Đồ án Thiết kế cầu dàn thép

4.247 -32.90 -35.58
T2-T3' -6.45 -341.447 -124.62 -466.07 -37.93 -44.38 -2.31 -341.447 -62.799 -404.247 -32.90 -35.21
T3-T4' -4.45 -510.906 -181.06 -691.97 -42.39 -46.84 -1.91 -510.906 -93.869 -604.776 -37.05 -38.96
T4-T5' -2.87 -510.906 -181.06 -691.97 -42.39 -45.26 -1.54 -510.906 -93.869 -604.776 -37.05 -38.59
D1-D2' -11.20 192.222 74.23 266.45 31.24 20.04 -2.75 192.222 35.426 227.649 26.69 23.94
D2-D3' -8.92 192.222 74.23 266.45 31.24 22.32 -2.46 192.222 35.426 227.649 26.69 24.23
D3-D4' -6.83 447.675 158.65 606.33 39.66 32.83 -2.16 447.675 82.252 529.927 34.66 32.50
D4-D5' -5.02 447.675 158.65 606.33 39.66 34.64 -1.85 447.675 82.252 529.927 34.66 32.81
D5-D6' -3.48 533.670 189.13 722.80 41.88 38.39 -1.54 533.670 98.052 631.721 36.60 35.06
Trr −− ờờ nn gg Đạạ ii Họọ cc Xââ yy Dựự nn gg Đồồ áánn tt hh iiiếế tt kk ếế cc ầầ uu tt hh éé p 
 Khh oo aa Cầầ uu Đ−− ờờ nn gg 
SV:: Phạm Quý D−ơơ ng–– Lớớ p 47CĐ4 hh ttt tttpp ::: /// ///www...ee bb oo oo kk ...ee dd uu ...vv nn 
MSSV:: 12229---47 
 trang35 
TT thẳng đứng TT thẳng đứng 
Thanh 
Lắc do 
H30 
Stt 
t 
0,8nSht 
t 
ΣS 
t 
ΔD 
t 
SP2-H30 
Lắc do 
XB 80 Stt 
t 
0,8nSht 
t 
ΣS 
t 
ΔD 
t 
SP2-XB80
Tải trọng gió gây kéo 
D1-D2' 11.20 192.222 74.23 266.45 31.24 42.44 2.75 192.222 35.426 227.649 26.692 23.942
D2-D3' 8.92 192.222 74.23 266.45 31.24 40.16 2.46 192.222 35.426 227.649 26.692 24.228
D3-D4' 6.83 447.675 158.65 606.33 39.66 46.49 2.16 447.675 82.252 529.927 34.660 32.504
D4-D5' 5.02 447.675 158.65 606.33 39.66 44.67 1.85 447.675 82.252 529.927 34.660 32.812
D5-D6' 3.48 533.670 189.13 722.80 41.88 45.36 1.54 533.670 98.052 631.721 36.602 35.062
X.4. Kiểm toỏn: 
Căn cứ vào nội lực trong các tổ hợp chọn nội lực min đối với các thanh nén, nội lực max đối với 
thanh kéo kết quả kiểm toán các thanh liên kết dọc đ−ợc thực hiện trong bảng sau: 
Bảng 31. Kiểm toán bền 
Thanh Fng (cm2) 
Wx 
(cm3) 
N 
(t) 
Flỗ 
(cm2) 
Fgy 
(cm2) 
σN 
(kg/cm2)
σu 
(kg/cm2) 
Σσ 
(kg/cm2)
KL 
T1-T2' 48 397 -46.674 10 38 -1228.27 -156.48 -1384.75 Đạt 
T2-T3' 48 397 -44.380 10 38 -1167.91 -156.48 -1324.38 Đạt 
T3-T4' 48 397 -46.844 10 38 -1232.75 -156.48 -1389.23 Đạt 
T4-T5' 48 397 -45.257 10 38 -1190.98 -156.48 -1347.46 Đạt 
D1-D2' 42 337 27.520 10 32 859.99 161.35 1021.34 Đạt 
D2-D3' 42 337 28.621 10 32 894.42 161.35 1055.77 Đạt 
D3-D4' 42 337 38.592 10 32 1205.99 161.35 1367.34 Đạt 
D4-D5' 42 337 39.734 10 32 1241.69 161.35 1403.04 Đạt 
D5-D6' 42 337 43.199 10 32 1349.95 161.35 1511.30 Đạt 
Tải trọng gió gây kéo 
D1-D2' 42 337 45.860 10 32 1433.13 161.35 1594.47 Đạt 
D2-D3' 42 337 41.720 10 32 1303.75 161.35 1465.10 Đạt 
D3-D4' 42 337 46.486 10 32 1452.70 161.35 1614.05 Đạt 
D4-D5' 42 337 44.674 10 32 1396.08 161.35 1557.42 Đạt 
D5-D6' 42 337 45.363 10 32 1417.59 161.35 1578.94 Đạt 
Trr −− ờờ nn gg Đạạ ii Họọ cc Xââ yy Dựự nn gg Đồồ áánn tt hh iiiếế tt kk ếế cc ầầ uu tt hh éé p 
 Khh oo aa Cầầ uu Đ−− ờờ nn gg 
SV:: Phạm Quý D−ơơ ng–– Lớớ p 47CĐ4 hh ttt tttpp ::: /// ///www...ee bb oo oo kk ...ee dd uu ...vv nn 
MSSV:: 12229---47 
 trang36 
Bảng 32. Kiểm tra về ổn định của thanh liên kết dọc 
Thanh e0 (cm) ρ i λx λy ϕ ϕ' ϕ2 σ 
Kết 
luận 
T1-T2' 1.33 8.28 0.16 79.00 119.66 0.39 0.93 0.34 -2579.8 Đạt 
T2-T3' 1.40 8.28 0.17 79.00 119.66 0.38 0.93 0.33 -2514.6 Đạt 
T3-T4' 1.33 8.28 0.16 79.00 119.66 0.39 0.93 0.34 -2588.0 Đạt 
T4-T5' 1.37 8.28 0.17 79.00 119.66 0.38 0.93 0.33 -2557.6 Đạt 
D1-D2' 1.98 8.03 0.25 80.23 147.11 0.37 0.93 0.30 2170.6 Đạt 
D2-D3' 1.90 8.03 0.24 80.23 147.11 0.37 0.93 0.31 2223.3 Đạt 
XI.THIẾT KẾ CỔNG CẦU: 
XI.1. Xỏc định nội lực: 
Thanh cổng cầu đ−ợc kiểm toán với 3 tổ hợp nội lực sau: 
Tổ hợp 1: 
- Nội lực nén trong thanh xiên giàn chủ do tĩnh tải và hoạt tải có kể đến các hệ số v−ợt tải (n > 1). 
- Mô men uốn do trọng l−ợng bản thân Mbt (nt > 1) 
Tổ hợp 2: 
- Nội lực nén trong thanh xiên giàn chủ do tác dụng của kết cấu nhịp (nt > 1) 
- Mô men uốn do trọng l−ợng bản thân Mbt (nt > 1) 
- Nội lực nén và mô men trong chân khung do gió có c−ờng độ 180 kg/cm2 (hệ số v−ợt tải ng =1,5) 
Tổ hợp 3: 
- Nội lực nén trong thanh xiên giàn chủ do tĩnh tải và hoạt tải có kể đến các hệ số v−ợt tải (đối với 
hoạt tải hệ số v−ợt tải: 0,8nh) 
- Nội lực nén và mô men trong chân khung do gió có c−ờng độ 50 kg/cm2 (hệ số v−ợt tải ng = 1,2) 
Sơ đồ tính toán cổng cầu: 
Chiều dài thanh cổng cầu: 12,42m 
Chiều dài c 8,27 m 
Chiều rộng B 8,3 m 
41
50
4150
20
75
82
70
41
50
12
42
0
8300
M
M
g M
N
M
W/2
g g
g
16
46
8
50
0
1818 464
500
XX
Y
Y
N 
Hình 17: Tính toán cổng cầu 
(Sơ đồ tính, biểu đồ M do lực ngang, tiết diện thanh D1-T1) 
Trr −− ờờ nn gg Đạạ ii Họọ cc Xââ yy Dựự nn gg Đồồ áánn tt hh iiiếế tt kk ếế cc ầầ uu tt hh éé p 
 Khh oo aa Cầầ uu Đ−− ờờ nn gg 
SV:: Phạm Quý D−ơơ ng–– Lớớ p 47CĐ4 hh ttt tttpp ::: /// ///www...ee bb oo oo kk ...ee dd uu ...vv nn 
MSSV:: 12229---47 
 trang37 
Lực ngang do gió 180 kg/m2 (ng = 1,5): W = 1,5 x 0,49 x 64/2 = 23,52T; 
Lực ngang do gió 50 kg/m2 (ng = 1,2): W = 1,2 x 0,137 x 64/2 = 5,261T; 
Vị trí điểm mô men bằng 0 xác định theo công thức: 
)42.1227.82(2
)42.12227.8(27.8
)12(2
)2(
0 +ì
ì+=+
+=
c
lccl = 4.728 
Nội lực trong khung cổng cầu do lực ngang gây ra: 
Lực dọc tính toán trong khung xác định theo công thức: Ng = B
llW )( 0− . 
Mô men uốn tính toán trong khung: 02
lWM g ±= . 
Mô men uốn tính toán trong chân khung )(
2 0
lcWM c −±= . 
Kết quả tính toán đ−ợc ghi trong bảng sau: 
Bảng 33. Bảng tổ hợp tải trọng tác dụng vào thanh cổng cầu 
Tổ hợp 1 Tổ hợp 2 Tổ hợp 3 
Do gió (180kg/m2) Do gió (50kg/m2) 
Thanh gbt 
(T/m) 
Mbt 
(Tm) 
Ntt 
(T) 
Mbt 
(Tm) 
Ntt 
(T) 
Ng 
(T) 
Mg 
(Tm)
Mc 
(Tm)
Ntt 
(T) 
(0,8n)Nht 
(T) 
Ng 
(T) 
Mg 
(Tm)
Mc 
(Tm)
D1-T1 0.258 2.82 -476.81 2.82 -298.45 21.797 55.601 41.654 -298.45 -129.64 4.875 12.435 9.315
Bảng 34. Lực dọc trong các thanh của cổng cầu có dạng giàn 
Tổ hợp S1-2=-W S2-4=-W/(2osγ) S2-7=-W/(2osγ) S3-5=S5-6=S6-1 
2 -23.52 -16.63 16.63 0 
3 -5.26 -3.72 3.72 0 
Tiết diện thanh cổng cầu (D1-T1) có dạng hình hộp đã đ−ợc chọn ở trên, tiến hành kiểm toán theo 
3 tổ hợp tải trọng ta có: 
XI.2. Kiểm toỏn tổ hợp 1: 
Kiểm tra c−ờng độ th−o điều kiện σ = maxyI
M
F
N
gy
bt
gy
+ ≤ R0 
Bảng 35. Kiểm tra bền 
Nén dọc Trọng lợng bản thân 
N nbl Fng Flỗ Fgy σN Mbt h Hệ số giảm yếu I σM 
Σσ KL
476.81 10 328.48 45 283.48 1682 2.82 50 0.85 123770 67 1749 đạt
nbl – Số l−ợng bu lông trong một hang. 
Trr −− ờờ nn gg Đạạ ii Họọ cc Xââ yy Dựự nn gg Đồồ áánn tt hh iiiếế tt kk ếế cc ầầ uu tt hh éé p 
 Khh oo aa Cầầ uu Đ−− ờờ nn gg 
SV:: Phạm Quý D−ơơ ng–– Lớớ p 47CĐ4 hh ttt tttpp ::: /// ///www...ee bb oo oo kk ...ee dd uu ...vv nn 
MSSV:: 12229---47 
 trang38 
Kiểm tra ổn định của thanh chịu nén và bị uốn trong mặt phẳng tác dụng của mô men uốn (mặt 
phẳng giàn) theo điều kiện: σ = 
gyF
N
ϕ ≤ R0. 
Bảng 36. Hệ số uốn dọc 
Mbt 
(Tm) 
N 
(T) 
e0 
(cm) 
Wx 
(m3) 
Fng 
(cm2) 
rx 
(cm) ix λx ϕx 
2.82 476.81 0.592 4950.8 328.48 15.07 0.04 63.98 0.67 
Bảng 37. Kiểm tra ổn định 
N ϕ Fng σ Kết luận 
476.81 0.67 328.48 2166.5189 đạt 
XI.3. Kiểm toỏn tổ hợp 2: 
Thanh cổng cầu chịu kéo và uốn xiên:N=320.25T; My=55.601Tm; Mx=Mbt=2.82 Tm 
XI.3.1. Kiểm toỏn vềcường độ: 
Điều kiện: 
uy
y
x
x
ye CR
R
I
xM
I
yM
F
N 0⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +± ≤ R0. 
Bảng 38: Kết quả kiểm toán về cờng độ theo tổ hợp 2 
Lực dọc Μ ngang cầu Μ dọc cầu 
Ν Fgy σN My b Iy σy Mbt h Ix σx 
C R0 Ru Σσ Kết luận
320.25 283.48 1129.7 55.601 50 131233.7 1059.2 2.82 50 123770 57 1.02 2700 2800 2.185 Đạt
IX.2.2. Kiểm tra về ổn định: 
Kiểm toán về ổn định trong mặt phẳng có độ mảnh lớn nhất (mặt phẳng giàn) của thanh chịu nén 
đồng thời chịu uốn trong mặt phẳng có độ mảnh nhỏ nhất (ngoài mặt phẳng giàn - mặt phẳng cổng cầu) 
theo điều kiện: 
0
2
R
F
S
ng
≤= ϕσ ; trong đó: y
x
iì+= ϕ
ϕϕ
12
; 
ở đây ϕ xác định theo độ mảnh lớn, còn i lấy với mặt phẳng tác dụng của mô men uốn. Riêng đối với 
các thanh có tiết diện hở (chữ H, U, T) giá trị của ϕ ở mẫu số lấy ứng với λ=0 
Bảng 39. Hệ số triết giảm sức chịu lực trong mặt phẳng có độ mảnh lớn (jx) 
Mbt(Tm) N(t) e0(m) Wx(cm
3) Fng(cm
2) rx(cm) ix lx jx 
2.82 320.25 0.00881 4950.8 328.48 15.07 0.06 63.98 0.663 
Trr −− ờờ nn gg Đạạ ii Họọ cc Xââ yy Dựự nn gg Đồồ áánn tt hh iiiếế tt kk ếế cc ầầ uu tt hh éé p 
 Khh oo aa Cầầ uu Đ−− ờờ nn gg 
SV:: Phạm Quý D−ơơ ng–– Lớớ p 47CĐ4 hh ttt tttpp ::: /// ///www...ee bb oo oo kk ...ee dd uu ...vv nn 
MSSV:: 12229---47 
 trang39 
Bảng 40. Độ lệch tâm t−ơng đối trong mặt phẳng có độ mảnh nhỏ (iy) 
My 
(Tm) 
N 
(T) 
e0 
(m) 
Wy 
(cm3) 
Fng 
(cm2) ρx iy 
23.18 320.25 0.07239 5249.348 328.48 15.98 0.45 
 Trong đó: My = 3
2
(Mg + Mc) – Mc = 3
2
(55.601+ 41.654) - 41.654 = 23.18 
Bảng 41. Kết quả kiểm toán độ mảnh 
N (t) Fng (cm2) ϕ2 σ (kg/cm2) Kết luận 
320.25 328.48 0.510 1.91 Đạt 
XI.3. Kiểm toỏn tổ hợp 3: 
Thanh cổng cầu chịu nén và uốn xiên (N = 432.97 T; My = 12.435 Tm; Mx = Mbt = 2.82 Tm). 
IX.3.1. Kiểm toỏn về cường độ: 
Điều kiện: 0
0 R
uCR
R
yI
xyM
xI
yxM
gyF
N ≤+± ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
. 
Bảng 42. Kiểm toán về cờng độ 
Lực dọc M ngang cầu M dọc cầu 
N Fgy σN My b Iy σy Mbt h Ix σx 
C R0 Ru Σσ Kết luận
432.97 283.48 1527.33 12.435 50 131233.7 236.9 2.82 50 123770 57 1.07 2700 2800 1792 Đạt
Trong đó: C = 1+0,3
1
2
M
M
σ
σ
 nh−ng không nhỏ quá 1,15; 
IX.3.2. Kiểm tra về ổn định: 
Kiểm toán về ổn định trong mặt phẳng có độ mảnh lớn nhất (mặt phẳng giàn) của thanh chịu nén 
đồng thời chịu uốn trong mặt phẳng có độ mảnh nhỏ nhất (ngoài mặt phẳng giàn – mặt phẳng cổng cầu) 
theo điều kiện: 
0
2
R
F
S
ng
≤= ϕσ 
 Trong đó: 
y
x
iì+= ϕ
ϕϕ
12
; 
ở đây ϕ xác định theo độ mảnh lớn, còn i lấy với mặt phẳng tác dụng của mô men uốn. Riêng đối với 
các thanh có tiết diện hở (chữ H, U, T) giá trị của ϕ ở mẫu số lấy ứng với λ=0 
Trr −− ờờ nn gg Đạạ ii Họọ cc Xââ yy Dựự nn gg Đồồ áánn tt hh iiiếế tt kk ếế cc ầầ uu tt hh éé p 
 Khh oo aa Cầầ uu Đ−− ờờ nn gg 
SV:: Phạm Quý D−ơơ ng–– Lớớ p 47CĐ4 hh ttt tttpp ::: /// ///www...ee bb oo oo kk ...ee dd uu ...vv nn 
MSSV:: 12229---47 
 trang40 
Bảng 43. Hệ số triết giảm sức chịu lực trong mặt phẳng có độ mảnh lớn (ϕx) 
Mbt N e0 Wx Fng rx ix λx ϕx 
2.82 432.97 0.00652 4950.8 328.48 15.07 0.043 63.98 0.67 
Bảng 44. Độ lệch tâm t−ơng đối trong mặt phẳng có độ mảnh nhỏ (iy) 
My 
(Tm) 
N 
(T) 
e0 
(m) 
Wy 
(cm3) 
Fng 
(cm2) 
rx iy 
5.18 432.97 0.01197 5249.348 328.48 15.98 0.075 
 Trong đó: My = 3
2
(Mg + Mc) – Mc = 3
2
(12.435 + 9.315) - 9.315 = 5.18 Tm. 
Bảng 45. Kết quả kiểm toán độ mảnh 
N (t) Fng (cm2) ϕ2 σ (kg/cm2) Kết luận 
432.97 328.48 0.638 2066 Đạt 
Trr −− ờờ nn gg Đạạ ii Họọ cc Xââ yy Dựự nn gg Đồồ áánn tt hh iiiếế tt kk ếế cc ầầ uu tt hh éé p 
 Khh oo aa Cầầ uu Đ−− ờờ nn gg 
SV:: Phạm Quý D−ơơ ng–– Lớớ p 47CĐ4 hh ttt tttpp ::: /// ///www...ee bb oo oo kk ...ee dd uu ...vv nn 
MSSV:: 12229---47 
 trang41 
Thiết Kế cầu dμn thép 
 Mục Lục: 
I.NHIỆM VỤ: ...................................................................................................................................................................... 1 
II. CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU: .............................................................................................................................................. 1 
III.XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG: ............................................................................................................................. 3 
IV. THIẾT KẾ DẦM DỌC: ................................................................................................................................................. 3 
IV.1. Kiểm tra điều kiện cấu tạo của dầm dọc:............................................................................................................... 3 
IV.2.Xỏc định tải trọng tỏc dụng lờn dầm dọc : .............................................................................................................. 4 
V.3. Nội lực do tĩnh tải: .................................................................................................................................................. 5 
V.4. Nội lực do hoạt tải................................................................................................................................................... 6 
IV.5. Kiểm toỏn ứng suất phỏp trong dầm dọc ............................................................................................................... 8 
IV.6. Kiểm tra ứng suất tiếp............................................................................................................................................ 8 
IV.7. Kiểm tra ứng suất tương đương ............................................................................................................................. 9 
V. THIẾT KẾ DẦM NGANG.............................................................................................................................................. 9 
V.1. Kiểm tra điều kiện cấu tạo của dầm ngang ............................................................................................................. 9 
V.2. Nội lực do tĩnh tải tỏc dụng..................................................................................................................................... 9 
V.3. Nội lực do hoạt tải................................................................................................................................................. 11 
V.4. Tổng hợp nội lực của dầm ngang.......................................................................................................................... 12 
V.5. Kiểm toỏn ứng suất phỏp....................................................................................................................................... 13 
V.6. Kiểm toỏn ứng suất tiếp......................................................................................................................................... 13 
V.7. Kiểm tra ứng suất tương đương ............................................................................................................................ 13 
VI. THIẾT KẾ LIấN KẾT DẦM DỌC VÀ DẦM NGANG .............................................................................................. 14 
VII. THIẾT KẾ LIấN KẾT DẦM NGANG VỚI GIÀN CHỦ ........................................................................................... 16 
VIII. THIẾT KẾ GIÀN CHỦ ............................................................................................................................................. 16 
VIII.1. Tĩnh tải tỏc dụng lờn giàn chủ ........................................................................................................................... 16 
VIII.2. Xỏc định đường ảnh hưởng của cỏc thanh giàn................................................................................................ 17 
VIII.3. Nội lực tỏc dụng lờn cỏc thanh giàn.................................................................................................................. 18 
VIII.4. Xỏc định cỏc kớch thước cơ bản và diện tớch của cỏc thanh.............................................................................. 20 
VIII.5. Kiểm toỏn tiết diện thanh theo cường độ........................................................................................................... 23 
VIII.5.1. Mụmen uốn tại giữa và đầu thanh do trọng lượng bản thõn ......................................................................................... 23 
VIII.5.2. Kiểm tra cường độ ........................................................................................................................................................ 23 
VIII.5.3. Kiểm tra ổn định trong và ngoài mặt phẳng giàn.......................................................................................................... 24 
IX. THIẾT KẾ NÚT GIÀN CHỦ ....................................................................................................................................... 24 
IX.1. Tớnh liờn kết cỏc thanh xiờn và thanh đứng vào bản nỳt...................................................................................... 24 
IX.2. Tớnh mối nối thanh biờn ....................................................................................................................................... 25 
IX.2.1. Tớnh số lượng bulụng liờn kết thanh D5-D6.................................................................................................................... 25 
IX.2.2. Tớnh số lượng bulụng lờn kết thanh D4-D5..................................................................................................................... 25 
IX.3. Tớnh toỏn nỳt giàn D5 .......................................................................................................................................... 26 
IX.3.1. Kiểm toỏn bền của bản nỳt bị xộ rỏch theo I-I và II-II .................................................................................................... 26 
IX.3.2. Kiểm toỏn bền bản nỳt theo tiết diện giản yếu III-III ...................................................................................................... 27 
IX.3.3. Kiểm tra uốn tiết diện IV-IV........................................................................................................................................... 28 
X. THIẾT KẾ HỆ LIấN KẾT DỌC ................................................................................................................................... 30 
X.1. Cường độ giú tớnh toỏn: ........................................................................................................................................ 30 
X.2. Đường ảnh hưởng nội lực: .................................................................................................................................... 31 
X.3. Xỏc định nội lực trong thanh liờn kết do giú và lực lắc ngang do hoạt tải: .......................................................... 32 
X.4. Kiểm toỏn: ............................................................................................................................................................. 35 
XI.THIẾT KẾ CỔNG CẦU: .............................................................................................................................................. 36 
XI.1. Xỏc định nội lực:.................................................................................................................................................. 36 
XI.2. Kiểm toỏn tổ hợp 1: ............................................................................................................................................. 37 
XI.3. Kiểm toỏn tổ hợp 2: ............................................................................................................................................. 38 
XI.3.1. Kiểm toỏn vềcường độ: ................................................................................................................................................... 38 
IX.2.2. Kiểm tra về ổn định:........................................................................................................................................................ 38 
XI.3. Kiểm toỏn tổ hợp 3: ............................................................................................................................................. 39 
IX.3.1. Kiểm toỏn về cường độ: .................................................................................................................................................. 39 
IX.3.2. Kiểm tra về ổn định:........................................................................................................................................................ 39