Phần 2 của giáo trình Cầu bê tông tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: tính toán nội lực các bộ phận kết cấu; các chi tiết cấu tạo và các thiết bị trên cầu; cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục, cầu khung; các công nghệ đúc đẩy, đúc hẫng và đà giáo di động;... Mời các bạn cùng tham khảo!
CHƢƠNG TÍNH TỐN NỘI LỰC CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU 6.1 Nguyên tắc chung Các phận kết cấu nhịp đƣợc xét chƣơng gồm: Các dầm chủ Các dầm ngang Các dầm dọc phụ Các mặt cầu Những phƣơng pháp đơn giản hố đƣợc trình bày Chƣơng này, chúng dựa giả thiết khác sơ đồ tính tốn, đơi có chỗ chƣa chặt chẽ Cịn nhiều cách tính dựa giả thiết khác Tuy nhiên phƣơng pháp dựa vào nguyên tắc chung Cơ học, phƣơng pháp tính tốn dƣới có nghĩa hƣớng dẫn khơng bắt buộc áp dụng Các kỹ sƣ thiết kế cần phải tự xem xét mà định chọn cách tính tốn cho phù hợp thực tế, đảm bảo an toàn chất lƣợng cơng trình 6.2 Tính tốn nội lực dầm chủ Nội lực dầm chủ nhịp đơn giản đƣợc tính tốn có xét phân bố ngang tải trọng cho dầm chủ theo phƣơng pháp trình bày Chƣơng Ngồi cịn phải xét đến qui định Tiêu chuẩn thiết kế tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn tổ hợp tải trọng tính tốn, hệ số xe, hệ số xung kích, hệ số tải trọng Các mặt cắt đƣợc chọn để tính tốn nội lực thƣờng vị trí: L/2 (giữa nhịp), L/3, L/4 mặt cắt gối Tƣơng ứng với mặt cắt phải vẽ đƣờng ảnh hƣởng mô men uốn, lực cắt xếp hoạt tải tĩnh tải lên để tính mơ men hay lực cắt tƣơng ứng 6.2.1 Cách xét Hoạt Tải HL-93 Tổ Hợp Tải trọng để tính tốn theo Trạng thái giới hạn Hoạt tải HL-93 đƣợc xét thành phần tải trọng tham gia vào tổ hợp tải trọng I, III, VI VI Tổ hợp hoạt tải xe HL-93 cho đơn đƣợc tính phụ thuộc vào trạng thái giới hạn nhƣ qui định điều 1.3.2.2 22TCN 272-05 Khi thiết kế cần chọn trị số lớn tổ hợp sau đây: 6.2.1.1 Đối với tổ hợp tải trọng để tính theo trạng thái giới hạn I, III, đặc biệt va xe trạng thái giới hạn sử dụng không kể duyệt võng: a- Hiệu ứng xe hai trục (có xung kích 25%) tổ hợp với hiệu ứng tải trọng thiết kế, b- Hiệu ứng xe tải thiết kế (có xung kích 25%) tổ hợp với tải trọng thiết kế Tuy nhiên trị số thành phần lực tổ hợp lại thay đổi nhƣ sau: b1 Thông thƣờng (trừ trƣờng hợp b2 dƣới đây) dùng xe tải 33.24 T đặt 135 vị trí bất lợi với cự ly hai trục sau thay đổi từ 4.3 đến 9,0 m cho tạo đƣợc ứng lực cực trị kết hợp với tải trọng b2 Riêng tính mơ men phản lực cho trụ gối (trụ dầm liên tục) dùng hai xe tải thiết kế đặt cách 15m, bỏ qua trục không gây hiệu ứng cực đại (trục chiếm sang phần ĐAH ngƣợc dấu) Lấy 90% hiệu ứng hai xe nêu kết hợp với 90% tải trọng So sánh a, b1 b2 để tìm giá tri cực đại 6.2.1.2 Đối với tổ hợp tải trọng tính theo trạng thái giới hạn sử dụng độ võng: c- Hiệu ứng xe tải thiết kế (có xung kích 25% theo điều 2.5.2.6.2) d- Kết tính tốn hiệu ứng 25% xe tải thiết kế (có xét xung kích 25%) tổ hợp với tải trọng thiết kế 6.2.1.3 Đối với tổ hợp tải trọng để tính theo trạng thái giới hạn mỏi đứt gãy: e- Hiệu ứng xe tải thiết kế (có xung kích 15%) nhƣng với khoảng cách trục nặng 9.0 m Không xét tải trọng 6.2.1.4 Đối với tổ hợp tải trọng để tính theo trạng thái giới hạn cường độ II: không xét hoạt tải HL-93 Nhƣ hoạt tải HL-93 đƣợc biểu diễn dƣới dạng a, b1, b2, c, d, e có mức độ tác động khác Khác với quy trình 1979 (QT -1979) tính tốn mỏi lại có xu giảm cƣờng độ tải trọng 6.2.1.5 Cách xếp hoạt tải HL-93 đường ảnh hưởng Trong điều 3.6.1.3.1 qui định: “chiều dài xe thiết kế phần gây áp lực lớn phải đƣợc chất tải trọng thiết kế” Nhƣ hiểu tải trọng thiết kế đƣợc xếp đƣờng ảnh hƣởng giống nhƣ bố trí tải trọng rải tƣơng đƣơng QT-1979 Khi xếp tải để xây dựng đƣờng bao nội lực, tải trọng phải đƣợc bố trí tất phần đƣờng ảnh hƣởng dấu với phần đƣờng ảnh hƣởng có đặt xe tải thiết kế xe trục thiết kế để tạo hiệu ứng cực đại Ngoài trƣờng hợp đặt xe tải thiết kế xe hai trục, trƣờng hợp riêng dùng xe tải thiết kế đƣợc bố trí bất lợi đƣờng ảnh hƣởng nhƣ nguyên tắc xếp hoạt tải xe trực tiếp QT-1979 đƣợc kết hợp với tải trọng Có thể phân mơ hình xếp tải nhƣ sau: - Đối với kết cấu nhịp cầu dầm giản đơn: bố trí tải trọng suốt chiều dài đƣờng ảnh hƣởng Lần lƣợt đặt trục xe tải thiết kế xe hai trục thiết kế vào vị trí bất lợi đƣờng ảnh hƣởng (hình 2-8a) Hiệu ứng lực cực đại đƣợc chọn trị số lớn tổ hợp tải: + Xe tải thiết kế + tải trọng [a] + Xe hai trục thiết kế tải trọng [b] Tƣơng tự nhƣ việc tính tốn thiết kế theo Quy trình 1979 cầu nhịp dài dạng tải HL-93 [a] thƣờng khống chế với cầu nhịp ngắn dạng tải HL-93 [b] 136 thƣờng gây hiệu ứng lực bất lợi khoảng cách trục tải xe trục cấu tạo gần - Đối với kết cấu nhịp liên tục bố trí tải trọng lên đoạn ĐAH dấu bố trí xe tải thiết kế xe hai trục thiết kế lên vị trí tạo nội lực bất lợi (hình 28b,c) - Riêng trƣờng hợp tính mơ men âm tính phản lực lên trụ dùng hai xe tải thiết kế kết hợp với tải trọng đoạn ĐAH dấu Lƣu ý dùng hai xe tải thiết kế cần bỏ trục tải khơng gây tình bất lợi (hình 28d) + Để xây dựng biểu đồ bao ứng lực (nội lực) tiến hành đặt hoạt tải HL93 (tải trọng tập trung tải trọng làn) lần lƣợt đoạn dƣơng âm đƣờng ảnh hƣởng Hiệu ứng riêng rẽ trƣờng hợp đặt tải hoạt tải HL-93 kết hợp với tác động tải trọng thƣờng xuyên ( tĩnh tải) để xác định trị số ứng lực cực hạn (trị số lớn nhỏ mặt cắt cần nghiên cứu kết cấu Hình 51: Xếp tải trọng HL-93 đƣờng ảnh hƣởng Cơng thức tổng qt tính nội lực loại hoạt tải gây mặt cắt dầm chủ là: S = n K (1 + I) + q F Trong đó: S - Mơ men hay lực cắt cần tính tốn n - Hệ số tải trọng hoạt tải (nếu xét tải trọng tiêu chuẩn lấy n = 1,0) K - Hệ số phân bố ngang hoạt tải xét dầm đƣợc xét + I - Hệ số xung kích riêng xe tải thiết kế HL 93 q - Trị số tải trọng rải hoạt tải HL-93 F - Diện tích đoạn đặt tải đƣờng ảnh hƣởng xét 137 - Hệ số xe Cơng thức tổng qt tính nội lực loại tĩnh tải gây mặt cắt dầm chủ là: S=n.g.F Trong đó: g - Tĩnh tải rải xét n - Hệ số tải trọng tĩnh tải đƣợc xét Mỗi loại tĩnh tải loại hoạt tải phải đƣợc tính tốn riêng rẽ, sau tuỳ theo nội dung tổ hợp tải trọng cần xét bao gồm loại tải trọng mà xét cộng tác dụng chúng lại Vấn đề tính tốn mơ men xoắn dầm chủ đƣợc trình bày tài liệu chuyên đề riêng, không giới thiệu giáo trình 6.3 Tính tốn nội lực mặt cầu Trong kết cấu nhịp cầu ơtơ thƣờng có sơ đồ tính tốn mặt cầu là: - Bản hẫng - Bản cạnh (bản hƣớng - kiểu dầm) - Bản cạnh (bản hƣớng) - Bản mặt cầu cầu khơng dầm ngang 6.3.1 Ngun lý tính tốn theo sơ đồ nói trên: - Bản hẫng đƣợc tính theo sơ đồ cơng xon, lấy mét chiều rộng theo phƣơng dọc cầu để xét chiều rộng mặt cắt chịu lực, vào để tính tốn bố trí cốt thép cho tất mét dài khác theo dọc cầu - Bản cạnh thƣờng gặp tựa dầm dọc (khơng có dầm ngang), hay thực tế tựa cạnh (2 dầm dọc dầm ngang) nhƣng tỷ số chiều dài cạnh lớn 2, có nghĩa làm việc chịu uốn với nhịp tính tốn đƣợc lấy song song với cạnh ngắn (trong cầu dầm giản đơn thông thƣờng, nhịp đo theo hƣớng ngang cầu) Ngƣời ta theo sơ đồ tính tốn qui ƣớc dầm giản đơn để tính mơ men vào sƣờn dầm Để tính tốn lực cắt lớn lại khơng nhân hệ số hiệu chỉnh nhằm thiên an toàn - Trong số trƣờng hợp cầu vòm, cầu dây xiên-dầm cứng BTCT, gặp loại cạnh mà tựa lên dầm ngang tựa lên dầm dọc Khi nhịp tính tốn đƣợc lấy theo hƣớng dọc cầu theo hƣớng ngang cầu - Bản cạnh thƣờng gặp cầu mặt cắt hình hộp, coi tựa sƣờn dầm dọc sƣờn dầm ngang (tỷ số chiều dài cạnh nhỏ 2), dùng bảng tra đƣợc lập sẵn để tính nội lực cách riêng rẽ theo hƣớng.- Bản cầu khơng dầm ngang đƣợc tính theo bƣớc, trƣớc hết tính chịu lực cục theo sơ đồ cạnh, sau tính nội lực xét làm nhiệm vụ dầm ngang, kết tính tốn đƣợc cộng lại với để làm tính duyệt mặt cắt chọn cốt thép 138 Hình 3-23: Các sơ đồ tính toán mặt cầu 6.3.2 Các yêu cầu cấu tạo mặt cầu: + Chiều dày tối thiểu mặt cầu: Điều 5.13.1 22TCN 272-05 dẫn yêu cầu cầu mặt cầu phần 22TCN 272-05 Ngồi cịn phải tn theo qui định phần 22TCN 272-05 + Chiều dày tối thiểu mặt cầu BTCT qui định điều 9.7.1.1 175 mm (không kể lớp hao mòn) + Khi chọn chiều dày phải cộng thêm lớp hao mòn 15 mm + Đối với hẫng dầm phải thiết kế chịu tải trọng va chạm vào rào chắn nên chiều dày phải tăng thêm 25 mm (chiều dày tối thiểu mút hẫng 200 mm) (điều 13.7.3.5.1) + Chiều dày tối thiểu chọn theo tỷ lệ với chiều dài nhịp tính tốn để đảm bảo yêu cầu độ cứng qui định điều 2.5.2.6.3.1: S 3000 hmin (mm) 30 S độ nhịp + Riêng dầm hộp dầm chữ T bê tông cốt thép đúc chỗ yêu cầu chiều dày cánh (bản mặt cầu) phải lớn 1/20 lần khoảng cách nách dầm sƣờn dầm 6.3.3 Sơ đồ tính tốn + Xét dải kê cấu kiện đỡ Các cấu kiện đỡ dầm chủ hay dầm ngang Nhịp dải đƣợc coi song song với hƣớng (hƣớng có khoảng cách gối đỡ ngắn hơn) Các hẫng chiều dài hẫng đƣợc tính từ tim sƣờn dầm biên đến mút hẫng + Các dải tính theo hai sơ đồ: Sơ đồ hẫng; Sơ đồ kiểu dầm liên tục kê dầm chủ 139 + Trong thực tế mặt cầu đƣợc kê dầm chủ dầm ngang Khi khoảng cách dầm ngang lớn 1,5 lần khoảng cách dầm chủ hƣớng chịu lực theo phƣơng ngang cầu Dải tƣơng đƣơng đƣợc coi ngàm hai dầm chủ chịu toàn lực Nếu tỷ lệ nhỏ 1,5 phải xét mơ hình giao + Lực tác dụng lên sơ đồ tuỳ thuộc vào cấu tạo 6.3.4 Ngun tắc tính tốn 6.3.4.1 Phương pháp phân tích nội lực: + Phƣơng pháp kinh nghiệm theo điều 9.7.2 nội dung qui định chi tiết kích thƣớc cấu tạo, số lớp cốt thép, số lƣợng cốt thép tối thiểu, cấp cốt thép…Sau yêu cầu cấu tạo thỏa mãn khơng cần tính tốn + Phƣơng pháp truyền thống (điều 9.7.3): qui định chiều dày, lớp cốt thép… tính lƣợng cốt thép để chịu mơ men sau quy định phân bố cốt thép theo hƣớng phụ vng góc với hƣớng + Phƣơng pháp xác Có thể áp dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn để tính mặt cầu Ngày cách tính tốn thơng dụng có sẵn chƣơng trình máy tính nhƣ SAP, MIDAS, STAAD PRO,v.v + Phƣơng pháp gần (các kỹ sƣ thƣờng dùng, dễ dàng áp dụng) Trong nội dung sách sau nói phƣơng pháp 6.3.4.2 Thiết kế theo phương pháp gần Có thể sử dụng phƣơng pháp phân tích gần để thiết kế mặt cầu BTCT đúc bê tông chỗ đúc liền khối (điều 4.6.2.1.6) Mơ hình tính tốn coi mặt cầu nhƣ dải vng góc với cấu kiện kê đỡ Khi tính tốn hiệu ứng lực bản, phân tích dải rộng 1m theo chiều ngang cầu Các cấu kiện kê đƣợc giả thiết cứng tuyệt đối Ta có hai sơ đồ tính, phần cánh hẫng dầm biên đƣợc tính theo sơ đồ cơng son, mặt cầu phía tính theo sơ đồ dầm liên tục kê gối cứng vị trí dầm chủ Cũng sử dụng sơ đồ ngàm hai sƣờn dầm chủ với đƣờng lối phân tích gần nhƣ sơ đồ giản đơn kê cạnh đƣợc tính nhƣ dầm giản đơn sau xét hệ số điều chỉnh cho ngàm Chiều rộng dải chịu ảnh hƣởng bánh xe đƣợc gọi chiều rộng dải tƣơng đƣơng đƣợc lấy nhƣ bảng TCN 4.6.2.1.3-1 Đối với cầu BTCT: Ta có : + Đối với phần hẫng : E = 1140+0,833.x (mm) + Đối với vị trí có mơ men dƣơng : E+ = 660+0,55.S (mm) + Đối với vị trí có mơ men âm : E- = 1220+0,25.S (mm) Trong : x : khoảng cách từ tâm gối đến điểm đặt tải S : khoảng cách cấu kiện đỡ Trong cầu dầm thƣờng khoảng cách 140 dầm chủ E: chiều rộng dải tƣơng đƣơng Có thể hiểu chiều rộng ảnh hƣởng tải trọng (làm phát sinh nội lực) Hình 3-24: Xác định chiều rộng dải tương đương Đƣờng lối phân tích mơ hình xác định lực tác động lên dải tƣơng đƣơng sau qui lực tác động lên dải có chiều rộng m theo phƣơng xác định E Nhƣ đƣa tốn mơ hình phẳng để tính tốn nội lực bố trí vật liệu 6.3.5 Bản hẫng 6.3.5.1 Tính tốn nội lực hẫng Xét cấu tạo thực tế xảy trƣờng hợp: + Bản hẫng chịu tĩnh tải ngƣời + Bản có tĩnh tải tải trọng ơtơ + Bản chịu tĩnh tải, bánh xe ôtô ngƣời Sau trình bày trƣờng hợp tổng quát cho trƣờng hợp hẫng chịu tĩnh tải, bánh xe ôtô ngƣời A/- Tĩnh tải tác dụng: Các phận kết cấu đƣợc tính cho 1m chiều rộng (phƣơng dọc cầu) Hệ số vƣợt tải tĩnh tra theo bảng 3.4.1.2 TT Loại tải trọng Kí hiệu Dạng tác động Hệ số vƣợt tải p #1 1.25 1.25 1.25 1.50 #1 0.9 0.9 0.9 0.65 01 Trọng lƣợng thân DC1 Phân bố 02 Lan can DC2 Tập trung 03 Gờ chắn bánh xe DC3 Tập trung 04 Lớp phủ mặt cầu DW Phân bố B/- Hoạt tải tác dụng Hoạt tải tác dụng gồm tất tải trọng đƣợc quy định nhƣ điều 3.6.1, tải trọng bánh xe đƣợc mơ hình hố nhƣ tải trọng tập trung tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp chiều dài diện tích tiếp xúc lốp xe với mặt đƣờng đƣợc điều 3.6.1.2.5, cộng với chiều cao mặt cầu h f ( theo điều 4.6.2.1.6) Các dải đƣợc thiết kế theo lí thuyết dầm cổ điển 141 Để đơn giản tính tốn nên chọn tải trọng bánh xe đƣợc mơ hình hố nhƣ tải trọng tập trung Diện tích tiếp xúc bánh xe với mặt đường: - Chiều rộng (ngang cầu) b = 510 mm - Chiều dài (dọc cầu) IM 2.28 x 10 n 1 P (điều 3.6.1.2.5-1) 100 đó: n -hệ số tải trọng ôtô lấy theo bảng 1.1 IM - lực xung kích (%) lấy theo bảng 3.6.2.1.1 P - tải trọng bánh xe Hình 3-25 P = Ptr =145 000/2 = 72 5000 N = 72 KN ( cho xe tải) = Pta =110 000/2 = 55 000 N = 55 KN ( cho xe trục) Diện tích phân bố bánh xe lên bề mặt bản: - Chiều rộng (ngang cầu) b + h f - Chiều dài (dọc cầu) IM 2.28 x 10 1 P h f 100 Để thuận lợi cho mơ hình tính tốn theo sơ đồ phẳng, tác dụng tải trọng bánh xe qui băng tải chiều dài (b h f ) theo phƣơng ngang cầu có cƣờng độ phân bố cho m chiều rộng bản: LL P b h f E với E # 1000 mm Vị trí tác động bánh xe lên hẫng: tim bánh xe cách mép đá vỉa 300 mm (3.6.1.3.1) Khi tính tốn thiết kế hẫng thƣờng bố trí xe nên phải nhân thêm với hệ số xe m =1.2 Theo điều 3.6.1.3.4 chiều dài hẫng không 1800 mm =1.8 m có lan can bê tơng liên tục, tải trọng dãy bánh xe ngồi đƣợc thay băng tải phân bố có cƣờng độ 14.6 N/mm =1460 N/m đặt cách bề mút hẫng 0.3 m Tải trọng ngang va xe vào rào chắn hẫng tính theo qui định Phần 13 Tiêu chuẩn thiết kế C/ Tải trọng người đi: PL = kPa qui tải trọng rải theo phƣơng ngang lực tập trung đặt tim lề ngƣời Công thức tính tốn nội lực hẫng: Mơ men ngàm: 142 L2 L2 M i Q i p1 DC1 p1 DC2 L2 p1 DC3 L3 p DW 2 L25 m n LL IM m pl PL L6 Lực cắt ngàm: Q p1 DC1 L1 p1 DC2 p1 DC3 p DW L4 m n LL IM L5 m pl PL đó: p1 - hệ số tải trọng tĩnh tải thân kết cấu p1 =1.25 p - hệ số tải trọng tĩnh tải thân kết cấu p =1.5 n - hệ số tải trọng hoạt tải xe n =1.75 pl - hệ số tải trọng hoạt tải ngƣời pl =1.75 m - hệ số chất tải L1 - chiều dài hẫng L2 - khoảng cách từ tim lan can đến ngàm L3 - khoảng cách từ tim đá vỉa hay gờ chắn bánh xe đến ngàm L4 - chiều dài phần có lớp phủ mặt cầu L5 - chiều dài đoạn phân bố tải trọng bánh xe L6 - khoảng cách từ tim lề ngƣời đến ngàm - hệ số điều chỉnh tải trọng (điều 1.3.2.1) 6.2.5.2 Ví dụ tính tốn nội lực hẫng theo trạng thái giới hạn cường độ I Tính tốn nội lực mặt cắt ngàm hẫng cầu BTCT mặt cắt ngang dạng hộp có chiều dài phần cánh hẫng L = 2.85 m chịu tác dụng đồng thời tĩnh tải, ngƣời tải trọng bánh xe, kính thƣớc nhƣ hình vẽ A/- Tĩnh tải tác dụng cho dải rộng m theo phương ngang cầu Do trọng lƣợng thân: chiều dày đầu công xon h f = 200 mm = 0.2 m; ngàm h f = 550mm = 0.55 m; chiều dày trung bình 375 m DC1 1m x h f x 1.0 x 0.4 x 2400 960 kg/m = 9.6 KN/ m Do trọng lƣợng lan can DC2 1.38 KN ( tập trung) Do gờ chắn bánh xe DC3 1m x h x b x 1.0 x 0.3 x 0.25 x 2400 180 kg= 1.80 KN (tập trung) 143 Các tham số chủ yếu: Chiều dài (m) L3 L2 L4 L1 L5 L6 2.85 2.725 0.975 2.60 0.85 1.85 Tĩnh tải DW DC1 DC DC 9.6 1.38 (KN/m) (KN) Hoạt tải LL 51.26 (KN/m) Hệ số tải trọng 1.80 (KN) 2.26 (KN/m) PL 4.5 KN n pl p1 p2 1.75 1.75 1.25 1.50 Hình 3-26 Do lớp phủ mặt cầu Tính toán theo bảng sau: STT Lớp Chiều dày (m) D(KN/m) (KN/m3) Lớp phủ asphal 0.05 23 1.15 Bê Tông bảo vệ 0.02 24 0.48 Chống thấm 0.01 15 0.15 Mui luyện 0.02 24 0.48 Cộng 0.10 2.26 Vậy DW = 2.26 KN/m B/- Hoạt tải tác dụng cho dải rộng m theo phương ngang cầu - Do xe tải thiết kế (Design Truck) Xét bánh xe nặng xe tải thiết kế có trọng lƣợng P đặt cách mép gờ chắn bánh xe 300 mm = 0.3 m; (luu ý xét hẫng) Khoảng cách từ tim bánh xe tới ngàm x = 550 mm = 0.55m Chiều rộng tiếp xúc bánh xe b = 510 mm = 0.5 m; chiều dày trung bình mặt cầu h f = 375 mm = 0.375 m Chiều rộng dải tƣơng đƣơng: E =1140+0,833.x =1140 + 0.833 x 550 =1598.15 mm = 1.59815 m 1.00 m LL Ptr 72.5 b h f E 0.51 0.375x1.59815 51.26 KN/m - Do người Chiều rộng lề ngƣời 1.50 m Tải trọng ngƣời 300 kg/ m2 = KN/m2 Lực tập trung tải trọng ngƣời đặt tim lề ngƣời đi: 144 Ví dụ sơ đồ cầu Saint-JEAN-DE-Maurienne có nhịp biên ngắn, khoảng 1/3 chiều dài nhịp Nhịp dầm đeo thƣờng có mặt cắt ngang hình chữ T ghép với sƣờn bố trí trùng với vị trí sƣờn mặt cắt hình hộp cơng-xon hình chiếu mặt cắt ngang nhịp Hệ thống có yếu điểm tƣơng tự cƣa hệ thống cơng-xon có chốt có nhiều khe biến dạng Hơn thi công phải dùng hai loại thiết bị khác nhau: loại cho thi công phần công-xon loại khác cho thi công nhịp đeo 9.5.4.3 Hệ thống có cơng-xon đƣợc nối cứng với thành hệ liên tục Các công-xon hệ thống sau thi cơng hẫng xong đuợc đổ bê tông chỗ nối lắp thêm đốt gọi đốt hợp long Tại phải đặt cáp dự ứng lực để bảo đảm nối cứng công-xon thành hệ liên tục thống vững Do ƣu điểm vững mà từ năm 1961 đa số cầu đúc hẫng châu Âu thuộc hệ thống liên tục Các biến dạng thẳng đứng hệ liên tục nhỏ so với hệ thống có chốt hệ thống có dầm đeo Nhờ xe chạy qua cầu êm thuận Có nhiều phƣơng pháp để thi cơng đốt hợp long nối đầu công-xon với nhƣ hình 9-34: - Nếu hai đầu cơng-xon đƣợc đổ bê tơng đồng thời nối hai thiết bị đúc hẫng di động lại để thi cơng đốt hợp long (hình 9-34,a) - Nếu hai đầu công-xon đƣợc thi công không lúc đặt thiết bị đúc hẫng di động lên đầu mút cơng-xon thi cơng sau (hình 9-34,b) Cũng làm đốt nối dài từ vài chục cm đến khoảng hai mét tùy theo kích thƣớc loại kích thủy lực dùng để kéo căng cáp dự ứng lực đốt nối Tính chất liên tục kết cấu nhịp đƣợc bảo đảm nhờ cáp dự ứng lực kéo căng sau bê tơng đốt hợp long hóa cứng đủ cƣờng độ Các cáp đặt đáy hộp gây phản lực bổ sung kết cấu siêu tĩnh mà cần phải xét kỹ lúc tính tốn kết cấu nhịp Các mơ men uốn bổ sung biến đổi nhiệt độ, từ biến lớn lúc thi cơng đốt hợp long có chênh lệch nhiều nhiệt độ phần nắp hộp phần đáy hộp đầu mút cơng-xon Trong suốt q trình hóa cứng bê tơng đốt hợp long đốt phải đƣợc giữ chặt khung đặc biệt Hệ thống siêu tĩnh dƣới tác động trọng lƣợng thân kết cấu côngxon dự ứng lực Độ siêu tĩnh cao hệ thống có chốt Kết cấu liên tục địi hỏi phải bố trí gối cho bảo đản chuyển vị dọc tự kết cấu nhịp mà không gây mô men uốn lớn trụ Muốn cần lợi dụng độ mảnh sẵn có trụ nhờ dùng gối kiểu cao su-thép gối trƣợt 114 a) b) c) d) Hình 9.34: Các cách nối công-xon a- Đổ bê tông đốt hợp long sau nối cứng thiết bị đúc hẫng; b- Đổ bê tông đốt hợp long dùng thiết bị đúc hẫng; c- Đổ bê tông đốt hợp long ván khuôn đặc biệt; d- Đổ bê tông đốt hợp long kết cấu nhịp lắp hẫng Đối với cầu lớn có nhiều nhịp nên làm vài nhịp theo sơ đồ có chốt có dầm đeo để bảo đảm chuyển vị nằm ngang tự hệ thống Các khe biến dạng thƣờng đặt cách 300 - 600 mét Không nên đặt khe biến dạng nhịp mà nên đặt chúng điểm có mơ men uốn (nghĩa khoảng 1/4 nhịp để giảm độ biến dạng) Các tính tốn cầu Oleron (Pháp) cho thấy dƣới tải trọng thƣờng xuyên biến dạng thẳng đứng giảm theo tỷ lệ từ đến 1, chuyển vị góc giảm từ 15 đến Các tỷ số tƣơng tự hoạt tải 2,2 đến 3,3 đến 9.5.5 Đặt kết cấu nhịp lên gối cầu Sau thi cơng xong tồn nhịp sơ đồ cầu nằm gối đỡ tạm thời Để đặt kết cấu nhịp lên gối thức cần phải dùng kích nâng hạ có lực lớn Có cách làm đơn giản phá dỡ dần gối tạm thời để kết cấu nhịp hạ xuống đè lên gối vĩnh cửu 115 Vấn đề tính tốn cao độ đặt cho gối có xét mối tƣơng quan cao độ gối quan trọng gây ứng lực phụ gối lún đơí với sơ đồ kết cấu siêu tĩnh Bài toán phải đƣợc giải từ lúc thiết kế nhƣng phải giải lại vào thời điểm chuẩn bị hạ dầm lên gối 9.5.6 Chọn chiều dài nhịp cầu nhiều nhịp 9.5.6.1 Chọn nhịp dài Nói chung, nên cố gắng chọn sơ đồ có nhịp dài trừ hai nhịp biên Nhƣ giảm đƣợc chi phí thiết kế, thi công, dùng lại đƣợc nhiều lần thiết bị ván khuôn Chiều dài nhịp biên nên lấy lớn nửa chiều dài nhịp sơng Ví dụ, cầu có nhịp đƣợc đúc bê tơng chỗ, xét theo quan điểm phân bố hợp lý mô men kết cấu tỷ số chiều dài nhịp biên với chiều dài nhịp nên 0.75 - 0.80 Tuy nhiên, phải xét đến quan điểm khác kết cấu đúc hẫng, ví dụ: phải xét đến trình tự tác dụng trọng lƣợng thân, hình dạng đƣờng trục cáp dự ứng lực kết cấu hiệu ứng siêu tĩnh chúng, phƣơng pháp thi công nốt đoạn đầu mút sát mố kết cấu nhịp Nhìn chung, kinh nghiệm nhiều nƣớc cho thấy nên áp dụng tỷ số 0.65 - 0.70 Nếu chọn chiều dài nhịp nhƣ mố khơng có phản lực âm bất lợi Khi nhịp biên dài nửa nhịp cạnh nên sau đúc hẫng đối xứng phải đúc nốt đoạn ngắn sát mố nhịp biên đà giáo trụ tạm Ngƣợc lại, cố tình chọn nhịp biên dài xấp xỉ nửa nhịp cạnh việc thi cơng đúc hẫng đối xứng dễ dàng nhƣng phải có giải pháp cấu tạo đặc biệt để dằn đầu kết cấu nhịp xuống, tránh xuất phản lực âm Nhƣ rõ ràng tốn Trên thực tế, cầu thƣờng có nhịp biên dài thêm hay đốt so với nửa nhịp cạnh đƣợc đúc hẫng không dùng đến đà giáo tạm thời mà dùng đối trọng để đảm bảo ổn định lúc đúc hẫng Khi sơ đồ tĩnh học kết cấu nhịp dầm liên tục mà nhịp biên lại đƣợc hợp long trƣớc hợp long nhịp trọng lƣợng đốt bổ sung đƣợc đúc hẫng cân tác dụng lên mố Khi phần kết cấu nhịp hình vẽ 2-36b kết cấu tĩnh định Ngƣợc lại, nhịp biên đƣợc hợp long sau hợp long nhịp cạnh phải dùng kích đặt trụ hay mố để điều chỉnh cao độ đáy dầm mà đặt gối mố cho theo đồ án 9.5.6.2 Trƣờng hợp nhịp có chiều dài khác Nếu điều kiện thông thuyền điều kiện cục mà bắt buộc phải làm nhịp sơng dài (bằng L) cịn nhịp gần bờ cần làm ngắn (bằng l) để hạ thấp giá thành cơng trình cần bố trí nhịp với chiều dài chuyển tiếp hai đoạn cầu nói (dài ) Khi nên lấy nhƣ sau: 116 (L + l)/2 Đối với cầu có nhịp dài khơng thay đổi cách hài hịa việc thi cơng đúc hẫng phải kèm theo biện pháp sau: a Thay đổi chiều dài đốt nhịp kết cấu cách điều chỉnh kích thƣớc ván khn b Thay đổi độ dài đốt trụ kết cấu nhịp nhờ kiểu cấu tạo ván khuôn đặc biệt c Đúc bê tông chỗ nhiều đốt đầu công-xon ngắn sau hợp long với phần kết cấu nhịp làm xong trƣớc Ví dụ cầu Givors qua sông Rhône cầu Gennevilliers qua sông Seine có nhịp ngắn mà hai nhịp bên cạnh lại dài Việc thi công đúc hẫng cầu đòi hỏi phải làm nhịp dài hai bên nhịp ngắn theo đợt Sơ đồ thi công nhƣ bắt buộc phải đặt phần cánh hẫng tựa lên gối giản đơn giai đoạn thi công thứ hai để tránh truyền mô men uốn lớn vào trụ 9.3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐÚC ĐẨY 9.3.1 Phân nhịp cầu Trong q trình đƣợc lao dọc, dầm BTCT khơng ngừng biến đổi sơ đồ chịu lực, nghĩa nội lực dầm không ngừng biến đổi, trị số nhịp dài định nội lực lớn dầm Khi mặt cắt phải vƣợt qua nhịp lớn cầu nội lực lớn mặt cắt độ dài nhịp định Bởi cách phân nhịp cho cầu cách hợp lý kinh tế làm cho nhịp dài Trong trƣờng hợp phải vƣợt độ đặc biệt lớn, bố trí trụ tạm để giai đoạn thi cơng lao dọc dầm phải vƣợt qua nhịp với chiều dài gần Tại nhịp sát với bãi đúc dầm đầu bờ phạm vi (1, - 1, 5) Lmax nên bố trí 2-4 nhịp có độ tƣơng đối nhỏ để mômen dầm phải chịu tăng dần từ phía bờ phía ngồi sơng Biện pháp thực sau: - Lợi dụng độ nhỏ nhịp cầu dẫn - Bố trí trụ tạm Mục đích biện pháp là: - Đảm bảo cho dầm thăng bằng, ổn định - Không để cuối dầm phát sinh góc quay, đảm bảo chỗ khe tiếp giáp nối bê tơng khơng phát sinh gãy góc - Trong q trình kích đẩy, đoạn dầm đúc qua vài độ nhỏ, mô men phải chịu tăng dần từ nhỏ đến lớn, tăng dần số lƣợng bó cáp dự ứng lực, tránh đƣợc việc phải căng kéo lúc nhiều bó cáp dự ứng lực lúc tuổi 117 bê tông đốt dầm cịn ngày, giảm bớt ảnh hƣởng bất lợi từ biến, giảm đƣợc số lƣợng căng kéo đầu nối bó cáp dự ứng lực 9.3.2 Phân đoạn đúc thân dầm - Khi lựa chọn cách phân đoạn, phải tránh bố trí khe nối đốt vào vị trí có trị số mơmen lớn Mmax - Tránh vị trí Mmax nhƣng phải đồng thời xét đến tình trạng chịu lực giai đoạn thi cơng tình trạng sau lao dầm xong, mà chủ yếu xét đến tình kích đẩy - Trong trƣờng hợp điều kiện thi công cho phép (năng lực cung cấp bê tông, thời gian đúc liền mạch), để đẩy nhanh tiến độ thi công, đoạn dầm nên có độ dài lớn chút tốt - Nói chung theo kinh nghiệm, đoạn đúc sẵn lên 1/3 - 1/4 chiều dài nhịp ChiỊu dµi đốt L/2 Nhịp L Khe nối thi công đặt cách gối L/4 L/2 L/4 Nhịp L Các đốt cuối dài 0.3 L Nhịp L Nhịp biên 0.8L Hình 9.5: Sơ đồ phân đoạn để đúc bê tơng dầm đúc đẩy 9.3.3 Mặt cắt ngang dầm đúc - đẩy Dạng mặt cắt hình hộp có thành nghiêng thƣờng đƣợc dùng lý sau: - Có vẻ đẹp kiến trúc dạng lƣu tuyến xét mặt khí động học - Giảm bớt đƣợc kích thƣớc trụ mố tạo vẻ đẹp thốt, giảm sức cản dòng nƣớc trụ mố - Đủ đảm bảo bề rộng phần xe chạy thông thƣờng (từ 7m đến 11, 5m) - Thuận tiện bố trí thiết bị bệ, kích, ụ trƣợt, mũi dẫn, v.v phục vụ thi công đúc đẩy dọc Độ nghiêng thành hộp đƣợc lựa chọn vào điều kiện cụ thể điều kiện thi cơng Ngồi ra, chiều rộng đáy hộp đƣợc chọn có xét đến khổ phần xe chạy, độ lớn mô men xoắn, hình dạng kết cấu mũ trụ, điều kiện đặt gối cầu Nói chung có xu hƣớng giảm chiều rộng đáy hộp Chiều cao dầm hộp đƣợc chọn tuỳ theo chiều cao kiến trúc cho phép cầu tƣơng ứng điều kiện bố trí tổng thể cầu, u cầu bố trí thiết bị thơng tin lòng hộp dầm, yêu cầu vẻ đẹp kiến trúc Nói chung chiều cao dầm nên đƣợc lấy khơng đổi, nhiên dùng loại dầm có chiều cao thay đổi, nhƣng mức độ thay đổi không nên lớn, phức tạp dẫn tới nhiều khó khăn tính tốn Trong trƣờng hợp trụ cầu cao chiều cao kiến trúc h đƣợc coi hợp lý 1/17 trị số nhịp dài Nếu trụ cầu khơng cao để tạo vẻ đẹp nên lấy h = 1/20 trị số nhịp dài 118 Chỗ mặt cắt gẫy góc nên bố trí vách nối độ, phận vách đỡ bố trí bó thép, cần ý đến cƣờng độ nách đỡ phía dƣới (điểm tác dụng lực kích đẩy) Nếu mặt cầu rộng, dầm nặng, nên chia thành hai dầm hộp riêng rẽ, hộp đƣợc thi công lao đẩy lần lƣợt riêng rẽ Cuối thi công mặt cầu chỗ nối hai hộp dầm nói (nói chung mặt cầu rộng 8-10 mét, chia làm hai hộp kích đẩy riêng rẽ) Vách ngăn ngang : đoạn dầm bố trí vách ngăn ngang, riêng chỗ đặt gối tựa cua kết cấu nhịp, vách ngăn ngang phải chịu phản lực gối lớn nên cần phải dày chút (có thể đến 80 cm), cịn cách vách ngăn thông thƣờng cần dày 25cm đƣợc Trên vách ngăn thƣờng bố trí lỗ rộng đủ ngƣời đi, để luồn dây cáp điện, ống dẫn khí, ống dẫn nƣớc v.v Do u cầu bố trí bó cốt thép dự ứng lực, cần phải bố trí cƣa với kích thƣớc đảm bảo đủ chịu lực cắt yêu cầu đỡ kích căng kéo Phía trƣớc cƣa, có lực kéo căng kéo dự ứng lực gây ra, cần bố trí dày đặc cốt thép để tăng cƣờng Cũng cần xét tới việc bố trí rãnh cƣa, lỗ để cốt thép qua vách ngăn hộp, cần thiết cho việc căng kéo bó cốt thép dự ứng lực tạm Các vách ngăn hai hộp bố trí chỗ với vách ngăn hộp, liên kết trong- thành tƣờng liên tục, nhƣng cần tăng thêm cốt thép thƣờng để tăng cƣờng độ cứng chống xoắn Vỉa hè đặt nắp hộp đặt sau nhô hẫng nắp hộp Hình dạng kích thƣớc bao mặt cắt ngang đƣợc giữ nguyên theo dọc chiều dài kết cấu nhịp để thuận tiện cho thi cơng đúc - đẩy Ngƣợc lại, hình dạng, kích thƣớc đƣờng bao lịng hộp thay đổi dọc theo chiều dài kết cấu nhịp để tăng giảm chiều dày, đáy, sƣờn hộp, nắp hộp cho phù hợp với tình trạng chịu tải kết cấu nhịp nhƣ yêu cầu cấu tạo mấu neo, ụ đỡ, kích 2400 555 710 538 1347 1347 170 150 200 850 4000 710 555 1800 850 40 0 40 3300 1110 2000 40 375 375 180 2160 538 500 150200 4000 2160 500 2400 170 1800 8000 2000 1110 3300 40 Hình 9.6, a: Mặt cắt ngang điển hình dầm đúc đẩy nhịp 35 m 119 10000 500 500 1280 9000 1.5% 180 1.5% 2800 918 2530 918 250 3602 350 260 350 2650 4700 2650 Hình 9.6, b: Mặt cắt ngang điển hình dầm đúc đẩy nhịp 42,5 m 180 748 50 180 748 180 800 520 1600 300 220 30 220 30 2100 300 343 550 220 487 620 30 2100 400 400 2250 2247 300 200 800 50 180 520 300 200 2247 487 220 550 343 1600 30 620 2250 Hình 9.6, c: Mặt cắt ngang điển hình dầm đúc đẩy nhịp 49 m 9.3.4 Cấu tạo khối dầm đúc - đẩy Nói chung khối dầm lúc đúc đẩy dọc thƣờng có dạng mặt cắt chế tạo hồn chỉnh Tuy số cầu đặc biệt có mặt cắt hở hình lịng máng phần tồn chiều dài kết cấu nhịp thời kỳ đúc đẩy dọc, sau đẩy xong đúc phần nắp hộp lại, nhằm làm giảm trọng lƣợng thân kết cấu nhịp lao dọc Cách bố trí cốt thép dự ứng lực (đặt hở rãnh hay đặt ống kín chừa sẵn, đặt thẳng hay đặt cong) cấu tạo mẫu neo, hộp nối neo ảnh hƣởng tới việc chọn cấu tạo khối hộp dầm Nhiều cầu đặt cáp dự ứng lực thẳng rãnh hở, có ụ neo thép đƣợc liên kết chặt vào bề mặt đáy hộp, nắp hộp thành hộp Nhiều cầu khác có cốt thép dự ứng lực ngồi, nằm bên ngồi bề mặt bê tơng khối hộp nhƣng đƣợc bảo vệ ống polyêtylen mật độ cao đƣợc bơm vữa 120 lấp lòng ống sau căng cốt thép, có dùng ụ neo BTCT đƣợc liên kết vào hộp dầm nhờ bu lông cƣờng độ cao xuyên qua thành hộp Chiều dầy thành hộp đƣợc lấy khoảng 25-40cm, đốt dầm trụ phải có chiều dày thành lớn đốt khác Chiều dày đáy 18-25cm, riêng vị trí đặt ụ neo cần có chiều dày đến 30cm Bản nắp hộp dày trung bình 12 - 24cm Cốt thép thƣờng hộp dầm đƣợc bố trí cho đủ chịu đƣợc tác động lực làm uốn uốn thành dầm mặt phẳng chúng nhƣ chịu lực cắt dầm hộp Các lực xuất làm việc khơng gian tồn kết cấu nhịp dƣới hoạt tải thẳng đứng, dầm hộp thƣờng bị xoắn hoạt tải đặt lệch tâm Riêng chỗ đặt mẫu neo phải bố trí cốt thép thƣờng theo yêu cầu chịu ứng suất cục lớn dự ứng lực gây Khi đặt cốt thép dự ứng lực thẳng nằm nắp hộp đáy hộp để tránh xuất vết nứt thành hộp ứng suất kéo chủ, cần phải dự kiến tăng chiều dày thành hộp số đoạn dầm cần thiết tăng số lƣợng cốt đai thƣờng bố trí cốt đai dự ứng lực Cáp dự ứng lực đƣợc đặt ống thép nhăn lƣợn sóng mềm, ống đƣợc đặt ván khuôn dầm từ trƣớc lúc đổ bê tông đúc dầm, nhƣ cốt thép đƣợc bảo vệ chống rỉ tốt Đối với cầu rộng có hai hộp cạnh để tạo đƣợc dộ dốc ngang mặt cầu, dùng hộp có thành cao khác đáy hộp nằm ngang Tuy nhiên bố trí cốt thép dự ứng lực dọc phức tạp Do ngƣời ta thƣờng làm khối hộp có chiều cao thành giống tạo độ dốc ngang mặt cầu cách tạo độ cao khác bệ kê gối khác Nhƣ q trình đẩy dọc giữ cho đáy đáy nằm ngang, nhƣng sau lao dọc xong dùng kích để làm nghiêng ngang toàn dầm nhằm đạt độ dốc ngang chừng 2% bề mặt phần xe chạy Trong q trình thi cơng đúc-đẩy, ngƣời ta thƣờng sử dụng ván khuôn đúc cho đoạn dầm với chiều dài khoảng nửa chiều dài nhịp cầu để tiết kiệm Khe nối đốt dầm thƣờng bố trí khoảng 1/4 nhịp hợp lý mặt trạng thái ứng suất thuận tiện cho việc cấu tạo dầm Chiều dài nhịp biên nên lấy không dài 0, 75 chiều dài nhịp giữa, nhƣ để vƣợt qua nhịp biên cần chừng chiều dài đốt rƣỡi dầm, để vƣợt qua nhịp khác cần hai đốt dầm Nếu chọn chiều dài đốt dài làm tăng thêm trọng lƣợng thiết bị để đổ bê tông đốt dầm phải làm bệ chuẩn bị dài Còn chọn chiều dài đốt ngắn nhịp điệu thi cơng bị chậm lại 9.4 NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC TRONG KẾT CẤU NHỊP ĐƯỢC ĐÚC ĐẨY Do đặc điểm trình lao đẩy dọc dầm BTCT, mặt cắt dầm lúc đẩy dọc xuất mô men uốn khác dấu trị số so với mô men mặt 121 cắt giai đoạn khác thác cầu Vì cần có cốt thép dự ứng lực để phục vụ cho giai đoạn thi công đẩy dọc Đến giai đoạn khai thác cầu số cốt thép trở lên thừa có hại Và cần phải tháo bỏ chúng sau thi cơng đẩy dọc xong Nhƣ cần có ụ neo ống chứa cốt thép dự ứng lực phù hợp với điều kiện tháo - lắp cốt thép dự ứng lực mấu neo chúng, sau lao dọc xong phải đặt thêm số cốt thép dự ứng lực đoạn dầm đảm bảo khả chịu lực dầm khai thác cầu Trong công nghệ đúc đẩy nƣớc Nga có xu hƣớng dùng số bó cáp dự ứng lực di chuyển vị trí tuỳ theo thời điểm thi công (lắp thêm vào tháo bỏ ra) Các nƣớc khác dùng giải pháp nhƣ Để đơn giản cấu tạo, nhiều cầu có cốt thép dự ứng lực đặt thẳng nắp hộp đáy hộp dầm, đến ụ neo cốt thép đƣợc uốn nghiêng 1:7 mặt phẳng đứng để đến vị trí đặt kích kéo căng Tại vị trí ụ neo cần đặt vài tầng lƣới thép hàn để chịu ứng suất cục Bề mặt tì mấu neo lên ụ neo phải có thép dầy 20 mm đƣợc đúc gắn với bê tông hộp Bản có khoét lỗ để luồn cáp dự ứng lực qua 60 125 12@250 400 150 11@250 12@250 125 60 145 45 250 250 150 400 45 45 45 45 45 470 2040 11@250 145 22@125 6500/2 22@125 6500/2 Hình 9.7: Bố trí cốt thép thường mặt cắt ngang dầm đúc đẩy Trên hình ví dụ cấu tạo ụ neo lồi đúc sẵn BTCT Bán kính cong ống chứa cốt thép ụ neo 4m, bề mặt thép đệm đƣợc đặt nghiêng để thuận tiện đặt mấu neo kích kéo căng cố thép Các dạng cốt thép dự ứng lực đại số hãng nƣớc ngồi có đầu tƣ xây dựng cầu Việt Nam đƣợc nêu Phụ lục tham khảo, Tập Giáo trình Các ụ neo dù thép hay BTCT nên đảm bảo cho cốt thép song song hợp lý Để chống gỉ tạm thời cho cốt thép dự ứng lực lúc thi cơng qt lên chúng hỗn hợp polime bê tông Tốt nên dùng loại cốt thép mạ kẽm chống gỉ Các cốt thép đặt ống chôn sẵn ống chôn sẵn lịng bê tơng đƣợc chống gỉ tốt 122 Các cốt thép phục vụ thi công đƣợc đặt ống thẳng Các cốt thép vĩnh cửu đƣợc chia làm hai nhóm: 1- Nhóm cốt thép đƣợc đặt thẳng từ trƣớc lúc lao đẩy dọc kết cấu nhịp 2- Nhóm cốt thép đƣợc đặt sau kết thúc lao đẩy dọc, chúng có dạng đƣờng cong Hình 9.8: So sánh sơ đồ đặt cáp dự ứng lực dầm liên tục đúc đà giáo dầm liên tục đúc đẩy a, b- Dầm liên tục lắp ghép đúc đà giáo; c- Dầm liên tục đúc đẩy 1- Khối lắp ghép đốt đúc chỗ; 2- Cáp dự ứng lực; 3- Bản nắp hộp Nhƣ tính tốn dự ứng lực giai đoạn đẩy dọc xét lực nén dc dm Neo Cáp d-l S-ờn dầm Hỡnh 9.9: S đồ cấu tạo ụ neo cáp dự ứng lực bề mặt đáy hộp Một ví dụ điển hình cho cầu thi công đúc - đẩy cầu Boivre Pháp, cốt thép dự ứng lực dọc đƣợc kéo căng đến 170 tấn, nằm đƣợc neo bên lịng hộp Có ba nhóm cốt thép: - Cốt thép vĩnh cửu đƣợc kéo căng bơm vữa từ trƣớc lúc lao đẩy dọc dầm - Cốt thép vĩnh cửu đƣợc kéo căng sau kết thúc lao đẩy dọc dầm - Cốt thép tạm thời, đƣợc căng từ trƣớc lúc lao đẩy dọc đƣợc tháo bớt số tỏ không cần thiết giai đoạn khai thác cầu 123 Khối lƣợng sợi thép cƣờng độ cao 55 cốt thép vĩnh cửu 25 cốt thép tạm thời Các cốt thép dự ứng lực ngang nắp hộp đƣợc kéo căng từ phía đặt neo cố định sẵn phía đối diện Trong thành hộp đoạn dầm gần trụ có đặt cốt thép dự ứng lực làm cốt đai dự ứng lực Một ví dụ khác dạng kết cấu nhịp đƣợc tạo dự ứng lực theo ba trục cầu SEMORIL (nƣớc Italia), cốt thép dự ứng lực dọc đƣợc neo vào ụ neo lồi thành hộp Các cốt thép cầu đƣợc kéo căng theo ba giai đoạn là: - Trƣớc lao đẩy dọc - Sau lao đẩy dọc nhƣng trƣớc đổ bê tông làm liền khối mối nối nắp hộp phần kết cấu nhịp hình lịng máng - Sau làm liền khối mối nối nói Đối với giai đoạn tạo dự ứng lực thứ nhất, đặt cáp dự ứng tạm thời (phục vụ thi công) cáp vĩnh cửu cho tất chúng gây nén tâm vào mặt cắt ngang hình lòng máng với lực nén đủ lớn Sau lao đẩy dọc xong, nắp hộp lắp ghép đƣợc đặt vào vị trí thiết kế bắt đầu giai đoạn tạo dự ứng lực thứ tháo cáp tạm thời đặt thêm cáp vĩnh cửu bổ sung vào chỗ cần thiết Giai đoạn tạo dự ứng lực thứ gồm việc kéo căng cáp sau mối nối đạt đến cƣờng độ tính toán Hiện số nƣớc nhƣ Đức, Pháp, có nhiều cầu thi cơng mà khơng tháo bỏ cáp dự ứng lực tạm thời để đỡ tốn cơng để làm tăng thêm tính chất đàn hồi BTCT độ tin cậy phải chịu ứng lực ngẫu nhiên, đặc biệt lún mố trụ gây Nếu làm trụ tạm giảm nhiều trị số ứng lực lúc thi cơng, chí cầu Inh (nƣớc Áo) cho đặt cốt thép thƣờng mác thép 50 để chịu dự ứng lực thi công Các ứng suất kéo bê tơng lúc khơng lớn 15kG/cm2 9.5 ĐÚC BÊ TÔNG CÁC ĐỐT DẦM CHO CẦU ĐÚC - ĐẨY Đối với cầu thi công đức - đẩy nƣớc thƣờng đổ bê tông theo chu kỳ tuần lễ, cụ thể hỗn hợp bê tông đƣợc đổ vào ngày thứ sáu để có hai ngày cuối tuần cho bê tơng hố cứng điều kiện có gia nhiệt nƣớc Theo chu kỳ thƣờng chế tạo 20-30m dầm (coi đốt) Hỗn hợp bê tông đƣợc đổ theo hai giai đoạn: trƣớc tiên đúc đáy hộp, sau đúc nốt phần cịn lại mặt cắt dầm Ván khn ngồi thƣờng gồm hai khối cứng, quay đƣợc quanh chốt bên dƣới Ván khuôn đƣợc ghép từ phần thành bên phần đổ đáy nắp hộp, chúng đƣợc đặt lần lƣợt vào vị trí thiết kế Sau đó, phần đổ đáy nắp hộp đƣợc 124 liên kết cho dỡ ván khn hạ thấp xuống đƣợc, cho phần thành bên đƣợc rút khỏi lòng hộp Để dỡ điều chỉnh phần ván khn lịng hộp phải dùng tăng-đơ hay kích thuỷ lực Cấu tạo ván khuôn phải đảm bảo đƣợc thay đổi chiều dày thành hộp dầm đáy dọc theo chiều dài kết cấu nhịp Các vách ngăn ngang vách ngăn mặt cắt gối dầm thƣờng đƣợc đổ bê tông cuối đốt kết cấu nhịp Để rõ hơn, lấy ví dụ đổ bê tông kết cấu nhịp cầu Boivre Pháp Bãi đúc đƣợc bố trí phía trái, đƣờng đầu cầu phía sau mố trái cầu (hình) Sàn để đổ bê tơng có sƣờn đơn giản dày 0, 15m nằm đất đầm chặt Để trƣợt dầm phạm vi bão đúc bê tơng phải đúc ụ trƣợt nhƣ hình vẽ Tải trọng từ kết cấu nhịp đè lên ụ trƣợt khơng lớn 500 T Chiều dài tồn bãi đúc, bao gồm đoạn dầm đƣợc lao đầu tiên, dài 66m (gấp đôi nhịp dài nhất) Chiều dài đƣợc chọn theo điều kiện ổn định lật nửa dầm lúc thi công lao hẫng nhịp Hình 9.10: Bãi đúc kết cấu nhịp cầu Boivre 1- Đoạn dầm đổ bê tông; 2- Ván khn để đổ bê tơng dầm; 3- Kích đẩy; 4- Mố trượt; 5- Ụ trượt; 6- Nền đường đắp; 7- Bàn trượt; 8- Kích đế nâng kết cấu nhịp; 9- Thanh kéo, nối với kích đẩy Hình 9.11: Các giai đoạn đúc bê tông kết cấu nhịp I- Đúc đáy thành hộp; II- Đúc nắp hộp 125 Kết cấu nhịp đƣợc đổ bê tông lao dọc theo đốt dài 43m Mỗi đốt đƣợc đổ bê tơng theo phân đốt ngắn (hình 9-11) phân đốt dài 21, 5m; đúc đáy hộp thành hộp, sau đúc nắp hộp Trình tự nhƣ làm đơn giản ván khuôn thuận tiện tổ chức dây chuyền đổ bê tơng đốt dầm 9.6 TRÌNH TỰ TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP ĐÚC ĐẨY Các bƣớc thiết kế gồm có : - Lựa chọn sơ đồ nhịp, dạng kích thƣớc mặt cắt ngang cầu, phân đoạn đúc lần lƣợt dầm vào kinh nghiệm tài liệu tham khảo, đồ án thực trƣớc - Xác định phƣơng pháp đúc phân đoạn, phƣơng pháp đẩy, thiết bị đẩy bƣớc thi công đúc - đẩy dầm - Xác định sơ đồ cấu tạo bố trí bệ chuẩn bị, trụ tạm, mũi dẫn, trụ tháp tạm dây treo xiên tạm (nếu có) - Xác định sơ đồ tĩnh học kết cấu nhịp thay đổi qua bƣớc thi công đúc-đẩy - Tính tốn nội lực dầm, nội lực mũi dẫn, phản lực gối đỡ phát sinh trình đúc-đẩy Vẽ hình bao nội lực giai đoạn thi cơng - Tính tốn số lƣợng cốt thép cần thiết mặt cắt đặc trƣng dầm giai đoạn thi cơng - Tính tốn nội lực dầm, phản lực gối đỡ phát sinh trình khai thác cầu dƣới tổ hợp tĩnh tải hoạt tải Vẽ hình bao nội lực giai đoạn khai thác cầu - Tính tốn số lƣợng cốt thép cần thiết mặt cắt đặc trƣng dầm giai đoạn khai thác - Kết hợp kết tính tốn cốt thép giai đoạn thi cơng giai đoạn khai thác để bố trí hợp lý cốt thép dự ứng lực - Tính duyệt mặt cắt đặc trƣng theo trạng thái giới hạn giai đoạn thi công nhƣ giai đoạn khai thác cầu Hiệu chỉnh kích thƣớc mặt cắt bố trí cốt thép thƣờng nhƣ cốt thép dự ứng lực - Tính tốn mũi dẫn mối nối mũi dẫn vào đầu dầm - Tính tốn lực đẩy, chọn thiết bị đẩy - Tính tốn thiết kế bệ chuẩn bị trị số kết tính tốn phản lực gối : đặc biệt ý phần tính tốn độ lún khơng - Tính tốn chọn loại gối trƣợt bố trí chúng bệ chuẩn bị nhƣ mố trụ 126 Hình 9.12 : Các sơ đồ để tính tốn nội lực thi công dầm đúc đẩy 127 Tài liệu tham khảo [1] Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79, Bộ Giao thông vận tải [2] Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-01 [3] PGS.TS Nguyễn Viết Trung, TS Hoàng Hà Cầu Bê tông cốt thép nhịp giản đơn, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 2003 [4] PGS.TS Nguyễn Viết Trung, Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép đại theo Tiêu chuẩn ACI, NXB Giao thông vận tải, 2000 [5] Sổ tay thiết kế cầu BTCT viện Bê tông Mỹ (bản tiếng Anh) [6] Các sáng chế cầu pháp, 1991 (bản tiếng Pháp) [7] Một số đồ án cầu: Cầu Bình, Cầu Non Nƣớc, Cầu Phù Đổng, Cầu Mẹt, Cầu Gianh, Cầu Ông Lớn… [8] Hội Cầu đƣờng Việt Nam Tài liệu Hội thảo KHCN Công nghệ xây dựng kết cấu nhịp cầu Bê tông dự ứng lực độ lớn, Hà Nội 1993 128 ... 300 /2 50 500 /2 700 /2 100 700 /2 I-I mỈt chÝnh b) 400 300 /2 200 /2 500 /2 570 /2 20 100 20 100 20 20 100 20 35 50 50 20 0 /2 300 /2 200 /2 50 300 /2 100 400 /2 500 /2 700 /2 400 /2 500 /2 50 100 700 /2 Hình 7.11... 4 0-5 0 mm có mặt cong lồi phía đƣợc mài nhẵn bơi trơn graphit I-I mỈt chÝnh a) 400 300 /2 200 /2 570 /2 500 /2 20 100 20 100 20 20 100 20 35 50 50 20 0 /2 300 /2 200 /2 50 400 /2 400 /2 500 /2 100 300 /2. .. thép 138 Hình 3 -2 3 : Các sơ đồ tính tốn mặt cầu 6.3 .2 Các yêu cầu cấu tạo mặt cầu: + Chiều dày tối thiểu mặt cầu: Điều 5.13.1 22 TCN 27 2-0 5 dẫn yêu cầu cầu mặt cầu phần 22 TCN 27 2-0 5 Ngồi cịn phải