Bài giảng Thiết kế cầu thép: Chương 1 - Đại học Duy Tân

Bài giảng "Thiết kế cầu thép: Chương 1 - Đại học Duy Tân" được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Lịch sử xuất hiện của cầu thép; Phương hướng phát triển của cầu thép; Vật liệu sử dụng trong cầu thép; Các hệ thống chính của cầu thép. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thiết kế cầu thép: Chương 1 - Đại học Duy Tân THIẾT KẾ CẦU THÉPBỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 1 -CHƯƠNG 1-KHÁI NIỆM CHUNG1.1. VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN1.2. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN1.3. VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG CẦU THÉP1.4. CÁC HỆ THỐNG CHÍNH CỦA CẦU THÉP BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 21.1. VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN- Cầu thép xuất hiện sau cầu gỗ, cầu đá.- Khoảng thế kỷ 18, khi công nghiệp kim loại châu Âu cònở bước đầu trong quá trình phát triển, ban đầu là các cầuvòm gang ra đời và phát triển song song cùng với cầutreo bằng xích sắt. Tiếp đó là những chiếc cầu dầm gangra đời, đến khi công nghệ luyện kim phát triển cầu dầmgang được thay thế bằng cầu dầm thép. BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 3- Khi chiều dài nhịp tăng dầm đặc được thay thế bằng giàn thép, sự phát triển của cầu giàn theo hướng đơn giản hóa hệ thanh bụng và sử dụng các biện pháp liên kết có hiệu quả hơn.- Khoảng cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20 là thời kỳ khoa học kỹ thuật trên thế giới phát triển rất mạnh. Nhiều cầu thép liên tục và mút thừa ra đời với khả năng vượt nhịp lớn.- Song song với sự phát triển của cầu giàn là sự phát triển của cầu vòm và cầu treo. BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 4- Ở Việt Nam cầu thép được xây dựng chủ yếu từ thời thực dân Pháp đô hộ. Hầu hết các cầu đều làm bằng thép, điển hình nhất là cầu Long Biên là cầu giàn mút thừa l=130m và nhịp treo ltr=52,5m ( l gần 3km). BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 5* Một số thất bại trong lịch sử phát triển:ập cầu treo Tacoma ở Mỹ, nhịp 855m đã bị sậpnăm 1940 do gió lớn, nguyên nhân chính là do cầucó các kích thước quá mảnh không đủ cứng theophương đứng và ngang. Việt Nam, cầu Cần Thơ sập 02 nhịp dẫn25/09/2007, nguyên nhân do lún trụ tạm khi đangthi công.hính những thất bại đó đã giúp cho các nhà khoahọc nghiên cứu về cầu rút ra những kinh nghiệm BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 61.2. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN Phân tích một loạt các cầu thép hiện đại trên thế giới trong những năm gần đây thấy nổi bật ba phương hướng rõ rệt:- Phương hướng thứ nhất là sử dụng các loại thép chất lượng cao nhằm giảm giá thành công tác duy tu bảo dưỡng. + Nghiên cứu các biện pháp chống gỉ. + Nhiều loại sơn mới chất lượng cao. + Công nghệ bọc các bó cáp cường độ cao. BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 7- Phương hướng thứ hai là tiếp tục nghiên cứu tìm kiếm các hệ liên hợp để vượt các nhịp dài, có tính thẩm mỹ cao. + Dự án cầu treo và cầu dây văng liên hợp có nhịp 5000m đang được triển khai. + Cầu vòm có thanh kéo thế hệ mới với ống thép nhồi bêtông. BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 8Phương án cầu vượt eo biển Gibraltar BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 9- Phương hướng thứ ba là giảm khối lượng và chi phí chế tạo, xây dựng cầu thép. + Dầm thép liên hợp với bản BTCT hoặc bản mặt cầu bằng thép trực hướng. + Các loại tiết diện hộp kín được nghiên cứu áp dụng để tăng cường độ, độ cứng chống xoắn và để tạo môi trường không gỉ bên trong lòng hộp. + Các loại liên kết mang tính công nghiệp hiện đại: liên kết hàn và bulông cường độ cao, liên kết dán. + Điều chỉnh nội lực. BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 10 1.3. VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG CẦU THÉP 1.3.1. Phân loại thép công trình.- Các tính chất cơ học của thép công trình điển hình được miêu tả bằng bốn đường cong ứng suất-biến dạng trên Hình 1.2. Mỗi đường thể hiện một loại thép có thành phần kim loại đáp ứng được các nhu cầu đặc biệt.- Tiêu chuẩn thống nhất cho thép cầu trong ASTM (1995). BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 11 Théphợpkimcườngđộcaotôinhúng A514(cấp690)Hình 1.2. Các đường cong ứng suất - biến dạng điển hình (1ksi=6,895MPa) BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 12Bảng 1.1. Các tính chất cơ học tối thiểu của thép công trình về hình dạng, cường độ và độ dày BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 13a. Thép cácbon-Thép cácbon có thể được chế tạo từ các loại thép vụnhoặc xác ôtô, được đưa vào lò luyện cho đến khi đạtđược các tính chất cơ học cấn thiết.- Một trong những tính chất cơ bản của thép cácboncho cầu thép là dễ xác định cường độ chảy(Fy=250MPa).- Đây là loại thép chế tạo đơn giản nhất trong các loạithép dùng cho công trình cầu.- Thép cácbon chịu hàn tốt và thích hợp cho bản, thanhvà các loại thép hình cho công trình. BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - ĐH DUY TÂN 14 b. Thép hợp kim thấp cường độ cao- Các loại thép này có được cường độ chảy và kéo lớnhơn thép cácbon, nhưng tỷ lệ các chất ph ...