Thiết kế và xây dựng cầu thép - Các loại liên kết trong cầu thép

5/4/2012 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG  CẦU THÉP NGUYỄN NGỌC TUYỂN Bộmôn Cầu và Công trình ngầm website:  4‐2012 2 1.4. Các loại liên kết trong cầu thép Cho đến nay liên kết trong cầu thép đã dùng các loại sau: – Liên kết đinh tán – Liên kết bu lông thường – Liên kết bu lông cường độ cao – Liên kết hàn • 1.4.1. Liên kết đinh tán và liên kết bu lông thường. – Liên kết đinh tán và liên kết bu lông thường được sử dụng phổ biến trong cầu thép trước đây. – Trong xây dựng cầu thép ngày nay hầu như không sử dụng hai loại liên kết này. – Đinh tán hoặc đinh bu‐lông‐thường làm việc theo cơ chế chịu cắt và chịu ép mặt nên việc tính toán hai loại liên kết này tương tự nhau. 2 5/4/2012 2 3 Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo) – Liên kết đinh tán và liên kết bu lông thường được sử dụng phổ biến trong cầu thép trước đây. – Trong xây dựng cầu thép ngày nay hầu như không sử dụng hai loại liên kết này. – Đinh tán hoặc đinh bu‐lông‐thường làm việc theo cơ chế chịu cắt và chịu ép mặt 3 4 Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo) – Liên kết bu lông (hoặc đinh tán khi chịu cắt) 4 5/4/2012 3 5 Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo) – Sự làm việc ép mặt của bu lông lên thép cơ bản 5 6 Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo) • 1.4.2. Liên kết bu lông cường độ cao. – Liên kết bu lông cường độ cao là loại liên kết được sử dụng chủ yếu cho cầu thép. – Cơ chế làm việc của liên kết bu lông cường độ cao là gây lực ép để tạo ma sát giữa bềmặt tiếp xúc của các phân tố thép với nhau. Tuy nhiên, khi tính toán cũng xem xét đến khả năng chuyển dịch và trượt của các phân tố, khi đó, bu lông cường độ cao sẽ tính với điều kiện chịu cắt và ép mặt giống như liên kết bu lông thường và liên kết đinh tán. 6 5/4/2012 4 7 Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo) – Hình dạng và kích thước Bu lông cường độ cao A325: 7 8 Các loại liên kết trong cầu thép (t.theo) • 1.4.3. Liên kết hàn – Liên kết hàn đối với kết cấu cầu thường được tiến hành trong nhà máy, tuân theo các quy định về công nghệ và sử dụng máy hàn tự động hoặc bán tự động và do đó chất lượng rất đảm bảo. Với liên kết hàn đối đầu trong nhà máy thường không cần kiểm toán về sức kháng đối với mối hàn. – Mối hàn góc được thực hiện ở góc vuông giữa hai cấu kiện cần  liên kết. Sự phá hoại trong đường hàn góc được giả thiết là phá hoại do cắt trong mặt phẳng qua chỗ hẹp nhất của đường hàn. 8 5/4/2012 5 9 CHƯƠNG II Cấu tạo cầu dầm thép 9 10 2.1. Khái niệm chung • Một số ưu điểm của cầu dầm thép – Cấu tạo tương đối đơn giản, chế tạo và thi công dễ dàng,  nhanh chóng hơn so với cầu thép thuộc hệ kết cấu khác. – Cầu dầm trước đây thường có chỉ tiêu kinh tế tốt hơn đối với nhịp nhỏ và vừa nhưng ngày nay, với công nghệ thi công hiện đại, những nhịp 50‐80m nhiều khi vẫn tỏ ra ưu việt hơn so với các dạng cầu khác. – Kết cấu nhịp dầm có thể sử dụng liên kết hàn một cách thuận lợi. Ngoài ra các mối nối tại công trường cũng có thể áp dụng liên kết hàn. – Có thể đưa bản mặt cầu vào tham gia chịu lực cùng dầm chủ. • Ví dụ có thể dùng bản BTCT liên hợp hoặc bản trực giao => tạo thành kết cấu không gian cứng và giảm bớt hệ thống thanh liên kết. 10 5/4/2012 6 11 Khái niệm chung (t.theo) • Một số sơ đồ và kích thước cơ bản: – Cầu dầm thép đơn giản: • Thường dùng tiết diện chữ I • Chiều dài nhịp thông thường từ 30‐40m (tối đa có thể lên tới 60m) • Chiều cao dầm không đổi, tỉ số chiều cao / chiều dài như sau 11 Cầu đường ô tô Cầu đường xe lửa Dầm không liên hợp với bản mặt cầu Dầm liên hợp với bản mặt cầu 1 1 12 15 h l   1 1 15 25 h l   1 1 9 13 h l   1 1 10 16 h l   12 Khái niệm chung (t.theo) – Cầu dầm thép nhịp liên tục: • Cầu dầm thép liên tục dùng với các nhịp lớn hơn so với cầu dầm đơn giản, thông thường khoảng từ 50‐60m trở lên. • Cầu dầm liên tục có các ưu điểm: – Tiết kiệm vật liệu hơn so với cầu dầm đơn giản (do có mô men âm ở gối nên giảm được mô men dương ở nhịp) – Trên các trụ chỉ có một gối cầu truyền lực nén đúng tâm nên giảm được kích thước trụ – Độ cứng của dầm liên tục lớn hơn dầm đơn giản và đường đàn hồi liên tục không bị gẫy khúc • Tuy nhiên, dầm liên tục cũng có nhược điểm: – Khi mố trụ lún không đều sẽ phát sinh nội lực – Biến dạng tích lũy do ảnh hưởng của thay đổi nhiệt độ lớn. • Khi nhịp dưới 60‐80m dầm liên tục thường có chiều cao không đổi. Với nhịp lớn hơn, có thể làm dầm với chiều cao thay đổi: chiều cao ở gối tăng lên khoảng 1.3‐1.5 lần chiều cao ở giữa nhịp. 12 5/4/2012 7 13 Khái niệm chung (t.theo) • Chiều dài nhịp biên thường lấy bằng 0.75‐0.8 lần chiều dài nhịp giữa. • Tỉ lệ chiều cao dầm so với chiều dài nhịp thông thường lấy như sau: cho nhịp vừa và chiều cao không đổi cho nhịp lớn 13 1 1 15 25 h l   1 1 45 60 h l   14 Khái niệm chung (t.theo) • Một số cấu tạo mặt cắt ngang cầu dầm thép – Cầu ô tô nhịp ngắn thường dùng dầm chủ tiết diện chữ I đặt cách nhau khoảng 2‐3m và cấu tạo bản mặt cầu kê trực tiếp lên các dầm chủ. – Khi nhịp lớn cấu tạo ngang cầu có số dầm chủ ít sẽ kinh tế hơn và sẽ dùng dầm tiết diện lớn. Có thể chỉ cấu tạo hai dầm chủ đặt cách xa nhau 6‐8m. Để giảm bề dầy bản bê tông cốt thép mặt cầu thường cấu tạo các dầm dọc phụ hay dầm ngang. – Trong những cầu dầm nhịp lớn rất hay làm tiết diện hộp có bản mặt cầu trực giao là những bản thép có các sườn đứng. 14 5/4/2012 8 15 Khái niệm chung (t.theo) 15 Cấu tạo mặt cắt ngang dầm hở 16 Khái niệm chung (t.theo) 16 Cấu tạo mặt cắt ngang dầm hộp