng 6.5 Tr 193 sách cầu thép,với chi tiết loại B => (AF)TH=110 Mpa

Do đó (AF)n = 55 MPa

6.4.7.3) Biên độ ứng suất lớn nhất: được giả thiết bằng lai lần biên độ ứng suất gây ra do

hoạt tải mỏi đi qua Tuy nhiên biên độ ứng suất không cần nhân với 2 vì sức kháng mỏi đãchia cho 2

Đối với mỏi:U = 0,75.(1+1M)LL

Lực xung kích trong tính mỏi IM = 0,15

Mômen lớn nhất lớn nhất của dầm tính theo tải trọng mỏi ( bảng 20 ) :

M = 394,95kNm

sx 7349800

7 Thiết kế liên kết dầm doc vào dầm ngang

Liên kết gồm có : bản con cá ở biên trên , các thép góc liên kết đứng và vai kê Ta tiếnhành chọn trước cấu tạo liên kết, sau đó tiến hành tính toán và kiếm tra

> Ta dùng trường hợp vai kê bu lông

- Giả thiết trong tính toán :

+ Mômen gối do bản con cá và số bu lông nối vai kê với cánh dầm dọc chịu

+ Lực cắt phân bố đều cho các bu lông nối sườn dầm dọc và cánh đứng của vai kê với sườndầm ngang

Nội lực tác dụng tại vị trí liên kết dầm dọc và dầm ngang

V=Vg= 308,3 lkN

7.1 Xác đinh số bu lỏng liên kết bán con cá với cánh trên cua dầm doc

Giả thiết chiều dày của bản con cá là ỗ = 14mm

Nội lực trong bản con cá s = - = -= 206,14 kN