Thiết kế dầm cầu trục sao cho đúng, đủ và đảm bảo an toàn là yêu tố quan trọng để tiết kiệm chi phí chế tạo tổng thể toàn bộ một thiết bị cầu trục. Sau đây, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu một số chú ý quan trọng khi thiết kế dầm cầu trục.

Phân tích tải trọng khi thiết kế dầm cầu trục
Tải trọng động tác dụng lên cầu trục khi thiết bị chạy trên dầm sẽ có ba loại: tải trọng thẳng đứng, tải trọng ngang và tải trọng ngang theo phương dọc của dầm cầu trục .
- Tải trọng ngang theo phương dọc: Là lực phanh của cầu trục, được hỗ trợ bởi dầm cầu trục dọc theo hướng ray và không được xem xét khi tính toán dầm cầu trục.
- Tải trọng thẳng đứng của dầm cầu trục: cần được sử dụng cho áp suất bánh xe lớn nhất và áp suất bánh xe nhỏ nhất. Sự rung động của dầm cầu trục sẽ phát sinh khi cần trục chạy dọc theo đường ray, nâng, dỡ tải. Đặc biệt khi cẩu vượt qua mối nối ray cũng sẽ xảy ra va đập. Do đó, khi tính toán dầm cầu trục và cường độ liên kết của nó, tải trọng thẳng đứng của cần trục phải được nhân với hệ số động. Đối với cầu trục (bao gồm cả tời điện) có chế độ làm việc từ A1~A5, hệ số động tính toán là 1,05. Đối với cầu trục có cấp độ làm việc khoảng A6 ~ A8, hệ số động tính toán là 1,1.
- Tải trọng ngang: do xe con gây ra, giá trị tiêu chuẩn là tổng trọng lượng và tỷ lệ phần trăm của tải trọng định mức nhân với gia tốc trọng trường. Tải trọng ngang có hướng vuông góc với đường ray và tình trạng phanh phải được xem xét theo cả hướng thuận và hướng ngược lại. Khi thiết kế kết cấu thép yêu cầu phải xem xét cả lực ngang gây ra bởi sự xoay của cầu trục. Tình trạng xoay của cầu trục phát sinh bởi lực đường ray vì các nguyên nhân như đường ray không song song tuyệt đối, đường ray bị mòn hoặc cầu trục có thể bị nghiêng.

Các mẫu thiết kế dầm cầu trục
Trọng lượng nâng của cầu trục và khẩu độ của dầm cầu trục quyết định hình dạng của dầm cầu trục. Một số dạng tiết diện phổ biến của dầm cầu trục:
- Dầm liên tục gồm các loại dầm thép chữ I, dầm thép H, dầm thép chữ I hàn, dầm hộp. Dầm cầu trục liên tục có thiết kế đơn giản, có thể tiết kiệm vật liệu, nhưng dầm liên tục dễ bị ảnh hưởng với độ lún của gối đỡ.
- Dầm dạng thanh giằng: Dầm cầu trục dạng thanh giằng có thể tiết kiệm thép nhưng mất nhiều thời gian chế tạo, liên kết cũng dễ sinh ra sự cố về độ bền dưới tải trọng động, vì vậy nó thường được sử dụng cho dầm cầu trục nhẹ và trung bình với nhịp nhỏ hơn. Trong trường hợp nhịp và trọng lượng nhỏ (nhịp không quá 6m, trọng lượng không quá 30 tấn) thì dầm cầu trục có thể chịu tải trọng ngang bằng cách hàn thép bản, thép góc trên bản mặt bích.
Các chú ý khi thiết kế dầm cầu trục
Mặt bích dầm hộp
- Sử dụng lớp thép phù hợp để hàn mặt bích dầm hộp. Khi sử dụng hai lớp thép tấm, tấm bên ngoài phải được thiết lập dọc theo dầm.
- Các mặt bích phải liên kết chặt chẽ với nhau.
- Mối nối của mặt bích hoặc bản bụng dầm cầu trục nên được sử dụng bằng các mối hàn xuyên tấm hồ quang và tấm chì. Vị trí hàn phải được đánh bóng nhẵn.

Gân tăng cứng ngang của dầm cầu trục
- Chiều rộng của gân tăng cứng ngang của dầm cầu trục không được nhỏ hơn 90mm.
- Các sườn tăng cứng ngang tại các giá đỡ phải được bố trí ở cả hai bên của bản bụng và phải được ép chặt với tấm đỉnh và tấm đáy của dầm..
- Đầu trên của thanh gia cố ngang giữa phải được ép chặt với dầm mặt bích trên. Đối với dầm cầu trục hạng nặng, các thanh gia cố ngang trung gian được bố trí ở cả hai bên của bản bụng. Tuy nhiên, dầm cầu trục nhẹ và trung gian có thể được đặt đơn phương hoặc được đặt so le.
- Khi hàn dầm cầu trục, không nên hàn nẹp ngang với mặt bích kéo mà có thể hàn với mặt bích ép. Gân tăng cứng cuối có thể được hàn với mặt bích trên và dưới.
Mối nối giữa các đầu dầm và cột
- Mối nối giữa các đầu dầm và cột phải được quản lý để giảm ứng suất bổ sung sinh ra tại mối nối do biến dạng uốn của dầm cầu trục.
- Mặt bích chịu kéo của dầm cầu trục phải là mép cuộn hoặc mép cắt tự động.
- Khi sử dụng cắt thủ công bằng gas hoặc cắt bằng máy, nên cắt vát dọc theo toàn bộ chiều dài.
- Các bộ phận được sử dụng để treo thiết bị không được phép hàn ở mặt bích trên và dưới của dầm cần trục.

Tính toán nội lực dầm cầu trục
Do tải trọng cầu trục là tải trọng chuyển động nên ta phải lần lượt tính toán tất cả các lực theo thứ tự dưới:
- Dùng phương pháp cơ học để xác định vị trí chịu áp lực bánh xe bất lợi nhất (mô men uốn và lực cắt) khi tính nội lực dầm cầu trục.
- Mô men uốn cực đại của dầm và lực cắt tương ứng.
- Lực cắt cực đại của dầm và mômen uốn tương ứng.
- Mô men uốn cực đại của tải trọng ngang theo phương ngang.
Khi tính toán độ mỏi và độ võng của dầm cầu trục phải xem xét các yếu tố theo thứ tự:
- Tải trọng lớn nhất và tính toán giá trị đặc trưng của tải trọng khi chưa có hệ số tải trọng và hệ số an toàn riêng đối với tải trọng.
- Chọn tiết diện của dầm và cấu trúc hãm ở điệu kiện nội lực bất lợi nhất.