5/4/2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG 
CẦU THÉP
NGUYỄN NGỌC TUYỂN
Bộ môn Cầu và Công trình ngầm
website:  />4‐2012

CHƯƠNG IV
Tính toán cầu dầm thép, cầu
dầm thép bê tông liên hợp

2

2

1


5/4/2012

4.1. Những vấn đề chung về tính toán thiết kế
• Theo quy trình 272‐05, cầu thép sẽ thiết kế theo TTGH
– Trạng thái giới hạn cường độ (Strength Limit State)
– Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn (Fatigue and Fracture 
Limit State)
– Trạng thái giới hạn sử dụng (Servire Limit State)
– Trạng thái giới hạn đặc biệt (Extreme Event Limit State)




5/4/2012

Những vấn đề chung (t.theo)
– Hệ số tải trọng được khái quát như sau:
Với tĩnh tải
• Tĩnh tải do trọng lượng kết cấu và bản mặt cầu
• Tĩnh tải do các lớp mặt cầu
Đối với hoạt tải ô tô và người
• Khi xét trạng thái giới hạn cường độ I                    
• Khi xét trạng thái giới hạn cường độ II.                 
• Khi xét trạng thái giới hạn cường độ III.                 
• Khi xét trạng thái giới hạn đặc biệt.                        
• Khi xét trạng thái giới hạn sử dụng.                       
• Khi xét trạng thái giới hạn mỏi.                             
Hệ số xung kích của ô tô
• Khi xét trạng thái giới hạn mỏi
• Khi xét các trạng thái giới hạn khác

1.25
1.50   

0.9
0.65

1.75
0       
1.35
0.50

6

3


5/4/2012

4.2. Phân phối tải trọng kết cấu nhịp dầm thép
• Tổng quan
– Tải trọng đặt trên mặt cầu sẽ truyền lên không chỉ dầm thép
ngay dưới vị trí tải trọng mà còn truyền cho các dầm khác. 
– Sự phân bố tải trọng lên các dầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố: 
•
•
•
•
•
•
•

Khoảng cách từ điểm đặt tải trọng tới dầm, 
vị trí tải trọng trên chiều dài nhịp dầm, 
độ cứng của dầm, 
độ cứng của hệ liên kết ngang, 
độ cứng của bản mặt cầu, 
khoảng cách giữa các dầm, 
tính chất vật liệu của dầm và của mặt cầu.

7


– Hệ số phân phối ngang trong kết cấu nhịp có thể xác định theo
các phương pháp sau đây: 
•
•
•
•

Phương pháp đòn bẩy
Phương pháp nén lệch tâm
Phương pháp dầm liên tục trên gối tựa đàn hồi
Phương pháp quy phạm 22TCN272‐05
9

Phân phối tải trọng… (t.theo)
– Phương pháp đòn bẩy: dùng trong trường hợp liên kết ngang
giữa các dầm chủ là yếu

1800

1
y1

1200

1800


y2

y3

• Phương pháp quy phạm 22TCN272‐05
– Hệ số phân phối mô men cho các dầm ở phía trong (tra bảng
4.6.2.2.2a‐1)
• Khi chất tải 1 làn xe (đã kể tới hệ số làn xe)
0.4
0.3
 S   S   Kg 
mg  0.06  
   
3 
 4300   L   L  t s 

0.1

SI
M

• Khi chất tải từ 2 làn xe trở lên (đã kể tới hệ số làn xe)
0.6
0.2
 S   S   Kg 
mg MMI  0.075  
   
3 
 2900   L   L  ts 

0.1

12


 S   S   Kg  

  0.77 
   
   0.075  
3 
2800  
 2900   L   L  ts  



13

Phân phối tải trọng… (t.theo)
– Hệ số phân phối lực cắt cho các dầm ở phía trong (tra bảng
4.6.2.2.3a‐1)
• Khi chất tải 1 làn xe (đã kể tới hệ số làn xe)
mgVSI  0.36 

S
7600

• Khi chất tải từ 2 làn xe trở lên (đã kể tới hệ số làn xe)
mgVMI  0.2 

S
 S 


3600  10700 


mgVME   0.6  e   0.2 
 
3000  
3600  10700  


15

Phân phối tải trọng… (t.theo)
– Trong đó:
•
•
•
•

S = khoảng cách giữa các dầm chủ (mm)
L = chiều dài nhịp tính toán (mm)
ts = bề dày bản mặt cầu (mm)
Kg = tham số độ cứng
K g  n  I  Aeg2 

• n = Eth / Eb = tỷ số mô đun đàn hồi của vật liệu dầm (thép) và vật liệu
bản mặt cầu (bê tông)
• A = diện tích tiết diện dầm (mm2)
• eg = khoảng cách giữa trọng tâm dầm và trọng tâm bản
• d = chiều cao dầm

16


5/4/2012

Tính toán thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo)
– Với cầu dầm thép liên hợp với bản mặt cầu sẽ tính toán tiết
diện liên hợp. 
– Trường hợp dầm thép đơn thuần hoặc trong các giai đoạn làm
việc chỉ có một mình dầm thép thì các số hạng của biểu thức
tính toán chứa phần bản BTCT sẽ không đưa vào.
– Nguyên nhân của nội lực trong dầm thép liên hợp là: tĩnh và
hoạt tải, co ngót và ảnh hưởng của nhiệt độ thay đổi.
– Nội lực do tải trọng: Xác định M, Q tại các tiết diện dầm. Trong
dầm giản đơn cũng như liên tục làm sao vẽ được biểu đồ bao
M, Q để thiết kế tiết diện tương ứng (thay đổi theo chiều dài
nhịp). Thông thường xem xét tiết diện đặc trưng: giữa nhịp, 
L/4, gối và trung gian có thể khoảng (0.1÷0.2)L giữa các tiết
diện. Nội lực có kể đến các hệ số lấy theo quy phạm.
19

Tính toán thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo)
• 4.3.2. Đặc trưng hình học của tiết diện dầm liên hợp
– Xác định bề rộng của bản tham gia vào làm việc (còn gọi là bề
rộng hữu hiệu của bản).
SS

hb

hc

• Khi L ≥ 4B lấy b = 0.5B
• Khi L 
a

Ab ; Ib

Ath ; Ith

y

Ab
 a  y   Ath   y   0
n
Ab
a
y n
A
Ath  b
n

21

Tính toán thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo)
=>Tìm mô men quán tính của tiết diện liên hợp I2 = ???

I 2  I th  Ath y 2 

1
1
2
I b  Ab  a  y 
n