Cầu bê tông cốt thép 2 Chương II CẦU DẦM HẪNG CẦU DẦM LIÊN TỤC CẦU KHUNG

3 Hyperlink: previous: Chương II next: 2.2 Cầu khung, cầu khung dầm…2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục - Momen uốn trong hệ thống dầm liên tục đổi dấu tại các t

Trang 1

Chương II: CẦU DẦM HẪNG-CẦU DẦM

LIÊN TỤC-CẦU KHUNG

cầu dầm liên tục

khung dầm

Chương I

Trang 2

k) i)

L1 L1

e)

8 1

Lx

L1 Lg

Lx

8 1

1 8

l1

L1 L1

2

Lg

L1 Lx

Hình 2.1: Các sơ đồ của hệ giản đơn, hệ dầm liên tục, hệ dầm hẫng 2 đầu, hệ

dầm hẫng có dầm đeo, hệ khung T - dầm đeo

Hyperlink: previous: Chương II next: 2.2 Cầu khung, cầu khung dầm…

Trang 3

3 Hyperlink: previous: Chương II next: 2.2 Cầu khung, cầu khung dầm…

2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục

- Momen uốn trong hệ thống dầm liên tục đổi dấu tại các trụ, giá trị cực trị của momen dương bé hơn so với hệ thống dầm giản đơn có cùng khẩu độ, vì vậy kết cấu dầm liên tục có chiều cao kiến trúc thấp hơn, tiết kiệm vật liệu và tỏ ra làm việc tốt trong quá trình khai thác cầu.

- Ngoài ra, ưu điểm của hệ thống dầm liên tục như:

+ Trên các trụ, theo phương ngang cầu chỉ cần có một hàng gối (di động hoặc cố định), số lượng gối giảm dẫn đến giảm kích thước dọc cầu của bệ trụ và thân trụ; mặc khác điều này cũng làm cho áp lực truyền xuống thân trụ

ít (hoặc hầu như không có) lệch tâm > gây ứng suất nén phân bố đều trong thân trụ; tuy nhiên với trụ (hoặc mố) có gối cố dịnh sẽ nhận lực hãm xe lớn hơn so với hệ dầm giản đơn và riêng mố (trụ) đó sẽ lớn hơn.

+ Đường đàn hồi của hệ thống dầm liên tục đều đặn -> xe chạy êm thuận với tốc độ cao Độ võng cũng nhỏ hơn so với hệ dầm giản đơn cùng khẩu độ

Trang 4

- Khi kết cấu nhịp liên tục dài, các chuyển vị dọc do nhiệt độ ảnh hưởng lớn, đòi hỏi có các khe biến dạng phức tạp ở đầu KCN.

- Khi mố trụ lún không đều, phát sinh các ứng lực phụ bất lợi, vì vậy kết cấu móng của cầu dầm liên tục cần được tính toán kĩ lưỡng và thường là có kích thước đồ sộ về chiều sâu và độ lớn của hệ thống cọc, tất nhiên trừ trường hợp cầu nằm trên vùng có địa chất tốt và thuận lợi.

Hình 2.2: Cầu liên tục thi công theo

công nghệ đúc đẩy

- Ở những nơi mà điều kiện về không gian, về địa chất khống chế vị trí mố trụ thì việc chọn chiều dài các nhịp liên tục nên thực hiện sao cho momen uốn tại giữa trong các nhịp gần bằng nhau -> không thay đổi nhiều về KC -> thuận lợi trong thi công Thường tỉ số nhịp biên trên nhịp giữa nên là 0,8 với dầm liên tục

3 nhịp, nhiều nhịp hơn thì tỉ số là 0,7.

Trang 5

L1

)L H=(1.5 1.8)h ~ 12 h=( 120

~ 1L1=(0.6 0.8 )L ~ Lg

L1=(0.75 0.8 )L ~

L

~ Lg=(0.5 0.6 )L

~ h=( 1

1 18

Hình 2.3: Chiều dài nhịp cầu dầm hẫng,

dầm hẫng có dầm đeo và khung T - dầm đeo

- Nếu thêm các khớp thích hợp,

sơ đồ cầu dầm liên tục nhiều nhịp có thể sửa đổi thành sơ đồ cầu dầm hẫng (vẫn siêu tĩnh hoặc là tĩnh định)

- Đặc điểm trong sơ đồ này là từ trụ đến các khớp thêm vào đó chỉ có momen âm, và vì vậy chỉ nên đặt cốt thép chủ ở phần trên chịu kéo của các mặt cắt Còn phần dầm đeo (nếu thêm vào hai khớp trong một nhịp) trong hệ dầm hẫng - nhịp đeo chính là nhịp giản đơn Điều này thuận lợi về mặt cấu tạo và công nghệ, có thể dùng các dầm định hình làm KC nhịp đeo.

Trang 6

xây dựng mố, phần hẫng còn giảm momen do tĩnh tải cho phần giữa (nếu đoạn hẫng bằng 0.3 - 0.4 so với đoạn giữa thì momen giữa nhịp do tĩnh tải gần bằng 0)

- Nền đường vào cầu phải đảm bảo không lún nhiều, tăng dần độ cứng nhằm xe chạy êm thuận từ đường vào cầu

chốt, tại đó phải có khe biến dạng Những khuyết điểm làm cho sơ đồ này rất ít dùng trong thiết kế cầu trên đường cao tốc, đường sắt.

là dầm được giữ nối cứng vào trụ trong quá trình thi công cũng như khai thác Loại KC này ngày nay ít được sử dụng vì cũng mang khuyết điểm chung của hệ dầm hẫng là đường cong độ võng không êm thuận (xem thêm mục 2.2)

Trang 7

f) e)

h) g)

Hình 2.4: Cầu dầm hẫng tĩnh định

và cầu dầm hẫng siêu tĩnh có chốt ở

giữa nhịp

Hình 2.5: Một số dạng mặt

cắt ngang của cầu liên tục, cầu dầm hẫng, cầu khung

nhịp lớn.

Hyperlink: previous: Chương II next: 2.2 Cầu khung, cầu khung dầm…

Trang 8

2.2 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu khung, cầu

khung dầm

Hyperlink: previous: Chương II next: 2.3 Cấu tạo mặt cắt ngang

Hình 2.6: Sơ đồ cầu khung Hình 2.7: Cầu vượt trong đô thị

- Hệ thống cầu khung có đặc điểm nổi bật là nối cứng phần KCN với phần trụ hoặc trụ hoặc mố Cầu khung là dạng kết cấu siêu tĩnh nên nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ và sự lún không đều các mố trụ.

Trang 9

Hình 2.8: Các sơ đồ cầu khung kiểu

cũ, vượt qua đường Thi công đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo cố định

Hình 2.9: Cầu khung với công nghệ

thi công hâng đối xứng hiện đại, trụ

thân tường

2.2 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu khung, cầu khung dầm

- Việc thi công theo các sơ đồ cầu khung kiểu cũ thường tốn

nhiều chi phí làm đà giáo, trụ tạm, lại cản trở xe lưu thông hoặc

thuyền bè qua lại trên sông.

Trang 10

Hyperlink: previous: muc 2.1 next: 2.3 Cấu tạo mặt cắt ngang

Hình 2.10: Cầu khung siêu tĩnh bậc

cao - khung liên tục

- Công nghệ thi công đúc hẫng hay lắp hẫng KCN (xem mục 2.4) tỏ ra thông dụng và hoàn thiện trong việc thi công hệ cầu

có chốt hay khung liên tục)

Hình 2.11: Sơ đồ khung T - dầm đeo

- Sơ đồ khung T - dầm đeo là sơ đồ tĩnh

định Có khả năng vượt các nhịp đến

80-100m với công nghệ thi công hẫng

Trước đây nước ta đã từng có xu hướng

phát triển hệ thống này làm cầu ôtô

với các nhịp 60 - 80m.

Trang 11

Hình 2.12 Sơ đồ khung T có chốt

- Khung T có chốt là hệ siêu tĩnh

Chốt này chủ yếu truyền lực cắt và

cho phép có chuyển vị dọc tương đối

giữa các đầu mút hẫng của 2 khung

T cạnh nhau

- Việc thi công đúc hẫng hoặc lắp

hẫng tương tự như cầu khung T -

dầm đeo Do đó phần lớn cốt thép

chủ sẽ được đặt phần trên của mặt

Trang 12

Hình 2.13 Sơ đồ khung liên tục

- Nếu thay các chốt trong hệ khung T

bằng các liên kết cứng (đổ bê tông hợp

long KCN) sẽ được sơ đồ khung liên tục

Đây là một hệ siêu tĩnh bậc cao, nhạy cảm

với nhiệt độ, lún mố trụ như ảnh hưởng

bởi các tính chất co ngót, từ biến của bê

tông.

- Đoạn giữa nhịp có momen dương nên có cốt thép chịu kéo trong đoạn đó Điều này dẫn đến phức tạp về cấu tạo, phức tạp trong tính toán thiết kế và thi công phải có trình độ cao Tuy nhiên, vì có nhiều ưu điểm trong khai thác nên vẫn được dùng trên khắp thế giới Ở Việt Nam, cầu Phú Lương trên Quốc lộ 5 (Hà Nội - Hải Phòng) và cầu Gianh trên Quốc lộ 1 (Quảng Bình) đã được thi công đúc hẫng theo sơ dồ khung liên tục nhiều nhịp.

- Hệ khung liên tục có độ cứng lớn hơn các hệ cầu khung T nên có biến dạng nhỏ và thích hợp với các tải trọng đoàn tàu đường sắt cũng như tải trọng ôtô.

Trang 13

- Một dạng khác của hệ khung liên

tục là hệ khung chân xiên Hệ này

thường làm các cầu vượt qua đường vì

đảm bảo tầm nhìn tốt cho xe chạy qua

dưới cầu.

- Ở các vùng hẻm núi dốc, hệ khung chân xiên tỏ ra hợp lí vì tránh việc làm trụ quá cao, thay vào đó là làm trụ xiên với chân trụ đặt trên sườn dốc của hẻm núi

Hình 2.14 Cầu khung chân nghiêng

trong thành phố

Hình 2.15 Cầu khung chân nghiêng

vượt hẻm núi sâu

Trang 14

30.2 3.7

d)

30m

2

12.5m 12.5m

12.5m

c)

12.5m

31.0m 13.5m 13.5m

b)



21.25m L=42.20m

21.25m

5

i)

Hình 2.16 Các sơ đồ cầu khung chân xiên

1- Dầm giản đơn; 2 - Chốt; 3 - Thanh chống nghiêng; 4 - Trụ giữa; 5 - Thanh chịu kéo

Trang 15

2.3 - Cấu tạo mặt cắt ngang

Hyperlink: previous: Chương II next: 2.4 - Các phương pháp thi cơng

- Sau khi lựa chọn sơ đồ tĩnh học của cầu và các kích thước cơ bản, người thiết kế cần lựa chọn dạng mặt cắt KCN và phân chia KCN thành các

khối lắp ghép hoặc các phân đoạn đúc bêtông tại chỗ.

- Trị số momen âm trên đoạn KCN gần trụ thường lớn hơn nhiều so với trị số của momen dương ở đoạn giữa nhịp Momen âm đó gây ra ứng suất nén ở phần dưới và ứng suất kéo ở phần trên mặt cắt.

- Dưới tác dụng của momen dương, phần chịu nén của mặt cắt bao gồm cả bản mặt cầu xe chạy nên khá rông, do đó đủ chịu momen dương Nhưng

cắt hộp để bản đáy hộp có kích thước đủ chịu nén.

- Trong các cầu nhịp lớn đều phải dùng mặt cắt hộp Mặt cắt hộp có độ cứng chống xoắn lớn, có khả năng chịu các lực lệch tâm của hoạt tải khi di chuyển trên bản mặt cầu rộng Tuy nhiên công nghệ chế tạo phức tạp

Trang 16

16 Hyperlink: previous: Chương II next: 2.4 - Các phương pháp thi cơng

4,00m 7,00

10,80 4,40

10,92 4,80

3,00 - 6,00 10,00 - 12,00

- Các hệ thống cầu với chiều dài trung bình (L ≤ 42m), có thể

dùng mặt cắt chữ I, T, bản chữ nhật v.v… tương tự như ở dầm giản đơn Mặt cắt T có thể dùng

ở nhịp dài hơn nữa khi thi công theo phương pháp dùng đà giáo

di động đỡ bên dưới KCN.

Trang 17

- Với khổ cầu đến 15 - 20m, có thể dùng mặt cắt dạng 1 hộp với các bản cánh hẫng lớn ( hình 2.18c ), thành hộp có thể đứng hoặc xiên để giảm kích thước mũ trụ và tăng vẻ đẹp kiến trúc.

a) b)

d) c)

f) e)

h) g)

18300 b)

11500

21500 c)

Hình 2.18 Một số sơ đồ mặt cắt hình hộp

Trang 18

- Nếu cầu quá rộng, hoặc do hạn chế của các phương tiện thi công mà cần thu nhỏ bề rộng của các khối lắp ghép hay của các phân đoạn đúc hẫng, thì có thể làm 2 hay 3 hộp trong mặt cắt ngang KCN Khi đó thường bố trí mối nối dọc ở đầu mũi các bản hẫng của các hộp đặt cạnh nhau ( hình 2.18c,d )

- Ngoài ra khi bản mặt cầu rộng, nếu có điều kiện nên làm một hộp rộng và ngăn thành nhiều hộp nhỏ hơn bằng các vách đứng -> giảm chiều dài nhịp bản theo hướng ngang -> ứng suất trong bản phân bố đều hơn (hình 2.19)

Hình 2.19 Hộp nhiều ngăn

Trang 19

- Trong các KCN dầm liên tục, khung liên tục thường không xuất hiện momen dương trong dầm do trọng lượng bản thân Đoạn gần trụ có lực cắt rất lớn, do đó cần tăng cường khả năng chịu momen và lực cắt cho các mặt cắt gần trụ như tăng chiều dày thành hộp để giảm ứng suất kéo chủ và tăng diện tích vùng bê tông chịu nén và bản đáy cũng được làm dày lên.

- Khi dùng các phương pháp thi công khác (trừ phương pháp thi công đúc đẩy từ đường đầu cầu), đa số các cầu dầm, cầu khung đều có mặt cắt với chiều cao thay đổi

+ Sự thay đổi của đường cong đáy dầm có thể là đường thẳng (với độ nghiêng 1:3 Khi L nhịp ≥ 60m thì các dầm hẫng, khung hẫng thường có chiều cao trên đỉnh trụ bằng 1,7 - 3,8 lần chiều cao đoạn giữa nhịp.

+ Đường biên dưới của KCN có thể là đường cong bậc 2, bậc 3 để sự thay đổi tương tự với đường bao momen và tạo vẻ đẹp kiến trúc hơn nữa.

- Người ta thường tìm cách tăng W của các mặt cắt gần trụ để góp phần làm thay đổi biểu đồ momen uốn sao cho có lợi nhiều nhất (giảm momen dương giữa nhịp và tăng momen âm ở đoạn gần trụ)

Trang 20

- Một số kinh nghiệm khi chọn mặt cắt ngang :

+ Dầm liên tục BTCT thường, chiều cao mặt cắt ngang:

* (1/16 - 1/20)L nhịp : cầu đường sắt

* (1/20 - 1/35)L nhịp : cầu đường ôtô + Dầm BTCT DUL, với cầu trên đường ôtô có L nhịp 60m, chiều cao mặt cắt ≥ 60m, chiều cao mặt cắt ngang :

* Mặt cắt gần trụ: (1/15 - 1/25)L nhịp

* Mặt cắt giữa nhịp

ª Cầu dầm liên tục :(1/27 - 1/40)L nhịp (có khi lên đến 1/47L nhịp )

ª Cầu dầm hẫng và khung T-dầm đeo: chiều cao mặt cắt ngang phụ thuộc chiều cao dầm đeo sao cho đủ chỗ đặt gối và đảm bảo vẻ đẹp kiến trúc

ª Cầu dầm hẫng có chốt và cầu dầm khung T có chốt, chiều cao chỉ cần lấy nhỏ chỉ cần theo yêu cầu cấu tạo đủ chỗ đặt chốt: (1/37 - 1/64) L nhịp Hyperlink: previous: Chương II next: 2.4 - Các phương pháp thi cơng

Trang 21

- Dầm ngang có tác dụng phân bố tải trọng theo hướng ngang cầu và đảm bảo mặt cắt không bị biến dạng Vì mặt cắt hộp đủ cứng nên có thể không cần nhiều dầm ngang mà chỉ cần bố trí các vách ngăn có khoét rỗng và chỉ đặt dầm ngang tại các vị trí chốt, vị trí trên trụ mố vì nơi đó lực tập trung rất lớn.

- Các nhịp L > 70m nhất thiết phải dùng mặt cắt hộp, dầm đeo nên dùng dầm I, T

- Với các nhịp cầu L ≥ 100m, chiều dày tổng cộng của sườn hộp lấy khoảng 1/20)h (h là chiều cao mặt cắt)

- Với các nhịp tương đối ngắn có thể dùng mặt cắt I, T với các sườn cách nhau từ

2 - 5 m

- Chiều dày bản nắp hộp xác định căn cứ vào điều kiện chịu uốn bản theo phương ngang cầu hoặc theo điều kiện bản tham gia chịu uốn trong thành phần mặt cắt ngang kết cấu nhịp

- Chiều rộng thành hộp lấy theo tính toán ứng suất kéo chủ, trị số đó phụ thuộc vào lực cắt Trên những đoạn có lực cắt không lớn lắm, lấy theo yêu cầu cấu tạo và thi công.

Hyperlink: previous: Chương II next: 2.4 - Các phương pháp thi cơng

Trang 22

- Chiều dày bản đáy trong những đoạn có momen âm xác định căn cứ điều kiện bản đáy chịu nén trong thành phần mặt cắt ngang chịu uốn của kết cấu nhịp Các nhịp dài, chiều dày bản đáy khá lớn (40 - 70) cm, nhịp rất dài thì chiều dày bản đáy có thể lên tới 120cm

- Trong những đoạn có momen dương thì chiều dày bản đáy có thể chọn ít nhất theo yêu cầu cấu tạo và thi công

Hình 2.20 Mặt cắt ngang cầu Tân Thuận II

Trang 23

2.4 - Khái quát về các phương pháp thi cơng

Hyperlink: previous: Chương II next: 2.5 - Mối nối

- Trong xây dựng cầu hiện nay đang áp dụng rộng rãi và linh hoạt nhiều phương pháp đúc bê tông tại chỗ hoặc lắp ghép để thi công các kết cấu nhịp cầu liên tục, cầu dầm hẫng, cầu khung BTCT mà chủ yếu là BTCT DUL có cốt thép được căng trên bê tông

- Mục này giới thiệu một số công nghệ thi công mang tính hiện đại mà quá trình thiết kế luôn đi đôi với nó.

- Có thể tóm tắt và phân tích các đặc điểm chung của các công nghệ thi

pháp sẽ được trình bày cụ thể trong chương III ) :

+ Công nghệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đẩy - CN1

+ Công nghệ thi công theo phương pháp đúc (lắp) hẫng cân bằng - CN2

+ Công nghệ đổ bêtông tại chỗ trên đà giáo di động - CN3

+ Công nghệ lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động - CN4

Trang 24

2.4.1 Công nghệ đổ bêtông tại chỗ theo phương pháp

đúc đẩy - CN1

- Công nghệ đúc đẩy thuộc phương pháp đổ bêtông tại chỗ, hệ thống ván

khuông và bệ đúc thường được được lắp đặt, xây dựng cố định tại vị trí sau mố.

Hình 2.21 Thi công theo công nghệ đúc đẩy

- Chu trình đúc được tiến hành theo từng phân đoạn, khi phân đoạn đầu tiên hoàn thành được kéo đẩy về phía trước nhờ hệ thồng như: kích thuỷ lực, mũi dẫn, trụ đẩy và dẫn hướng đến vị trí mới và bắt đầu tiến hành đúc phân đoạn tiếp theo, cứ như vậy cho đến khi đúc hết chiều dài kết cấu nhịp.

Hyperlink: previous: Chương II next: Cơng nghệ đúc hẫng

Trang 25

25 Hyperlink: previous: Chương II next: Cơng nghệ đúc hẫng

Hình 2.23 Đúc đẩy có trụ tạm

- Ưu điểm của phương pháp:

+ Thiết bị di chuyển cấu kiện khá đơn giản

+ Tạo được tĩnh không dưới cầu cho các công trình giao thông thuỷ bộ và không chịu ảnh hưởng lớn của lũ.

- Tuy nhiên, các công trình phụ trợ lại phát sinh nhiều như : bệ đúc, mũi dẫn và trụ tạm Chiều cao dầm và số lượng bó cáp DUL nhiều hơn so bới dầm thi công bằng công nghệ khác Mặt khác chiều cao dầm không thay đổi và chiều dài KCN bị hạn chế.

- Cầu thi công bằng công nghệ này có KCN liên tục với khẩu độ nhịp thích hợp từ 35 - 60m

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	3,77 MB