Tiêu chuẩn thiết kế cầu - Phần 6 - Kết cấu thép

[r]

Ph n 6 - K t c u thép ầ ế ấ

6.1 PH M VI Ạ

Ph n này bao g m vi c thi t k các c u ki n, các m i n i và các liên k t b ng thép dùng cho cácầ ồ ệ ế ế ấ ệ ố ố ế ằ

k t c u d m cán và d m t h p, các khung, giàn và vòm, các h dây văng và h dây võng, và các hế ấ ầ ầ ổ ợ ệ ệ ệ

m t c u kim lo i khi có th áp d ng đặ ầ ạ ể ụ ược

Các k t c u d m cong không đế ấ ầ ược bao g m đây.ồ ở

6.2 CÁC Đ NH NGHĨA Ị

M c u – ố ầ K t c u bên dế ấ ướ ể ỡ ộ ầi đ đ m t đ u c a k t c u nh p c u.ủ ế ấ ị ầ

D m ầ - M t b ph n k t c u mà ch c năng chính là truy n các t i tr ng xu ng tr , ch y u qua ch uộ ộ ậ ế ấ ứ ề ả ọ ố ụ ủ ế ị

u n và ch u c t Nói chung, thu t ng này đố ị ắ ậ ữ ượ ử ục s d ng đ ch c u ki n để ỉ ấ ệ ược làm b ng các thép hìnhằ cán

Phá ho i do c t kh i ạ ắ ố - S phá h ng m t liên k t b n b n b ng b ng bulông c a các d m đua raự ỏ ộ ế ả ả ụ ằ ủ ầ

ho c s phá h ng m t liên k t b t kỳ ch u kéo mà b xé rách m t ph n c a m t t m b n d c theoặ ự ỏ ộ ế ấ ị ị ộ ầ ủ ộ ấ ả ọ chu vi c a các bulông liên k t.ủ ế

Liên k t bulông ế - Bulông, đai c và vòng đ m.ố ệ

C u ki n liên k t tăng c ấ ệ ế ườ ng (còn g i là “gi ng ngang”) - M t b ph n nh m liên k t tăngọ ằ ộ ộ ậ ằ ế

cường b ph n chính ho c m t ph n c a b ph n chính, ch ng l i s chuy n đ ng n m ngang.ộ ậ ặ ộ ầ ủ ộ ậ ố ạ ự ể ộ ằ

Yêu c u va đ p c a rãnh ch V charpy ầ ậ ủ ữ - Năng lượng t i thi u yêu c u đố ể ầ ược h p th trong thíấ ụ nghi m rãnh ch V charpy đệ ữ ược ti n hành m t nhi t đ quy đ nh.ế ở ộ ệ ộ ị

Thí nghi m rãnh ch V Charpy ệ ữ - Thí nghi m va đ p tuân theo AASHTO T243 (ASTM A673M).ệ ậ

Kho ng cách tr ng gi a các bulông ả ố ữ - Kho ng cách gi a các mép c a các l bulông k nhau.ả ữ ủ ỗ ề

Kho ng cách tr ng bên ngoài c a các bulông ả ố ủ - Kho ng cách gi a mép c a l bulông và đ u c a bả ữ ủ ỗ ầ ủ ộ

ph n.ậ

T i tr ng phá h ng ả ọ ỏ - T i tr ng mà m t b ph n k t c u ho c k t c u có th ch u đả ọ ộ ộ ậ ế ấ ặ ế ấ ể ị ược đúng

trước khi s phá h ng tr nên rõ ràng.ự ỏ ở

Ti t di n đ c ch c ế ệ ặ ắ - M t ti t di n có kh năng phát tri n s phân b ng su t d o hoàn toànộ ế ệ ả ể ự ố ứ ấ ẻ trong ch u u n Kh năng xoay yêu c u đ tuân theo các gi thi t phân tích đị ố ả ầ ể ả ế ượ ử ục s d ng trongở các đi u khác nhau c a ph n này đề ủ ầ ược quy đ nh b ng th a mãn đ m nh khác nhau c a b n cánhị ằ ỏ ộ ả ủ ả

và b n b n b ng và các yêu c u liên k t tăng cả ả ụ ầ ế ường

Thành ph n ầ - M t ph n c u thành c a k t c u.ộ ầ ấ ủ ế ấ

D m liên h p ầ ợ - M t d m thép độ ầ ược liên k t vào b n m t c u đ cho chúng cùng làm vi c dế ả ặ ầ ể ệ ướ i các tác đ ng l c nh là m t k t c u nguyên th ộ ự ư ộ ế ấ ể

C t liên h p ộ ợ - M t b ph n k t c u ch u nén bao g m ho c các thép hình k t c u độ ộ ậ ế ấ ị ồ ặ ế ấ ược b c b ngọ ằ

bê tông, ho c m t ng thép đặ ộ ố ược đúc đ y bê tông, đầ ược thi t k đ làm vi c dế ế ể ệ ưới các tác đ ng l cộ ự

nh là m t nguyên th ư ộ ể

Ng ưỡ ng m i v i biên đ không đ i ỏ ớ ộ ổ - Biên đ ng su t danh đ nh mà dộ ứ ấ ị ở ưới nó thì m t chi ti tộ ế riêng bi t có th ch u đ ng m t s vô h n các tác đ ng l p l i mà không b phá h y do m i.ệ ể ị ự ộ ố ạ ộ ặ ạ ị ủ ỏ

Khung ngang - M t khung giàn ngang liên k t các thành ph n ch u u n d c k nhau.ộ ế ầ ị ố ọ ề

Giàn c u ch y trên ầ ạ - H giàn trong đó đệ ường xe ch y t i ho c bên trên m c c a m trên c aạ ở ạ ặ ứ ủ ạ ủ giàn

Phân lo i chi ti t ạ ế - Nhóm các thành ph n và các chi ti t v c b n có cùng m t s c kháng m i.ầ ế ề ơ ả ộ ứ ỏ

Vách ngăn - M t thành ph n ngang ch u u n liên k t các thành ph n ch u u n theo phộ ầ ị ố ế ầ ị ố ương d c kọ ề nhau

Đ m i do v n méo ộ ỏ ặ - Các tác đ ng m i do các ng su t ph thộ ỏ ứ ấ ụ ường không được đ nh lị ượng ở trong phân tích và thi t k đi n hình c a c u.ế ế ể ủ ầ

C ly mép c a các bulông ự ủ - Kho ng cách th ng góc v i đả ẳ ớ ường l c gi a tâm c a l và mép c aự ữ ủ ỗ ủ

c u ki n.ấ ệ

C ly đ u c a các bulông ự ầ ủ - Kho ng cách d c theo đả ọ ường l c gi a tâm c a l và đ u c a c uự ữ ủ ỗ ầ ủ ấ

ki n.ệ

Khoang biên- Đo n đ u c a giàn ho c d m.ạ ầ ủ ặ ầ

Thanh có tai treo - B ph n ch u kéo v i ti t di n hình ch nh t và hai đ u độ ậ ị ớ ế ệ ữ ậ ầ ược m r ng đ liênở ộ ể

k t ch t.ế ố

M i ỏ - S b t đ u và/ho c s lan truy n các v t n t do s bi n đ i l p l i c a ng su t phápự ắ ầ ặ ự ề ế ứ ự ế ổ ặ ạ ủ ứ ấ truy n v i thành ph n ch u kéo.ề ớ ầ ị

Tu i th m i thi t k ổ ọ ỏ ế ế - S năm mà m t chi ti t d ki n ch u đố ộ ế ự ế ị ược các t i tr ng giao thông giả ọ ả

đ nh mà không phát sinh n t do m i Trong phát tri n c a Quy trình này đã l y là 100 năm.ị ứ ỏ ể ủ ấ

Tu i th m i ổ ọ ỏ - S chu kỳ ng su t l p l i d n đ n s phá h ng do m i c a chi ti t.ố ứ ấ ặ ạ ẫ ế ự ỏ ỏ ủ ế

S c kháng m i ứ ỏ - Biên đ ng su t c c đ i có th ch u độ ứ ấ ự ạ ể ị ược mà không phá h ng chi ti t đ i v i sỏ ế ố ớ ố chu kỳ quy đ nh.ị

Tu i th m i h u h n ổ ọ ỏ ữ ạ - S chu kỳ t i s phá h ng chi ti t khi biên đ ng su t có kh năng x yố ớ ự ỏ ế ộ ứ ấ ả ả

ra c c đ i vự ạ ượt quá gi i h n m i v i biên đ không đ i.ớ ạ ỏ ớ ộ ổ

Đ dai phá h y ộ ủ - S đo kh năng c a v t li u ho c c u ki n k t c u h p th năng lố ả ủ ậ ệ ặ ấ ệ ế ấ ấ ụ ượng mà không b phá ho i, thông thị ạ ường được xác đ nh b ng thí nghi m rãnh ch V charpy.ị ằ ệ ữ

FCM - C u ki n t i h n m i đ t gãy ấ ệ ớ ạ ỏ ứ - C u ki n ch u kéo mà s phá h ng đấ ệ ị ự ỏ ược d ki n là doự ế

ho c s s p đ c u, ho c do c u không còn có kh năng th c hi n ch c năng c a nó.ặ ự ậ ổ ầ ặ ầ ả ự ệ ứ ủ

Chu n đo c a bulông ẩ ủ - Kho ng cách gi a các đả ữ ường k c a bulông; kho ng cách t l ng c a m tề ủ ả ừ ư ủ ộ thép góc ho c thép hình khác đ n đặ ế ường th nh t c a các bulông.ứ ấ ủ

D m ầ t h p ổ ợ - Thành ph n k t c u mà ch c năng ch y u là ch u u n và ch u c t dầ ế ấ ứ ủ ế ị ố ị ắ ưới tác d ngụ

c a t i tr ng Nói chung, thu t ng này đủ ả ọ ậ ữ ượ ử ục s d ng cho các m t c t đặ ắ ược ch t o (t h p).ế ạ ổ ợ

Chi u dài thân bulông ề - Kho ng cách gi a đai c và đ u bulông.ả ữ ố ầ

B n ti p đi m ả ế ể (B n nút)- ả B n thép đả ược dùng đ liên k t các thanh đ ng, thanh xiên và thanhể ế ứ ngang c a giàn t i ti t đi m khoang giàn.ủ ở ạ ế ể

K t c u nh p giàn ch y gi a ế ấ ị ạ ữ - H giàn v i đệ ớ ường xe ch y đ t m t cao đ nào đó gi a các mạ ặ ở ộ ộ ữ ạ trên và m dạ ưới và nó lo i tr vi c s d ng h liên k t ngang biên trên.ạ ừ ệ ử ụ ệ ế ở

D m lai ầ (D m k t h p) ầ ế ợ - D m thép đầ ược ch t o v i b n b n b ng có cế ạ ớ ả ả ụ ường đ ch y d o t iộ ả ẻ ố thi u quy đ nh th p h n c a m t ho c c hai b n cánh.ể ị ấ ơ ủ ộ ặ ả ả

Tác đ ng phi đàn h i ộ ồ - Đi u ki n trong đó s bi n d ng không hoàn toàn h i ph c lúc d b t iề ệ ự ế ạ ồ ụ ỡ ỏ ả

tr ng đã gây ra bi n d ng đó.ọ ế ạ

S phân b l i phi đàn h i ự ố ạ ồ - S phân b l i các hi u ng l c trong m t thành ph n ho c k t c uự ố ạ ệ ứ ự ộ ầ ặ ế ấ

do các bi n d ng phi đàn h i gây ra t i m t ho c nhi u m t c t.ế ạ ồ ở ạ ộ ặ ề ặ ắ

Khoang bên trong - Ph n phía bên trong c a m t thành ph n giàn ho c d m.ầ ủ ộ ầ ặ ầ

Gi ng liên k t ằ ế - Các t m ho c thanh liên k t các thành ph n c a m t b ph n.ấ ặ ế ầ ủ ộ ộ ậ

Thành ph n tăng c ầ ườ ng ngang (Gi ng liên k t ngang) ằ ế - Thành ph n đầ ượ ử ục s d ng riêng l ho cẻ ặ

nh là m t ph n c a h tăng cư ộ ầ ủ ệ ường ngang đ ngăn ng a s m t n đ nh khi u n d c c a các thànhể ừ ự ấ ổ ị ố ọ ủ

ph n và/ho c đ ch u t i tr ng n m ngang.ầ ặ ể ị ả ọ ằ

S o n do xo n ngang ự ằ ắ - S m t n đ nh khi u n d c c a m t c u ki n kéoự ấ ổ ị ố ọ ủ ộ ấ ệ theo đ võng ngang vàộ

xo n.ắ

L p khung ớ - Ph n c a khung c ng bao g m m t b ph n n m ngang và các c t gi a b ph n đóầ ủ ứ ồ ộ ộ ậ ằ ộ ở ữ ộ ậ

và chân c a khung ho c b ph n n m ngang ti p sau th p h n.ủ ặ ộ ậ ằ ế ấ ơ

Đ ườ ng truy n t i tr ng ề ả ọ - Chu i các thành ph n và các m i ghép qua đó t i tr ng đỗ ầ ố ả ọ ược truy n tề ừ

đi m g c t i đi m đ n c a nó.ể ố ớ ể ế ủ

M i do t i tr ng gây ra ỏ ả ọ - Các tác d ng m i do các ng su t ph ng mà các thành ph n và các chiụ ỏ ứ ấ ẳ ầ

ti t đế ược thi t k rõ ràng.ế ế

M i hàn ch u t i d c ố ị ả ọ - M i hàn v i ng su t đ t song song v i tr c d c c a m i hàn.ố ớ ứ ấ ặ ớ ụ ọ ủ ố

B ph n chính ộ ậ - B t c b ph n nào đấ ứ ộ ậ ược thi t k đ ch u đế ế ể ị ược các t i tr ng đ t lên k t c u.ả ọ ặ ế ấ

ng su t kéo th c

Ứ ấ ự - T ng đ i s c a hai ho c nhi u ng su t trong đó s t ng là kéo.ổ ạ ố ủ ặ ề ứ ấ ố ổ

Rh =

y

yr

M

M

(6.10.4.3.1c-2) trong đó

Myr = mô men ch y mà s ch y b n b ng đả ự ả ở ả ụ ược tính đ n (N-mm)ế

6.10.4.3.2 H s truy n t i tr ngR ệ ố ề ả ọ b

6.10.4.3.2a Các b n cánh ch u nén ả ị

• N u có tăng cế ường theo phương d c, ho cọ ặ

•

c

b

w

c

f

E λ

t

2D

N u không thìế











−







 +

−

c

b w

c r

r

f

E λ t

2D 300a 1200

a

v iớ

ar =

c

w c

A

t 2D

(6.10.4.3.2a-3) trong đó:

b

λ = 5,76 đ i v i các c u ki n có di n tích b n cánh ch u nén b ng ho c l n h n di nố ớ ấ ệ ệ ả ị ằ ặ ớ ơ ệ

tích b n cánh ch u kéoả ị

b

λ = 4,64 đ i v i các c u ki n có di n tích b n cánh ch u nén b ng ho c nh h n di nố ớ ấ ệ ệ ả ị ằ ặ ỏ ơ ệ

tích b n cánh ch u kéoả ị

fc = ứng su t trong b n cánh ch u nén đang xét do tác d ng c a t i tr ng tính toán (MPa)ấ ả ị ụ ủ ả ọ

Ac = di n tích c a b n cánh ch u nén (mmệ ủ ả ị 2)

6.10.4.3.2b Các b n cánh ch u kéo ả ị

Đ i v i các b n cánh ch u kéo, Rố ớ ả ị b l y b ng 1,0ấ ằ

6.10.4.4 S phân ph i l i mô men theo phân tích đàn h i ự ố ạ ồ

Đ i v i các c u ki n ch u u n c a nh p thép liên t c đ c ch c cho ch u u n âm, là thép cánố ớ ấ ệ ị ố ủ ị ụ ặ ắ ị ố

ho c đặ ược ch t o t thép có cế ạ ừ ường đ ch y không l n h n 345 MPa và có các m t c t liênộ ả ớ ơ ặ ắ

h p ho c không liên h p ch u u n âm tho mãn các yêu c u c a các đi u 6.10.4.1.2 vàợ ặ ợ ị ố ả ầ ủ ề 6.10.4.1.3; 6.10.4.1.6a ho c 6.10.4.1.6b và 6.10.4.17 thì mô men âm trên các tr do tác d ng c aặ ụ ụ ủ

t i tr ng tính toán xác đ nh b ng phả ọ ị ằ ương pháp đàn h i, có th đồ ể ược tri t gi m nhi u nh t làế ả ề ấ 10% Kèm theo s tri t gi m đó, ph i tăng mô men trên toàn b các nh p k bên, tự ế ả ả ộ ị ế ương đươ ng

v m t tĩnh h c và l y trái d u đ gi m mô men âm các g i đ li n k S phân ph i l i môề ặ ọ ấ ấ ể ả ở ố ỡ ề ề ự ố ạ men không được áp d ng cho mô men âm d m h ng.ụ ở ầ ẫ

B ng cách khácằ , đ i v i các m t c t đ c, s phân ph i l i có th ố ớ ặ ắ ặ ự ố ạ ể ướ ược l ng b ng cách áp d ngằ ụ các phương pháp phi đàn h i đồ ược ch d n Đi u 6.10.10.ỉ ẫ ở ề

6.10.5 KI M TRA TR NG THÁI GI I H N S D NG V Đ VÕNG DÀI H NỂ Ạ Ớ Ạ Ử Ụ Ề Ộ Ạ

6.10.5.1 T ng quát ổ

Ph i áp d ng t h p t i tr ng s d ng B ng 3.4.1-1.ả ụ ổ ợ ả ọ ử ụ ở ả

Có th áp d ng các quy đ nh c a Đi u 6.10.4 v phân tích đàn h i và phi đàn h i V n s d ng cáchể ụ ị ủ ề ề ồ ồ ẫ ử ụ này (t c là đàn h i và phi đàn h i) đ ki m tra c tr ng thái gi i h n cứ ồ ồ ể ể ả ạ ớ ạ ường đ l n các yêu c u vộ ẫ ầ ề

đ võng dài h n ộ ạ

6.10.5.2 Phân ph i l i mômen theo phân tích đàn h i ố ạ ồ

Đ i v i các c u ki n tuân th v i Đi u 6.10.4.4, khi nghiên c u đ võng dài h n, có th d a trênố ớ ấ ệ ủ ớ ề ứ ộ ạ ể ự tính toán theo phân ph i l i mônen.ố ạ

ng su t b n cánh trong u n d ng và u n âm không đ c v t quá:

• Đ i v i c hai b n cánh c a m t c t liên h p :ố ớ ả ả ủ ặ ắ ợ

• Đ i v i c hai b n cánh c a m t c t không liên h pố ớ ả ả ủ ặ ắ ợ

ff ≤ 0,80 Rb Rh Fyf (6.10.5.2-2) trong đó:

ff = ứng su t b n cánh d m đàn h i do t i tr ng tính toán gây ra (MPa)ấ ả ầ ồ ả ọ

Rb = h s truy n t i tr ng quy đ nh Đi u 6.10.4.3.2ệ ố ề ả ọ ị ở ề

Rh = h s lai đệ ố ược quy đ nh Đi u 6.10.4.3.1ị ở ề

Fyf = cường đ ch y nh nh t quy đ nh c a b n cánh (MPa).ộ ả ỏ ấ ị ủ ả

6.10.6 CÁC YÊU C U V M I Đ I V I B N B NGẦ Ề Ỏ Ố Ớ Ả Ụ

6.10.6.1 T ng quát ổ

Ph i áp d ng các quy đ nh c a đi u này đ ki m tra u n ngoài m t ph ng c a b n b ng do u nả ụ ị ủ ề ể ể ố ặ ẳ ủ ả ụ ố

ho c c t dặ ắ ưới tác d ng l p đi l p l i c a ho t t iụ ặ ặ ạ ủ ạ ả

6.10.6.2 T i tr ng m i ả ọ ỏ

ng su t u n do ho t t i và ng su t c t do t i tr ng m i nh đ c quy đ nh Đi u 3.6.1.4

ph i l y b ng hai l n các giá tr đả ấ ằ ầ ị ược tính theo t h p t i tr ng m i B ng 3.4.1-1ổ ợ ả ọ ỏ ở ả

6.10.6.3 U n ố

Các b n b ng không có g tăng cả ụ ờ ường d c ph i tho mãn các yêu c u sau: ọ ả ả ầ

N u ế

yw w

c

F

E 5,70 t

2D

≤