Tài liệu Bài giảng cầu gỗ

GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç cÇu gç Ch−¬ng I: CÊu t¹o cÇu dÇm gç gi¶n ®¬n nhÞp nhá §1. 1. kh¸i niÖm chung vÒ cÇu gç (0.5 TiÕt) 1. −u khuyÕt ®iÓm vµ ph¹m vi sö dông cÇu gç. Gç lµ vËt liÖu x©y dùng ®−îc dïng réng r·i trong c¸c c«ng tr×nh kh¸c nhau do gç cã −u, nh−îc ®iÓm sau: ¦u ®iÓm: - Khèi l−îng riªng nhá - ChÕ t¹o dÔ - DÔ thi c«ng, s÷a ch÷a Nh−îc ®iÓm sau: - DÔ ch¸y, h− háng do môc, mèi, mät, hµ. - DÔ nøt nÎ, cong vªnh, nhiÒu m¾t sÑo, kÝch th−íc kh«ng ®ång ®Òu gi÷a ngän vµ gèc, tÝnh chÊt c¬ häc kh«ng ®ång nhÊt ®¼ng h−íng. - ChiÒu dµi sö dông cña c©y gç h¹n chÕ, tuæi thä thÊp, khi khai th¸c sö dông tèn nhiÒu c«ng duy tu söa ch÷a. Do nh÷ng −u nh−îc ®iÓm kÓ trªn mµ cÇu gç ®−îc dïng trong ph¹m vi sau: V−ît nhÞp kh«ng lín, n¬i s½n gç, trªn c¸c tuyÕn ®−êng ®Þa ph−¬ng, ®−êng l©m nghiÖp, lµm cÇu t¹m ®Ó dùng cÇu chÝnh, lµm sµn ®¹o, cÇu c«ng t¸c phôc vô thi c«ng, ®¶m b¶o giao th«ng thêi chiÕn. 2. C¸c hÖ thèng c¬ b¶n cña cÇu gç. a) HÖ thèng cÇu dÇm gi¶n ®¬n Th−êng cã dÇm däc b»ng c©y gç trßn hoÆc gç xÎ dïng víi khÈu ®é l = (8 ÷10)m, khi dÇm däc lµ lo¹i gç tæ hîp ghÐp b»ng chªm däc hoÆc chèt b¶n th× khÈu ®é cã thÓ tíi (12 ÷ 14)m, nÕu dïng gç d·n keo th× (18 ÷24)m. ¦u ®iÓm: CÊu t¹o chÕ tao ®¬n gi¶n, chiÒu cao kiÕn tróc thÊp. b) HÖ thèng cÇu dÇm cã thanh chèng xiªn (cÇu n¹ng chèng) ¸p dông cho nhÞp tõ (8 ÷10) ≤ l ≤ 20m. Thanh chèng xiªn t¹o mét ®iÓm tùa cho dÇm t¸c dông nh− mét trô phô do ®ã gi¶m m«men uèn trong dÇm. Khi mè trô cao th−êng lµm thªm thanh kÐo ®Æt ë ®é cao d−íi tiÕp ®iÓm cña n¹ng chèng víi cét. c) HÖ thèng cÇu dµn chèt. ¸p dông cho l ≥ 20m. C¸c thanh gç liªn kÕt víi nhau b»ng chèt gç, thÐp, ®inh vµ cã thÓ l¾p r¸p trong c«ng x−ëng. 1 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç a) b) Thanh kÐo MNTC MNTC c) MNTC H×nh 1.1. C¸c d¹ng cÇu gç a) CÇu dÇm gi¶n ®¬n; b) CÇu n¹ng chèng; c) CÇu dµn chèt §2.. cÊu t¹o cÇu dÇm gç gi¶n gi¶n ®¬n nhÞp nhá i. cÊu t¹o chung (1 TiÕt) 1. KÕt cÊu nhÞp Gåm dÇm däc lµ bé phËn chÞu lùc chÝnh, t¸c dông ®Ó v−ît nhÞp vµ ®ì mÆt xe ch¹y. Cã hai h×nh thøc bè trÝ dÇm däc: + §Æt däc + §Æt th−a DÇm däc ®Æt dµy: Cù li tim hai dÇm däc (0.5÷0.6)m, sö dông cho kÕt cÊu phÇn xe ch¹y cã l = (5 ÷ 6)m. Xµ mò chÞu uèn. DÇm däc ®Æt th−a: Cù li tim dÇm däc t−¬ng ®èi lín tõ (1,5 ÷ 1,8)m vµ ®Æt trùc tiÕp lªn xµ mò ë vÞ trÝ cäc cña mè trô. Do ®ã xµ mò kh«ng chÞu uèn nh−ng kÕt cÊu phÇn xe ch¹y phøc t¹p h¬n, trªn dÇm däc lµ dÇm ngang ®Æt dµy, trªn dÇm ngang lµ v¸n mÆt cÇu. a) b) V¸n mÆt cÇu V¸n mÆt cÇu DÇm ngang DÇm ngang DÇm däc DÇm däc Xµ mò (0.5-0.6)m Xµ mò (1.5-1.8)m H×nh 1.2. DÇm däc a) Dµm däc ®Æt dµy; b) DÇm däc ®Æt th−a 2 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç DÇm däc ®Æt th−a th−êng lµm tõ 2 ÷ 3 c©y gç chång lªn nhau, liªn kÕt víi nhau b»ng bu l«ng vµ chèt b¶n ®Ó tr¸nh xª dÞch gi÷a chóng. M«men qu¸n tÝnh cña dÇm b»ng tæng m«men qu¸n tÝnh cña c¸c c©y gç t¹o nªn dÇm. ChiÒu cao dÇm däc ®Æt th−a t−¬ng ®èi lín nªn cÇn cÊu t¹o liªn kÕt ngang ch¾c ch¾n ®Ó ®¶m b¶o æn ®Þnh. Do dÇm däc tËp trung ®Æt ë xµ mò ngay chç ®inh cét nªn xµ mò chØ chÞu Ðp mÆt kh«ng bÞ ¶nh h−ëng cña uèn. MÆt cÇu gç th−êng ®−îc ®Æt trªn dÇm ngang, hoÆc ®Æt trùc tiÕp lªn dÇm däc. §Ó mÆt cÇu b»ng ph¼ng ng−êi ta cßn r¶i mét líp ®¸ d¨m dµy tõ (10 ÷ 12)cm vµ trªn líp ®¸ d¨m r¶i mét líp nhùa ®−êng hoÆc h¾c Ýn ®Ó lµm t¨ng c−êng ®é vµ chèng n−íc lät qua. §¸ d¨m DÇm ngang DÇm däc H×nh 1.3. MÆt cÇu phñ ®¸ d¨m MÆt cÇu 1 líp v¸n dïng cho tõng tr−êng hîp dÇm däc ®Æt dµy, mÆt cÇu dÇm däc ®Æt th−a ph¶i cã hai líp v¸n, líp v¸n trªn cã thÓ ®Æt däc hoÆc ngang cÇu. 2. Mè trô Th«ng th−êng mè trô cÇu gç th−êng lµm lo¹i mè trô cäc hay mè trô kª. Mè trô cäc: Lµm phæ biÕn nhÊt, gåm mét hµng cäc ®ãng vµo ®Êt, c¸c cäc ®−îc liªn kÕt víi nhau H=2-3m MNTC (3-4)m (1.5-2)m H>3-4m b»ng xµ mò bëi chèt thÐp hoÆc ®inh ®Øa. Cù li gi÷a hai cäc th−êng (1.5 ÷ 2)m. ChiÒu s©u ®ãng cäc vµo ®Êt < 4 m. KÑp ngang H>5m H>6m KÑp chÐo MNTC MNTC Cäc phô Cäc xiªn H×nh 1.4. Trô cäc Mè trô kª: Sö dông khi nÒn ®Êt tèt, c¸t chÆt. CÊu t¹o gåm c¸c cét, xµ ®Õ, xµ mò vµ xµ chÐo. 3 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç Xµ mò NÑp chÐo Cét Xµ ®Õ H×nh 1.5. Trô kª Ngoµi ra cßn cã lo¹i mè trô hai hµng cäc vµ ®−îc liªn kÕt thµnh trô kh«ng gian. ii. cÊu t¹o chi tiÕt (4 TiÕt) CÇu gç cã c¸c bé phËn sau: - MÆt ®−êng xe ch¹y. - DÇm däc, v× gi¸. 1. CÊu t¹o mÆt ®−êng xe ch¹y. a) MÆt cÇu mét líp v¸n. Dïng gç trßn xÎ ®«i hay ®Ó nguyªn ®Æt s¸t nhau trùc tiÕp lªn dÇm däc. Trªn b¶n mÆt cÇu cã ®Æt c¸c nÑp gç trßn v¸t c¹nh lµm gç vØa vµ liªn kÕt víi c¸c dÇm däc b»ng bu l«ng ®Ó gi÷ chÆt v¸n mÆt cÇu víi dÇm däc. §Ó mÆt cÇu b»ng ph¼ng, xe ch¹y ªm thuËn vµ ¸p lùc b¸nh xe ph©n bè cho nhiÒu v¸n h¬n ng−êi ta phñ lªn mÆt cÇu mét líp ®¸ d¨m (10 ÷ 12)cm (hoÆc ®Êt cÊp phèi). Trªn líp ®¸ d¨m d¶i líp nhùa ®−êng hoÆc h¾c Ýn ®Ó t¨ng c−êng ®é cøng vµ chèng n−íc lät qua. Th«ng th−êng ng−êi ta dïng v¸n vÖt réng (0.8 ÷ 1.2) m dµy (3 ÷ 5)cm võa cã t¸c dông chèng bµo mßn ph©n phèi ¸p lùc cho nhiÒu v¸n ë d−íi. V¸n vÖt th−êng gåm tõ (4 ÷ 6) tÊm ®−îc gi÷ bëi ®ai thÐp. a) DÇm ngang DÇm däc b) §¸ d¨m DÇm ngang DÇm däc c) (80-120)cm H×nh 1.6. CÊu t¹o mÆt cÇu 1 líp v¸n 4 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç b) MÆt cÇu hai líp v¸n • §èi víi dÇm däc d¶i dµy Líp mÆt cÇu th−êng gåm mét líp dÇm ngang b»ng gç trßn hoÆc gç xÎ ®Æt s¸t c¹nh nhau, bªn trªn lµ mét líp v¸n mÆt cÇu ®ång nhÊt ®Æt suèt chiÒu dµi cÇu. Liªn kÕt gi÷a hai líp b»ng ®inh mò. Líp v¸n trªn cã t¸c dông chèng bµo mßn vµ ph©n phèi ¸p lùc cho nhiÒu v¸n ë d−íi lµm cho mÆt cÇu b»ng ph¼ng, ªm thuËn nªn lÊy theo cÊu t¹o dµy tõ 5 ÷ 6 cm. (H×nh 1.7a). • §èi víi dÇm däc ®Æt th−a DÇm ngang ph©n bè th−a h¬n, kÕt cÊu dÇm ngang (0,5 ÷ 0,6) m. Trªn dÇm ngang ®Æt hai líp v¸n. Líp v¸n d−íi ®Æt theo chiÒu däc cÇu vµ cã kho¶ng hë (2 ÷ 3) cm ®Ó tho¸ng giã. Líp v¸n trªn cã thÓ ®Æt ngang hoÆc däc cÇu dïng ®Ó ph©n bè ¸p lùc ho¹t t¶i vµ ®Ó chèng hao mßn. + NÕu líp v¸n trªn ®−îc ®Æt ngang th× xe ch¹y kh«ng bÞ tr−ît nh−ng khi thay thÕ ph¶i thay toµn bé v¸n. (h×nh 1.7b) + NÕu líp v¸n trªn ®−îc ®Æt däc th× khi h− háng cÇn thay thÕ chØ cÇn thay thÕ ë vÞ trÝ vÖt b¸nh xe, chç b¸nh xe hay tiÕp xóc víi v¸n. §Ó chèng tr−ît ng−êi ta hay t¹o líp v¸n trªn h×nh ch÷ V (h×nh 1.7c). a) MÆt cÇu DÇm ngang DÇm däc V¸n trªn b) V¸n d−íi DÇm ngang (2-3)cm DÇm däc V¸n trªn c) V¸n d−íi DÇm ngang (2-3)cm DÇm däc H×nh 1.7. MÆt cÇu 2 líp v¸n c) MÆt cÇu b»ng bª t«ng nhùa MÆt cÇu gåm c¸c v¸n ®øng cã chiÒu cao, chiÒu réng kh¸c nhau ®Ó ®¸ d¨m cã thÓ lät qua vµ lµm cho líp bªt«ng nhùa liªn kÕt tèt víi líp v¸n mÆt. C¸c tÊm v¸n ®−îc liªn kÕt ch¾c ch¾n víi nhau theo h−íng ngang b»ng ®inh. Líp bªt«ng nhùa cã chiÒu dµy kho¶ng (4 ÷ 6)cm khi xe nhÑ; (5 ÷ 7)cm khi t¶i träng nÆng h¬n. Nh−îc ®iÓm cña lo¹i nµy cã tÜnh t¶i lín vµ ph¶i b¶o vÖ v¸n khái môc b»ng c¸ch tÈm thuèc phßng môc. 5 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç BT nhùa V¸n l¸t ®øng DÇm däc H×nh 1.8. MÆt cÇu bª t«ng nhùa d) CÊu t¹o ®−êng ng−êi ®i, lan can, tay vÞn vµ gê ch¾n b¸nh - §−êng ng−êi ®i: Th−êng dïng v¸n l¸t däc dµy 5 cm ®Æt trªn c¸c thanh gç ng¾n ®Æt theo ph−¬ng ngang cÇu. BÒ réng lÒ ng−êi ®i lµ 0,75 m kÓ tõ mÐp trong cét lan can ®Õn mÐp gê ch¾n b¸nh. - Lan can tay vÞn: chiÒu cao h = (1,1 ÷ 1,2) m, cù li gi÷a c¸c cét kho¶ng (1,5 ÷ 2,5) m. TiÕt diÖn cét (14x14) cm liªn kÕt c¸c thanh gç ngang vµ gç däc b»ng bul«ng. - Gê ch¾n b¸nh: ®Ó ng¨n c¸ch phÇn xe ch¹y víi lÒ ng−êi ®i. - §é dèc mÆt cÇu: dèc däc 2 ÷ 3 % vµ ®é dèc ngang 1,5 ÷ 2%. LÒ ng−êi ®i Gç ng¾n H×nh 1.9. Lan can vµ lÒ ng−êi ®i 2. CÊu t¹o dÇm däc a) DÇm däc ®Æt dµy Th−êng lµm b»ng c©y gç tù nhiªn cã ®é thon tù nhiªn, mÆt trªn b¹t ph¼ng suèt chiÒu dµi vµ mÆt d−íi ë 2 ®Çu, lµm sao ®Ó cho chiÒu cao kiÕn tróc ë 2 ®Çu dÇm nh− nhau (h×nh 1.10a). Trªn dÇm däc ®Æt dÇm ngang phÇn xe ch¹y b»ng gç trßn xÐn hai ®Çu. Nh÷ng dÇm ngang nµy ®Æt th¼ng gãc víi trôc däc cÇu vµ ph©n bè sao cho mèi nèi so le nhau. Khi chiÒu dµi nhÞp l ≤ 6 m mçi dÇm däc chØ yªu cÇu mét c©y gç, kh«ng yªu cÇu liªn kÕt c¸c dÇm däc. Khi l ≥ 6 m, mçi dÇm däc gåm (2 ÷ 3) c©y gç ®Æt chång lªn nhau, ®−îc liªn kÕt víi nhau b»ng neo vµ bul«ng. a) L+0.5m Ngän Gèc L b) DÇm ngang DÇm däc DÇm ngang Gç neo Xµ mò 6 Gç neo 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç H×nh 1.10. CÊu t¹o dÇm däc ®Æt dµy C¸c gç neo dïng ®Ó ®¶m b¶o æn ®Þnh cña dÇm däc theo h−íng ngang vµ liªn kÕt víi c¸c dÇm däc bªn c¹nh. Gç neo lµ nh÷ng khóc gç trßn ®−êng kÝnh (16 ÷ 18) cm ®Æt vµo gi÷a mÆt tiÕp xóc cña 2 líp c¸c c©u gç dÇm däc. b) DÇm däc ®Æt th−a DÇm däc gåm tõ (2 ÷ 3) c©y gç liªn kÕt víi nhau, ®Æt trªn xµ mò t¹i vÞ trÝ ®Ønh cäc. KÕt cÊu gi÷a c¸c dÇm däc tõ (1,5 ÷ 1,7) m. Tuú thuéc vµo t¶i träng vµ khÈu ®é nhÞp cã 2 kiÓu liªn kÕt dÇm däc. + DÇm däc tiÕt diÖn kiÓu bã. + DÇm däc tiÕt diÖn kiÓu tæ hîp DÇm däc tiÕt diÖn kiÓu bã: C¸c c©y gç ®−îc liªn kÕt víi nhau b»ng neo hoÆc bu l«ng ®Ó chèng l¹i lùc tr−ît theo h−íng däc gi÷a c¸c c©y gç. DÇm cã tiÕt diÖn kiÓu bã liªn kÕt víi nhau b»ng neo vµ thanh chÐo. DÇm däc gåm (3 ÷ 4) c©y gç. (0.5-0.6)m KÑp gç Gç neo Bu l«ng H×nh 1.11. DÇm däc kiÓu bã DÇm däc tiÕt diÖn kiÓu tæ hîp: C¸c c©y gç trong dÇm däc ®−îc liªn kÕt víi nhau b»ng then hoÆc chèt cã t¸c dông chèng l¹i tr−ît theo ph−¬ng däc c¸c c©y gç. Khi ghÐp b»ng chªm th× trÞ sè khe hë gi÷a c¸c c©y gç kh«ng ®−îc lín h¬n (0,4 ÷ 0,5)d ®èi víi dÇm hai líp vµ 0,25d ®èi víi dÇm 3 líp, d - ®−êng kÝnh c©y gç dÇm däc. Chªm gç chèt b¶n thÐp 7 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç H×nh 1.12. DÇm däc kiÓu tæ hîp Khi ghÐp b»ng chèt b¶n, ta cã chèt b¶n lµm b»ng thÐo hoÆc gç cøng ®Æt vµo r·nh xoi s½n trong c¸c thanh bÞ ghÐp. + Chèt b¶n thÐp: δ = (8 ÷ 12) mm h = (7 ÷ 10)δ + Chèt b¶n gç: δ = (10 ÷ 16) mm h = (4,5 ÷ 6) δ 3. CÊu t¹o mè trô (v× gi¸) Liªn kÕt cäc víi xµ mò: b»ng méng hay ghÐp chèt (h×nh 1.13b). ChiÒu s©u lç méng lín h¬n chiÒu cao méng mét chót (tõ 0,5 ÷ 1) cm ®Ó ¸p lùc kh«ng truyÒn lªn méng. KÝch th−íc lç méng vµ méng nh− h×nh vÏ. HiÖn nay hay dïng chèt thÐp gäi lµ ®inh xuyªn t©m. Chèt thÐp cã thÓ lµ ®inh ®ãng qua lç xµ mò xuèng cäc hay ®Æt chèt vµo lç khoan s½n. Xµ mò: MÆt trªn b¹t ph¼ng ®Ó kª dÇm. MÆt d−íi b¹t ph¼ng ë vÞ trÝ cäc (h×nh 1.13b). Tr−êng hîp xµ mò vu«ng cã thÓ dïng thªm ®ai thÐp liªn kÕt víi cäc vµ b¾t bul«ng nh− (h×nh 1.13c). Cäc: cã thÓ dïng c©y gç hay gç hép. Khi chiÒu dµi däc lín ph¶i tiÕn hµnh nèi dµi. VÞ trÝ mèi nèi cao h¬n MNTN ≥ (0,3 ÷ 0.5) m ë chç kÑp ngang. Mçi n¬i ph¶i ®¬n gi¶n truyÒn ¸p lùc tèt. Cã thÓ nèi b»ng èng thÐp hay kÑp b»ng s¾t gãc víi bul«ng. Nèi ¸p dïng ®ai èc vµ bul«ng kÑp chÆt (h×nh 1.13d). Khi chiÒu s©u ®¸y cäc lín cã thÓ nèi dµi trong qu¸ tr×nh ®ãng. Tr−êng hîp nµy mèi nèi ph¶i ch¾c ch¾n h¬n b»ng ®ai thÐp vµ gi÷ chÆt b»ng ®inh mãc hay ®ãng ®inh ®Ó ®ai kh«ng xª dÞch theo cäc khi ®ãng (h×nh 1.13d). C¸c xµ ngang vµ chÐo: liªn kÕt víi cäc b»ng méng trßn. ChiÒu s©u khoÐt lç trong nhá h¬n (2 ÷ 3) cm sau ®ã bÞ kÑp chÆt b»ng bul«ng. NÕu cäc b»ng gç hép vµ kÑp b»ng v¸n xÎ th× kh«ng cÇn méng. Thanh chèng xiªn: Liªn kÕt víi cäc ë ®Çu thanh b»ng méng tú kiÓu r¨ng c−a vµ còng xiÕt chÆt b»ng bul«ng. (h×nh 1.13e). C¸c bu l«ng: liªn kÕt ®Òu cã r«ng ®en b»ng thÐp l¸ dµy ≥ 0.3 cm ®Ó tr¸nh Ðp dËp gç. 8 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç V× gi¸ kÐp a) (0.5-1)cm MNTC c) l1 d1 b) d δ=(0.5-1)cm b 6cm a e) 3d (3-3.5)d d) d Thanh xiªn Bu l«ng KÑp ngang d H×nh 1.13. CÊu t¹o III. nèi tiÕp ®−êng víi cÇu (0.5 TiÕt) Nguyªn nh©n g©y ra æ gµ t¹i chç tiÕp gi¸p gi÷a cÇu víi ®−êng lµ do ®é cøng cña cÇu vµ ®−êng kh¸c nhau. Do ®ã, chç nèi tõ cÇu vµo ®−êng ph¶i ®¶m b¶o cho xe ch¹y ªm thuËn, ®ång thêi cÊu t¹o chç nèi ph¶i tr¸nh lµm cho kÕt cÊu cña cÇu chãng bÞ môc n¸t vµ ph¶i dïng ®−îc l©u. V× vËy ph¶i gi¶i quyÕt tèt chç nèi tiÕp gi÷a cÇu víi ®−êng. Th«ng th−êng h×nh thøc nèi tiÕp gi÷a cÇu víi ®−êng nh− sau: - T−êng ch¾n ®Êt: ®−îc lµm b»ng gç xÎ ®«i hoÆc gç trßn nhá do cäc gç ë mè hoÆc hµng cäc ®Æc biÖt chèng ®ì. T−êng ch¾n ®−îc ®Æt tõ ®é cao d−íi nÒn ®−êng (30÷50)cm ®Ó chèng ®Êt bÞ Ðp tråi. Gi÷a t−êng ch¾n vµ ®Çu mót dÇm däc ®Ó 1 khe hë ∆ ≥ 5cm cho tho¸ng giã. VÒ phÝa nÒn ®−êng cßn phñ 1 líp ®Êt sÐt ®Ó chèng môc cho t−êng ch¾n. B¶n ®Öm gç §¸ héc Líp ®Öm ®Êt sÐt T−êng ch¾n trô cäc t−êng ch¾n H×nh 1.14. Chç nèi cÇu vµo nÒn ®−êng 9 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç - §Ó chèng lón cña nÒn ®−êng chç nèi, ng−êi ta dïng mét b¶n ®Öm b»ng gç xÎ ®«i ghÐp b»ng chªm ngang ®Æt trªn 1 líp c¸t d−íi mÆt ®−êng 1 chiÒu s©u nhá, mét ®Çu tùa trªn t−êng ch¾n. B¶n gç nµy ph©n bè ¸p lùc b¸nh xe trªn nÒn ®−êng vµ b¶o ®¶m cho viÖc qua l¹i ®−êng b×nh th−êng khi ®Êt bÞ lón. Ta thÊy khi kh«ng cã b¶n ®Öm, ®Êt nÒn ®−êng sÏ bÞ lón s©u ë chç nèi, ®Êt nÒn ®−êng vµ phµn t− chãp nãn ph¶i ®¾p b»ng ®Êt tèt, ®Çm kü tõng líp máng µm sao cho ®é lón rÊt Ýt. §Ó chèng Èm cho t−êng ch¾n vµ b¶n ®Öm, ë chç nèi vÒ phÝa nÒn ®−êng trªn chiÒu dµi kho¶ng 5m, cã quÐt h¾c Ýn hoÆc lµm 1 líp phßng n−íc b»ng bª t«ng nhùa. IV. vÝ dô vÒ cÊu t¹o Ch−¬ng II: TÝnh to¸n c¸c bé phËn cÇu dÇm gç gi¶n ®¬n nhÞp nhá §1. 1. tÝnh v¸n mÆt cÇu (1 TiÕt) Nguyªn t¾c chung khi tÝnh to¸n: - T¶i träng « t« lµ t¶i träng bÊt lîi nhÊt do t¸c dông cña t¶i träng xe xÝch t¸c dông lªn mÆt cÇu th−êng kh«ng nguy hiÓm
khi tÝnh to¸n chØ cÇn tÝnh theo ¸p lùc cña b¸nh xe «t« nÆng. - C¸c v¸n l¸t cña mÆt cÇu chñ yÕu chÞu uèn. - S¬ ®å lµm viÖc lµ dÇm liªn tôc trªn c¸c gèi ®µn håi, nh−ng thiªn vÒ an toµn vµ ®¬n gi¶n trong tÝnh to¸n ng−êi ta tÝnh to¸n nh− dÇm gi¶n ®¬n dùa trªn c¸c gèi lµ c¸c dÇm ngang vµ dÇm däc. 1. TÝnh v¸n 1 líp - Nguyªn t¾c: + ¸p lùc tËp trung cña b¸nh xe trªn cÇu t¸c dông hoµn toµn lªn 1 c©y gç. + Coi mÆt cÇu lµ dÇm gi¶n ®¬n cã chiÒu dµi tÝnh to¸n lµ cù ly L gi÷a c¸c dÇm däc. Ps P1 L b0 P1/b0 LV P1/2 P1/2 H×nh 2.1. S¬ ®å tÝnh v¸n 1 líp - M«men uèn tÝnh to¸n trong mét thanh cña b¶n mÆt cÇu bá qua träng l−îng b¶n th©n lµ: 10 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç nhP1  L v b o   −  2  2 4  bo  nhP1  = Lv −  4  2  Mmax = Trong ®ã: P1 - ¸p lùc b¸nh sau cña xe nÆng. bo - bÒ réng b¸nh xe. bo=0.3m ®èi víi xe th−êng, Theo QT 1979, xe H10 cã: bo=0.4m ®èi víi xe nÆng. nh - hÖ sè v−ît t¶i cña ho¹t t¶i «t«, nh = 1.4. Lv- chiÒu dµi tÝnh to¸n cña v¸n l¸t mÆt cÇu. - TÝnh duyÖt: DuyÖt c−êng ®é theo øng suÊt ph¸p: σ= 1.3Mmax ≤ 1.2R u W Trong ®ã: W - m«men chèng uèn cña tiÕt diÖn c©y gç cã xÐt ®Õn gi¶m yÕu do trong qu¸ tr×nh sö dông cÇu b¶n mÆt cÇu cã thÓ bÞ mßn ®i tõ 2÷3cm do ®ã ®−a ra hÖ sè 1.3. Ru - c−êng ®é tÝnh to¸n cña c©y gç khi chÞu uèn. (Gç nhãm IV khi ®é Èm W=15% Ru =17 Mpa, W = 18% th× Ru = 15 Mpa). Theo Quy tr×nh, khi tÝnh to¸n cÇu dÇm ®Æc gi¶n ®¬n vµ kÕt cÊu nhÞp phÇn xe ch¹y th× c−êng ®é tÝnh to¸n gç khi chÞu kÐo, chÞu nÐn vµ chÞu uèn ®−îc phÐp t¨ng lªn 20%. 2. TÝnh v¸n 1 líp trªn phñ ®¸ d¨m Tr−êng hîp nµy ¸p lùc tËp trung cña b¸nh xe sÏ ph©n bè theo 1 gãc b»ng 450 qua tÇng ®¸ d¨m. Gäi h lµ chiÒu dµy líp ®¸ d¨m, lÊy lõ 1/4 ®−êng kÝnh thanh trong b¶n mÆt cÇu ®Õn mÆt cÇu ®èi víi b¶n mÆt cÇu lµ c©y gç, cßn ®èi víi v¸n l¸t th× h b»ng chiÒu dµy líp ®¸ d¨m. Ps L b0 a0 DÇm däc a d h 45° 45° 45° 45° P1 b q1 h d/4 P1/b LV P1/2 P1/2 H×nh 2.2. S¬ ®å tÝnh v¸n 1 líp trªn phñ ®¸ d¨m ChiÒu dµi tiÕp xóc cña vÖt b¸nh xe xuèng qua líp ®¸ d¨m lµ: 11 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç a= a0 + 2h Trong ®ã: ao- chiÒu dµi b¸nh xe tiÕp xóc víi mÆt cÇu Theo QT 1979, víi c¸c ®oµn xe «t« tiªu chuÈn ao= 20cm. ChiÒu réng tiÕp xóc cña vÖt b¸nh xe xuèng qua líp ®¸ d¨m lµ: b= b0 + 2h Trong ®ã: bo - bÒ réng b¸nh xe. Theo QT 1979, xe H10 cã: bo=0.3m ®èi víi xe th−êng, bo=0.4m ®èi víi xe nÆng. Gäi m lµ sè v¸n ph¶i chiu t¸c dông cña ¸p lùc b¸nh xe th×: hay: m= a d m= a o + 2h d Trong ®ã: d- ®−êng kÝnh c©y gç. ¸p lùc do mçi c©y gç ph¶i chÞu lµ: hay: P1 = Ps m P1 = Ps ×d a o + 2h T−¬ng tù ta còng cã m«men uèn tÝnh to¸n trong mçi v¸n cña b¶n mÆt cÇu lµ: 2 Mmax = q1L v nP  b + h 1 L v −  8 4  2 Trong ®ã: q1- TÜnh t¶i do c¶ träng l−îng cña v¸ vµ ®¸ d¨m. q1= n1g1 + n2g2 n1, n2- hÖ sè t¶i träng cña líp v¸n mÆt cÇu, ®¸ d¨m n1 = 1.2. n2 = 1.5. g1 - t¶i träng r¶i ®Òu do träng l−îng b¶n th©n v¸n. g2- tÜnh t¶i r¶i ®Òu trªn 1 v¸n mÆt cÇu do träng l−îng líp ®¸ d¨m. g2=hdγ® γ®- träng l−îng thÓ tÝch cña líp ®¸ d¨m, γ® = 1.7 T/m3. TÝnh duyÖt: C«ng thøc tÝnh duyÖt gièng trªn nh−ng kh«ng kÓ ®Õn ®é bµo mßn líp v¸n mÆt cÇu. σ= Mmax ≤ 1.2R u W 3. TÝnh v¸n mÆt cÇu 2 líp v¸n 12 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç Theo Quy tr×nh, khi lµm b¶n mÆt cÇu 2 líp, líp trªn kh«ng cÇn tÝnh to¸n chØ c¨n cø vµo ®iÒu kiÖn bÞ hao mßn mµ quy ®Þnh bÒ dµy tõ 5÷6cm. Líp b¶n d−íi chÞu lùc, coi nh− dÇm gi¶n ®¬n ®Æt tù do trªn c¸c gèi vµ tÝnh nh− dÇm chÞu uèn d−íi t¸c dông cña t¶i träng «t«, v× t¶i träng nµy cho néi lùc bÊt lîi nhÊt. Khi líp d−íi b»ng v¸n gç, khÈu ®é tÝnh to¸n L cña nã sÏ b»ng kho¶ng c¸ch l1 gi÷a mÐp trong cña phÇn xÐn b»ng cña 2 dÇm ngang céng víi bÒ dµy v¸n gç h. Nh−ng bÊt kú tr−êng hîp nµo L còng kh«ng ®−îc lín h¬n kho¶ng c¸ch lo gi÷a trôc 2 dÇm ngang. Khi líp d−íi b»ng gç xÎ ®«i hÆc gç trßn nhá, khÈu ®é tÝnh to¸n khÈu ®ä tÝnh to¸n sÏ lÊy b»ng kho¶ng c¸ch gi÷a trôc 2 dÇm däc ®ì nã. ¸p lùc tËp trung P cña b¸nh xe «t« tõ líp trªn sÏ truyÒn xuèng vµi tÊm v¸n cña líp d−íi. Tr−êng hîp líp trªn vµ v¸n d−íi ®Æt däc th× sè v¸n chÞu ¸p lùc P sÏ tÝnh theo h×nh 2.3. a0 Ps h 45° P a L1 L P1 P1 P1 L0 a P/a LV P/2 P/2 H×nh 2.3. S¬ ®å tÝnh b¶n mÆt cÇu 2 líp v¸n Th−êng bÒ réng b¸nh xe tõ 30, 40cm, ta cã thÓ coi ¸p lùc b¸nh xe ph©n bè t−¬ng ®−¬ng trªn 3 vµ 2.5 tÊm v¸n d−íi, tøc lµ: P1 = P 3 vµ P 2. 5 Tr−êng hîp líp trªn vµ v¸n d−íi ®Æt th¼ng gãc nhau cÇn xÐt ®Õn sù ph©n bè ®µn håi cña ¸p lùc b¸nh xe tõ líp trªn xuèng, ¸p lùc tÝnh to¸n cña mçi thanh líp d−íi trong b¶n mÆt cÇu lo¹i nµy cã thÓ lÊy gÇn ®óng b»ng 1/2 ¸p lùc b¸nh xe P. D−íi t¸c dông cña ¸p lùc b¸nh xe «t«, mçi thanh cña líp d−íi b¶n mÆt cÇu sÏ chÞu 1 m«men uèn tÝnh to¸n ( bá qua träng l−îng ¶n th©n cña b¶n mÆt) lµ: M = n h. Trong ®ã: P L b  −  2.n  2 2  P/n - ¸p lùc trªn mçi thanh líp d−íi b¶n mÆt cÇu n – sè t¸m v¸n líp d−íi chÞu ¸p lùc b¸nh xe b – chiÒu dµi ph©n bè cña t¶i träng truyÒn trªn líp v¸n d−íi 13 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç §3.. tÝnh dÇm däc (4 TiÕt) Nguyªn t¾c: - TÝnh dÇm däc theo TTGH I, TTGH II víi 2 lo¹i ho¹t t¶i «t« vµ xe xÝch
LÊy néi lùc bÊt lîi nhÊt ®Ó tÝnh to¸n. - ¸p lùc b¸nh xe «t« coi nh− lùc tËp trung - Khi tÝnh tiÕn hµnh xÕp xe theo ph−¬ng ngang cÇu ë vÞ trÝ bÊt lîi nhÊt ®Ó t×m hÖ sè ph©n bè ngang, sau ®ã ®Æt t¶i träng däc cÇu sao cho dÇm däc tÝnh to¸n cã m«men lín nhÊt. 1. TÝnh dÇm däc ®Æt th−a a) X¸c ®Þnh hÖ sè ph©n bè ngang HÖ sè ph©n bè ngang chÝnh lµ hÖ sè ph©n bè t¶i träng cho c¸c bé phËn cña kÕt cÊu nhÞp. HÖ sè ph©n bè ngang do t¶i träng phô thuéc: - Sù ph©n bè dÇm däc trªn mÆt c¾t ngang cÇu - Sè l−îng dÇm däc vµ kho¶ng c¸ch gi÷a chóng - §é cøng dÇm däc. Sè l−îng dÇm tËp trung theo mÆt c¾t ngang cÇu th−êng nhá h¬n (4÷5) dÇm. Dïng ph−¬ng ph¸p ®ßn bÈy ®Ó x¸c ®Þnh hÖ sè ph©n bè ngang víi c¸c gi¶ thiÕt: - DÇm ngang ®Æt trªn dÇm däc lµ gi¶n ®¬n vµ cã mèi nèi. - Kh«ng xÐt ®Õn sù ph©n bè ®µn håi cña t¶i träng v× ¶nh h−ëng kh«ng ®¸ng kÓ.  T¶i träng «t« Th«ng th−êng dÇm däc chÞu lùc lín nhÊt lµ dÇm ë kho¶ng gi÷a khi cã 1 b¸nh xe «t« ®Æt ngay trªn dÇm. 1.7 1 1.1 1.7 2 a1 a2 l1 y1 a1 l1 3 4 l2 y2 y2 1 a2 l2 H×nh 2.5. S¬ ®å xÕp xe «t« ngang cÇu Nh− h×nh 2.5 ta cã ¸p lùc trªn dÇm däc sè 2: P2 = P (1+y1 + y2) = Trong ®ã: Q (1+y1 + y2) 2 Q =2P – T¶i träng mét trôc xe. P – Träng l−îng 1 b¸nh xe
P2 = k2 = 1 + y1 + y 2 .Q = k2.Q 2 1 + y1 + y 2 lµ hÖ sè ph©n bè ngang cña dÇm 2 2 14 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç 1.7 1.1 1.7 y2 1 y5 1 2 3 4 y4 H×nh 2.6. S¬ ®å xÕp xe «t« tÝnh hÖ sè ph©n bè ngang cho dÇm 1 ¸p lùc trªn dÇm 1: P1 = P (y4 + y5) = k1.Q k1 = y4 + y5 lµ hÖ sè ph©n bè ngang cña dÇm 1 2 Tõ ®ã ta cã c«ng thøc tæng qu¸t tÝnh hË sè ph©n bè ngang nh− sau: k= 1 ∑ yi 2  T¶i träng xe xÝch - Khi l1 = l2 th× ¸p lùc lín nhÊt xuÊt hiÖn khi ta ®Æt b¸nh xÝch ®øng gi÷a ®Ønh dÇm däc tÝnh to¸n. - Khi l1 ≠ l2 th× vÞ trÝ bÊt lîi nhÊt tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: y1 = y2
b1 b 2 = l1 l2 ¸p lùc trªn dÇm 2: P2 = T ωx 2.b P2 = T 1 1 T  1  l1 − b 1  1  l 2 − b 2     ( ) ( ) = b 1 + y + b 1 + y 1 1 2 2  2b  2 b 1 1 + l  + 2 b 2  1 + l 2b  2 2   1   2   = T  b b 1  l1 − b 1  b 2 +  +  2b  2 2  l1  2 = b1  T  b 2  T  b  T  b 1.b 1 b 2 .b 2  T  − 1− 1 −  = 1 −  = 1 − = 2  2 b l1 2 b l 2  2  2 l1  2  2 l 2  2  2 l   l 2 − b 2  b 12 b 22  T    = − b −   l 2  2b  2 l1 2 l 2  ( T – Träng l−îng xe xÝch)
kx = 1 b  1− lµ hÖ sè ph©n bè ngang cña xe xÝch 2  2 l  15 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç T/2 b 1 b 2.7 2 3 l1 4 l2 y1 1 y2 b1 b2 H×nh 2.7. S¬ ®å xÕp xe b¸nh xÝch b) TÝnh néi lùc lín nhÊt trong dÇm däc:  TÜnh t¶i: gt H×nh 2.10. TÜnh t¶i M«men tÜnh lín nhÊt do tÜnh t¶i g©y ra t¹i vÞ trÝ b¸nh sau lµ: ( 2 g .L  L c  g L c n .g L2 − c 2 Mt = nt t  −  − n t t  −  = t t 2 2 2 2  2 2 8 Qt (B) =nt.gt. ) L 2  T¶i träng «t« X¸c ®Þnh m«men uèn tÝnh to¸n Tr−êng hîp: L ≤ 7.5m. Ps Pt l/4 H×nh 2.8. S¬ ®å xÕp xe däc cÇu M«men tÝnh to¸n t¹i vÞ trÝ bÊt lîi nhÊt khi b¸nh xe ®Æt ë gi÷a nhÞp lµ: Mh = nh.k. Trong ®ã: PS .L 4 k – hÖ sè ph©n bè ngang 16 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç nh = 1.4 – hÖ sè v−ît t¶i cña «t« Tr−êng hîp: L > 7.5m vµ trªn cÇu chØ xÕp ®−îc 1 xe. VÞ trÝ bÊt lîi nhÊt khi b¸nh sau c¸ch ®iÓm gi÷a nhÞp 1 ®o¹n 0.5 c ( c – kho¶ng c¸ch tõ b¸nh sau ®Õn hîp lùc R cña 2 lùc Ps vµ Pt ) a C Ps R Pt M RA c/2 c/2 H×nh 2.9. S¬ ®å xÕp 2 b¸nh xe däc cÇu + M«men lín nhÊt ph¸t sinh t¹i mÆt c¾t ë vÞ trÝ b¸nh sau cã trÞ sè lµ: RL c L c Mh = RA  − 
Mh = nh.k.  −  L 2 2 2 2 2 Kho¶ng c¸ch c ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: R. c = Pt. a
c = Pt .a P .a = t R Pt + Ps (a – kho¶ng c¸ch gi÷a 2 trôc xe) X¸c ®Þnh lùc c¾t tÝnh to¸n 4m 4m Ps 4m Ps Pt A Pt B ld y1 y3 y2 H×nh 2.10. VÏ ®−êng ¶nh h−ëng QB ®Æt b¸nh sau t¹i B. Lùc c¾t ë gèi B lµ: Q« (B) = nh.k ∑ Pi. yi  T¶i träng xe xÝch Tr−êng hîp L > LX. M«men uèn lín nhÊt t¹i mÆt c¾t gi÷a nhÞp lµ: MX = nx.kx. Px .L x 2  L Lx   −  2 4  QX (B) =nx.kx.qx.ωx Tr−êng hîp L ≤ LX. M«men lín nhÊt ë mÆt c¾t gi÷a nhÞp lµ: 17 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç nh .k x .Px .L2 Mh = 8 Trong ®ã: PX - ¸p lùc trªn 1m dµi do t¶i träng b¸nh xÝch nh = 1.1 – hÖ sè v−ît t¶i cña xe xÝch LX - chiÒu dµi b¸nh xÝch L – chiÒu dµi tÝnh to¸n dÇm QX (B) =nx.kx.qx. L 2 S¬ ®å tÝnh M S¬ ®å tÝnh Q lX a) lX PX A B A B l ωX b) lX lX PX A B A B l H×nh 2.11. S¬ ®å tÝnh néi lùc xe xÝch  T¶i träng ng−êi M« men uèn tÝnh to¸n do t¶i träng ®oµn ng−êi ë mÆt c¾t gi÷a nhÞp: M ng = Trong ®ã: nh .k ng .q ng .L2 8 qng = Pn.x.ω x – bÒ réng lÒ ng−êi ®i. ω - diÖn tÝch ®−êng ¶nh h−ëng. Png = 300 kG/cm2 QX (B) =nng.kng.qng. 18 L 2 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung CÇu gç x png 1 2 ω H×nh 2.12 c) KiÓm to¸n kÕt cÊu nhÞp theo TTGH - Theo TTGH 1 vÒ c−êng ®é σ= τ= Trong ®ã: M ≤ 1.2 Ru W Q.S ng Jng .b ≤ Rc b – bÒ réng tiÕt diÖn Jng – momen qu¸n tÝnh tiÕt diÖn nguyªn Sng – m«men tÜnh cña phÇn tiÕt diÖn nguyªn chÞu c¾t ®èi víi trôc trung hoµ Rc, Ru - c−êng dé tÝnh to¸n cña gç khi chÞu c¾t, chÞu uèn - Theo TTGH 2 vÒ ®é cøng ( TÝnh víi tæ hîp t¶i träng tiªu chuÈn) + Ho¹t t¶i «t«: Tr−êng hîp L ≤ 7.5m. Khi ®ã t¶i träng tËp trung do ¸p lùc b¸nh xe nÆng t¹i gi÷a nhÞp. f= Trong ®ã: k.Ps .L3 L ≤ 48 E J d 180 k – hÖ sè ph©n bè ngang Ps – Träng l−îng trôc sau xe nÆng E – m«dun ®µ håi cña gç J – m«men qu¸n tÝnh cña dÇm däc Tr−êng hîp L >7.5m. TÝnh theo t¶i träng r¶i ®Òu t−¬ng ®−¬ng + Xe XÝch: Khi L ≤ LX. §é vâng ®−îc tÝnh nh− sau: f= 5 k x .Px .L4 L ≤ 384 E J d 150 Khi L > LX. §é vâng ®−îc tÝnh nh− sau: f= k x .Px .L4 L (8 − 4.γ 2 + γ 3 ).γ ≤ 384 E J d 150 19 3/26/2008 GS.TS. NguyÔn viÕt Trung Trong ®ã: CÇu gç PX - ¸p lùc trªn 1m dµi cña b¸nh xÝch γ= Lx L E J - ®é cøng cña dÇm däc 2. TÝnh dÇm däc ®Æt dµy Gi¶ thiÕt: - Trong dÇm däc ®Æt dµy c¸c Jdäc nhá vµ ®Æt rÊt gÇn nhau do ®ã ®é cøng t−¬ng ®èi cña dÇm däc lín h¬n dÇm ngang. V× vËy, ph¶i xÐt ®Õn sù ph©n bè ®µn håi cña t¶i träng qua hÖ mÆt cÇu qua dÇm ngang xuèng dÇm däc. - ë gi÷a nhÞp dÇm däc cã ®é vâng lín nhÊt nªn ¸p lùc tËp trung sÏ th«ng qua dÇm ngang mµ ph©n bè trªn mét sè l−îng dÇm däc lín nhÊt vµ ng−îc l¹i ®èi víi c¸c m¾t ®Çu dÇm. - Do ®ã ®èi víi mâi hµng ngang b¸nh xe ¸p lùc ph©n bè trªn dÇm däc sÏ kh¸c nhau. V× vËy, ng−êi ta ph¶i tÝnh hÖ sè ®µn håi. C«ng thøc tÝnh hÖ sè truyÒn ®µn håi Tr−êng hîp L > 7,5m. (Trong tÊt c¶ c¸c tr−êng hîp khi trªn nhÞp cã ®Æt vµi trôc b¸nh xe). K= Trong ®ã: l13 6.E.Jng .α l1 – kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm däc E, Jng – m«®un ®µn håi, m«men qu¸n tÝnh cña dÇm ngang hoÆc v¸n d−íi mÆt cÇu tiÐp nhËn ¸p lù do hµng ngang b¸nh xe. α= fi Pi Trong ®ã: fi - ®é vâng dÇm däc ë ®iÓm x¸c ®Þnh hÖ sè truyÒn ®µn håi Pi – trÞ sè ¸p lùc b¸nh xe, t¸c dông ë ®iÓm cÇn xÐt. Tr−êng hîp L ≤ 7.5m. C«ng thøc nh− sau: K= Trong ®ã: 8.l13 .J d l 3 .Jng Jd – m«men qu¸n tÝnh dÇm däc ë gi÷a nhÞp l – khÈu ®é dÇm däc NhËn xÐt: + K ≥ 1/3 t¶i träng ph©n bè trªn 3 dÇm däc ( h×nh 1.13a) P1 = α1.P P2 = α2.P Víi α 1 = 1 + 2.K 1 vµ α 2 = 3 + 2.K 3 + 2.K + 0.055 ≤ K ≤ 1/3 t¶i träng ph©n bè cho 5 dÇm däc (h×nh 1.13b) 20 3/26/2008