Bài giảng Thiết kế cầu bê tông cốt thép: Phần 2 - Trường ĐH Vinh

Tiếp nội dung phần 1, Bài giảng Thiết kế cầu bê tông cốt thép: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Nguyên lý cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép; thiết kế, tính toán cầu dầm bê tông cốt thép; cầu dầm thi công phân đoạn và cầu vòm bê tông cốt thép. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chương – Cầu dầm nhịp giản đơn bê tông cốt thép CHƯƠNG NGUYÊN LÝ CẤU TẠO CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP * Mục tiêu: - Hiểu biết để phân biệt kết cấu cầu dầm so với loại kết cấu khác - Phân tích cấu tạo cầu dầm BTCT thường BTCT dự ứng lực - Vận dụng bước phân tích, u cầu tính tốn việc thiết kế dầm cầu BTCT - Phân tích vấn đề thiết kế, tính tốn cầu dầm BTCT, vận dụng sáng tạo công việc thực tế * Nội dung: 5.1 Khái niệm cầu dầm BTCT: Đối với cầu chiều dài nhịp tăng mơ men tĩnh tải tăng lên nhanh chóng, trọng lượng thân tăng dẫn đến không tiết kiệm vật liệu, không kinh tế nên người ta chuyển sang làm cầu dầm Cầu dầm áp dụng việc giảm chi phí kết cấu BTCT việc loại bỏ phần bê tông vùng chịu kéo tập trung cốt thép sườn dầm Khi chịu uốn phần sườn mặt cầu chịu nén Cốt thép tiếp nhận toàn ứng suất kéo, chiều rộng sườn dầm thu nhỏ đủ để bố trí cốt thép chịu lực cắt tiết diện chịu lực hợp lý mặt vật liệu Nếu bố trí cốt thép khơng đủ làm bầu dầm Đặc điểm cầu dầm BTCT thấy rõ điểm sau: - Ưu điểm:  Chịu lực hợp lý cầu vượt nhịp lớn  Chịu mơ men dấu bố trí cốt thép đơn giản  Dễ tiêu chuẩn hố, định hình hố cấu kiện  Thích hợp với kết cấu lắp ghép, bán lắp ghép  Vận chuyển lắp ráp tương đối thuận tiện thích hợp với cầu nhiều nhịp - Nhược điểm:  Kích thước tiết diện sườn nhỏ hẹp, cốt thép dầy đặc đổ bê tơng khó khăn  Vận chuyển dầm cầu dạng chữ T & I ổn định (so với cầu bản)  Chiều cao kiến trúc lớn  Vượt nhịp nhỏ, cầu nhiều trụ  Bê tông cốt thép thường bị nứt làm hạn chế khả sử dụng giảm độ bền vững công trình Đặng Huy Khánh_VUNI 60 Chương – Nguyên lý cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép 5.2 Cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép đổ chỗ: 5.2.1 Tổng thể: Cầu dầm bê tông cốt thép đổ chỗ có phận tiết diện ngang gồm dạng:  Bản mặt cầu, dầm chủ dầm ngang  Bản mặt cầu, dầm chủ, dầm ngang dầm dọc phụ Hình 5.1- Mặt cắt ngang cầu dầm đổ chỗ a MCN có dầm dọc phụ; b MCN khơng có dầm dọc phụ; c,d MCN khổ cầu lớn Dầm chủ; Dầm dọc phụ; Dầm ngang Nguyên tắc cấu tạo tiết diện ngang cầu dầm đường xe chạy triệt để sử dụng cường độ vật liệu cấu thành tiết diện Trong cầu dầm đơn giản, mặt cầu bố trí bên để làm mặt đường xe chạy, thường làm việc cục theo phương ngang, đồng thời theo phương dọc có tác dụng biên chịu nén dầm, thớ dầm chịu kéo toàn cốt thép chịu Cốt thép dọc chịu kéo bố trí gọn vách bầu dầm Sử dụng bê tơng chịu nén nhiều, vách dầm mỏng kết cấu sườn dầm tỏ kinh tế Do vách dầm có khuynh hướng làm mỏng tốt, chiều dày nhỏ vách xác định từ điều kiện bê tông đủ dày để chịu ứng suất nén, ứng suất cắt, bố trí cốt đai bảo vệ cốt thép, không cản trở chế tạo Theo kinh nghiệm, để tạo điều kiện thuận lợi đổ bê tông, chiều dày vách dầm không nên nhỏ 200mm Loại kết cấu thường sử dụng cho cầu có chiều dài nhịp nhỏ 22m áp dụng nơi khơng có điều kiện thi công khác miền núi chẳng hạn Ưu điểm loại kết cấu đơn giản, dễ công, không yêu cầu thiết bị đặc chủng Tuy nhiên, sử dụng Đặng Huy Khánh_VUNI 61 Chương – Nguyên lý cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép nhiều đà giáo, ván khn, cản trở dịng chảy thơng thuyền, tiến độ thi cơng chậm Do đó, loại kết cấu sử dụng ngày 5.2.2 Bản mặt cầu: Bản mặt cầu thiết kế để phục vụ việc khai thác cơng trình cầu, chiều rộng mặt cầu tối thiểu 3600mm cho xe, thiết kế xe cần bố trí tối thiểu 6000mm đến 9000mm, chiều rộng lớn cho trường hợp nhiều xe thiết kế Tùy số lượng dầm chủ thiết kế, khoảng cách hai dầm chủ 2-3m khơng cần thiết kế dầm dọc phụ, trường hợp khoảng cách từ 5-6m thiết phải thiết kế dầm dọc phụ, mặt cầu tính tốn theo sơ đồ cụ thể sau: Nếu L1/L2 ≥ sử dụng sơ đồ kê hai cạnh với chiều dày hb ≥ 1/25L2 Nếu L1/L2 < sử dụng sơ đồ kê bốn cạnh với chiều dày hb ≥ 1/30L2 Tuy nhiên, trường hợp hb tối thiểu dày 175mm (mục 7.1.1, phần 9, TCVN) L1 L2 kích thước mặt cầu tương ứng theo phương dọc ngang cầu (xem hình 5.1) 5.2.3 Dầm chủ: Dầm chủ phận chịu lực chính, hai đầu dầm kê lên gối cầu trụ, mố Số lượng dầm chủ thiết kế (để hạn chế khối lượng ván khuôn đổ chỗ), số lượng tuỳ thuộc vào khổ cầu Khi mặt cắt ngang gồm dầm chủ, khoảng cách chúng 0,55 - 0,6 chiều rộng toàn cầu (khổ khổ khoảng cách 5-6m) Chiều cao dầm chủ: h = (1/8 - 1/16)L Chiều rộng sườn dầm: b = (1/6 - 1/7)h đủ để bố trí cốt thép chịu lực cắt 5.2.4 Dầm ngang: Dầm ngang có nhiệm vụ liên kết dầm chủ theo phương ngang cầu, tăng cường làm việc cho mặt cầu, tăng độ cứng làm nhiệm vụ phân phối tải trọng dầm chủ Khoảng cách dầm ngang: 4-6m thường có dầm nhịp hai dầm ngang vị trí gối cầu Chiều cao dầm ngang:  Tại nhịp: hng = (2/3)h  Tại gối: hng = h Chiều rộng dầm ngang: bng = 15-20cm 5.2.5 Dầm dọc phụ: Để đảm bảo chiều dày kinh tế mặt cầu chịu uốn theo phương chiều dài nhịp khoảng 2-3m Do đó, khoảng cách dầm chủ lớn nên đặt dầm dọc phụ Kích thước dầm dọc phụ thường chọn sau: Chiều cao: hdp = (0,3-0,5)h Chiều rộng: bdp = 15-20 (cm) Đặng Huy Khánh_VUNI 62 Chương – Nguyên lý cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép 5.3 Cấu tạo dầm bê tông cốt thép lắp ghép: 5.3.1 Tổng thể: Kết cấu nhịp chia thành khối, khối đúc trước nhà máy bãi đúc công trường Sau vận chuyển, lao lắp cấu kiện liên kết lại mối nối Kết cấu lắp ghép có đặc điểm sau: - Ưu điểm:  Có thể tập trung chế tạo nhà máy, cơng xưởng  áp dụng biện pháp giới hóa  chất lượng tốt, suất cao  Thi công nhanh, giảm khối lượng thi công công trường  Tiết kiệm vật liệu làm ván khuôn  Không phải làm giàn giáo - Nhược điểm:  Phải có phương tiện vận chuyển lao lắp  Nhiều mối nối cấu tạo thi công phức tạp, chịu lực bất lợi  Tính làm việc khơng gian so với toàn khối - Phạm vi sử dụng: Được sử dụng rộng rãi cho nhịp nhỏ, nhịp trung bình Hình 5.2- Kết cấu dầm BTCT lắp ghép a Lắp ghép theo phương dọc; b Lắp ghép theo phương ngang; c,d Lắp ghép hoàn chỉnh (1 Bản mặt cầu dọc, Dầm chủ, Bản mặt cầu ngang) 5.3.2 Một số loại mặt cắt ngang phổ biến nay: - Dạng mặt cắt chữ  hình 5.3a, b, c Loại có ưu điểm độ cứng chống xoắn tốt, ổn định lao lắp, vận chuyển Tuy nhiên, chế tạo khó khăn phức tạp (các góc, cạnh, cốt thép dày), đặc biệt chiều dài nhịp lớn thường tốn vật liệu - Mặt cắt ngang dạng chữ T (Hình 5.3-d), loại sử dụng phổ biến, có liên kết ngang thành mạng dầm có ưu điểm độ cứng theo phương ngang, tạo nên làm việc không Đặng Huy Khánh_VUNI 63 Chương – Nguyên lý cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép gian kết cấu nhịp tốt, độ cứng chống xoắn tốt, tăng cường chịu lực mặt cầu Tuy nhiên, loại thi cơng phức tạp, khó tiêu chuẩn hóa Hình 5.3- MCN dầm cầu BTCT lắp ghép phổ biến - Dạng mặt cắt chữ I hình 5.3e,g dùng phổ biến, dạng mặt cắt sử dụng mặt cầu dạng lắp ghép đổ chỗ, kết cấu tối ưu nên tiện cơng nghiệp hóa, nhược điểm ổn định ngang nên thi công cần ý tránh để nghiêng lệch gãy dầm 5.3.3 Nguyên tắc phân khối: Trong cầu dầm bê tông cốt thép lắp ghép, cần quan tâm đến hình dạng kích thước phiến lắp ghép phương pháp liên kết trường để đảm bảo chế tạo, vận chuyển lao lắp thuận lợi Độ bền, độ cứng phương pháp chế tạo khối lắp ráp đảm bảo thỏa mãn yêu cầu sau đây: - Khối lắp ghép tốt có dạng kết cấu khơng gian, tức có mặt cầu, có dầm chủ đơi có dầm ngang Cấu tạo để mặt cầu làm việc tổng thể với kết cấu nhịp ổn định ngang vận chuyển lao lắp - Kích thước trọng lượng khối thỏa mãn điều kiện vận chuyển đường cấp thấp, phương tiện cẩu lắp vận chuyển trung bình - Hình dạng khối lắp ghép đơn giản chế tạo xưởng, trường, thuận tiện cho việc lắp ráp thực mối nối thực địa Trên nguyên tắc không nên phân thành nhiều khối nhỏ, có hình dạng đơn giản Đặng Huy Khánh_VUNI 64 Chương – Nguyên lý cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép 5.3.4 Các phương pháp phân khối: Dựa vào nguyên tắc phân khối trên, kết cấu nhịp cầu dầm đơn giản lắp ghép đường ô tô thành phố, phiến dầm đúc sẵn chủ yếu chế tạo nhà máy trung tâm sản xuất, áp dụng phương pháp phân khối sau đây: - Phân khối theo chiều dọc (Hình 5.2a): Phân khối theo chiều dọc, chiều dài khối đúc sẵn chiều dài nhịp dầm Các khối đúc sẵn sau lắp đặt vào vị trí nối với mối nối ướt mặt cầu dầm ngang Ưu điểm Dễ thi cơng, sản xuất hàng loạt, sử dụng mối nối thứ yếu, lắp ráp nhanh, thi công mối nối đơn giản Nhược điểm trọng lượng khối lắp lớn dẫn đến thi công phải có thiết bị chun dụng (Ví dụ: Ld = 20m → P  30T; Ld = 30m → P  50T; Ld = 40m → P  80T Hình 5.4 - Mối nối dọc dầm T dầm  - Phân khối theo chiều ngang: Phân khối theo chiều ngang, theo chiều dọc cầu kết cấu nhịp chia thành nhiều đoạn nhỏ Các khối đúc sẵn sau lắp đặt vào vị trí nối lại với cốt thép dự ứng lực, mối nối hàn bu lông cường độ cao Ưu điểm trọng lượng khối lắp ghép nhỏ, vận chuyển cẩu lắp dễ dàng Tuy nhiên, số mối nối nhiều, mối nối bố trí vào vị trí chịu lực chủ yếu Hình 5.5 – Mối nối theo phương ngang - Phân khối theo chiều dọc ngang: Phân khối theo chiều dọc ngang, khối theo chiều dọc lại cắt thành nhiều khối ngắn theo chiều ngang (Hình 5.2b) Các khối ngắn được chuyên chở (thuận lợi hơn) đến công trường, ghép lại thành khối lớn, sau lắp đặt liên kết thành cầu hoàn chỉnh Loại thường áp dụng điều kiện vận chuyển Đặng Huy Khánh_VUNI 65 Chương – Nguyên lý cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép cấu kiện lắp ghép khó khăn Ưu điểm trọng lượng khối lắp ghép nhỏ, vận chuyển cẩu lắp dễ dàng Nhược điểm mối nối bố trí vào vị trí chịu lực chủ yếu, áp dụng cho dầm đơn giản, dùng với bê tông cốt thép ứng suất trước - Ngồi cịn phân khối cách tách mặt cầu, sườn dầm, dầm ngang thành khối riêng sau liên kết chúng lại với mối nối 5.3.5 Cấu tạo mối nối: Các khối đúc sẵn sau chuyên chở lắp đặt vào vị trí cần liên kết với thông qua mối nối Mối nối dầm lắp ghép thường bố trí mặt cầu dầm ngang Cũng có trường hợp mối nối thực mặt cầu cầu khơng có dầm ngang, nối dầm ngang Tùy theo đặc điểm cấu tạo chịu lực kết cấu mà chọn mối nối thích hợp, ví dụ mối nối thực dầm ngang mặt cầu làm việc hẫng tựa dầm chủ, mối nối thực mặt cầu, mặt cầu làm việc thay cho dầm ngang phân bố tải trọng lên dầm chủ Có thể phân hai loại mối nối mối nối khô mối nối ướt 5.3.5.1 Mối nối khô: Mối nối khô mối nối không cần đến đổ bê tông trường Các mối nối thực thông qua bu lông, hàn cốt thép căng theo phương ngang Các mối nối khô qua thép hàn căng cốt thép thường có hiệu chịu uốn dầm ngang Mối nối khô hàn thép cốt thép căng ngang đơn giản cấu tạo thi công nhanh cốt thép mặt cầu thường không nối, làm việc hẫng, nên nhịp lớn thường xuất vết nứt dọc mặt cầu Mối nối khô thường thực hàn thép thông qua thép chờ hàn sẵn vào cốt thép chịu lực dầm ngang (hình 5.6) Để tránh tượng thép bị kênh chế tạo khơng xác, thép chờ thay thép góc chờ Nhược điểm mối nối hàn chịu tải trọng xung kích thường khơng khống chế chất lượng mối nối hàn trường Trong cầu có lắp ghép, mối nối khơ thực thơng qua bu lơng cường độ cao nối lắp ghép với dầm Hình 5.6 – Mối nối khô thép hàn 5.3.5.2 Mối nối ướt: Mối nối ướt mối nối thực bê tông bê tông cốt thép trường, tùy theo cấu tạo, cốt thép nối mối nối chịu mơ men lực cắt, cốt thép khơng nối chịu lực cắt Mối nối ướt dùng để nối mặt cầu dầm ngang cầu dầm T đúc sẵn, cánh T đúc sẵn thường để cốt thép chờ, khối Đặng Huy Khánh_VUNI 66 Chương – Nguyên lý cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép đúc sẵn đặt cách khoảng đủ để nối cốt thép đổ bê tông (ít 300mm) Cốt thép chờ mặt cầu dầm ngang nối uốn vịng thêm cốt chịu cắt Hình 5.7 thể cấu tạo mối nối ướt dầm ngang cầu dầm T Trong mối nối ướt dùng bó cốt thép dự ứng lực đặt dầm ngang mặt cầu để ép khối sau đổ bê tông mối nối Trong cầu cầu dầm tiết diện U ngược, mối nối ướt thường thực qua khe hở khối Trong mối nối này, cốt thép không nối nên mối nối chịu cắt sơ đồ tính xem liên kết chốt Hình 5.7 – Mối nối ướt chờ cốt thép 5.3.6 Các kích thước bản: 5.3.6.1 Bản mặt cầu (điều 14.1.5, Phần 5): a Bản cánh trên: Trong trường hợp hbản không kể lớp hao mòn hbmc ≥ 175mm Chiều dày ≥ 1/20 khoảng cách tĩnh hai đường gờ, nách sườn dầm Nếu nhỏ phải đặt dầm ngang để làm việc theo hai phương Chiều dày ≥ 225mm: vùng có neo cáp ngang cầu ≥ 200mm ngồi vùng có neo cáp dự ứng lực Chiều dày tối thiểu vách dầm = hbmc = 175mm Trong trường hợp khác lấy sau: ≥ 200mm: khơng có cốt thép căng sau; ≥ 300mm: có cốt thép dự ứng lực phương; ≥ 375mm: có cốt thép dự ứng lực hai phương b Bản cánh dưới: Chiều dày đáy không nhỏ hơn: 140mm 1/16 khoảng cách tĩnh đường gờ sườn dầm dầm không dự ứng lực 1/30 khoảng cách tĩnh đường gờ sườn dầm dầm dự ứng lực Đặng Huy Khánh_VUNI 67 Chương – Nguyên lý cấu tạo cầu dầm bê tơng cốt thép Ví dụ: Thơng thường mặt cầu có cấp bê tơng (25÷30)MPa, chiều dày mặt cầu hay thiết kế từ (200÷250)mm tương ứng với khoảng cách hai dầm chủ từ (2000÷3000)mm 5.3.6.2 Dầm chủ: Là phận chịu lực kết cấu, số lượng dầm chủ chọn phụ thuộc vào khổ cầu, thường ≥ dầm chủ Một số kích thước chọn tham khảo sau: - Chiều cao dầm chủ lấy theo bảng mục 5.2.6.3 phần TCVN 11823-2017, dầm không sử dụng dự ứng lực, tùy thuộc vào loại dầm ta chọn tham khảo:  Đối với kết cấu giản đơn: Hd = (0,035 – 0,07)L  Đối với kết cấu liên tục: Hd = (0,033 – 0,065)L - Chiều rộng sườn dầm chọn cho đủ bố trí cốt thép chịu lực cắt, xem xét xác định theo điều kiện sau: 1  Theo kinh nghiệm: b  (  )h  Theo điều kiện chịu cắt:  b  0,12  0, : Sườn cốt thép dạng khung h0  b  0, 25  0,5 : Sườn cốt thép dạng rời h0  Theo điều kiện bố trí cốt thép: Bố trí dạng khung với C0 khoảng cách tĩnh cốt thép, ta có b ≥ 2(m+  ) + C0 Bố trí dạng rời với C0’ khoảng cách tĩnh cốt thép b ≥ 2m+n  + (n-1)C0’ - Khoảng cách dầm chủ thường chọn hợp lý khoảng từ 1,4 - 3m, tùy loại kết cấu dầm cầu mà chọn theo kinh nghiệm từ 1,4 – 2,1m 5.3.6.3 Dầm ngang: Dầm ngang có tác dụng làm tăng độ cứng theo phương ngang cầu kết cấu nhịp Nhưng thi cơng phức tạp, khó tiêu chuẩn hóa sản xuất  Xu hướng chung sử dụng dầm ngang (chỉ bố trí theo cấu tạo gồm dầm ngang cho nhịp) Chiều cao dầm ngang: hdn ≥ 2/3hdc Bề dày dầm ngang: b = 20cm: đổ chỗ (có b = 40cm) b = 15cm: lắp ghép Khoảng cách dầm ngang: (3÷8)m (tính tốn) Đặng Huy Khánh_VUNI 68 Chương – Nguyên lý cấu tạo cầu dầm bê tơng cốt thép Hình 5.8 – Bố trí dầm ngang 5.3.7 Bố trí cốt thép (mục 10, phần 5, TCVN11823-2017): 5.3.7.1 Bảo vệ cốt thép: Lớp bê tơng bảo vệ tối thiểu chính, có hay khơng có bảo vệ cốt thép riêng êpoxy, không phép nhỏ 25mm tối đa 100mm cho cấu kiện làm việc môi trường nước muối Chi tiết cho loại kết cấu quy định cụ thể bảng 13, mục 12.3, phần 5, TCVN11823-2017 Đối với bê tông bảo vệ cốt giằng, cốt đai mỏng 12mm so với quy định bảng 13 không nhỏ 25mm 5.3.7.2 Cự li cốt thép: a Đối với bê tơng đúc chỗ tồn khối: Khoảng cách tĩnh song song lớp: ≥ 1,5 lần đường kính danh định thanh; ≥ 1,5 lần kích thước tối đa cốt liệu; 38 mm b Đối với bê tông đúc sẵn: Khoảng cách tĩnh song song lớp: ≥ Đường kính danh định thanh; ≥ 1,33 lần kích thước tối đa cốt liệu; 25 mm c Trừ mặt cầu, có cốt thép song song đặt thành hai nhiều lớp, với cự ly tịnh lớp không vượt 150mm, lớp phải đặt thẳng phía lớp dưới, cự ly lớp khơng nhỏ 25mm đường kính danh định Đặng Huy Khánh_VUNI 69 Chương – Thiết kế tính tốn cầu dầm bê tơng cốt thép Bảng: Các giới hạn ứng suất cho bó thép dự ứng lực Loại bó thép Điều kiện Tao thép khử ứng suất dư, cường độ cao trơn nhẵn Tao thép có cường độ dão thấp Các có gờ có cường độ cao Đối với cấu kiện dự ứng lực căng trước Ngay trước truyền lực (fpt+∆fpES) 0,70fpu 0,75fpu - Ở trạng thái giới hạn khai thác sau tính tồn mát fpe 0,80fpy 0,80fpy 0,80fpy Trước đệm neo- Có thể cho phép dùng fpbt ngắn hạn 0,90fpy 0,90fpy 0,90fpy Tại neo nối cáp sau neo 0,70fpu 0,70fpu 0,70fpu 0,70fpu 0,74fpu 0,70fpu 0,80fpy 0,80fpy 0,80fpu Đối với cấu kiện dự ứng lực căng sau điểm dọc theo cấu kiện cách xa neo nối, sau đóng neo Ở trạng thái giới hạn sử dụng sau toàn mát Kiểm tra độ võng dầm theo TTGHSD: - Biến dạng tải trọng khai thác lớn dẫn đến hư hỏng lớp mặt cầu, nứt cục mặt cầu,… gây cảm giác khơng an tồn cho người lái xe Để hạn chế điều này, theo mục 5.2.6.2, phần 2, TCVN kiến nghị giới hạn độ võng cho kết cấu bê tông sau:  Độ võng tải trọng xe nói chung: L/800  Độ võng tải trọng xe và/hoặc người bộ: L/1000  Độ võng tải trọng xe phần hẫng: L/300  Độ võng tải trọng xe và/hoặc người phần hẫng: L/375 * L chiều dài nhịp tính tốn - Khi tính võng hoạt tải có kể đến hệ số xung kích (1+IM) hệ số xe, hoạt tải phải lấy trị số lớn tổ hợp sau (mục 6.1.3.2, phần 3):  Một xe thiết kế (có xét IM)  Tải trọng + 25% hiệu ứng xe trục thiết kế có xét IM - Khi tính võng tất chất tải dầm chủ giả thiết chịu tải Nghĩa là, hệ số phân phối ngang tải trọng số xe chia cho số dầm chủ (g = nl/ndc) - Khi tính gần độ võng tức thời (do hoạt tải) dùng mơ đun đàn hồi bê tơng Ec mơ men qn tính tiết diện nguyên Ig Đặng Huy Khánh_VUNI 142 Chương – Thiết kế tính tốn cầu dầm bê tơng cốt thép - Công thức xác định độ võng:  Độ võng nhịp tải trọng phân bố tác dụng nhịp giản đơn (xem sơ đồ đây):  q.L4 384 E.I  Độ võng điểm cách gối trái đoạn x dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung cách gối trái đoạn b: x  P.b.x L  b2  x   E I L 6.5.3.5 Kiểm toán trạng thái giới hạn mỏi: - Mỏi đặc trưng vật liệu hư hỏng tích lũy chịu tải trọng lặp dẫn đến phá hoại xảy ứng suất thấp cường độ tĩnh Tải trọng lặp cầu ô tô xe tải - Phá hoại mỏi phụ thuộc vào hai tiêu:  Biên độ ứng suất ff xe tải mỏi gây  Số lần biên độ ứng suất lặp lại thời gian khai thác - Xe tải mỏi có khoảng cách trục 9m, tác dụng làn, không xét hệ số xe, hệ số IM=15%, hệ số tải trọng 0,75 - Khi tính ff dùng đặc trưng tiết diện đàn hồi nứt, trừ trường hợp dùng tiết diện nguyên kết cấu dự ứng lực, tổng ứng suất tĩnh tải không hệ số + tải trọng dự ứng lực + 1,5 lần tải trọng mỏi không vượt ứng suất kéo 0,25(f’c)0,5 Đặng Huy Khánh_VUNI 143 Chương – Thiết kế tính tốn cầu dầm bê tơng cốt thép - Ngồi kiểm tra TTGH đặc biệt (gió, động đất…khi có yêu cầu), ổn định cục neo, kiểm tra vận chuyển dầm * Tài liệu tham khảo: [1] GS.TS Lê Đình Tâm, Cầu bê tông cốt thép đường ô tô, Tập 1, Nhà xuất xây dựng, 2009 [2] Tiêu chuẩn quốc gia thiết kế cầu đường TCVN11823-2017 * Câu hỏi ôn tập: Câu 1: Các phương pháp áp dụng tính tốn thiết kế cầu dầm BTCT theo tiêu chuẩn TCVn 11823-2017 gì? Câu 2: Trình bày u cầu chung, bước thiết kế tính tốn mặt cầu bê tông cốt thép? Câu 3: Thế dải tương đương? Phân tích giống khác khái niệm dải tương đương cho hoạt tải mặt cắt mô men dương âm? Câu 4: Hệ số phân phối ngang gì? Có phương pháp xác định hệ số phân phối ngang, độ xác phương pháp nào? Câu 5: Phương pháp xác định hệ số phân phối ngang theo TCVN thực chất dự nguyên lý nào? Đã xét đến hệ số xe hay chưa? Câu 6: Trình bày bước xác định nội lực cầu dầm bê tông cốt thép? Các mặt cắt cần xác định nội lực đâu? Tại sao? Câu 7: Phân tích nội dung kiểm tốn theo trạng thái giới hạn cường độ I? Câu 8: Phân tích nội dung kiểm tốn theo trạng thái giới hạn sử dụng? Câu 9: Kiểm toán theo trạng thái giới hạn mỏi yêu cầu tính toán tải trọng tác dụng? Đặng Huy Khánh_VUNI 144 Chương – Cầu dầm thi công phân đoạn cầu vịm BTCT CHƯƠNG CẦU DẦM THI CƠNG PHÂN ĐOẠN VÀ CẦU VÒM BTCT * Mục tiêu: - Nhớ dạng thi công cầu dầm phân đoạn đặc điểm đặc trưng phương pháp - Hiểu cấu tạo cầu vịm bê tơng cốt thép, phân biệt loại cầu vòm BTCT thực tế * Nội dung: 7.1 Cầu dầm thi công phân đoạn: 7.1.1 Khái niệm chung: Khi nguyên lý, phương pháp tính tốn thiết kế cầu ngày hồn thiện, lý thuyết tính tốn có độ xác cao đời kết hợp với thiết bị công nghệ làm giảm đáng kể thời gian tính tốn thiết kế cơng trình cầu Người kỹ sư phát nhiều dạng kết cấu dầm BTCT chịu tải trọng lớn vượt nhịp lớn cầu dầm giản đơn, dạng mặt cắt ngang dạng hộp kết cấu nhịp liên tục ưu tiên phát triển, đạt thành tích đảng kể vượt nhịp kết cấu BTCT lên đến 400m Điều khó khăn để đưa kết cấu lớn thực tế việc triển khai thi công nào, điều thúc kỹ sư phát minh công nghệ thi công phân đoạn ngày cải tiến Đến nay, công nghệ thi công phân đoạn cầu dầm nhịp lớn phát triển tiếp tục nghiên cứu để tìm giải pháp tối ưu 7.1.2 Một số biện pháp thi công cầu dầm phân đoạn phổ biến: - Thi công giàn giáo cố định: Đây công nghệ cổ điển sử dụng từ ngày xây dựng cầu BTCT, nước phát triển điều kiện thích hợp nhiều cơng trình xây dựng giàn giáo cố định việc xây dựng đảm bảo chất lượng tốt, thi công an toàn, kết cấu nhịp chịu lực theo sơ đồ nhất, nên sử dụng vật liệu hợp lý Đặc biệt năm gần nhiều loại giàn giáo vạn với kết cấu đa dạng, dễ tháo lắp, trọng lượng nhẹ đưa vào sử dụng tạo điều kiện cho việc thi cơng cơng trình không bị ảnh hưởng thông thương cầu kết cấu trụ không cao, điều kiện địa chất tốt Trong nhiều trường hợp cấu tạo kết cấu nhịp điều kiện thực tế tiến hành thi công phân đoạn giàn giáo cố định, nội lực trường hợp phụ thuộc vào trình tự thi công - Thi công giàn giáo di động (moveable scaffolding system - MSS): Để khai thác ưu điểm việc thi công giàn giáo khắc phục việc xây dựng trụ tạm tốn kém, người ta sử dụng giàn giáo di động gồm hệ dầm thép có chân kê trụ phần dầm xây dựng trước Trên giàn giáo có hệ thống quang treo để treo ván khuôn đổ bê tông đoạn dài có nhịp lớn nhịp Với cơng nghệ thi cơng sơ đồ kết cấu với tiết diện hình hộp dầm có sườn Sau đoạn dầm vừa đúc đạt cường độ người ta cho giàn giáo di chuyển phía trước để thi cồng đoạn Nếu cầu cong giàn giáo bố trí khớp quay để tạo độ cong Công nghệ có đầy đủ ưu điểm cơng nghệ thi công giàn giáo cố định làm chống nên sử dụng cho cầu cao cầu qua sông Đặng Huy Khánh_VUNI 145 Chương – Cầu dầm thi công phân đoạn cầu vịm BTCT thơng thuyền Nhược điểm cơng nghệ thiết bị có tính chun dùng nên thích hợp cho nhiều cầu sử dụng phát huy hết khả giàn giáo, thi công cao, mặt hạn chế địi hỏi đội ngũ kỹ sư công nhân lành nghề Phải đặc biệt quan tâm đến an tồn thi cơng - Thi công phương pháp hẫng (PP hẫng cân bằng): Nguyên lý phương pháp thi công hẫng kết cấu nhịp đúc hay lắp từ trụ đối xứng hai bên, đến nhịp kết cấu nối lại với cách đổ bê tông chỗ (dầm liên tục hay khung), lắp vào đoạn dầm treo (khung dầm tĩnh định), lắp vào khớp nối (cầu khung dầm có khớp) Kết cấu nhịp phân đốt, đúc chỗ ván khuôn di động hặc lắp đốt đúc sẵn Khi thi công kết cấu nhịp chịu lực theo sơ đồ mút thừa nên tiết diện có mơ men âm cốt thép bố trí phía đúc hay lắp đến đâu căng cốt thép đến Ưu điểm phương pháp dùng giàn giáo, kết cấu nhịp có nhiều sơ đồ với tiết diện có chiều cao thay đổi phù hợp với sơ đồ chịu lực thi công khai thác sử dụng vật liệu cách hợp lý nên xây dựng nhịp dài - Thi công phương pháp đẩy: Nguyên lý công nghệ kết cấu nhịp đúc lắp đoạn (thường nhịp) liên tiếp đường đầu cầu, sau dùng kích đẩy dầm trượt bàn trượt để đưa dầm vị trí Cơng việc đúc (lắp) đẩy tiến hành đợt liên tiếp để đưa kết cấu nhịp có chiều dài lớn Ưu điểm phương pháp công việc thi công tiến hành đường đầu cầu nên chất lượng đảm bảo vỡ tương đối an toàn, việc tổ chức quản lý dễ dàng trình đúc (lắp) đẩy lặp lặp lại theo chu trình khơng thay đổi Nhược điểm kết cấu nhịp phải có chiều cao khơng thay đổi, nên việc sử dụng vật liệu khơng hợp lý chiều dài nhịp không lớn (thông thường dùng phạm vi 40-80m hiệu nhịp khoảng 40-60m) Trong q trình thi cơng mơ men thường xuyên đổi dấu, nội lực thi công khác so với khai thác thường phải bố trí cốt thép ƯST tạm thời tốn kém, việc thi cơng phải đảm bảo xác, thiết bị phải hoạt động nhịp địi hỏi kỹ sư cơng nhân phải lành nghề - Thi công chở nổi: Kết cấu nhịp đúc bờ thành đoạn dài sau đưa lên hệ chở cách đẩy ngang dọc, dùng hệ thống chở đưa vị trí hạ xuống mố trụ sau đổ bê tông dùng mối nối khô nối kết cấu lại rút hệ thống chở khỏi vị trí cầu Phương pháp phải dùng nhiều hệ thống phụ bờ hệ thống chở nổi, thi công chịu ảnh hưởng nước lên xuống, chịu ảnh hưởng nước chảy, sóng nên việc nối đốt trở lên phức tạp khó khăn Kết cấu bê tông nặng nên hệ thống phao đồ sộ (ở Liên xô cũ cầu qua sông Nêva đoạn kết cấu nhịp nặng 4800T phải dùng hai trụ trụ gồm 90 phao KC) Phương pháp thi công phức tạp phải thận trọng để đảm bảo an tồn đồng thời lại cản trở dịng sơng ảnh hưởng thơng thương đường thuỷ Vì có nhiều nhược điểm nên rấy sử dụng Đối với kết cấu siêu tĩnh, nội lực tiết diện đ−ợc hình thỡnh vỡ liên quan chặt chẽ với q trình thi cơng, việc tính tốn kết cấu cầu nhịp phải xem xét đến cơng nghệ thi cơng chúng 7.1.3 Các kích thước Với kết cấu nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân thường có hai dạng tỷ lệ nhịp, tỷ số h/l trường hợp theo quan điểm Nhật Bản tỷ số chiều cao dầm chiều dài nhịp thể Bảng sau Đặng Huy Khánh_VUNI 146 Chương – Cầu dầm thi công phân đoạn cầu vòm BTCT Bảng - Tỷ lệ chiều cao chiều dài nhịp hiêp hội FCC (Nhật Bản) Chiều cao dầm Điều kiện áp dụng Tiết diện trụ Tiết diện nhịp (1/16 ÷ 1/18)L (1/34 ÷ 1/67)L Cầu đường (khung liên tục) (1/13 ÷ 1/16)L (1/25 ÷ 1/39)L Cầu đường (dầm liên tục) (1/17)L (1/29 ÷ 1/37)L Cầu đường săt (1/13 ÷ 1/15)L (1/17 ÷ 1/26)L Cầu đường (khớp) Trong đó: L chiều dài nhịp lớn 7.2 Cầu vịm bê tơng cốt thép: 7.2.1 Các sơ đồ cầu vịm bê tơng cốt thép: Kết cấu chịu lực chủ yếu cầu vịm bê tơng cốt thép kết cấu vịm có cấu tạo đa dạng (cuốn vòm, sườn vòm ) Nói chung cong mà hai đầu liên kết chốt liên kết ngàm với mố trụ cầu để chúng chuyển vị theo hướng nằm ngang Dưới tác dụng tải trọng thẳng đứng (tĩnh tải, hoạt tải) lên kết cấu nhịp, gây mố trụ lực đẩy ngang gây vịm lực nén, mơmen uốn lực căt Khi lựa chọn đường trục vòm hợp lý cho trùng với đường cong áp lực tránh mômen uốn lực cắt Tuy nhiên cầu có hoạt tải chạy qua, nên khơng thể tránh mômen uốn hoạt tải Kết mặt cắt vịm ln chịu nén lệch tâm Điều kiện tương đối phù hợp với tính chất chịu lực bê tông chịu nén tốt Khi thiết kế cách hợp lý trị số mơmen uốn vịm khơng lớn Do kết cấu nhịp vịm tiết kiệm vật liệu kết cấu nghịp dầm có độ tải trọng (xét riêng mặt vật liệu làm kết cấu nhịp) Tuy nhiên, lực đẩy ngang chân vòm truyền lên mố trụ lớn, phải tăng kích thước móng tăng khối lượng vật liệu làm mố trụ Trường hợp đất yếu phí tổn xây dựng mố trụ cầu vịm lớn Như nói chung lựa chọn phương án cầu phải xét toàn diện phần kết cấu nhịp phần mố trụ Về sơ đồ kết cấu cầu vịm áp dụng: vịm khơng khớp, vịm hai khớp vịm ba khớp Tiết kiệm cấu tạo đơn giản sơ đồ cầu vịm khơng khớp Tuy nhiên sơ đồ kết cấu siêu tĩnh bậc 3, nên có xuất nội lực phụ co ngót, từ biến bê tông, thay đổi nhiệt độ, đặc biệt lún đất không đủ vững Sơ đồ cầu vòm hai khớp (hai khớp chân vịm) có bậc siêu tĩnh 1, nên nội lực phụ nhỏ hơn, chẳng hạn mố trụ bị lún thẳng đứng vịm khơng xuất mơmen phụ Sơ đồ cầu vịm khớp (hai khớp chân vòm khớp đỉnh vòm) sơ đồ kết cấu tĩnh định, nên khơng có nội lực phụ nói Việc thi cơng lắp ghép từ nửa vịm đối xứng tương đối phức tạp Vì cầu vịm khớp khơng địi hỏi điều kiện địa chất thật vững (nếu mố trụ bị lún không xuất nội lực phụ vịm) Tuy nhiên có cấu tạo khớp nên thi cơng phức tạp Xét mặt độ cứng cầu vịm khơng khớp cứng nhất, cầu vịm khớp cứng Tham số quan trọng sơ đồ cầu vòm tỷ số đường tên vòm (f) độ l Tỷ số nhỏ, vịm thoải lực đẩy ngang lớn ngược lại Trong thực tế nên dùng tỷ lệ: f/l = (1/4 - 1/6), cá biệt có cầu vịm mà f/l = (1/10 - 1/16) Trị số mơmen uốn Đặng Huy Khánh_VUNI 147 Chương – Cầu dầm thi cơng phân đoạn cầu vịm BTCT vịm phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng vịm Nếu trục vòm trùng với đường cong áp lực tĩnh tải nửa hoạt tải rải tương đương mơmen nhỏ Tuy nhiên cầu vịm bê tơng cốt thép có đặt cốt thép nên áp dụng dạng đường trục vịm parabol Trên vịm có lực tập trung lớn tác dụng từ cột Hình 7.1 - Các sơ đồ cầu vịm theo cao độ đường xe chạy a Cầu đường xe chạy trên; b Cầu đường xe chạy giữa; c Cầu đường xe chạy Căn vào vị trí cao độ mặt xe chạy só với cao độ đỉnh vịm phân loại ra: Cầu vịm đường xe chạy trên, cầu vòm đường xe chạy giữa, cầu vòm đường xe chạy hình 7.1 Nói chung, cầu vịm chạy tiết kiệm vật liệu khoảng cách sườn vịm lấy nhỏ so với bề rộng mặt cầu, kích thước mố trụ lấy nhỏ hơn, cấu tạo mặt cầu đơn giản hơn, cao độ đỉnh trụ hạ thấp xuống Kết cấu cầu vòm chạy hợp lý điều kiện tổng thể cầu đòi hỏi chiều cao kiến trúc thấp cần làm vịm có căng để tạo vẻ đẹp kiến trúc Các vòm (sườn vòm, vòm) nhịp cầu vòm nối với hệ liên kết ngang kiểu để chịu tải trọng nằm ngang lực gió Ngồi liên kết ngang đảm bảo độ cứng ngang chung kết cấu nhịp độ ổn định vịm xét uốn dọc ngồi mặt phẳng nằm ngang Kết cấu nhịp vịm bê tơng cốt thép hệ thống kết cấu không gian phức tạp gồm nhiều phận tham gia chịu lực chung Chẳng hạn, cầu vịm phần hệ dầm hệ mặt cầu với cột chống có tham gia chịu lực với vịm chủ Mức độ tham gia tuỳ theo mức độ liên kết phận đó, đặc biệt liên kết đầu cột với dầm dọc đầu cột với vòm 7.2.2 Các dạng cấu tạo cầu vịm bê tơng cốt thép: Kết cấu chịu lực cầu vịm thơng thường có dạng sườn vòm vòm Mỗi sườn vịm thường khơng đủ độ cứng ngang, nên cần phải có vài sườn vịm liên kết ngang với Mỗi vịm thường đủ rộng nên có đủ ổn định ngang Mỗi nhịp cầu vịm có vịm với mặt cắt hình chữ nhật đặc Hình 7.2 - Các mặt cắt ngang sườn vịm bê tông cốt thép a Mặt cắt chữ nhật; b Mặt cắt chữ I; c d Mặt cắt hình hộp Đặng Huy Khánh_VUNI 148 Chương – Cầu dầm thi cơng phân đoạn cầu vịm BTCT Mặt cắt ngang sườn vịm hình chữ nhật đặt đứng, hình chữ I, hình hộp (hình 7.2) Nếu nhịp vòm lớn nên dùng dạng mặt cắt chữ I mặt cắt hình hộp để chịu mơmen uốn tốt Chiều cao sườn vịm lấy sơ khoảng (1/30 - 1/60)l mặt cắt hình chữ nhật khoảng (1/25 - 1/40)l dùng mặt cắt chữ I mặt cắt hình hộp Dạng mặt cắt hình hộp đúc bê tông chỗ áp dụng cầu vịm nhịp lớn, cần có đủ kích thước cho người lại bên lịng hộp để tháo dỡ ván khuôn theo dõi tu cầu Nếu cầu vịm thi cơng lắp ghép dùng mặt cắt hình hộp chiều dài cỡ trung bình 100 đến 150m Chiều cao mặt cắt sườn vòm thường lấy thay đổi theo dọc nhịp Trong cầu vịm ba khớp, trị số mơ men lớn 1/4 nhịp, mặt cắt có chiều cao lớn nhất, từ chiều cao mặt cắt giảm dần phía gần trụ phía gần đỉnh vịm Trong cầu vịm hai khớp mơmen 1/4 nhịp lớn chút mơmen đỉnh vòm, để giữ vẻ đẹp kiến trúc vòm người ta không làm giảm chiều cao mặt cắt đỉnh vịm Chiều cao mặt cắt vịm khơng khớp thường lấy giảm dần từ 1,2 đến 1,5 lần kể từ chân vòm đến đỉnh vòm Khi chế tạo hàng loạt khối lắp ghép, nên chọn chiều cao vòm khơng đổi đoạn dài tồn chiều dài nhịp Đối với vịm lắp ghép có bán kính cong lớn nên làm khối lắp ghép có đường trục dọc riêng khối đường thẳng để dễ chế tạo Lúc lắp ghép khối xong tạo vịm có đường trục đường gấp khúc gần giống với dạng đường cong lý thuyết dự kiến trục vòm Để bảo đảm đủ độ cứng ngang, chiều rộng vòm khoảng cách sườn vịm biên phải chọn khơng nhỏ 1/20l không nhỏ (1/5 - 1/6)f Trong cầu tơ thường có chiều rộng phần xe chạy lớn trị số nói trên, mặt cắt ngang kết cấu nhịp phải có vài sườn vòm, bên chúng cột Để tiết kiệm vật liệu cơng lao động cần làm hai sườn vòm Bản mặt cầu làm việc theo hướng ngang, nên có chiều dài nhịp tính tốn khoảng 2,5m đến 3m Do cự ly sườn vịm lớn trị số nói nên bố trí dầm ngang, dầm dọc phụ hệ dầm mặt cầu (hình 5.5) Hệ dầm mặt cầu kết hợp với hệ cột chống tạo thành hệ khung khơng gian kết cấu vịm khu vực gần đỉnh vịm phải đặt khe co dãn có tách biệt phần đỉnh vòm với kết cấu vòm (hình 5.5) Khoảng cách cột vịm lấy (1/10 - 1/12)l tuỳ thuộc kích thước khối lắp ghép cho dễ dàng vận chuyển cẩu lắp Trong kết cấu nhịp cầu vòm chạy (hình 7.1c) bố trí căng để chịu lực kéo lực đẩy ngang chân vòm gây Do mố trụ làm việc giống mố trụ cầu hệ dầm Có ba loại cầu vịm có căng là:  Cầu vịm cứng - dầm cứng (có EIvịm  EIdầm)  Cầu dầm cứng - vịm mềm (có EIdầm  80EIvịm)  Cầu vịm cứng - dầm mềm (có EIvịm  80EIdầm) Nói chung, dạng có mơmen uốn xuất dầm vòm Tuy nhiên hệ thống dầm - vòm liên hợp thực tế chịu lực phụ thuộc vào độ cứng dầm vòm Nếu độ cứng dầm nhỏ so với độ cứng vòm (vòm cứng - dầm mềm) dầm mềm (thanh căng) làm nhiệm vụ chịu kéo chủ yếu vòm chịu nén uốn (nén lệch tâm) Nếu độ cứng dầm lớn so với độ cứng vịm hệ thống dầm cứng Đặng Huy Khánh_VUNI 149 Chương – Cầu dầm thi cơng phân đoạn cầu vịm BTCT vịm mềm Trong vịm chịu nén tâm cịn dầm chịu kéo mômen uốn (kéo lệch tâm) Trường hợp độ cứng dầm vịm khơng chênh lệch q 80 lần hệ thống dầm cứng - vịm cứng Có thể giả thiết gần mơmen uốn phân bố dầm vịm cách tỷ lệ với độ cứng phần Đây dạng kết cấu tốn vật liệu so với hai dạng 7.2.3 Cấu tạo mố trụ cầu vòm: 7.2.3.1 Trụ cầu vòm: Vật liệu làm trụ thường đá xây, bê tông bê tông cốt thép Tuỳ theo vật liệu làm kết cấu vịm, cấu tạo trụ chia làm nhóm sau: - Trụ đặt hai nhịp có chiều dài khác - Trụ có phần chân vịm đặc rỗng Ngồi cịn phụ thuộc vào sơ đồ tĩnh học vịm (vịm có chốt khơng chốt), vật liệu vịm, vị trí phần xe chạy ảnh hưởng đến cấu tạo trụ mức độ nhỏ Trụ cầu vịm thường có kích thước lớn theo phương dọc cầu chịu tác dụng lực đẩy phía vịm Ở ta đề cập đến trường hợp trụ đặt hai nhịp có chiều dài (hình 7.3) hình dạng trụ ln đối xứng Dưới tác dụng tĩnh tải vịm trụ, trụ làm việc theo nén tâm Trụ làm việc bất lợi có hoạt tải tác dụng nhịp với tải trọng thi công xây dựng xong nhịp vòm Khi kết cấu vòm độ nhỏ làm đá xây trụ làm vật liệu tương tự (hình 7.3a) để đơn giản cho thi cơng Khi kết cấu vòm độ lớn làm bê tơng cốt thép trụ làm đá xây bê tông, mũ trụ phải bê tơng cốt thép (Hình 7.3b) Tuy nhiên lại tuỳ thuộc kết cấu vịm bên dạng khơng khớp hay có khớp mà mũ trụ phải làm khác để phù hợp với cấu tạo vòm kết cấu vịm Nếu vịm khơng khớp, kết cấu vịm làm đặc, mũ trụ chỗ cho chân vịm tựa trực tiếp lên, phải có khe biến dạng Nếu chân vịm có khớp, kết cấu vịm làm cột chống, mũ trụ phải có bệ kê gối để lắp đặt khớp liên kết với vịm Hình 7.3 - Cấu tạo trụ cầu vịm a Trụ cầu vịm đá khơng khớp; b Trụ cầu vòm BTCT ba khớp 7.2.3.2 Mố cầu vòm: Đặng Huy Khánh_VUNI 150 Chương – Cầu dầm thi công phân đoạn cầu vòm BTCT Trong cầu vòm, mố cầu nhiều điểm kết thúc cầu (theo phương dọc cầu) ngồi phần cầu vịm cịn có đoạn cầu dẫn khác Như mố cầu vòm điểm kết thúc phần vịm Hình 7.4 Cấu tạo mố cầu vòm a Mố cầu vòm đá; b Mố cầu vịm BTCT Mố cầu vịm thường có dạng phù hợp với đường cong áp lực cho mặt đáy móng mố vng góc với đường cong áp lực Khi xây dựng đá, đáy móng mố làm thành bậc để chống trượt Nếu địa chất khơng tốt, móng mố làm móng cọc, cọc có cọc thẳng cọc xiên phải đóng vng góc với móng Đối với cầu vòm đá, độ nhỏ đường xe chạy nên chiều cao đất đắp thường không lớn (khoảng từ đến 8m) Lực đẩy ngang không lớn lắm, mố làm tường cánh mố cầu dầm, phía vịm thường làm đặc vật liệu đắp vật liệu xây, cần phải làm khe co dãn để ngăn cách mố kết cấu vịm (hình 7.4a) Đối với cầu vịm bê tơng cốt thép, độ lớn cầu vịm đá, nên lực đẩy ngang lớn Chiều cao đất đắp lớn, kết cấu vịm làm rỗng thường cột chống bê tông cốt thép tựa lên sườn vịm, phía đặt xe chạy bê tông cốt thép, khe co dãn làm phần mặt cầu xe chạy (hình 7.4b) đáy móng mố làm nhiều bậc để tăng khả chống trượt * Tài liệu tham khảo: [1] Giáo trình thiết kế cầu bê tông cốt thép, tác giả Phạm Văn Thái – Nguyễn Bình Hà, trường Đại học Xây dựng, 2003 [2] Tiêu chuẩn quốc gia thiết kế cầu đường TCVN 11823-2017 * Câu hỏi ôn tập: Câu 1: Phân biệt công nghệ thi công cầu dầm phân đoạn? Việc phân đoạn thiết kế thi cơng có ưu nhược điểm gì? Câu 2: Sơ đồ cầu vịm bê tơng cốt thép (theo sơ đồ tĩnh học, theo vị trí đường xe chạy) thường áp dụng có loại nào? Trong thực tế loại thường hay áp dụng Tại sao? Câu 3: Mặt cắt sườn vòm bê tơng cốt thép có loại nào? Tại chúng lại khác so với mặt cắt ngang dầm chủ cầu dầm? Câu 4: Tại với cầu vòm có đường xe chạy dưới, người ta lại làm theo hệ thống dầmvòm liên hợp Theo độ cứng chia nào? Cho biết rõ tính chất chịu lực loại Đặng Huy Khánh_VUNI 151 Chương – Cầu dầm thi cơng phân đoạn cầu vịm BTCT Câu 5: Trình bày cấu tạo chung trụ cầu vòm đặt hai nhịp Với cầu làm theo kiểu dầm - vịm liên hợp có cần làm trụ khơng Tại sao? Câu 6: Trình bày cấu tạo chung mố cầu vòm Với cầu làm theo kiểu dầm - vịm liên hợp có cần làm mố không Tại sao? Đặng Huy Khánh_VUNI 152 Phụ lục PHỤ LỤC ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG PHẢN LỰC VÀ NỘI LỰC DẦM LIÊN TỤC I Giả thiết: - Sử dụng tính tốn mặt cầu dầm đúc sẵn chữ I T - Đường ảnh hưởng gần cho dầm liên tục nhịp vận dụng tương tự cho số lượng dầm chủ khác - Thực tế, nội lực phát sinh nguy hiểm mặt cắt gần dầm biên phía, phía giảm gần khơng - Quy ước tên gọi dấu biểu đồ: + Tại vị trí đầu dầm A, gối B, C, D, E, F, G cuối dầm H gọi mặt cắt 100, 200, , 800 + Mỗi nhịp dầm hẫng phía chia khoảng cách 1/10, mặt cắt R200 phản lực gối B, mặt cắt M205 mômen nhịp gối B C, M300 mômen gối C, + Biểu đồ đường trục dầm có dấu (+) phía có dấu (-) - Chiều dài nhịp S chiều dài đoạn hẫng L II Sơ đồ tính: III Kết tung độ đường ảnh hưởng mặt cắt: Mcắt R200 X M200 100 102 0,2 Y 2,27 2,016 104 106 108 200 201 202 0,4 0,6 0,8 1,1 1,2 203 204 205 206 207 208 209 300 301 Y X M205 X M300 0,2 -1 -0,8 0,2 Y -0,492 -0,3936 1,762 1,508 1,254 0,8735 0,7486 0,4 0,6 0,8 1,1 1,2 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,4 0,6 0,8 1,1 1,2 -0,2952 -0,1968 -0,0984 0,0494 0,0994 0,4 0,6 0,8 1,1 1,2 -0,219 -0,146 -0,073 0,0367 0,0743 0,4 0,6 0,8 1,1 1,2 0,162 0,108 0,054 -0,0265 -0,0514 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 0,6294 0,51 0,3996 0,2971 0,2044 0,1229 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 0 0 0 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 0,1508 0,204 0,1598 0,1189 0,0818 0,0491 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 0,1134 0,155 0,1998 0,1486 0,1022 0,0614 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 -0,0731 -0,09 -0,1004 -0,1029 -0,0954 -0,0771 1,9 2,1 0,0542 -0,039 1,9 2,1 0 1,9 2,1 0,0271 -0,0155 1,9 2,1 0,0271 -0,0194 1,9 2,1 -0,0458 -0,0387 Đặng Huy Khánh_VUNI X M204 X 0,2 Y -0,365 -0,292 0,2 Y 0,27 0,216 153 Phụ lục R200 Mcắt M200 302 303 304 305 X 2,2 2,3 2,4 2,5 Y -0,063 -0,076 -0,079 -0,074 X 2,2 2,3 2,4 2,5 306 307 308 309 400 401 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 -0,063 -0,048 -0,031 -0,014 0,0104 402 403 404 405 406 407 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 408 409 500 501 502 503 M204 Y 0 0 X 2,2 2,3 2,4 2,5 Y -0,0254 -0,0305 -0,0315 -0,0295 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 0 0 0 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 0,0171 0,0206 0,0214 0,0201 0,0171 0,0131 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 0 0 0 3,8 3,9 4,1 4,2 4,3 0,0086 0,004 -0,003 -0,005 -0,006 3,8 3,9 4,1 4,2 4,3 504 505 506 507 508 509 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 -0,007 -0,007 -0,006 -0,005 -0,003 -0,002 600 602 604 606 608 700 5,2 5,4 5,6 5,8 702 704 706 708 800 6,2 6,4 6,6 6,8 M205 X M300 2,2 2,3 2,4 2,5 Y -0,0317 -0,0381 -0,0394 -0,0368 X 2,2 2,3 2,4 2,5 Y -0,0634 -0,0761 -0,0789 -0,0737 -0,025 -0,0191 -0,0123 -0,0057 0,0042 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 -0,0313 -0,0238 -0,0154 -0,0072 0,0052 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 -0,0626 -0,0476 -0,0309 -0,0143 0,0104 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 0,0069 0,0083 0,0086 0,008 0,0069 0,0053 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 0,0086 0,0103 0,0107 0,01 0,0086 0,0066 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 0,0171 0,0206 0,0214 0,0201 0,0171 0,0131 0 0 0 3,8 3,9 4,1 4,2 4,3 0,0034 0,0016 -0,0012 -0,0021 -0,0026 3,8 3,9 4,1 4,2 4,3 0,0043 0,002 -0,0015 -0,0026 -0,0032 3,8 3,9 4,1 4,2 4,3 0,0086 0,004 -0,0031 -0,0051 -0,0064 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 0 0 0 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 -0,0027 -0,0027 -0,0024 -0,002 -0,0014 -0,0007 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 -0,0034 -0,0033 -0,003 -0,0024 -0,0017 -0,0009 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 -0,0069 -0,0067 -0,006 -0,0049 -0,0034 -0,0018 0,001 0,0015 0,0015 0,001 5,2 5,4 5,6 5,8 0 0 0 5,2 5,4 5,6 5,8 0,001 0,0015 0,0015 0,001 5,2 5,4 5,6 5,8 0,001 0,0015 0,0015 0,001 5,2 5,4 5,6 5,8 0,001 0,0015 0,0015 0,001 -1E-04 -1E-04 -1E-04 -2E-04 0,0002 6,2 6,4 6,6 6,8 0 0 6,2 6,4 6,6 6,8 -0,0001 -0,00012 -0,00014 -0,00016 -0,00018 6,2 6,4 6,6 6,8 -0,0001 -0,00012 -0,00014 -0,00016 -0,00018 6,2 6,4 6,6 6,8 -0,0001 -0,00012 -0,00014 -0,00016 0,00018 Hướng dẫn: - Các hệ số bảng nhân với chiều dài nhịp đặt tải tương ứng L hay S để có giá trị mơ men mặt cắt xét - Phản lực gối R200 lấy giá trị bảng Đặng Huy Khánh_VUNI 154 Phụ lục IV Giá trị diện tích đường ảnh hưởng: TT ĐAH R200 M204 M205 M300 Phần        0,4464 0,0986 0,0982 0,0134 -0,054 -0,021 -0,027 -0,121 0,3928 0,0772 0,0714 -0,107 1,635 0 0,135 Phần hẫng   -0,246 -0,1825  1,635 -0,246 -0,1825 0,135 Hướng dẫn: - Giá trị diện tích đường ảnh hưởng phía theo mơ men giá trị bảng nhân với S2 phần hẫng nhân với L2 - Giá trị diện tích đường ảnh hưởng phía theo phản lực giá trị bảng nhân với S phần hẫng nhân với L V Dạng biểu đồ đường ảnh hưởng: 0.8735 0.7486 0.6294 0.51 0.3996 0.2971 0.2044 0.1229 0.0542 -0.0387 -0.0634 -0.0761 -0.0789 -0.0737 -0.0626 -0.0476 -0.0309 -0.0143 0.0104 0.0171 0.0206 0.0214 0.0201 0.0171 0.0131 0.0086 0.004 -0.0031 -0.0051 -0.0064 -0.0069 -0.0067 -0.006 -0.0049 -0.0034 -0.0018 0.001 0.0015 0.0015 0.001 -0.0001 -0.00012 -0.00014 -0.00016 0.00018 2.27 2.016 1.762 1.508 1.254 Đường ảnh hưởng phản lực gối mặt cắt R200 Đường ảnh hưởng moomen mặt cắt M200 -1.2 -1 -1 -0.8 -0.8 -0.6 -0.6 -0.4 -0.4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.2 -0.2 0 Đường ảnh hưởng mômen mặt cắt M204 -0.6 -0.2 0.2 0.4 -0.00018 -0.00016 -0.00014 -0.00012 -0.0001 0.001 0.0015 0.0015 0.001 -0.0007 -0.0014 -0.002 -0.0024 -0.0027 -0.0027 -0.0026 -0.0021 -0.0012 0.0016 0.0034 0.0053 0.0069 0.008 0.0086 0.0083 0.0069 0.0042 -0.0057 -0.0123 -0.0191 -0.025 -0.0295 -0.0315 -0.0305 -0.0254 -0.0155 0.0271 0.0491 0.0818 0.1189 0.1598 0.204 0.1508 0.0994 0.0494 -0.0984 -0.1968 -0.2952 -0.3936 -0.492 -0.4 Đặng Huy Khánh_VUNI 155 -0.0265 -0.0514 -0.0731 -0.09 -0.1004 -0.1029 -0.0954 -0.0771 -0.0458 -0.0387 -0.0634 -0.0761 -0.0789 -0.0737 -0.0626 -0.0476 -0.0309 -0.0143 0.0104 0.0171 0.0206 0.0214 0.0201 0.0171 0.0131 0.0086 0.004 -0.0031 -0.0051 -0.0064 -0.0069 -0.0067 -0.006 -0.0049 -0.0034 -0.0018 0.001 0.0015 0.0015 0.001 -0.0001 -0.00012 -0.00014 -0.00016 0.00018 0.27 0.216 0.162 0.108 0.054 -0.365 -0.292 -0.219 -0.146 -0.073 0.0367 0.0743 0.1134 0.155 0.1998 0.1486 0.1022 0.0614 0.0271 -0.0194 -0.0317 -0.0381 -0.0394 -0.0368 -0.0313 -0.0238 -0.0154 -0.0072 0.0052 0.0086 0.0103 0.0107 0.01 0.0086 0.0066 0.0043 0.002 -0.0015 -0.0026 -0.0032 -0.0034 -0.0033 -0.003 -0.0024 -0.0017 -0.0009 0.001 0.0015 0.0015 0.001 -0.0001 -0.00012 -0.00014 -0.00016 -0.00018 Phụ lục Đường ảnh hưởng mômen mặt cắt M205 Đường ảnh hưởng mômen mặt cắt M300 Đặng Huy Khánh_VUNI 156 ... thiểu 24 0mm đủ bố trí cáp DƯL thẳng theo thiết kế Hình 5.18 – Kích thước cấu tạo MCN dầm super-T 14000 /2 2500 25 0 14000 /2 8000 /2 8000 /2 250 25 00 25 0 180 25 0 1.5% 1.5% 10 1175 23 30 23 30 23 30 / 23 30... tốn thiết kế dầm chủ bê tông cốt thép dự ứng lực - Tổng hợp, đánh giá chất lượng kết tính toán thiết kế cầu dầm BTCT dự ứng lực - Vận dụng tiêu chuẩn quốc gia thiết kế cầu đường TCVN11 823 -2 0 17... tơng cốt thép CHƯƠNG THIẾT KẾ, TÍNH TỐN CẦU DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP * Mục tiêu: - Nhớ phương pháp sử dung tính tốn thiết kế cầu - Hiểu, vận dụng, phân tích tính tốn thiết kế hạng mục mặt cầu - Hiểu,