Bài giảng môn học
Cầu thép
(Phần giáo trình nâng cao)

http://www.ebook.edu.vn
BÀI GIẢNG MÔN HỌC
CẦU THÉP
( PHẦN GIÁO TRÌNH NÂNG CAO )

TS. LÊ THỊ BÍCH THUỶ

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông đường bộ – Bộ Giao Thông Vận Tải.
2. Nguyễn Như Khải – Nguyễn Minh Hùng – Cầu thép (phần giáo trình nâng cao), Đại học Xây Dựng Hà Nội
1997.
3. Nguyễn Như Khải – Nguyễn Bình Hà…- Cầu thép bê tông cốt thép liên hợp – NXB Xây Dựng - 2005.
4. Qui trình kỹ thuật thiết kế kết cấu nhòp cầu thép liên hợp với bản BTCT – NXB Giao Thông Vận Tải.
5. Thiết kế , thi công cầu đường theo tiêu chuẩn tiên tiến – PGS.TS Vũ Mạnh Lãng dòch.
6. Thiết kế cầu thép ( tiếng Nga) – Moxcva Transport.
7. Narendra Taly – Design of mordern highway Bridges.
8. Steel box girder bridges – International conference – 1973
9. B.E. Ulixkii- Tính tóan không gian kết cấu nhòp cầu cong và xiên trên bình đồ – NXB Moxcva 1971

• PHẦN I :
• CẦU BTCT LIÊN HP
• PHẦN II :
• CẦU DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP
• CHƯƠNG I: Kết cấu nhòp thép – BTCT liên hợp trong xây dựng cầu
• I. Sự xuất hiện và phát triển của kết cấu nhòp thép – BTCT liên hợp
• II. Phân lọai kết cấu liên hợp thép – BTCT. Các hình thức gây tạo và điều chỉnh ứng suất
• III. Tính kinh tế của kết cấu nhòp thép – BTCT liên hợp
• CHƯƠNG II : Cấu tạo kết cấu nhòp thép – BTCT liên hợp
• I. Tiết diện ngang kết cấu nhòp liên hợp
• II. Kết cấu nhòp thép – BTCT liên hợp thông thường (không gây tạo hoặc điều chỉnh ứng suất)
• III. Kết cấu nhòp thép – BTCT liên hợp có gây tạo hoặc điều chỉnh ứng suất

• CHƯƠNG III: Tính tóan nội lực và biến dạng do tải trọng và DƯL
• I. Các giai đọan làm việc và đặc điểm tính tóan khi gây tạo và điều chỉnh ứng suất
• II. Sự cùng tham gia làm việc của bản BTCT và thép trong tiết diện liên hợp
• III. Tính ảnh hưởng từ biến của bê tông và ép xít mối nối bản lắp ghép
CHƯƠNG IV: Tính duyệt tiết diện do tải trọng và lực ứng suất trước
• I. Các tiêu chuẩn trạng thái giới hạn về cường độ và các trường hợp tính tóan của t/d
• II. Các công thức kiểm tra cường độ tiết diện thép – BTCT liên hợp theo các trường hợp tính tóan
• III. Kiểm tra về mỏi của tiết diện thép – BTCT liên hợp
• IV. Kiểm tra về nứt
CHƯƠNG V: Tính tóan kết cấu nhòp liên hợp do co ngót bê tông và nhiệt độ thay đổi
• I. Ảnh hưởng co ngót của bê tông
• II. Ảnh hưởng của nhiệt độ thay đổi
• III. Xác đònh nội lực và ứng suất do co ngót của bê tông và nhiệt độ thay đổi
• IV. Kiểm tra cường độ và chống nứt của tiết diện có kể đến co ngót của bê tông và nhiệt độ thay đổi
PHẦN II
•
CHƯƠNG I : Giới thiệu cầu dầm thép tiết diện hộp

 Nhược điểm :
− Hiện tượng gỉ do tác động của môi trường: gỉ làm ăn mòn kim loại, làm giảm tiết diện chòu lực, phá hoại các
liên kết và do đó làm giảm tuổi thọ của công trình.
− Việc sơn mạ chống gỉ chỉ có tác dụng trong một thời gian nhất đònh- công trình cần thường xuyên kiểm tra,
bảo quản, cạo gỉ và sơn lại.
− Chi phí duy tu bảo dưỡng khá cao so với các loại vật liệu khác.
− Vật liệu thép được sử dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp khác và cho nhu cầu đời sống hàng ngày
− Việc sử dụng thép cần được xem xét phù hợp với nhu cầu chung.
− Hiện nay cầu thép thường chỉ dùng cho kết cấu nhòp các cầu lớn, cầu đường sắt
− Dùng cho các loại cầu tạm, cầu quân sự cần tháo dỡ nhanh, vận chuyển dễ dàng.
− Giáo trình “cầu thép nâng cao” nghiên cứu kết cấu cầu thép ở dạng kết cấu liên hợp giữa thép -
BTCT và một số dạng cầu thép nhòp lớn tiết diện hộp.
−
Hai hướng phát triển :

¾ Giảm khối lượng thép của bản thân công trình tới mức tối thiểu

¾ Giảm khối lượng và chi phí chế tạo, xây dựng cầu thép.
Kết cấu nhòp thép – BTCT liên hợp được tiếp tục phát triển theo 3 xu hướng :
o Tăng tỉ lệ phần kết cấu BTCT trong tiết diện liên hợp - tiết kiệm thép.
o Hoàn chỉnh phần mặt cầu: dùng mặt cầu BTCT có độ bền, tuổi thọ cao, chất lượng tốt, bảo vệ được bộ phận
thép phía dưới.
o Toàn bộ phần bản được liên kết vớiø dầm thép tạo thành một hệ liên hợp - kết cấu nhòp trở thành một kết cấu
không gian thống nhất toàn khối cùng làm việc.
TÁC DỤNG CỦA BẢN BÊ TÔNG
http://www.ebook.edu.vn
G/đ I G/đ II
++

Hình 1.1 : Biểu đồ ứng suất trong

đáng
kể
kể
đối
đối
với
với
nhòp
nhòp
lớn
lớn
(l>60m)
(l>60m)
@
@
dầm
dầm
lớn
lớn
.
.
Khắc
Khắc
phục
phục
:
:
tìm
tìm
cách

nước
,
,
lớp
lớp
đệm
đệm
và
và
lớp
lớp
bảo
bảo
vệ
vệ
bằng
bằng
bê
bê
tông
tông
•
•
-
-
Giải
Giải
quyết
quyết
vấn

liệu
mới
mới
như
như
chất
chất
dẻo
dẻo
nhẹ
nhẹ
,
,
bền
bền
và
và
chống
chống
thấm
thấm
tốt
tốt
.
.
•
•
-
-
Dùng

.
 Bản cùng tham gia làm việc với dầm
 Có thể điều chỉnh, gây ứng suất trước ngược dấu với ứng suất do tải trọng trong dầm - làm tăng khả
năng chòu lực của bản thân dầm thép.
 Có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt :
- Giảm khối lượng thép một cách rõ rệt
- Quá trình phục vụ của cầu hoàn toàn đảm bảo.
 Loại cầu này được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước
Kết cấu thép – BTCT liên hợp được thi công theo 2 bước :
• Bước 1 : Lắp ghép dầm thép, hệ liên kết ngang

• Bước 2 : Thi công phần bản BTCT
Dầm liên hợp sẽ làm việc theo 2 giai đoạn:

• + Giai đoạn 1 : riêng dầm thép chòu trọng lượng bản thân nó và trọng lượng phần bản BTCT (khi bê
tông chưa đông) G/đ IG/đ II++ …
• + Giai đoạn 2 : Tiết diện liên hợp thép – BTCT làm việc như một kết cấu thống nhất chòu các tải trọng
còn lại : tónh tải phần hai và hoạt tải.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN :
− Tăng tiết diện biên dưới dầm thép
− Biên trên thiết kế với kích thước tối thiểu - Kết cấu thường không đối xứng.
− Biểu đồ ứng suất trong tiết diện theo 2 giai đoạn như trên hình 1.1.
• Gây tạo ứng suất trước hoặc điều chỉnh ứng suất - bố trí phần BTCT làm việc chòu kéo chỉ do hoạt tải
• Khống chế ứng suất phát sinh trong bê tông không vượt quá giới hạn cho phép.
• Trường hợp kết cấu nhòp liên tục - tại gối trên trụ xuất hiện mô men âm @ bản bê tông làm việc chòu
kéo.
• Nhờ các biện pháp gây tạo ứng suất trước hoặc điều chỉnh ứng suất để cho phần BTCT làm việc chòu
kéo dưới tác dụng của hoạt tải @ cần khống chế ứng suất phát sinh trong bê tông không vượt quá giới
hạn cho phép. II. PHÂN LOẠI KẾT CẤU LIÊN HP THÉP – BTCT.

CÁC HÌNH THỨC GÂY TẠO VÀ ĐIỀU CHỈNH ỨNG SUẤT
2.1. Phân loại
• Tỉ lệ giữa phần bê tông cốt thép và phần thép có thể chênh lệch rất nhiều:
9 Chủ yếu là thép - gần như một kết cấu thép đơn thuần.
9 Chủ yếu là BTCT, phần thép không liên hợp với bê tông khá ít - gần như là kết cấu BTCT đơn thuần.
• Mức độ của phần BTCT trong kết cấu nhòp thép – BTCT liên hợp được chia ra 2 loại
Loại 1: Kết cấu nhòp chỉ phần bản mặt cầu là BTCT, các bộ phận khác hoàn toàn là thép - gần với kết cấu cầu thép
(Hình 1-2).
Gồm các dạng sau:
+ Cầu dầm hoặc dàn đường xe chạy trên, bản BTCT liên hợp với dầm hoặc dàn chủ.
+ Cầu dàn đường xe chạy dưới hoặc giữa, bản mặt cầu BTCT liên hợp với hệ dầm mặt cầu - có hoặc không
tham gia cùng chòu lực với dàn chủ.
+ Kết cấu nhòp đường xe chạy dưới hoặc giữa, có hệ mặt cầu hoàn toàn bằng BTCT và thường cùng tham
gia chòu lực với dàn chủ.
Mục đích :
• Tận dụng sự làm việc của BTCT
• Giảm bớt sự làm việc của phần thép trong tiết diện - tiết kiệm thép
Chọn :
Tuỳ thuộc sơ đồ, dạng kết cấu, phương pháp, đặc điểm thi công.
Phân biệt : gây tạo ứng suất trước và điều chỉnh ứng suất
- Tạo ứng suất trước: tạo ra những nhân tố lực không phụ thuộc vào trọng lượng bản thân kết cấu.
- Điều chỉnh ứng suất: làm thay đổi hoặc phân phối lại nhân tố lực do trọng lượng bản thân kết cấu @ thay đổi sơ đồ
làm việc của hệ trong quá trình thi công, chất tải bằng từng phần trọng lượng kết cấu… - không có các tác động bên
ngoài.
Tạo ứng suất trước
+ Căng cốt thép, bó cáp hoặc thanh tại một số vò trí
+ Dùng kích để ép bản BTCT
+ Gây chuyển vò thẳng đứng hoặc chất tải phụ @ phân phối lại nội lực giữa hai phần thép và BTCT.
+ Tạo đối trọng ở đầu hẫng
+ Căng kéo thêm những bó cốt thép DƯL tại gối, dây cáp của kết cấu nhòp cầu treo và cầu dây văng.
Điều chỉnh ứng suất do trọng lượng bản thân kết cấu
Cấu tạo khớp hoặc mối nối tạm thời trong kết cấu siêu tónh.
+ Dầm liên tục : khi thi công để các nhòp biên làm việc như dầm hẫng. Sau khi kết cấu võng xuống do trọng lượng
bản thân - kê gối ngoài cùng để thành sơ đồ liên tục.
+ Sau khi tónh tải đã tác dụng hoàn toàn mới lắp các thanh phụ thêm : như biến kết cấu dầm thành khung.
+ Thay đổi tỉ lệ các phần tónh tải tác dụng trước và sau khi liên hợp phần thép và BTCT.
+ Điều chỉnh nội lực dầm liên tục bằng tải trọng tạm thời.
III.TÍNH KINH TẾ CỦA KẾT CẤU NHỊP THÉP – BTCT LIÊN HP
http://www.ebook.edu.vn
3.1. Ưu điểm:
− Tiết kiệm thép : 15 – 20%
− Độ cứng kết cấu tăng cả phương đứng và ngang.
− Giảm chi phí sửa chữa , bảo quản vệ sinh so với các loại mặt cầu gỗ, thép.
− Giảm tiếng ồn và giảm tác động xung kích khi xe đi trên cầu.

các
dầm
dầm
chủ
chủ
-
-
Dầm
Dầm
dọc
dọc
và
và
dầm
dầm
chủ
chủ
khi
khi
khoảng
khoảng
cách
cách
dầm
dầm
chủ
chủ
> 5
> 5
-

,
có
có
vút
vút
hoặc
hoặc
có
có
sườn
sườn
.
.
Hình 2.2. Các dạng kê bản lên dầm

II. KẾT CẤU NHỊP THÉP –BTCT LIÊN HP THÔNG THƯỜNG (KHÔNG GÂY TẠO HOẶC ĐIỀU CHỈNH
ƯS) :
Nhòp giản đơn: h/l = 1/16- 1/25.
Đối với dầm liên tục , hẫng đeo: h/l nhỏ hơn.
 Kết cấu nhòp dầm giản đơn : bản BTCT nằm ở trên : bản hoàn toàn nằm trong khu vực chòu nén – giống
bản BTCT thông thường.
 K/c dầm liên tục : có M âm ở gối : bản rơi vào khu vực chòu kéo @ phải có biện pháp xử lý
http://www.ebook.edu.vn
Các
Các
biện
biện
pháp
pháp
xử

việc
của
của
bản
bản
BTCT
BTCT
:
:
-
-
Dùng
Dùng
các
các
mối
mối
nối
nối
ngang
ngang
cách
cách
nhau
nhau
vài
vài
mét
mét
đặt

- Tạo mối nối dọc giữa bản BTCT và dầm thép trong đoạn bản chòu
M âm (hình 2.3b) @ cần có vật liệu cách ly để bản biến dạng trượt và bảo vệ thép.
Nhược : cấu tạo và bảo quản phức tạp . Phần cuối bản phải có neo tăng cường để chòu lực trượt.
) Cấu tạo như dầm liên hợp nhưng không tính đến sự làm việc của bê tông:
- Thường xuất hiện vết nứt trên bản vượt quá trò số cho phép.

) Bố trí cốt thép trong bản để chòu kéo: - tốn thêm cốt thép bản nhưng tiết kiệm thép biên trên dầm thép. Hàm
lượng cốt thép thường ≈1 – 2%.
) Vừa dùng cốt thép chòu kéo trong bản, vừa cấu tạo khe biến dạng giữa bản và dầm thép: tổ hợp của phương pháp
1 và 3. Bản làm việc như một thanh căng phụ - tiết kiệm thép khoảng 5 – 7%.
Trường hợp bản lắp ghép: nhược điểm chung - phải giải quyết mối nối cốt thép bản.
III. KẾT CẤU NHỊP THÉP–BTCT LIÊN HP CÓ GÂY TẠO VÀ ĐIỀU CHỈNH ƯS:
Có 2 loại:
- Không dùng cốt thép cường độ cao
- Dùng cốt thép cường độ cao.
3.1.Biện pháp không dùng cốt thép cường độ cao
 Kết cấu nhòp đơn giản:
Mục đích : tận dụng khà năng chòu nén của bê tông, đưa bản vào làm việc nhiều hơn @ giảm nhẹ sự
làm việc của phần thép và tiết kiệm thép.
Biện pháp thông thường
:kích dầm tại giữa nhòp trước khi liên hợp - chuyển tải trọng từ giai đoạn I
sang giai đoạn II. Có thể dùng trụ tạm hoặc dùng thanh căng tạm thời.
- Tiết kiệm tới 30% thép.
- Nhòp lớn @ hiệu quả thấp. Thi công nhiều nhòp kinh tế hơn.
http://www.ebook.edu.vn
f
1
P
Trụ tạm
f

tục
8
8
nhòp
nhòp
qua
qua
thung
thung
lũng
lũng
Lindbach
Lindbach
tỉnh
tỉnh
Unna
Unna
Tây
Tây
Đức
Đức
: 8x37,5 = 300m.
: 8x37,5 = 300m.
Cấu
Cấu
tạo
tạo
2
2
khớp

gối
giữa
giữa
4,5m
4,5m
–
–
gấp
gấp
15
15
lần
lần
).
).
Sau
Sau
khi
khi
liên
liên
hợp
hợp
bản
bản
,
,
hạ
hạ
các

và
ép
ép
bản
bản
mà
mà
khi
khi
hạ
hạ
gối
gối
1,4,7
1,4,7
chưa
chưa
đủ
đủ
.
.
Hình 2.6: Cầu qua thung lũng
Lindbach
Khớp tạm
3.2. Gây tạo ứng suất bằng biện pháp căng cốt
thép cường độ cao:
Ưu điểm : + Sử dụng kết cấu DƯL tại vò trí M âm đảm bảo về mặt kỹ thuật và kinh tế.
+ Tiết kiệm thép tới mức tối đa.

Phân loại : Có thể chia ra các loại sau:

- Phân bố cốt thép dễ dàng, không cần tập trung chỉ trên phạm vi dầm thép.

- Vừa gây ƯST trong thép và bản bê tông @hiệu quả hơn.

- Dầm thép không có bản BTCT không thể tạo được lực ƯST lớn do ổn đònh của biên chòu nén @ kết cấu liên hợp
có khả năng tạo ƯST lớn hơn.
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG DO TẢI TRỌNG VA ØDƯL
I. CÁC GIAI ĐOẠN LÀM VIỆC VÀ ĐẶC ĐIỂM TÍNH TOÁN KHI GÂY TẠO VÀ ĐIỀU CHỈNH ỨNG
SUẤT:
1.1. Các giai đoạn làm việc
: cần thực hiện 2 bước:
- Tính toán nội lực các bộ phận kết cấu.
- Tính toán kiểm tra theo các điều kiện :bền, ổn đònh, mỏi, độ cứng và chống nứt.
¾ Kết cấu thép -BTCT liên hợp: cần phân tích các giai đoạn làm việc của kết cấu.
¾ Số giai đoạn xác đònh bởi số các bộ phận tiết diện lần lượt tham gia chòu lực.
Thông thường có 2 giai đoạn làm việc:
 Giai đoạn 1: Riêng dầm thép. Tải trọng :trọng lượng dầm và bản BTCT.
 Giai đoạn 2: Tiết diện liên hợp thép – BTCT. Tải trọng phần 2
• - Trường hợp một vài bộ phận tiết diện tham gia cùng một lúc : số giai đoạn sẽ ít hơn số bộ phận tiết diện.
• - Sơ đồ tính toán hoặc tác dụng của tónh tải có thay đổi trong quá trình một giai đoạn - giai đoạn làm việc sẽ
được phân làm các bước nhỏ.
• Khái niệm tham gia làm việc của bản : bản được liên kết chặt chẽ với kết cấu thép (cùng làm việc) - hoặc
được gây tạo ứng suất trước trên kết cấu thép trước khi liên kết.

theo
theo
2
2
giai
giai
đoạn
đoạn
:
:
Điều
Điều
chỉnh
chỉnh
ở
ở
giai
giai
đoạn
đoạn
I
I
các
các
bước
bước
a, b…
a, b…
và
và

Trong
Trong
đó
đó
: :
: :
nội
nội
lực
lực
do
do
tónh
tónh
tải
tải
thẳng
thẳng
đứng
đứng
trong
trong
các
các
giai
giai
đoạn
đoạn
và
và

M
M
CR
CR
:
:
Nội
Nội
lực
lực
do
do
từ
từ
biến
biến
(
(
chỉ
chỉ
có
có
trong
trong
kết
kết
cấu
cấu
siêu
siêu

a
t
I
MMMMM
MMM
++++=
++=,

M
I
=M
I
t
M
II
t
M
r
M
r
M
h
M
II
,t
Hình 3-1 : Biểu đồ nội lực khi dùng biện pháp điều
chỉnh gối giữa

tạo
tạo
ứng
ứng
suất
suất
trước
trước
và
và
điều
điều
chỉnh
chỉnh
nội
nội
lực
lực
:
:
thường
thường
tạo
tạo
lực
lực
ngược
ngược
dấu
dấu

điều
điều
chỉnh
chỉnh
.
.
•
•
Hình
Hình
3
3
-
-
1:
1:
cho
cho
gối
gối
giữa
giữa
chuyển
chuyển
vò
vò
xuống
xuống
1
1

I
MMMMM
MMM
+++=
−=
,

• Ví dụ hình 3-2: điều chỉnh ứng suất trong dầm thép – BTCT liên hợp nhòp giản đơn.

• Nội lực tổng cộng do dầm chòu : Mt + Mh ) một phần tónh tải của giai đoạn I chuyển sang t/d giai đoạn II
chòu (t/d liên hợp)
• ) ứng suất trong phần thép giảm đi và trong phần BTCT tăng lên.
http://www.ebook.edu.vn
Hình 3-2 : Biểu đồ nội lực trong
dầm đơn giản
M
I
t
M
r
M
I
M
h
M
r
M
II,CR



đã
đã
tham
tham
gia
gia
làm
làm
vệc
vệc
(
(
chòu
chòu
nén
nén
trước
trước
)
)
tuy
tuy
chưa
chưa
liên
liên
kết
kết
dầm
dầm

:
:
P
k
P
k
x
Hình 3-3 : Gây ứng suất bằng cách kích bản
BTCT
•
•
Bước
Bước
a
a
:
:
Gây
Gây
ứng
ứng
suất
suất
trước
trước
.
.
•
•
Lực

kích
1
1
đoạn
đoạn
x:
x:
•
•
•
•
Trong
Trong
đó
đó
:
:
f:
f:
hệ
hệ
số
số
ma
ma
sát
sát
giữa
giữa
bản

cách
từ
từ
điểm
điểm
đặt
đặt
kích
kích
tới
tới
vò
vò
trí
trí
đang
đang
xét
xét
.
.
xgfPNN
bK
raII

,
−==
http://www.ebook.edu.vn
Bước
Bước

tông
tông
mối
mối
nối
nối
-
-
N
N
r
r
vẫn
vẫn
tồn
tồn
tại
tại
.
.
•
•
Từ
Từ
N
N
r
r
xác
xác

trọng
trọng
tâm
tâm
N
N
r
r
tới
tới
vò
vò
trí
trí
tính
tính
mô
mô
men
men
yNM
rr
.=


Gây
Gây
ép
ép
trước

cấu
giống
giống
ngoại
ngoại
lực
lực
tại
tại
các
các
vò
vò
trí
trí
neo,
neo,
uốn
uốn
cong
cong
cốt
cốt
thép
thép
.
.
Thường
Thường
lực

+ K/
cấu
cấu
tónh
tónh
đònh
đònh
đối
đối
ngoại
ngoại
:
:
không
không
thể
thể
sinh
sinh
phản
phản
lực
lực
gối
gối
.
.
•
•
+ K/

kết
cấu
cấu
căng
căng
sau
sau
,
,
có
có
nhiều
nhiều
bó
bó
không
không
kéo
kéo
đồng
đồng
thời
thời
,
,
trong
trong
bó
bó
thứ

giảm
trong
trong
bó
bó
K do
K do
khi
khi
căng
căng
riêng
riêng
bó
bó
i.
i.
•
•
Có
Có
lực
lực
trong
trong
các
các
bó
bó
cốt

NN
,
Δ
k
N
Δ
ki
N
,
1.3. Lực ứng suất trước kiểm tra, tiêu
chuẩn và các loại mất mát:
• Khái niện cơ bản:
¾ lực ứng suất trước kiểm tra
: lực đo được khi gây tạo ứng suất.
¾ Khi điều chỉnh nội lực
: phản lực gối tựa (do kích) kiểm tra, chuyển vò kiểm tra và tải trọng tónh kiểm tra.
¾ Lực ứng suất trước tiêu chuẩn: trò số lực ứng suất trước được đưa vào tính toán trong mỗi thời kỳ làm việc của
kết cấu.
http://www.ebook.edu.vn
)
)
Có
Có
2
2
dạng
dạng
lực
lực
kiểm

đo
bằng
bằng
áp
áp
lực
lực
kế
kế
của
của
kích
kích
.
.
•
•
+
+
Lực
Lực
kiểm
kiểm
tra
tra
sau
sau
khi
khi
neo

kết
cấu
cấu
.
.
•
•
+
+
Trò
Trò
số
số
chênh
chênh
lệch
lệch
-
-
là
là
mất
mất
mát
mát
do
do
biến
biến
dạng

)
)
Trong
Trong
thời
thời
gian
gian
đầu
đầu
xuất
xuất
hiện
hiện
:
:
+
+
Mất
Mất
mát
mát
do
do
chùng
chùng
dão
dão
cốt
cốt

:
:
+
+
Toàn
Toàn
bộ
bộ
mất
mất
mát
mát
do
do
từ
từ
biến
biến
của
của
BT
BT
và
và
ép
ép
xít
xít
mối
mối

trọng
trọng
)
)
)( R
T
N
)( Δ
T
N
)( sh
T
N
CR
T
N
1.4. Hệ số vượt tải của lực ƯST và điều chỉnh ƯS:
¾ Lực tính toán = lực tiêu chuẩn * hệ số vượt tải khi điều chỉnh ứng suất(nr)
¾ Tính trong trò số chuyển vò, lực kích…
¾ nr = 1 khi :
- Gây tạo hoặc diều chỉnh ứng suất tiến hành trước khi phần BTCT tham gia làm việc và trong sơ đồ tónh đònh.
- Cốt thép DƯL gây ứng suất trước không có chỗ uốn cong.
- Có ít nhất 2 cách độc lập tin cậy để kiểm tra lẫn nhau khi gây tạo hoặc diều chỉnh ứng suất.
¾ Các trường hợp khác: nr lấy giá trò 1,1 hoặc 0,9 tùy cách tính nào bất lợi hơn.
II. SỰ CÙNG THAM GIA LÀM VIỆC CỦA BẢN BTCT VÀ THÉP TRONG TIẾT DIỆN LIÊN HP
2.1. Giả thiết về tính đàn hồi của bê tông
2.1.Giả thiết về tính đàn hồi của bê tông

Bê tông : + là vật liệu không đàn hồi: biến dạng không tỉ lệ với ứng suất.
• + Là kết cấu chòu kéo kém và chòu ép không đàn hồi.

Δ=
Δ=
3
,
3
,
.
24
.
24
lZ
IE
g
lZ
IE
g
sc
cc
C
sc
SS
S
ZC,S : khoảng cách từ trọng tâm phần
tiết diện bản bê tông tới dầm thép.
• Toàn bộ tải trọng: sẽ phân phối lại như sau:
• Dầm thép chòu:
• Bản BTCT chòu:
• Dầm liên hợp chòu:
• q: tải trọng do hoạt tải
¾ Ví dụ: cầu xe lửa nhòp 45m, ứng Δ =1 mm - ƯS biên dưới dầm thép tăng 0,6%; ứng suất bản giảm 3%.

2
6:4
2
:4
l
B
hSbBl
B
bBl
b
Hình 3-5:Bề rộng cánh bản
tham gia làm việc
Trọng
tâm

Trong đó:
l- chiều dài nhòp tính toán.
hb-bề dày trung bình của bản.
¾ Trường hợp bản BTCT liên hợp với dầm dọc: tính dầm dọc với trọng tâm t/d liên hợp nằm vào mép dưới
bản.
¾ Khi tính dầm chủ: sẽ kể cả tiết diện dầm dọc nằm trong phạm vi cánh bản tham gia chòu lực nhưng có hệ số
ĐKLV m = 0,9.

III. TÍNH ẢNH HƯỞNG TỪ BIẾN CỦA BÊ TÔNG VÀ ÉP XÍT CÁC MỐI NỐI BẢN LẮP GHÉP

3.1. Quan hệ giữa biến dạng và ứng suất do từ biến của bê tông

9Hiện tượng từ biến của BT dẫn đến sự phân
phốilạinộilựcgiữaBT vàthép-giảmứng
suất trong bê tông.

C
E
)0(
)0(
σ
ε
=
C
η
CR
C
σ
C
CR
C
CR
C
Ε
=
σ
ξ
C
R
CC
CR
C
ξηε
−=

• Cần xác đònh các thông số từ biến sau:

CC
CR
CC
eff
ξηε
σσ
εε
σσ
−+
−
=
+
−
=Ε
)0(
)0(
)0(
)0(

http://www.ebook.edu.vn
• Cần xác đònh các thông số từ biến sau:
¾ Thông số về thay đổi ứng suất trong bê tông:
¾ Thông số về thay đổi biến dạng tương đối trong bê
tông:
¾ Mô đun đàn hồi có hiệu của bê tông :
•
)0(C
CR
C
σ

−
=
+
−
=Ε
)0(
)0(
)0(
)0(

¾ Nếu coi ứng suất do từ biến thay đổi theo cùng qui luật
của biến dạng do từ biến và
coi là đại lượng dương, ta có:
•
• Thay trò số vào biểu thức gia số biến dạng trên:
•
•Lấytíchphân:
•
•
)(t
C
σ
dtkeed
ktktCR
CC
C
k
C
−−
−−

)1()(
ktCR
C
CR
C
et
−
−=
σσ
)1()()(
)0()0(
ktCR
CC
CR
CCC
ett
−
−−=−=
σσσσσ
CR
C
σ

http://www.ebook.edu.vn
• Khi t = (thường t = 2 –3 năm) :
•
(1)
Trong đó :
• K:hệ số biểu thò tốc độ xuất hiện từ biến theo
thời gian.Thường lấy K = 1.


¾
Phương trình thứ 2 là : độ biến dạng đàn hồi của
phần thép (kể cả cốt thép bản) và bê tông vẫn tuân
theo luật tiết diện phẳng.
Gọi L: chiều dài đoạn xét cấu kiện liên hợp có mặt
cắtngangkhôngđổi.
Trên đoạn L biến dạng là
Nếu bỏ qua độ cứng của bản (giả thiết bản
mỏng) đ/v trục của nó - tác dụng của bê tông do từ
biến gây ra một lực ép đặt ở mức trọng tâm
t/d bê tông, và ngược lại do ảnh hưởng của phần
thép thì bê tông cũng bò lực kéo giá trò cũng
đặt tại điểm ấy.
(2)
CR
C
N
LL
CR
CC
CR
C
).(.
ξηε
−=
CST
CR
CC
CR

FE
L
2
,
,
.
+=
δ
C
CR
C
CR
C
FN .
σ
=
C
CR
C
CR
C
E
σ
ξ
=
CC
CC
FE
L
.

)(2
C
CCKCCCST
CCCSTK
C
ε
δϕδδ
δ
δ
ϕ
η
++
+
=
¾ Từ đó có các thông số từ biến:
C
CCKCSTK
CCKCST
eff
CSTCCK
CSTK
CSTCCK
CCK
EE
,,
,,
,,
,
,,
,

 Không phụ thuộc nhiều vào bề dày mối nối.
 Có biến dạng của bê tông trát mối nối, phụ thuộc độ chặt bê tông.
 Các biến dạng này đều có tính phi đàn hồi và không hồi phục - ảnh hưởng đến sự phân phối lại nội lực trong
bản BTCT và dầm thép giống biến dạng từ
http://www.ebook.edu.vn
biến
• Theo qui trình: biến dạng ép xít mối nối Δj ở
một mối nối được cho sẵn và ứng với ứng suất
ban đầu bằng R
C
– cường độ bê tông khi nén
đúng tâm.
• Nếu ứng suất ban đầu nhỏ hơn R
C
- sẽ lấy
biến dạng giảm đi theo tỉ lệ.
• Tương tự như tính từ biến, xét trong đoạn L:
•
•
• L: chiều dài khoảng cách biến dạng (khoảng
cách các mối nối)
C
C
j
RL
j
)0(
.
σ
η

trong bê tông tại mức trọng tâm:
¾Tính nội lực bê tông và thép:
• đặt tại trọng tâm phần tiết diện bê tông (kéo trong
BT vàéptrongthép)- tínhứngsuấtvàbiếndạng
trong phần thép theo các công thức thông thường.
)0(C
CR
C
ασσ
−=
C
CR
C
CR
C
FN .
σ
=
VÍ DỤ
Tính từ biến và ép xít mối nối trong dầm thép
BTCT liên hợp đơn giản
¾ Xác đònh nội lực M do điều chỉnh ứng suất và tónh tải
trong giai đoạn II.
¾ Xác đònh ứng suất trong bê tông:
và ứng suất ở mép của bản bê tông
lúc ban đầu.
• Điều kiện : : phải tính tới từ biến
¾ Xác đònh đặc trưng ϕ trong đoạn giữa dần L
C
có tiết

STCC
STS
C
CST
IE
ZL
FE
L
2
,
,
.
+=
δ
CC
C
CC
FE
L
=
,
δ
)0(C
CR
C
ασσ
−=
¾Phần thay đổi ứng suất trong thép :
¾Biến dạng chung của dầm do từ biến và ép
xít mối nối cũng tính từ sơ đồ đặt lực nén :