Đặc điểm dầm cầu thép

Cầu thép cấu tạo từ các cấu kiện thép, được thi công để vượt những nhịp lớn hoặc làm các cầu tạm, xây dựng nhanh chóng, với khả năng chịu lực lớn và tính tin cậy cao, trọng lượng nhẹ nhàng, tính cơ động cao và khả năng cơ giới hóa triệt để.

 Cầu thép cấu tạo từ các cấu kiện thép, được thi công để vượt những nhịp lớn hoặc làm các cầu tạm, xây dựng nhanh chóng, với khả năng chịu lực lớn và tính tin cậy cao, trọng lượng nhẹ nhàng, tính cơ động cao và khả năng cơ giới hóa triệt để.

Các sơ đồ cầu thép:

Cầu dầm thép:

+ Dầm giản đơn

+Dầm liên tục

+ Dầm mút thừa

Cầu giàn thép:

+ Giàn giản đơn

+ Giàn liên tục

Phân biệt cầu giàn thép theo mặt đường xe chạy:

+Mặt đường xe chạy trên

+Mặt đường xe chạy dưới

Phân loại theo thanh đứng

+Có thanh đứng

+ Không có thanh đứng

Khuynh hướng phát triển cầu thép hiện nay: Hai hướng phát triển:

• Giảm khối lượng thép bản thân công trình tới mức tối thiểu(chế tạo kiểu cầu dầm liên hợp bản BTCT)
• Giảm khối lượng và chi phí chế tạo, xây dựng cầu thép

Với kết cấu nhịp cầu thép liên hợp bản BTCT, được tiếp tục phát triển theo 3 xu hướng:

• Tăng tỷ lệ phần kết cấu BTCT trong tiếp diện liên hợp – tiết kiệm thép
• Hoàn chỉnh phần mặt cầu: sử dụng mặt cầu BTCT có độ bề, tuổi thọ cao, chất lượng tốt, bảo vệ được bộ phận cầu thép phía dưới; trước đây sử dụng dầm hoặc dàn thép với bản mặt thép, nhược điểm rất lớn do hấp thu nhiệt độ nắng nóng gây nứt lớp betong asphalt che phủ mặt cầu phía trên, ngấm nước xuống kết cấu phần dưới, gây phá hoại gỉ sét- khó sử dụng ở VN
• Toàn bộ phần bản được liên kết với dầm thép tạo thành 1 hệ liên hợp, kết cấu nhịp trở thành 1 kết cấu không gian thông nhất toàn khối cùng làm việc
• Bản BTCT có tác dụng làm việc cùng dầm, điều chỉnh ứng suất, gây ứng suất ngược dấu với ứng suất do tải trọng – làm tăng khả năng chịu lực, đồng thời nhờ bản BTCT mà giảm khối lượng thép 1 cách rõ rệt, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, khắc phục được nhược điểm gây nứt mặt beton asphalt đối với các vùng khí hậu nóng như Việt Nam

 2.Đặc điểm chung của cầu thép, phân tích ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng.

 *Đặc điểm chung:

• Tính chịu lực cao với tất cả các loại ứng suất: kéo , nén uốn cắt….
• Có thể dùng chế tạo tất cả các dạng cầu khác nhau như dầm, dàn, vòm, treo và các hệ liên hợp
• Thép có độ bền cao, trụng lượng bản thân nhẹ nên cầu thép có thể vượt những nhịp rất lớn
• Thép có cường độ cao, modun đàn hồi lớn, độ cứng lớn, đảm bảo độ ổn định dưới tác dụng của tải trọng gió, tải trọng có chu kì (tải trọng lặp hay tải trọng mỏi)
• Sự phá hoại dẻo- phá hoại kèm theo biến dạng lớn- gây phân bố lại nội lực và ứng suất nên cầu thép có khả năng chịu tải trọng xung kích và ứng suất tập trung tốt

 *Phân tích ưu nhược điểm:

 a- Ưu điểm:

-Có khả năng chịu lực lớn và độ tin cậy cao. Cầu thép có khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao do vật liệu thép có cường độ lớn,lớn nhất trong các vật liệu xây dựng. Độ tin cậy cao là do cấu trúc thuần nhất của vật liệu, sự làm việc đàn hồi và dẻo của thép gần sát với lý thuyết tính toán. Sự làm việc thực tế của cầu thép phù hợp với lý thuyết tính toán.

-Trọng lượng nhẹ. Kết cấu cầu thép nhẹ nhất trong số các loại kết cấu cầu, để đánh giá phẩm chất “nhẹ” của vật liệu người ta thường dùng hệ số c là tỷ số giữa trọng lượng riêng và cường độ chịu lực của nó

-Tính cơ động trong vận chuyển, lắp ráp.Do trọng lượng nhẹ, việc vận chuyển và lắp dựng các cấu kiện thép dễ dàng và nhanh chóng ,có thể dùng trong các công trình cầu tạm cũng như cầu vĩnh cửu

-Tính công nghiệp hóa cao.Do sự sản xuất vật liệu hoàn toàn trong nhà máy, và sự chế tạo cấu kiện thép được làm chủ yếu trong các nhà máy chuyên ngành hoặc ít ra cũng dùng những loại máy mọc thiết bị chuyên dụng, thích hợp nhất với điều kiện cơ giới hóa triệt để

-Tính kín, không thấm nước. Vật liệu và liên kết kết cấu thép có tính kín ,không thấm nước, không thấm khong khí, nên thích hợp nhất cho các công trình bể chứa chất lỏng, chất khí.

 b- Nhược điểm

- Hiện tượng gỉ do tác động của môi trường: gỉ làm ăn mòn kim loại, làm giảm tiết diện chịu lực, phá hoại các liên kết và do đó làm giảm tuổi thọ công trình

- Việc sơn mạ chống gỉ có tác dung trọng một thời gian nhất đinh – công tình cần thường xuyên kiểm tra bảo quản, cạo rỉ, sơn lại

- Chi phí duy tu bảo dưỡng khá cao so với cầu dùng vật liệu khác

*Phạm vi áp dụng:

- Vật liệu thép được sử dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp khác và cho nhu cầu đời sống hàng ngày

- Việc sử dụng cần được xem xét cho phù hợp với nhu cầu chung: như tính thẩm mĩ, tính kinh tế, tính khả thi…

-Hiện nay cầu thép thường chỉ dùng cho kết cấu nhịp các cầu lớn (do khả năng vượt nhịp lớn >30m), cầu đường sắt (bắt buộc sử dụng cầu thép do tải trọng tác dụng là tải trọng lặp, gây phá hoại mỏi- thép chịu tải trọng lặp tốt)

-Dùng cho các loại cầu tạm, cầu quân sự, cần tháo dỡ nhanh và vận chuyển dễ dàng.

 3.Cấu tạo chung 1 kết cấu nhịp dầm thép giản đơn.

Cấu tạo chung:

-Giàn chủ gồm các thanh (cấu kiện) liên kết thành giàn bất biên, chỉ chịu lực kéo nén dọc trục, khác với dầm đặc chịu mômen uốn.

- kết cấu giàn thoáng, dễ tạo dáng mĩ thuật cho công trình

-Tiết kiệm vật liệu thép hơn dầm đặc khi phải vượt nhịp dài L>30 m

- Dễ tiêu chuẩn hóa và chế tạo sẵn chi tiết cấu kiện trong công xưởng

- Lắp ráp ngoài công trường, đòi hỏi nhiều công đoạn hơn cầu dầm đặc

- Đối với cầu giàn giản đơn đường xe chạy dưới, phải có hệ mặt cầu chịu trực tiếp hoạt tải, truyền tải trọng sang dàn chủ và xuống gối cầu.

Các sơ đồ giàn giản đơn và kích thước cơ bản

-dàn giảm đơn có thanh mạ (biên) thẳng hoặc cong

-Cầu đường xe chạy trên hoặc chạy dưới.

-Kích thước cơ bản của 1 nhịp dầm thép giản đơn

• Chiều dài nhịp phải hợp lý về kinh tê, đủ khẩu độ thoát nước và yêu cầu thông thuyển
• Chiều cao h của giàn chọn theo tỷ lệ với chiều dài nhịp

+ thanh mạ song song:

+ Thanh mạ cong;

+ với cầu liên tục và mút thừa:

+ Với cầu nhịp dài l >40m chiều cao của dàn thường chọn h>6m

• Chiều dài khoang dàn: d=(0.6 đến 0.8)h hoặc d=(0.8-1) khi dàn có dạng tam giác, không có thanh đứng(thanh treo)
• Góc xiên so với phương ngang
• Khoảng cách giữa 2 tim các giàn chủ (b)

+Cầu oto đường xe chạy dưới, nên bố trí hai giàn chủ với khoảng cách lớn hơn khổ đường xe chạy từ 800mm đến 1000mm để tính đến phần gờ chắn bánh và bề rộng thanh giàn

+Cầu oto đường xe chạy trên có thể bố trí hai giàn chủ cách nhau 5000 đến 7000mm hoặc có 4 giàn chủ thì cách nhau 2500-4000mm