Xem mẫu

TS. NGUYỄN XUÂN TOẢN - ThS. NGUYỄN văn mỹ THIẾT KẾ CẦU THÉP NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG H À N Ộ I - 2 0 1 0 L Ờ I N Ó I Đ Ầ U Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, lĩnh vực xây dựng cầu ở nước ta củng liên tục phát triển theo hướng công nghiệp hoá và hiện đại hoá. Các công nghệ xây dựng cầu thép, cầu nhịp lớn ngày càng được hoàn thiện và triển khai ứng dụng rộng rãi trên phạm vi cả nước. Đăc biệt công nghệ chê`tạo thép hợp kim, thép cường độ cao phát triển đã thúc đẩy khả năng ứng dụng kết cấu thép nòi chung và cầu thép nói riêng vào xây dựng ngày càng phô biến ở nước ta. Cùng ƯỚI sự gia nhập WTO và hội nhập với các nước phát triển trên thê giới, Việt Nam cũng áp dụng nhiều tiêu chuẩn thiết kế và xây dựng khác, nhau tùy thuộc vào dự án và nguồn vốn đầu tư. Đê đáp ứng nhu cầu của độc giả, đặc biệt là sinh viên chuyên ngành cầu hầm, cầu đường trong các trường đại học, cao đẳng, trung cấp, chúng tôi biên soạn cuốn "Thiết kế cầu thép" với nội dung dựa trên Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 của Việt Nam, Tiêu chuẩn AISC, Tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2005 của Hoa Kỳ và một số tài liệu tham khảo khác. Nội dung cơ bản của cuốn sách này bao gồm sáu chương như sau: Chương 1: Giới thiệu chung về cầu thép Chương 2: Vật liệu thép Chương 3: Cơ sở thiết kế cầu thép Chương 4: Liên kết trong cầu thép Chương 5: Thiết kế cầu dầm thép Chương 6: Thiết kế cầu dàn thép Trong mỗi chương được biên soạn gồm phần lý thuyết kèm theo ví dụ tính toán áp dụng đê độc giả dễ tiếp cận và áp dụng vào thực tế. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đến các đồng nghiệp trong bộ môn cầu Hầm trường Đại học Bách Khoa - Đại Học Đà Nang đã tạo điều kiện hoàn thành tài liệu này. Do trình độ có hạn và biên soạn lần đầu nên không tránh khỏi thiếu sót và nhầm lẫn, rất mong độc giả đóng góp ý kiến để chúng tôi hoàn thiện cho lần tái bản sau. Các tác giả 3 Chương I GIỚI THIỆU CHUNG VỂ CÂU THÉP 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG Công trình cầu nói chung được xây dựng hầu hết trên các tuyến giao thông đường bô và đường sắt để vượt qua các chướng ngại vật tự nhiên như sông, suối, kênh, rạch, đầm lầy, khe sâu... hoặc các chướng ngại vật nhân tạo như các công trình đường bộ, đường sắt, kiến trúc khác được xây dựng ở bên dưới... Trong đó cầu thép là loại cầu mà kết cấu chịu lực chính chủ yếu được làm bằng vật liệu thép. Cho tới nay cầu thép là loại cầu được sử dụng rộng rãi nhất cho các cầu nhịp trung và nhịp lớn do tính chất ưu việt của vật liệu thép. Đặc biệt ngày nay thép còn được thêm vào các thành phần kim loại quí khác để tạo ra những loại thép hợp kim có tính năng rất tốt, đặc biệt các chỉ tiêu cơ học rất cao và có khả năng chống rỉ tốt hơn, do vậy thép ngày càng trở nên quan trọng, nhất là khi xây dựng các cầu vượt nhịp lớn. Do thép là vật liệu dẳng hướng và có độ bền cao khi chịu mọi trạng thái ứng suất như kéo, nén, uốn, xoắn... nên có thể dùng cho tất cả các loại cầu khác nhau. Điều này đã tạo nên sự đa dạng và phong phú cho cầu thép như: cầu dầm, cầu giàn, cầu vòm, cầu treo, cầu dây văng, cầu khung và hệ liên hợp... Đặc biệt thép cường độ cao có khả năng chịu kéo rất tốt nên áp dụng rất hiệu quả trong cầu treo, cầu dây văng, cầu thép dự ứng lực, cầu vòm có thanh căng... giảm được khối lượng kết cấu, tiết kiệm vật liệu, tiết kiệm thép, vượt được nhịp lớn. Điển hình là cầu treo Akashi Kaikyo ở Nhật vượt nhịp 1991m. Thép vừa có độ bền cao vừa có tính dẻo nên các liên kết được cấu tạo khá đơn giản, sản xuất và lắp ráp khá dễ dàng. Điều này đặc biệt lợi thế với cầu nhịp lớn, vì trong cầu nhịp lớn có thể phân thành các phân tố kết cấu có kích thước và trọng lượng phù họp với công nghệ thi công, để việc vận chuyển và lắp ráp được dễ dàng thuận lợi. Điều này cũng giúp phát huy tối đa khả năng tiêu chuẩn hoá, định hình hoá và cơ giới hoá từ khâu sản xuất kết cấu trong nhà máy đến khâu vận chuyển và lắp ráp ngoài hiện trường do vậy giảm được thời gian và chi phí xây dựng. Thép vừa có tính dẻo vừa có tính đồng nhất cao nên sự phân bố lại úng suất biến dạng rất tốt, có khả năng chịu lực cục bộ tốt, chịu tác động của các tải trọng động tốt. Thép có độ cứng khá lớn góp phần tăng sự ổn định của kết cấu, đặc biệt trong kết cấu chịu nén, nén uốn đồng thời. 5 cầu thép có nhiều ưu điểm song cũng tồn tại một số nhược điêm lớn cần cân nhắc khi áp dụng: - Giá thành của thép khá cao dẫn tới chi phí cho vật liệu làm cầu thép cao. - Thép thường gỉ mạnh trong môi trường không khí ấm. axit, m uối... giảm tuổi thọ công trình. - Chi phi duy tu, bão dưỡng, sơn sửa định kỳ cao. - Những nghiên cứu để khắc phục các nhược điểm trên đã được triên khai như: - Sử dụng thép cường độ cao để giảm khối lượng và chi phí. - Dùng thép họp kim không gỉ, thép mạ, thép tôi, sơn phủ bảo vệ bằng sơn chống g i... Nhìn chung cầu thép rất đa dạng, phong phú, kết cấu thanh mành, vượt được nhịp rất lớn, thời gian thi công nhanh, chi phí trong thi công rẻ song chi phí vật liệu và chi phí trong khai thác khá cao (chi phí sơn, sữa, bão dưỡng cầu...) vì vậy, khi lựa chọn phương án cần có cân nhắc kỹ lưỡng: - Giá thành xây dựng ban đầu. - Chi phí khai thác (chi phí sơn ,sữa, bão dưỡng cầu. - Qui mô dự án, khả năng xây dựng, tiến độ xây dựng. - Tác động của môi trường. - Tuổi thọ công trình. - Mỹ quan, M ột số hình ảnh về câu thép đã được xây dựng trong nước và trên thế giới: Hình 1.1. Cầu qua vịnh Forth - Scotland, nhịp chính 52ỉm (1890) 6 Hình 1.2. Cầu Quebec - Canada, nhịp chỉnh 549m (1917) Hĩnh 1.3. Cầu Sydney - Australia, nhịp chính 503m (1932) Hình 1,4. Cầu Rio Antirio - Hy Lạp, nhịp chính 560m (2004) 1 ... - tailieumienphi.vn
nguon tai.lieu . vn