Tài liệu Bài giảng thiết kế và xây dựng cầu bê tông cốt thép

  • Số trang: 256 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 161 |
  • Lượt tải: 0
phamtrongthuan

Đã đăng 200 tài liệu

Mô tả:

i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép CHƢƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.1. Lịch sử phát triển cầu bê tông cốt thép: Cầu bê tông cốt thép xuất hiện đầu tiên v o những năm 70 của thế kỷ XIX, sau khi xi măng được phát minh v o kho ng năm 1825, việc đặt thép v o bê tông xuất hiện lẻ tẻ v o những năm 1835-1850. Từ năm 1855 trở đi, bê tông cốt thép mới chính thức ra đời tại Pháp. Năm 1875, Joseph Monier đã xây dựng cầu bê tông cốt thép đầu tiên d i 50ft (15,24m) rộng 13ft (3,96m). Kỹ sư người Pháp Francois Hennebique đã phát triển mặt cắt ngang dạng T, ông ta v những học trò của ông ta như kỹ sư người Thụy Sĩ Robert Maillart đã xây dựng một v i cầu vòm bê tông cốt thép nổi tiếng ở hâu u, những cầu bê tông cốt thép của Maillart được xem l biểu tượng về thẩm mỹ. Hình 1.1. Joseph Monier, Francois Hennebique , Robert Maillart phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 38 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Giai đoạn cuối thế kỷ XIX cầu bê tông cốt thép chủ yếu l cầu nhịp nhỏ - cầu b n, dầm vòm. Năm 1896 xây dựng cầu vòm nhịp 45m. Giai đoạn đầu thế kỷ XX cầu bê tông cốt thép đã phát triển mạnh mẽ. Ngo i dạng đơn gi n, người ta đã bắt đầu l m cầu liên tục, cầu khung, dầm công xon nhịp đến 30-40m. Trong giai đoạn n y cầu thường dùng phương pháp đổ bê tông liền khối v l bê tông cốt thép thường nên nhịp nhỏ. Thời kỳ đầu trong lịch sử của bê tông cốt thép, năm 1888 một người Mỹ tên l P. H Jackson ở San Francisco đã có ý tưởng kéo căng sợi thép trong bê tông, kết qu kết cấu sẽ khỏe hơn nhiều so với kiểu bê tông cốt thép. Những cuộc thí nghiệm của Jackson đã không bao giờ th nh công vì do những sợi thép thời kỳ đó không đủ chịu kéo. Năm 1930 Eugène Freyssinet – người Pháp bắt đầu sử dụng sợi thép cường độ cao v đã mở ra một khái niệm mới khác trong ng nh xây dựng – bê tông cốt thép ứng suất trước. bê tông cốt thép ứng suất trước ra đời đầu tiên ở Pháp ngay từ những năm 30 của thế kỷ XX đến cuối những năm 1940 thì phát triển mạnh, từ những năm 50 xây dựng những cầu dầm gi n đơn bê tông cốt thép ứng suất trước v từ những năm đầu của thập kỷ 60 họ đã sử dụng công nghệ hẫng. Năm 1964 đã xây dựng cầu Orleron d i 2832m gồm 46 nhịp (nhịp chính d i 79m) bằng phương pháp lắp hẫng, cầu alix d i 1200m gồm 3 nhịp chính 113+156+113 ở hai bờ có cầu dẫn nhịp 70m. Hình 1.2. u ix h phamtrongthuan.gtvt@gmail.com bê tông cốt thé ứng suất trước nh ch nh 56 Trang 39 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Song song với công nghệ lắp hẫng, ở Pháp cũng phát triển nhiều công trình đúc hẫng (thường dùng cho các nhịp 80-130m) ví dụ cầu dầm liên tục Gennevilles gồm phần cầu chính có 5 nhịp đối xứng, cầu treo dây văng rontonne bắc qua sông Sein có nhịp chính d i 320m bê tông cốt thép ứng suất trước tiết diện hình hộp. ông nghệ n y cũng được sử dụng ở nhiều nước ví dụ: Cầu Beldoif ở Đức có L=208m. Ở Nhật có cầu HikoshimaOhashi nhịp 236m, cầu Hamana nhịp 240m. Ở Mỹ có cầu Koror abelthuap có nhịp giữa d i 240,7m; Tại Áo cầu Schottwien nhịp giữa d i 250m (77,75+162,5+250+142,25) xây dựng 1986-1989. Hình 1.3. u Koror Babelthuap v c u ch ttwien Trong những năm 30-40 của thế kỷ XX cầu T T phát triển mạnh, xây dựng được những cầu lớn, áp dụng kết cấu lắp ghép, bán lắp ghép trong xây dựng cầu. Trong thời kỳ n y ở Nga đã xây dựng những cầu vòm nhịp đến 116m, 120m. Cầu vòm qua kênh đ o Mátxcơva nhịp 116m gồm 4 l n đường sắt. Cầu vòm ở Thụy Điển nhịp 181m, Tây an Nha nhịp 205m. Thời kỳ n y ở Pháp, Đức người ta đã xây dựng cầu bằng T T ƯST. Những năm 50 ở Liên Xô xây dựng cầu nhịp 40-70m. Năm 1952 xây dựng cầu vòm qua sông Dnhep nhịp tới 228m. Năm 1961 cầu Ablozavodal có 3 nhịp (36,4+148+36,4)m l cầu khung dầm có khớp L=148m (l cầu khung có nhịp d i thứ 2 sau cầu Medway ở Anh nhịp 152m). T T ƯST được sử dụng rộng rãi trong xây dựng cầu ở hâu u trong nửa đầu thế kỷ 20, ở Mỹ bắt đầu chậm hơn. ầu T T ƯST lớn đầu tiên được xây dựng ở Mỹ l cầu Walnut Lane ở Philadelphia, Pennsylvania được xây dựng v o năm 1956. Ngo i các hệ dầm khung, vòm, các hệ liên hợp treo cũng được nghiên cứu áp dụng, chiếc cầu dây văng có dầm cứng bê tông cốt thép được xây dựng đầu tiên v o năm 1925 qua sông Tem-pun ở Tây an Nha theo sơ đồ (20,1+60,3+20,1)m. Sau đó v o kho ng những phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 40 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép năm 60 của thế kỉ XX, do nh hưởng của các cầu dây văng dầm thép được xây dựng ở Đức, dầm cứng bê tông cốt thép đã được áp dụng để tham gia chịu nén. ầu dây văng hầu như đã được thiết kế thay thế cho các cầu d n thép trên đường ô tô. H ng loạt cầu dây văng hiện đại dầm cứng T T đã được xây dựng. Năm 1962 xây dựng cầu Ma-racai-bô ở Vênêzuêla có nhịp 235m. Năm 1971 xây dựng cầu qua sông Main ở Đức có nhịp chính d i 300m. Năm 1977 cầu Brontonne ở Pháp, nhịp 320m, một mặt phẳng dây. Năm 1991 cầu Honshu-Shikoku, ở Nhật B n, nhịp chính 490m, dầm cứng bằng bê tông cốt thép tiết diện hộp. Hình 1.4. C u Honshu-Shikoku Nhật Bản nh ch nh d i 490 Ngo i cầu dây văng thuần túy các nh thiết kế còn áp dụng dầm cứng v o cầu treo, cầu bê tông cốt thép dự ứng lực ngo i nâng cao trên tháp (Extradose). phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 41 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Hình 1.5. C u Akashi-Kakyo Nhật Bản nă 998 nh Hình 1.6. Dự n c u qua v nh Messina Ytaly nh phamtrongthuan.gtvt@gmail.com ch nh d i 99 ch nh d i 3000 Trang 42 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Hình 1.7. Dự n c u Gibr t r vượt Đ a Trung Hải nối Tây B n Nh v phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Rốc Trang 43 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Lịch sử phát triển cầu bê tông cốt thép ở Việt Nam: Ở Việt Nam cầu bê tông cốt thép được xây dựng từ thời Pháp thuộc với các dạng như cầu dầm hoặc d n đơn gi n, cầu dầm hoặc d n mút thừa…được thi công theo phương pháp đúc tại chỗ. ác kết cấu n y thường có 2 dầm chủ hoặc d n chủ, b n mặt cầu dầm dọc, dầm ngang. Bề rộng đường ô tô kho ng 4-5m, v các cầu đường sắt đơn tuyến khổ đường 1m, các cầu n y có chiều d i nhỏ hơn 20-30m. Một số dạng dầm liên tục với chiều d i nhịp 30-40m. ho đến nay sau một thời gian d i sử dụng hoặc do sự t n phá qua các thời kì chiến tranh nhiều cầu bị phá hủy hoặc hư hỏng, xuống cấp ph i thay thế bằng những cầu mới (Cầu a ng – Quốc lộ 1 tỉnh Vĩnh Long sơ đồ cầu: 14,5+30+14,5m), tuy nhiên hiện nay một số cầu được xây dựng từ thời Pháp thuộc hiện vẫn còn đang sử dụng như cầu Đầu Sấu QL1 tỉnh Cần Thơ, ái Xếp, hoặc cầu mút thừa có dầm treo như ầu ái ường – Quốc lộ 80 Đồng Tháp sơ đồ cầu 10+13,6+10 (m) (nhịp đeo d i 8,7m, công xon d i 2,4m) chiều rộng cầu 5,2m. Cầu vòm mút thừa Tân Lợi. Hình 1.8. C u B ng – Quốc lộ 1 tỉnh Vĩnh L ng Những năm sau kháng chiến chống Pháp chúng ta đã xây dựng lại một số cầu với kết cấu dầm gi n đơn lắp ghép tiết diện chữ T, được liên kết ngang bằng mối nối h n tại dầm ngang hoặc b n mặt cầu bê tông cốt thép đổ tại chỗ. Kết cấu bê tông cốt thép sử dụng cho cầu nhịp nhỏ như cầu b n hay cầu dầm với nhịp dưới 22m. Khi kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước phát triển chúng ta đã ứng dụng thiết kế xây dựng cầu Phủ Lỗ nhịp 18m. Đến những năm đầu thập kỷ 70 đã thiết kế v xây dựng các cầu bê tông cốt thép ứng suất trước nhịp 24m, 33m (cầu Thăng Long, H Nội). Tại miền Nam trước 1975, xây dựng rất nhiều cầu bê tông cốt thép ứng suất trước sử dụng chủ yếu l kết cấu nhịp 24,7m; 24,54m (bán lắp ghép); dầm bụng cá: 12,5m; 15,6m; 18,6m; 21,6m… ác kết cấu nhịp n y chủ yếu được chế tạo tại nh máy bê tông hâu Thới. Sau n y thống nhất đất nước chúng ta đã xây dựng nhiều cầu nhịp trung bình v nhịp lớn. Ví dụ cầu An Dương, cầu R o… dạng cầu khung dầm nhịp 63m (cánh T d i 39m, dầm treo d i 24m). Sau sự cố cầu R o, cầu o Thái ình thi công bằng phương pháp đúc hẫng (cánh T d i 28m, dầm treo d i 33m). phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 44 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Đặc biệt trong những năm gần đây đã áp dụng những công nghệ tiên tiến trong việc thi công cầu bê tông cốt thép ứng suất trước, ví dụ công nghệ đúc hẫng có:  Cầu Phú Lương tại th nh phố H i Dương, tỉnh H i Dương nằm trên QL5 d i 490,7m (2x37,4+64,75+2x102+64,75+2x37,4).  Cầu Sông Gianh – Quốc lộ 1 tỉnh Qu ng ình d i 746,4m (37,4 +58 + 90,6 +3x120+90,6+58+37,4). Hình 1.9. C u ông Gi nh – Quốc lộ 1 tỉnh Quảng Bình  Cầu Đuống (Cầu Phù Đổng) – Quốc lộ 1 (mới) tuyến H Nội - Lạng Sơn huyện Gia Lâm – H Nội d i 929m sơ đồ cầu: 65+7x100+65+3x33 (m); gồm 9 nhịp liên tục thi công bằng phương pháp đúc hẫng v 3 nhịp gi n đơn thi công bằng phương pháp bán lắp ghép (P I). hiều rộng to n cầu 15m, phần cầu liên tục tiết diện hình hộp (2 sườn) chiều cao thay đổi từ 6m (trên trụ) v 2,5m (giữa nhịp). Mặt cầu sử dụng T TƯST. Gối cầu sử dụng loại semi-fixed (bán cố định) trên các trụ P3, P4, P5, P6. Ho n th nh tháng 12/2000.  Cầu Đáp ầu (Như Nguyệt) Quốc lộ 1 (mới) tuyến H Nội Lạng Sơn – Thị xã ắc Ninh – Tỉnh Bắc Ninh d i 428m, sơ đồ cầu: 4x33+65+100+65 +2x33 (m); mặt cắt ngang tương tự như cầu Đuống, ho n th nh tháng 12 năm 2000.  Cầu Ho ng Long (H m Rồng) Quốc lộ 1, qua sông Mã – tỉnh Thanh Hóa nhịp chính l cầu khung dầm liên tục 3 nhịp sơ đồ: 75+130+75 (m) chiều cao dầm thay đổi từ 7,5m (trên trụ) v 2,75m (trên mố); chiều rộng to n cầu 12,8m. V một nhịp gi n đơn d i 49,4m, tiết diện hình hộp có chiều cao không thay đổi (2,75m).  Ngo i ra còn có một số cầu lớn khác: ầu Quán Hầu (Qu ng ình), sơ đồ cầu phần đúc hẫng 64,84+2x102+64,84 (m); cầu Bắc Giang (Thị xã ắc Giang – Tỉnh Bắc Giang), sơ đồ cầu: 45+55+90+45+55 (m). phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 45 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép ông nghệ đúc đẩy: Cầu Mẹt Tuyến (H Nội - Lạng Sơn), Bến H i, nhịp dẫn cầu Quán Hầu (Qu ng ình). ầu Hiền Lương vượt sông Hiện nay chúng ta đã thi công xong một số cầu đặc biệt lớn như: ầu Mỹ Thuận (Vĩnh Long) l cầu dây văng dầm cứng bê tông cốt thép có nhịp chính 350m, ầu Kiền (H i Phòng) cầu dây văng nhịp chính 200m, ầu ãi háy (Qu ng Ninh) cầu dây văng một mặt phẳng dây kỷ lục thế giới về chiều d i nhịp chính 435m. ầu Thuận Phước (Đ Nẵng) cầu treo dây võng nhịp 125+405+125 (m). Cầu dây văng ần Thơ qua sông Hậu có chiều d i nhịp chính d i 550m lớn nhất Việt Nam ở thời điểm hiện tại. Ngo i việc xây dựng các cầu vượt sông, một trong những vấn đề đang được quan tâm hiện nay l việc thiết kế v thi công các công trình cầu trong th nh phố. hủ trương n y nếu được thực hiện sẽ l m gi m đáng kể hiện tượng ùn tắc giao thông ở thời điểm hiện tại v trong tương lai. Hình 1.10. C u M Thuận tỉnh Vĩnh L ng d i 535 rộng 24m Hình 1.11. C u Bãi h y tỉnh Quảng Ninh sơ đồ nh p 215.5+ 435+215.5 (m) phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 46 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Hình 1.12. C u Thuận hước th nh hố Đ Nẵng sơ đồ nh p 125+ 405+125 (m) Hình 1.13. C u C n Thơ qu sông Hậu nh ch nh d i 550 Phƣơng hƣớng phát triển cầu bê tông cốt thép Nghiên cứu sự hình th nh v phát triển cầu bê tông cốt thép trong nhưng năm gần đây có thể thấy nổi bật mấy hướng phát triển sau: 1. Nghiên cứu sử dụng vật liệu mới: ê tông chất lượng cao (High Performance Concrete – HP ) v Thép chất lượng cao (High Performance Steel – HPS), fiber – reinforced polymer (FRP)… phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 47 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép 2. Kết cấu mới, kết cấu tối ưu. 3. Nghiên cứu các phương pháp tính toán truyền thống để tính toán cho kết cấu mới v các phương pháp tính toán mới… 4. Áp dụng mạnh mẽ công nghệ thông tin: Thiết kế tối ưu, tự động hóa thiết kế… 5. Định hình hóa: Dầm, mố, trụ… 6. ông nghệ hóa s n xuất v cơ giới hóa thi công. 1.2. Các hệ thống cầu bê tông cốt thép: 1.2.1. Phân loại theo sơ đồ kết cấu: 1.2.1.1. Hệ thống cầu dầm: Dưới tác dụng của t i trọng thẳng đứng tại các gối tựa chỉ phát sinh ra th nh phần lực thẳng đứng. ác loại cầu dầm: Dầm đơn gi n, dầm mút thừa, dầm liên tục. 1.2.1.1.1. Cầu dầm, cầu bản nhịp giản đơn: Biểu đồ mô men chỉ có một dấu (+)  bố trí cốt thép ở biên dưới chịu uốn l chính. Trên trụ theo phương dọc có 2 gối cầu, tại các gối chỉ tồn tại ph n lực thẳng đứng. Chiều d i nhịp ≤ 42m (đặc biệt 60-70m). l M + Hình 1.14. Biểu đồ ô en c u d đơn giản Tiết diện mặt cắt ngang gồm có các dạng sau: dạng b n v dạng dầm. Ƣu điểm:     Tính toán thiết kế đơn gi n. Bố trí cốt thép đơn gi n. Không bị nh hưởng bởi các yếu tố co ngót, từ biến, lún không đều của mố, trụ. Dễ tiêu chuẩn hóa, có thể thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ, lắp ghép, bán lắp ghép. Nhƣợc điểm:  Tốn vật liệu.  Không vượt được nhịp lớn. phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 48 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Phạm vi áp dụng:  Được sử dụng rộng rãi, đặc biệt l với cầu nhiều nhịp. *Dạng B¶n: Dïng cho nhÞp ng¾n: -Lnhịp≤ 9m: bê tông cốt thép thường Hình 1.15. Tiết diện bản hình chữ nhật t n khối -Lnhịp≤ 18m: BTCT ứng suất trước 300 5 LÖÔÙI N1 30 7 980 235 LÖÔÙI N2 310 35 940 320 6 310 Hình 1.16. Tiết diện bản hình chữ nhật BT T Ư T *Dạng Dầm: Dùng cho nhịp d i: + ê tông cốt thép thường: -Đường ô tô l = 10-22m. -Đường sắt l = 8-16m. 1800 273 900 150 150 900 170 200 615 200 140 1000 200 360 615 VAÏT 20 x 20 450 Hình 1.17. Tiết diện d phamtrongthuan.gtvt@gmail.com T BT T thường Trang 49 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép + ê tông cốt thép ƯST: -Đường ô tô l = 15-40m (42m). -Đường sắt l = 16-33m. Hình 1.18. Tiết diện d m T BTCT ứng suất trước căng s u Hiện nay nước ta đã xây dựng cầu dầm nhịp gi n đơn tiết diện hình hộp d i 49,4m. 1.2.1.1.2. Cầu dầm mút thừa: a. Cầu dầm mút thừa hông c dầm đeo: l1 Hình 1.19. C u d l2 l1 út thừa một nh p Sơ đồ cầu không có mố, không dầm treo, phần mút thừa l m đối trọng để gi m mô men dương ở nhịp giữa.  Chiều d i nhịp chính: L=10-45m (BTCT ứng suất trước có L lớn hơn).  Chiều d i của nhịp biên so với nhịp hẫng: Lk=(0,3-0,4)L (Hình 0-a,b); Lk=(0,25-0,3)L (Hình 0-c).  Chiều cao dầm tại giữa nhịp: h=(1/12-1/20)L với cầu BTCT.  Chiều cao dầm tại vị trí trụ: H=(1-1,5)h; Riêng sơ đồ Hình 0-c thì H≈2h. phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 50 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Hình 1.20. ơ đồ kết cấu nh c ud út thừa b. Cầu dầm mút thừa c dầm đeo: (Hình 1.20-d,e,g) Chiều d i nhịp đeo v nhịp biên:  Sơ đồ 3 nhịp: Lđ=(0,4-0,6)L2; L1=(0,6-0,8)L2.  Nhiều nhịp có dầm treo: Lđ=(0,5-0,6)L2; L1=(0,75-0,8)L2. l®eo l1 l2 Hình 1.21. C u d l1 út thừ có d m treo Chiều cao dầm:  h=(1/12-1/20)L÷(1/20-1/30)L – T T; T T ƯST có thể h=(1/50-1/60)L.  H=(1,5-1,8)h. Ƣu điểm:  So với kết cấu nhịp gi n đơn cùng nhịp thì mô men ở giữa nhịp nhỏ vì có mô men ở gối  vượt được nhịp lớn hơn (60-100-150m).  ó thể điều chỉnh nội lực một cách hợp lý hơn. phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 51 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép  Trên các trụ chỉ có một gối  chịu lực đúng tâm  trụ có thể nhỏ hơn.  Hệ tĩnh định  không bị nh hưởng do lún mố trụ… Nhƣợc điểm:  Kết cấu có mômen 2 dấu  bố trí cốt thép phức tạp hơn.  ó cấu tạo khớp v mút thừa  đường đ n hồi gãy khúc  gây ra lực xung kích  xe chạy không êm thuận.  Thi công phức tạp hơn (cấu tạo ván khuôn, lao lắp). Phạm vi áp dụng:  (60-100)m: có thể lớn hơn nhưng khi có nhịp gi n đơn sẽ không còn tính kinh tế nữa (Ld>42m). Hiện nay đường cao tốc rất ít sử dụng. c. Cầu dầm liên tục: - Đối với nhịp biên có chiều cao không thay đổi: Hình 1.22. C u d - iên t c nh biên có chi u c không th y đ i  L2=0,75L1=(L1+L3)/2; L3=2L2-L1=0,5L1; L4=(0,62-0,65)L3;  L1 – chiều d i nhịp chính (có thể nhiều nhịp chính);  L2 – chiều d i nhịp chuyển tiếp;  L3 – chiều d i nhịp có chiều cao không đổi;  L4 – chiều d i nhịp sát mố. Đối với nhịp biên có chiều cao không thay đổi: Hình 1.23. u d iên t c có chi u c d th y đ i  L2= (0,65-0,7)L1 Tỉ lệ chiều cao v chiều d i nhịp:  Chiều cao trên trụ: H = (1/15-1/20)L1; Tốt nhất (1/17-1/18)L1;  Chiều cao dầm dầm tại giữa nhịp: h=(1/30-1/40)L1; thậm chí theo Jacques Mathivat tỷ số n y có thể gi m đến 1/60L1; Tốt nhất 1/36L1; Không được nhỏ hơn 2m để đ m b o thi công được dễ d ng; thuận tiện cho công tác duy tu b o dưỡng. phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 52 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép  Chiều cao dầm trên mố (1/22 – 1/33), tốt nhất l 1/27 v ≥ 2m.  Đối với tiết diện có chiều cao không đổi thi công bằng: Đúc đẩy H/L = (1/15 – 1/17) – tốt nhất 1/16; Đúc hẫng: H/L = (1/17-1/20); tốt nhất 1/18. Ƣu điểm:  Mô men nhỏ hơn so với dầm gi n đơn cùng nhịp  vượt nhịp được lớn hơn.  Độ cứng lớn  độ võng nhỏ hơn, vượt được nhịp lớn, ít trụ, thoát nước tốt, phù hợp với sông có cấp thông thuyền lớn.  Trên các trụ chỉ có một gối  trụ chịu lực đúng tâm  trụ nhỏ.  Ít khe biến dạng, trong phạm vi dầm liên tục đường đ n hồi không gãy khúc  xe chạy được êm thuận hơn.  Dáng kiến trúc, mỹ quan đẹp  phù hợp với các công trình cầu nhịp lớn, cầu trong đô thị. Nhƣợc điểm:  Dễ có ứng suất phụ do lún trụ, mố không đều, do thay đổi nhiệt độ, do co ngót từ biến của bê tông  ứng dụng nơi địa chất tốt.  Cấu tạo phức tạp.  Thi công khó khăn. Phạm vi áp dụng: 60-150m (200m, 300m). 1.2.1.2. Hệ thống cầu khung: Trong cầu khung, kết cấu nhịp v trụ liên kết cứng với nhau, vì vậy kết cấu nhịp v trụ cùng đồng thời l m việc chịu uốn. Vì phát sinh mô men uốn trong mặt cắt ngang của trụ cầu l m gi m độ lớn của mô men dương trong kết cấu nhịp, nhờ vậy cầu khung so với cầu dầm gi m được chiều cao xây dựng, gi m được khối lượng của bê tông trong kết cấu nhịp. Trụ của cầu khung l m việc chịu nén v chịu uốn  yêu cầu cốt thép chịu lực  việc xây dựng chúng l phức tạp so với trụ nặng v trụ bê tông cốt thép của cầu dầm. Trong những cầu bê tông cốt thép trên đường ô tô, có thể áp dụng sau: (Hình 1.24 ) Đối với cầu khung trụ nhẹ (Hình 1.24-a,d,e) đặc trưng l chiều d y trụ (dọc theo nhịp) không lớn do sự l m việc hợp lý của chúng trong công trình, ở đây cần thiết b o đ m hình dáng đẹp.  ầu nhịp không khớp với trụ nhẹ (Hình 1.24-a): h/L=(1/15-1/20), chiều rộng của trụ theo mặt chính (1/10-1/15)h, phạm vi áp dụng 30-40m; Khi liên kết giữa trụ v bệ móng l khớp: h/L=(1/15-1/20), chiều rộng của trụ theo mặt chính phía dưới bằng (1/22)htrụ, phía trên bằng (1/15-1/20)htrụ, phạm vi áp dụng 20-30m. phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 53 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép  ầu một nhịp kiểu cổng không khớp v có khớp (Hình 1.24-b,c): h/L=(1/20-1/22), chiều rộng của trụ theo mặt chính (1/5-1/10)htrụ, phạm vi áp dụng 10-25m.  ầu nhiều nhịp không khớp với trụ nhẹ (Hình 1.24-d ), chiều d i của một liên không lớn hơn 50-70m. Hình 1.24-e thể hiện cầu khung trụ nhẹ liên kết khớp với bệ v có dầm treo. Theo Nazarenko đối với cầu không ứng suất trước thì h/L=(1/14-1/35) phụ thuộc v o sơ đồ tĩnh học, t i trọng, mác bê tông v chiều rộng của trụ b=(1/10-1/15)htrụ, phạm vi áp dụng L=10-30m. Hình 1.24. u khung b ng bê tông cốt thé Hình 1.25. ơ đồ c u khung iên kết b ng khớ – hung T d phamtrongthuan.gtvt@gmail.com tre Trang 54 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép ầu khung bê tông cốt thép ứng suất trước (Hình 1.25-b): h/L=(1/30-1/50) thậm chí (1/50-1/68); Lđ=(0,3-0,4)L thậm chí (1/2-1/5)L; L=(60-140)m; H=(1/15-1/20)L. Theo một số t i liệu của các nước công nghiệp, cầu hệ khung có chiều cao thay đổi thi công bằng phương pháp đúc hẫng (Hình 1.25-a ): Trên trụ Hp/Ht=(1/15-1/20) tốt nhất l 1/17; Trên mố: H/L=(1/25-1/35) tốt nhất 1/30 v ≥1/1,7m; Giữa nhịp h/L=(1/40-1/60) tốt nhất 1/49 (hoặc = (1/3)Hp) v ≥1,5m. Ƣu điểm:  ầu khung có độ cứng lớn  độ võng nhỏ  vượt nhịp lớn.  Mô men tại các vị trí trong kết cấu nhịp nhìn chung l nhỏ  tiết kiệm vật liệu.  Kh năng vượt nhịp khá lớn, L ≥ 40m. Nhƣợc điểm:  ấu tạo, thi công phức tạp.  Kết cấu siêu tĩnh  dễ phát sinh nội lực phụ do các nh hưởng khác. 1.2.1.3. Hệ thống cầu v m: ó đường xe chạy trên, giữa, dưới; vòm cứng, vòm mềm… Đặc điểm:  Ph n lực có lực xô ngang (khi không có thanh căng), vòm chịu lực nén l chủ yếu.  ó nhiều loại: không khớp, 2 khớp, 3 khớp. Hình 1.26. ơ đồ hệ thống c u v đường xe ch y trên giữ b- h i khớ c, g, h- b khớ phamtrongthuan.gtvt@gmail.com dưới; a, d, e-không khớ Trang 55 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Hình 1.27. u r g ss TBN u nte d i u nb Trung uốc iz de Br xin u Ƣu điểm:  Hình thức đẹp  thỏa mãn yêu cầu mỹ quan.  Tận dụng kh năng chịu nén của vật liệu khi chọn trục vòm hợp lý. Nhƣợc điểm:  ó lực xô ngang.  Thi công phức tạp, khó tiêu chuẩn hóa, ít dùng. Phạm vi áp dụng:  Vượt được nhịp lớn: 60-100m, hiện nay đã sxây cầu Lupu Thượng H i Trung Quốc Lnhịp=550m (năm 2003). 1.2.1.4. Hệ liên hợp v cầu treo: Hình 1.28. ơ đồ hệ thống c u iên hợ nhó phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 56 i gi ng: Thiết kế v xây dựng cầu bê tông cốt thép Nh m 1: Được tạo th nh từ những hệ thống đơn gi n:  Dầm v vòm: dầm cứng v vòm mềm (Hình 1.28-a, c), loại có lực đẩy ngang (Hình 1.28-c) hoặc không có lực đẩy ngang (Hình 1.28-a, b).  Dầm v hệ treo: Dầm được treo bằng dây cáp mềm xiên hay đứng (Hình 1.28-d, f).  Vòm v khung: dạng vòm công xon với đường xe chạy trên (Hình 1.28-e). Nh m : Được tạo th nh từ những hệ thống đơn gi n v có những bộ phận tăng cường: Hình 1.29. ơ đồ hệ thống c u iên hợ nhó  Hệ thống vòm: Vòm cứng v thanh treo mềm thẳng đứng hoặc xiên – có lực xô ngang (Hình 1.29-d) hay không có lực xô ngang (Hình 1.29-a, b, c).  Hệ thống dầm m ở đó chúng được tăng cường thanh xiên cứng (Hình 1.29-e) hay l mềm - cầu treo dây văng (Hình 1.29-g, h). ầu treo dây văng:  Đặc điểm: Dầm vừa chịu uốn v nén.  Ưu: ó thể điều chỉnh trạng thái ứng suất, biến dạng trong quá trình lắp ráp v có thể ngay c trong giai đoạn khai thác. ó độ cứng lớn hơn (so với cầu treo Parabol) vì không có biến dạng hình học của dây. Thi công không cần gi n giáo, ít nh hưởng điều kiện thông thương dưới cầu.  Nhược: Ổn định theo phương ngang cầu kém, rất nhạy c m với các tác dụng của gió bão v các lực tác dụng có tính chất chu kỳ. Hệ thống dây cáp dễ chịu nh hưởng của môi trường nước mặn, độ ẩm cao, có nồng độ hóa chất cao. phamtrongthuan.gtvt@gmail.com Trang 57
- Xem thêm -