BÀI GIẢNG MỐ TRỤ CẦU

Trong thực tế với các cầu khổ hẹp đôi khi người ta vẫn sử dụng mố chữ nhật với cấu tạo hoàn chỉnh hơn: mố có cấu tạo tường đỉnh, chiều dài mố đủ để phần đuôi mố chôn vào đường đầu cầu và

Chương 1: Khái niệm chung về mố trụ cầu

MỐ TRỤ CẦU

Bridge abutment and pier

By: Tran Minh Phung, M.Eng

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ, CẦU

Mố trụ cầu là một bộ phận quan trọng trong công trình cầu, có chức năng đỡ kết cấu nhịp, truyền các tải trọng thẳng đứng và ngang xuống đất nền

Mố cầu là bộ phần tiếp giáp giữa cầu và đường, đảm bảo xe chạy êm thuận Mố cầu còn

có tác dụng như tường chắn đất ở nền đường đàu cầu  để nền đường không bị lún sụt, xói lở Mố cầu có hình dạng không đối xứng và chịu áp lực một phía

Trụ cầu có tác dụng phân chia nhịp, truyền phản lực gối từ hai đầu kết cấu nhịp, hình dáng trụ cầu đối xứng theo dọc và ngang cầu và phải đảm bảo các yêu cầu về:

Mỹ quan Thông truyền

Va xô tầu thuyền Tác động của dòng chảy

Về mặt kính tế, mố trụ cầu chiếm 1 tỷ lệ đáng kể, đôi khi đến 50% vốn đầu tư xây dựng công trình

Mố trụ là kết cấu phần dưới, nằm trong vùng ẩm ướt, dễ bị xâm thực, xói lở, bào mòn  việc xây dựng, thay đổi, sửa chữa rất khó khăn nên khi thiết kế cần chú ý sao cho phù hợp với địa hình, địa chất, các điều kiện kỹ thuật khác và dự đoán trước sự phát triển của tải trọng

Vì vậy, mố trụ cầu phải đảm bảo những yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật, xây dựng và khai thác Đảm bảo yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật nghĩa là mố trụ sử dụng vật liệu một cách hợp

lý, có kích thước cơ bản được chọn sao cho có trị số nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo về cường

độ, độ cứng, độ ổn định không bị xói lở, lún, sụt Đảm bảo về yêu cầu xây dựng nghĩa là

sử dụng những kết cấu lắp ghép, chế tạo sẵn trong công xưởng, cơ giới hoá thi công Đảm bảo yêu cầu về khai thác: cho phép thoát nước êm thuận dưới cầu, bảo đảm mỹ quan của cầu, không cản trở sự đi lại dưới cầu trong cầu vượt, chống bào mòn bề mặt mố trụ

Chương 1: Khái niệm chung về mố trụ cầu

1.2 PHÂN LOẠI MỐ TRỤ CẦU

1.2.1.THEO VẬT LIỆU

Mố trụ có thể xây bằng đá, đúc bằng bê tông, bê tông đá hộc, BTCT Trong các cầu nông thôn, mố trụ còn được xây bằng gạch Trụ cầu vượt, cầu cạn hoặc tháp của cầu treo còn được làm bằng thép

1.2.2 THEO HÌNH THỨC CẤU TẠO

Theo hình thức cấu tạo có mố trụ nặng và mố trụ nhẹ Mố trụ nặng bao gồm các mố trụ

có kích thước lớn, kết cấu nặng nề Mố trụ nặng thường áp dụng có các cầu có nhịp lớn hoặc các cầu thuộc hệ thống đúc đẩy Loại này thường được xây bằng đá, bê tông hoặc bê tông đá hộc, có thể thi công lắp ghép, bán lắp ghép hoặc đúc tại chổ

Mố trụ nhẹ có hình dáng thanh mãnh hơn, có thể gồm các hang cột, hang cọc hoặc hàng tường mỏng Loại này được xây dựng bằng BTCT

Đối với các cầu cạn , cầu vượt đường và ngay cả cầu qua sông có thể áp dụng các loại trụ cột có tiết diện đặc hoặc cột ống BTCT rỗng Các loại trụ cột này có thể lắp ghép, bán lắp ghép hoặc đúc tại chổ

Nếu kết cấu nhịp có hai giàn chủ, thân trụ có thể cấu tạo bằng hai hàng trụ đặt đúng tim giàn Trong trường hợp cần đảm bảo tầm nhìn và không cản trở giao thông dưới cầu (cầu cạn, cầu vượt, cầu chéo) thì áp dụng trụ cột

Căn cứ vào kết cấu móng, có thể phân mố, trụ thành hai loại: loại mố trụ có móng riêng

và loại cấu tạo liền với móng thành một kết cấu chung Loại thứ nhất , móng trụ có thể là móng nông, móng giếng chìm hoặc móng cọc Loại thứ hai, kết cấu móng không tách riêng khỏi các bộ phận thân trụ, ví dụ mố trụ dẻo và mố trụ cọc ống trụ có thể là các đốt cột ống có kích thước khác nhau để lắp ghép, tăng cường khả năng chịu lực của cột

1.2.3.THEO SƠ ĐỒ TĨNH HỌC

1 Mố trụ cầu dầm ( cầu bản, dầm giản đơn, liên tục, mút thừa):

Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng, chỉ có phản lực gối thẳng đứng V

Hình Mố trụ cầu treo

5.Mố trụ cầu dây văng:

Mố chịu lực nhổ  tại mố bố trí gối chịu lực nhổ và mố phải đủ nặng để chịu lực đƣợc nhổ Mố không chịu lực đẩy ngang do dây neo đƣợc neo vào đầu dầm cứng Trụ tháp cầu chịu lực chủ yếu, các dây neo truyền tải trọng vào trụ tháp truyền xuống móng trụ tháp phải đủ cứng để chịu đƣợc lực tác dụng của các tải trọng

Hình Mố trụ cầu dây văng

1.2.4.THEO ĐỘ CỨNG DỌC CẦU

Chương 1: Khái niệm chung về mố trụ cầu

1.Mố trụ cứng:

Kích thước lớn, trong lượng lớn Khi chịu lực biến dạng của mố trụ tương đối nhỏ có thể

bỏ qua Mỗi trụ có khả năng chịu toàn bộ tải trọng ngang theo phương dọc cầu từ kết cấu nhịp truyền đến và tải trọng ngang do áp lực đất gây ra

Loại mố trụ này áp dụng cho cầu nhỏ, cầu trung và cầu lớn

1.2.5.THEO PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG

Toàn khối (đổ tại chỗ)

Lắp ghép

Bán lắp ghép

1.2.6 THEO YÊU CẦU SỬ DỤNG

Theo yêu cầu sử dụng có các loại mố trụ cầu đường ô tô, mố trụ cầu đường sắt, Mố cầu đường sắt có cấu tạo máng ba lát để đổ đá ba lát đặt tà vẹt và rây

1.3 VẬT LIỆU XÂY DỰNG MỐ TRỤ CẦU

Mố trụ và móng tuyệt đại đa số làm bằng bê tông, bê tông đá hộc, BTCT,… ngoài ra còn làm bằng gạch, đá và các loại vật liệu khác

1.3.1 BÊ TÔNG

Bê tông là loại vật liệu chủ yếu dùng để xây dựng mố trụ Mác bê tông trong từng bộ phận được chọn như sau ( mác bê tông theo cường độ chịu nén, với mẫu thử hình lập phương hoặc trụ bảo dưỡng 28 ngày ở điểu kiện tiêu chuẩn), đối với nhửng bộ phận không chịu lực, chẳng hạng bê tông lấp lòng, chỉ có tác dụng như một loại tải trọng tĩnh,

có thể dùng bê tông mác nhỏ hơn 150

Đối với tất cả các bộ phận chịu lực đều dùng bê tông có mác trên 200 và được quy định như sau:

Mác 400: Dùng cho các loại trụ ống vỏ mỏng, cọc bê tông cốt thép ứng suất trước dài hơn 12m

Mác 300: Dùng cho các loại kết cấu ứng suất trước ( kể cả các loại cọc ứng suất trước

có chiều dài < 12m); cọc BTCT thường có chiều dài > 7m; Mố trụ lắp ghép hoặc bán lắp ghép trong phạm vi có mực nước thay đổi

Mác 200: Dùng cho các loại cấu kiện chịu lực khác bằng bê tông và BTCT thường (

kể cả bệ móng và cọc BTCT thường có chiều dài < 7m)

o Cốt thép đai và cốt thép phân bố dmin = 6mm

o Cốt thép ứng suất trước dạng thanh dmim = 12mm

o Cốt thép ứng suất trước dạng sợi dmin = 2-3mm

o Cốt thép sợi trong các bó sợi cường độ co dmin = 4-5mm 1.3.3 ĐÁ XÂY

Đá xây mố trụ cầu là các loại đá tự nhiên ( sa thạch, đá vôi, granit ), chất lượng tốt, không

bị nứt nẻ, phong hóa, có cường độ lớn hơn 600 kg/cm2, kích thước nhỏ nhất của đá hộc

là 25 cm Những trụ bằng bê tông đá hộc không lớn hơn 20% khối lượng bê tông toàn khối

Chương 1: Khái niệm chung về mố trụ cầu

b/.Cao độ đỉnh móng:

Phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình, kinh nghiệm của người thiết kế

Nếu móng nông: Cao độ đỉnh móng phải nằm ngang hoặc dưới mặt đất tự nhiên

Nếu móng nông: Đáy mong phải nămg dưới đường xói lở 2.5m

Nếu là móng cọc: Cọc phải cắm vào tầng đất chịu lực 4m

1.4.2 CAO ĐỘ ĐỈNH TRỤ

Cao độ đỉnh trụ được quyết định xuất phát từ các yêu cầu sau: đáy dầm cũng như đỉnh trụ phải cao hơn mực nước cao nhất tính toán ( MNCN) tối thiểu là 0,5m Vị trí đáy kết cấu nhịp được xác định từ chiều cao tĩnh không dưới cầu đối với cầu vượt, cầu cạn hoặc từ chiều cao tĩnh không thông thuyền với những nhịp thông thuyền và có cây trôi thì cao độ đáy kết cấu nhịp cao hơn cao độ đỉnh trụ một trị số bằng chiều cao gối cầu

Đối với những cầu vượt qua thung lũng, khe sâu, những yêu cầu trên không cần xói vì chiều cao cầu, chiều cao trụ được xác định từ cao độ tuyến đường qua cầu

Trong trường hợp chung, cao độ đỉnh trụ sẽ lấy trị số lớn nhất trong hai cao độ sau:

MNCN + h MNTT + htt – hg

trên mũ trụ thông qua gối cầu Tại chỗ đặt gối cầu, mũ trụ thường bố trí lưới cốt thép chịu ứng suất cục bộ có bước (5 5) cm Mặt trên của mũ trụ phải tạo dốc ít nhất 1:10 để thoát nước Bê tông mũ trụ thường sử dụng M250 hoặc M300

1.Cấu tạo:

Hình Một số

dạng trụ cứng thường gặp

a) Trụ đặc thân hẹp b) Trụ đặc thân rộng c) Trụ thân cột

Hình Bố trí gối trên mũ trụ (dọc cầu)

Gọi: - khe hở giữa 2 đầu kết cấu nhịp

Nếu trên trụ đặt 2 gối cố định thì lấy min = 5cm

Nếu trên trụ đặt 1 gối cố định + 1 gối di động

=5cm + to l

Chương 1: Khái niệm chung về mố trụ cầu

Trong đó:- to

– chênh lệch nhiệt độ ( giữa nhiệt độ khi đặt dầm lên gối với nhiệt độ nóng hoặc lạnh nhất

- - hệ số biến dạng do nhiệt độ của kết cấu nhịp

- l – chiều dài nhịp tính toán Nếu trên trụ đặt hai gối di động:

=5cm + 1 to l1 + 2 to l2

Gọi: b1, b1’ là khoảng cách từ tim gối đến đầu mút kết cấu nhịp, nhịp trái và phải

bo, bo’ là kích thước thước dưới của gối theo dọc cầu

ao, ao’ là kích thước thước dưới của gối theo ngang cầu (15 20)cm là khoảng cách từ mép thớt gối đến mép đá kê gối

Chiều dài mũ A (ngang cầu)

Gọi: a1 – khoảng cách từ mép đá kê đến mép mũ trụ

a1 = (30 50)cm tuỳ loại gối cầu

a2 – khoảng cách tim các dầm chủ theo ngang cầu

n – số dầm chủ theo ngang cầu

1 Trình bày khái niệm chung và phân loại mố trụ cầu

2 Trình bày cách xác định những kích thước cơ bản của mố trụ

2.1 CẤU TẠO MỐ CẦU DẦM 2.2.CẤU TẠO TRỤ CẦU 2.3 MỐ TRỤ

DẺO

2.1 CẤU TẠO MỐ CẦU DẦM

2.1.1 CÁC BỘ PHẬN CỦA MỐ CẦU

Mố cầu thường có các bộ phận sau đây:

 Tường đỉnh (1) là bộ phận chắn đất sau dầm chủ hoặc dầm mặt cầu, có chiều cao từ mặt cầu tới mặt mũ mố

 Mũ mố (2) là bộ phận kê đỡ kết cấu nhịp và trực tiếp chịu áp lực từ kết cấu nhịp truyền xuống

 Tường trước hay tường thân mố (3) làm nhiệm vụ tường chắn đất, đỡ tường đỉnh và

mũ mố

 Tường cánh (4) là tường chắn đất, đảm bảo ổn định cho nền đường đầu cầu

 Móng mố (5) bao gồm bệ móng (bệ mố) đỡ tường thân mố, tường cánh và truyền áp lực xuống kết cấu móng (cọc, giếng chìm …) Với điều kiện địa chất tốt, mố cầu có thể đặt trên nền thiên nhiên, khi đó bệ mố làm luôn chức năng của móng

 Đất đắp phần tư nón (6) có tác dụng giữ ổn định cho taluy nền đường đầu cầu, đồng thời còn hướng cho dòng chảy êm thuận

Ngoài các bộ phận cơ bản trên đây, mố cầu còn có thể có các bộ phận khác như bản quá

độ, bản giảm tải, tường tai, bản chắn …

2.1.2 CẤU TẠO MỐ NẶNG

1 Mố chữ nhật

Là dạng mố cầu đơn giản nhất bằng đá xây hoặc bêtông Thoạt đầu, cấu tạo mố bao gồm hai bộ phận là thân mố và móng đều có dạng chữ nhật đặc Toàn bộ thân và móng mố cầu đều chôn trong nền đường đầu cầu Mố chữ nhật có khối lượng lớn, tốn vật liệu, tiếp nối giữa đường và cầu không đảm bảo êm thuận cho xe chạy Ngoài ra, các bộ phận bằng thép của phần kết cấu nhịp vùi trong nền đất dễ bị rỉ Loại mố này chỉ áp dụng cho các loại cầu nhịp nhỏ lòng sông không sâu

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

2 Mố kê

Khi lớp địa chất tốt nằm gần mặt đất tự nhiên có thể áp dụng loại mố kê, là một dạng mố chữ nhật có chiều cao thấp Với mố kê, thân mố đồng thời giữ vai trò mũ mố để kê đỡ kết cấu nhịp và tựa lên móng trên nền thiên nhiên

Để tránh hiện tượng đất phủ đầu dầm và gối cầu, mố được cấu tạo tường đỉnh và tường tai Ngoài ra để giữ ổn định cho nền đường đắp đầu cầu, khi cần thiết mố kê còn được cấu tạo thêm các tường cánh

Với cấu tạo đó, mố kê có thể đáp ứng được các yêu cầu khai thác trong các cầu hiện đại

và đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt Tuy nhiên loại mố này chỉ áp dụng được khi điều kiện địa chất thuận lợi như đã nói ở trên

Nhìn chung, mố chữ nhật là loại kết cấu có phạm vi sử dụng hạn chế do những nhược điểm về cấu tạo và đặc điểm là rất tốn vật liệu Trong thực tế với các cầu khổ hẹp đôi khi người ta vẫn sử dụng mố chữ nhật với cấu tạo hoàn chỉnh hơn: mố có cấu tạo tường đỉnh, chiều dài mố đủ để phần đuôi mố chôn vào đường đầu cầu và đảm bảo điều kiện

ổn định khi chịu lực Bề mặt thân mố được vuốt dốc để tăng dần độ cứngtừ nền đường vào cầu, tạo sự êm thuận khi xe ra vào cầu

Khi chiều cao mố lớn và cầu có khổ rộng, để giảm bớt vật liệu cho mố chữ nhật người ta khoét rỗng phần trong thân mố, bằng cách đó mố trở thành mố chữ U

3 Mố chữ U:

Là loại mố toàn khối bằng đá xây hoặc bêtông, được áp dụng phổ biến khi chiều cao đất đắp từ 4-6m (cá biệt 8-10m)

Bên cạnh chức năng chính là đỡ mũ mố, thân mố còn làm nhiệm vụ tường chắn giữ cho đất nền đường đầu cầu không bị sụt về sông Do đó, ngoài áp lực thẳng đứng tường thân

mố còn chịu áp lực ngang của đất (theo phương dọc cầu) Chiều dày tường thân mố thay đổi theo chiều cao và mặt trước thường được cấu tạo thẳng đứng

Tường cánh mố làm nhiệm vụ giữ đất đắp bên trong được ổn định, đồng thời liên kết với thân mố làm cho điều kiện chịu lực của mố tốt hơn Tường cánh được làm thẳng góc và liền khối với tường thân mố, chiều dày của nó tăng dần từ trên xuống dưới và tựa trên bệ móng

Để giữ ổn định cho đỉnh khối phần tư nón và nối tiếp chắc chắn giữa đường với cầu, đuôi tường cánh phải ngàm sâu trong nền đường đầu cầu tối thiểu 0,65m (khi chiều cao đất đắp nhỏ hơn 6m) và 1,0m (khi chiều đất đắp lớn hơn 6m)

Chiều rộng mố có thể làm bằng chiều rộng cầu, tuy nhiên để tiết kiệm vật liệu thường chỉ làm bằng bề rộng phần đường đường xe chạy Khi đó, phần đường bộ hành trên mố sẽ có dạng bản mút thừangàm vào tường cánh

Mố có thể đặt trên nền thiên nhiên hay bằng cọc, giếng chìm tùy theo điều kiện địa chất

Mố chữ U cho phép giảm đáng kể khối lượng vật liệu so với mố chữ nhật, khả năng chịu lực tốt, ổn định chống lật, chống trượt cao vì thế được áp dụng khá rộng rãi trong cầu đuờng bộ và cầu đường sắt có khổ rộng Hiện nay phạm vi đó có phần thu hẹp do sử dụngcác mố trụ bằng bêtông cốt thép tiết kiệm vật liệu hơn

4 Mố chữ T :

Trong các cầu đường sắt khổ đơn có chiều cao mố lớn, thường áp dụng các loại mố chữ T

và mố chữ thập Thực chất mố chữ T là một mố chữ nhật có phần thân sau được thu hẹp,

phần trước mố vẫn giữ nguyên bề rộng cần thiết để kê gối Kết cấu này cho phép giảm vật liệu so với mố chữ nhật Tường trước (cánhT) làm nhiệm vụ chắn đất trượt ra phía

Hình: 1.18 – Mố chữ U Hình: 1.18

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

sông, tường dọc không chịu áp lực đất nhưng nó có tác dụng tăng độ cứng và ổn định

chung của mố, đồng thời đảm bảo tiếp nối giữa đường và cầu

5 Mố chữ thập

Với mố chữ T có chiều cao lớn, để tăng cường ổn định cho mố người ta cấu tạo thêm

một tường chống phía trước, khi đó mố sẽ có dạng mố chữ thập

6 Mố có tường cánh xiên

Cũng là loại mố nặng bằng đá xây hoặc bêtông, được áp dụng khi chiều cao đất đắp từ

4-6m cấu tạo của loại mố này cơ bản giống mố chữ U, chỉ khác là tường cánh được đặt

xiên góc với tường trướcvà hướng về phía nền đường Vì diện tích chắn đất giảm và

không chịu áp lực đất đẩy ngang do họat tải nên khối lượng tường cánh xiên có thể giảm

đi Tường cánh xiên còn có tác dụng hướng cho dòng chảy êm thuận, tránh xói lở nền

đường Để tránh xuất hiện vết nứt do lún không đều, tường trước và tường cánh xiên có

thể được cấu tạo độc lập, kể cả phần móng

Mặc dù tiết kiệm vật liệu tường cánh, nhưng mố có tường cánh xiên làm việc bất lợi hơn

Tường thân mố được vùi trong mô đất đường đầu cầu do đó kích thước mố có thể giảm đáng kể Tường cánh của mố vùi có cấu tạo hẫng và ngàm vào tường trước Chiều dài của tường cánh ngắn, đủ để đảm bảo độ chôn sâu vào nền đường theo qui định

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

này vào khoảng 0,4-1,0m Mũ mố có dạng mỏng bêtông cốt thép nối với tường đỉnh, tựa trên tường trước và các tường chống Chiều dày của tường trước được xác định trên cơ

sở chịu lực, thường từ 0,15-0,4m Khác với mố chữ U dạng mố nặng toàn khối, ở đây tường trước bằng bêtông cốt thép có khả năng chịu uốn nên chiều dài có thể giảm được nhiều Các tường chống có tác dụng như những sườn tăng cường để cải thiện điều kiện chịu lực cho tường trước và tăng độ cứng chung cho toàn mố

Để giảm khối lượng tường cánh và bệ mố, phần trên của tường cánh được cấu tạo hẫng Chiều dài của tường cánh bao gồm phần tựa trên bệ mố (khoảng một phần hai đất đắp)

và phần hẫng đủ để vùi vào nền đường tối thiểu 0,75m Trên phương ngang cấu tạo một tường mỏng liên kết tường cánh với tường chống tạo thành một khoang kín, như thế điều kiện làm việc của tường cánh sẽ tốt hơn Khi đó cần bố trí các lỗ thoát nước cho phần đất đắp trong khoang kín

Mố chữ U tường mỏng có khối lượng bêtông nhỏ hơn nhiều so với mố nặng nhưng tốn cốt thép, thi công phức tạp và thời gian thi công kéo dài Trong thực tế, loại mố này ít được áp dụng

2 Mố vùi tường mỏng bằng bêtông cốt thép

Thay vì các tường dọc có chiều dài lớn trong kết cấu mố vùi toàn khối như đã nói trên, ở đây thân mố gồm các tường mỏng bằng bêtông cốt thép Mũ mố cấu tạo như một dầm bêtông cốt thép tựa trên các tường dọc Số lượng, khoảng cách giữa các tường phụ thuộc vào chiều rộng cầu và chiều cao mố Khi bố trí các tường dọc cần tránhcho mũ mố chịu uốn quá lớn, đồng thời hạn chế tăng số lượng tường dọc để giảm khối lượng vật liệu

Trên hình là một ví dụ cấu tạomố vùi tường mỏng lắp ghép có chiều cao đất đắp 10m Thân mố gồm 5 phiến tường mỏng bêtông cốt thép dày 35m, đặt cách nhau 2,25m Xà

mũ bằng bêtông cốt thép cao 0,6m được chia thành hai khối lắp ghép Tường thân mố được liên kết lắp ghép với bệ mố và xà mũ qua các hốc hình chóp cụt Tường đỉnh và bản kê gối cũng được chia thành 5 khối lắp ghép

3 Mố chân dê

Nếu mố có kết cấu móng cọc thì cấu tạo mố chân dê rất đơn giản Khi đó không cần cấu tạo bệ mố mà các hàng cọc móng được kéo dài và liên kết trực tiếp với xà mũ Hàng cọc trước thường được đóng với độ xiên 1:4 đến 1:7 Xà mũ có thể lắp ghép hoặc đổ tại chỗ, tuy nhiên trong thực tế để đảm bảo liên kết chắc chắn giữa cọc với xà mũ và khắc phục các sai lệch trong công đoạn đóng cọc, xà mũ thường được đổ bêtông tại chỗ

4 Mố cột (cọc)

Hình: 1.27

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

Mố cọc gồm một hoặc hai hàng cọc thẳng đứng, tiết diện 30x30 đến 40x40cm được liên

kết với nhau bằng xà mũ bêtông cốt thép Loại mố này áp dụng cho các cầu nhịp nhỏ khi

chiều cao đất đắp từ 2-4m Trường hợp đất đắp có chiều cao lớn, với cầu đường sắt hoặc

cầu trên đường ôtô khổ rộng có thể áp dụng loại mố cột Thân mố bằng các cột tròn

bêtông cốt thép có đường kính từ 0,8-2m hoặc kết hợp sử dụng kết cấu móng cọc ống, cọc khoan nhồi

4 Mố có bản giảm tải

Nhằm giảm áp lực đất lên tường chắn áp dụng bảng giảm tải Bản giảm tải là bảng quá độ

phía trong của tường chắn như một bản công xon có thể chịu được mô men uốn và lực cắt

do tải trọng thẳng đứng

Các bản giảm tải ngàm vào tường chắn có ba tác dụng:

 Ngăn đất thành từng tầng và do đó phân áp lực tĩnh của đất đắp thành các biểu đồ tam

giác nhỏ với chiều cao bằng khoảng cách giửa các bản

 Có khả năng hứng tác dụng của hoạt tải do đó chuyển áp lực thẳng đứng lên mặt bản

 Ap lực đất theo phương thẳng đứng do tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên mặt bản tạo ra

mômen ngược dấu với mô men áp lực đất, làm tăng ổn định chống lật và giảm bớt

kích thước tường

5 Mố neo

Đối với các cầu lớn, nhiều nhịp để cải thiện so đồ chịu lực của mố có thể thêm vào các

liên kết, một đầu neo vào tường trước một đầu neo vào đất đắp nền đường hoặc vào

móng

Để đảm bảo tăng dần độ cứng khi vào cầu thường phải dùng một bản chuyển tiếp được gọi là bản quá độ Bản quá độ được làm bằng BTCT, một đầu đặt lên đất nền được gia cố bằng đá hoặc đặt lên một thanh kê bằng BTCT tựa trên móng để cho bản làm việc như một bản kê tự do trên hai cạnh Bản quá độ có chiều dài từ 2-4 m được chôn vùi trong đất với độ dốc về phía nền đường từ 10-15% để tăng dần độ cứng của nền đưòng, các bản có thể đổ toàn khối hoặc lắp ghép

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

Trong một số trường hợp khi kết cấu nhịp kê trực tiếp lên mũ trụ, ví dụ như trụ dẻo, tại vị trí kê dầm bề mặt mũ trụ phải bằng phẳng và bố trí các lưới cốt thép chịu lực cục bộ Mặt trên mũ trụ cấu tạo độ dốc thoát nước không nhỏ hơn 1:10 và bề mặt được láng vữa

xi măng Nếu mũ trụ không làm việc chịu uốn mà chỉ chịu ép cục bộ, khi đó chiều dày

mũ trụ tối thiểu là 40-50cm và phải bố trí các lưới cốt thép chịu lực cục bộ

Hình: 1.39

Có nhiệm vu phân bố áp lực xuống móng đồng thời chịu các lực nằm ngang theo phương dọc và ngang cầu

Thân trụ có thể được xây bằng đá, bằng bêtông và bêtông cốt thép, tiết diện đặc hoặc rỗng

Hình dạng mặt cắt ngang thân trụ phải bảo đảm ít cản trở dòng chảy, tránh tạo thành các dòng xoáy gần trụ và giảm mức độ xói lở đáy sông Ngoài ra thân trụ phải chịu được lực

va chạm của vật trôi hoặc tàu bè

Dạng mặt cắt ngang chữ nhật (hình 2-4a) áp dụng cho cầu cạn, cầu vượt và cũng có thể

áp dụng cho phần thân trụ nằm trên mức nước cao nhất đối với trụ trong phạm vi lòng sông Để cải thiện chế độ dòng chảy, thân trụ có thể được làm vát nhọn (hình 2-4b) Phổ biến nhất là loại tiết diện có hai đầu hình bán nguyệt (hình 2-4c) Trường hợp cầu bắt qua sông suối ở vùng núi, dòng chảy có lưu tốc lớn đôi khi người ta cấu tạo trụ có tiết diện ngang hai đầu nhọn hoặc một đầu nhọn, một đầu tròn (hình2-4d,e) Khi đó, gốc vuốt của đầu nhọn nằm trong khoảng từ 45o

đến 120o và cung tròn ở đầu mút có bán kính cong tối thiểu là 0,3m

Với trụ nặng, thường gặp nhất là thân trụ bằng bêtông toàn khối, cũng có thể xây đá Loại trụ này vững chãi, ổn định, khả năng chịu lực tốt nhưng tốn vật liệu

Để giảm khối lượng vật liệu người ta thu hẹp kích thước thân trụ (trụ thân hẹp) hoặc phần thân trụ ở trên mực nước cao nhất được cấu tạo dạng cột bêtông cốt thép

Trụ có thân cột bêtông cốt thép (trụ cột) thường gặp với công trình cầu cạn, cầu vượt có chiều dài nhịp trung bình hoặc cầu bắt qua sông ít cây trôi, yêu cầu thông thường không lớn

Khi cầu có nhiều nhịp, chiều dài nhịp nhỏ (từ 10-12m) và chiều cao cầu không lớn có thể sử dụng trụ dẻo với chân trụ có độ cứng nhỏ gồm một hoặc hai hàng cọc bêtông cốt thép

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

Trong cầu khung, trụ được liên kết cứng với kết cấu nhịp và cùng tham gia chịu lực như một kết cấu thống nhất Thân trụ chịu mômen uốn rất lớn, vì thế cấu tạo phức tạp hơn và thường phải bố trí nhiều cốt thép Trụ cầu khung có thể làm bằng bêtông cốt thép thường hoặc bêtông cốt thép ứng suất trước

Với cầu dẫn hoặc cầu qua đường, do yêu cầu tiết kiệm không gian dưới cầu hoặc do yêu cầu mỹ quan, thân trụ có thể cấu tạo với những dáng vẽ đặc biệt

4 Bệ trụ

Có nhiệm vụ truyền tải trọng từ thân trụ xuống nền đất qua kết cấu móng, nếu trụ kê trên nền thiên nhiên thì bệ trụ làm luôn vai trò của móng Bệ trụ có thể bằng đá xây, bằng bêtông hoặc bằng bêtông cốt thép

Khác với bệ mố, bệ trụ có thể không nằm sâu trong đất hoặc hoàn toàn không chôn trong đất Đối với móng cọc trong nhiều trường hợp nếu đưa bệ trụ lên cao thì việc thi công sẽ

đỡ khó khăn phức tạp

Khi trụ nằm ở nơi khô, mặt bệ trụ nên lộ trên mặt đất tự nhiên từ 0,25-0,30m, nhất là khi thân trụ có dạng cột Với trụ nằm ở trong nước, mặt bệ trụ có thể nằm ở mức cao hơn hoặc thấp hơn mực nước thấp nhất Có quan điểm cho rằng nên đặt bệ trụ thấp hơn mực nước thấp 0,3-0,5m sẽ mỹ quan hơn Trên mặt bằng kích thước bệ trụ tùy thuộc vào loại móng, thông thường kích thước đỉnh bệ lớn hơn thân trụ mỗi bên khoảng 0,4-0,5m Với móng cọc, số lượng và cách bố trí cọc sẽ quyết định kích thước bệ Khi sử dụng móng giếng chìm thì kích thước đỉnh móng nên lấy lớn hơn kích thước thân trụ khoảng 1,0m

để có thể khắc phục sai lệch khi hạ giếng

2.2.2 CẤU TẠO TRỤ TOÀN KHỐI

Đặc điểm của trụ toàn khối là có kích thước lớn, vững chắc, cấu tạo và thi công tương đối đơn giản Tuy nhiên, loại trụ này tốn vật liệu, thời gian thi công kéo dài và bị ảnh hưởng của thời tiết Mặc dù vậy đối với các cầu bắc qua những con sông lớn, qua thung lũng cũng như đối với cầu nhịp lớn trụ toàn khối vẫn được áp dụng phổ biến

1 Trụ nặng toàn khối

Thân trụ phổ biến bằng bêtông, cũng có thể xây đá nếu điều kiện khai thác và cung ứng tiện lợi Khi trụ xây đá, lớp đá ngoài cũng phải có khả năng chống phong hóa tốt, đảm bảo hình dạng nên cần gia công thô mặt ngoài Nếu thân trụ bằng bêtông thì phải cấu tạo cốt thép chống co ngót, chống lực va chạm do vật trôi hoặc tàu bè Cốt thép cấu tạo có đường kính từ 10-14mm được bố trí dưới dạng lưới ở bề mặt thân trụ với kích thước mắt lưới trong khoảng 10-20cm Thông thường bề mặt thân trụ có độ nghiêng so với phương thẳng đứng trong khoãng 20:1 đến 40:1, khi chiều cao trụ nhỏ hơn 10-12m có thể làm thẳng đứng, tiết diện không đổi để tiện lợi cho thi công

2 Trụ thân hẹp

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

Để giảm khối lượng vật liệu người ta thu hẹp kích thước thân trụ trên phương ngang cầu, khi đó chiều rộng thân trụ nhỏ hơn nhiều so với mũ trụ nên mũ trụ có dạng mút thừa, loại

trụ này gọi là trụ thân hẹp Khác với trường hợp trụ nặng thông thường, ở đây phần mút

thừa của mũ trụ chịu uốn và phải bố trí cốt thép chịu lực Chiều dài phần hẫng của mũ trụ

có thể từ 1,5-3m hoặc có thể lớn hơn Trên hình giới thiệu ví dụ cấu tạo trụ thân hẹp của kết cấu nhịp cầu BTCT có 5 dầm chủ L=33m

So với trụ nặng, trụ thân hẹp có thể giảm được 40-50% khối lượg vật liệu thân và bệ trụ Ngoài ra trụ thân hẹp có dáng vẻ thanh mảnh, mỹ quan hơn, tuy nhiên lượng bêtông và cốt thép mũ trụ lại nhiều hơn

Hình 1.43 a

Là loại kết cấu thanh mảnh, tiết kiệm vật liệu nên được áp dụng rất rộng rải (hình2-22) Thân trụ gồm các cột bêtông cốt thép tiết diện hình tròn hoặc chữ nhật đặc, đôi khi người

ta cũng cấu tạo tiết diện cột rỗng Đường kính thân cột từ 0,8-2,0m hoặc có thể lớn hơn nữa Thường gặp nhất là loại trụ có hai cột (hình 2-23a), khi cầu rộng số lượng cột có thể tăng lên để tránh cho mũ trụ khỏi chịu uốn quá lớn, khoảng cách giữa các cột thường nằm trong phạm vi 4-6m và cần bố trí hợp lý với vị trí đặt gối cầu trên xà mũ Đối với cầu vượt còn gặp loại trụ chỉ có một cột nhằm giải phóng không gian tuyến đường dưới cầu (hình 2-23b,c) Mũ trụ làm việc như một dầm chịu uốn có tiết diện chữ nhật hoặc chữ T với chiều cao khoảng 1-1.5m Cốt thép của cột trụ cũng như xà mũ được xác định trên cơ

sở tính toán theo sơ đồ làm việc

2.2.3 CẤU TẠO TRỤ LẮP GHÉP VÀ BÁN LẮP GHÉP

Thông thường trong xây dựng cầu phải thi công xong mố trụ mới lắp đặt được kết cấu nhịp Với mố trụ toàn khối thời gian thi công kéo dài, nhất là phải chờ đợi kết cấu đạt đủ cường độ chịu tải Vì vậy, nếu rút ngắn thời gian thi công mố trụ sẽ cho phép tăng tiến độ thi công toàn công trình Ngày nay, nhờ các phương tiện hiện đại đã mở ra khả năng thi công trụ theo công nghệ lắp ghép đưa lại hiệu quả lớn

Trụ nặng có thể lắp ghép từ các khối bêtông, bêtông cốt thép đặc hoặc rỗng Các khối lắp ghép được phân khối theo phương nằm ngang hoặc theo cả hai phương (nằm ngang và thẳng đứng), khi đó cần bố trí sao cho các mối nối thẳng đứng không bị trùng nhau Kích thước các khối phụ thuộc vào phương tiện vận chuyển và thiết bị cẩu lắp Các khối đặt chế tạo bằng bêtông mác M200, các khối rỗng sử dụng bêtông mác cao hơn thường từ M250-300 Sau khi lắp đặt các khối rỗng, ruột khối được nhồi đầy bằng cát hoặc bêtông

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

Liên kết giữa các khối lắp ghép có thể thực hiện bằng vữa ximăng, bằng keo dán (đối với các khối đặc) và bằng bulông nối qua mặt bích, liên kết hàn hoặc mối nối bêtông cốt thép (đối với các khối rỗng)

Để thuận tiện cho việc tiêu chuẩn hóa các khối lắp ghép nên cấu tạo thân trụ có tiết diện không đổi, nếu chiều cao trụ lớn thì chia thành nhiều phần

Trụ có thể được lắp ghép toàn bộ bao gồm bệ trụ, thân trụ và mũ trụ với trường hợp móng trên nền thiên nhiên Đối với các công trình sử dụng móng cọc, bệ trụ thường đúc tại chỗ

để đảm bảo tốt nhiệm vụ liên kết giữa các cọc, phần lắp ghép chỉ thực hiện từ thân trụ

1 Trụ nặng láp ghép từ các khối bêtông đặc

Trên (hình -24) trình bày ví dụ trụ nặng lắp ghép từ các khối bêtông đặc Thân trụ được phân khối theo cả hai phương Mạch vữa ximăng nằm ngang dày 2cm, mối nối thẳng đứng giữa các khối bằng bêtông cốt thép đổ tại chỗ Bên trong các khối bố trí cốt thép chờ nằm ngang và ngàm vào phần bêtông mối nối thẳng đứng Ngoài ra trên bề mặt các khối người ta cấu tạo các hốc để hàn nối cốt thép chờ từ khối dưới với cốt thép của khối trên (2), sau đó đổ bêtông kín để bảo vệ cốt thép Mũ trụ lắp ghép từ hai khối và liên kết với nhau bằng mối nối BTCT đổ tại chỗ Trên mũ trụ cấu tạo các hốc tại vị trí cốt thép

chờ của hai khối thân trụ trên cùng để đổ bêtông mối nối liên kết thân trụ với mũ trụ

2 Trụ bêtông lắp ghép phân khối theo phương nằm ngang

Đối với trụ thân hẹp việc thi công theo công nghệ lắp ghép khá thuận lợi Do kích thước thân trụ được thu hẹp nên các khối thường được phân theo phương nằm ngang, mỗi khối

là một đốt thân trụ Trên (hình 2-26) giới thiệu ví dụ cấu tạo trụ bêtông lắp ghép phân khối theo phương nằm ngang Các khối lắp ghép rỗng bằng bêtông liên kết với nhau qua mạch Vữa xi măng Mũ trụ đổ bê tông tại chỗ bên trong hộp thành mỏng bằng BTCT

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

(Hình 2-27 ) là ví dụ trụ BTCT lắp ghép Thân trụ được lắp ghép từ các khối hộp mỏng bằng BTCT dài 4m, trong lòng chia làm 3 khoang rỗng Liên kết giữa các đốt cũng như liên kết giữa thân trụ với mũ trụ được thực hiện bằng cách bố trí khung cốt thép thông qua hai khoang rỗng biên và đổ bê tông tại chỗ Khoang rỗng giữa được độn ruột bằng cát Khi thi công bệ trụ đặt các cốt thép chờ để liên kết với thân trụ

3 Trụ bêtông lắp ghép phân khối theo phương thẳng đứng

Khi trụ có chiều cao H 6m thân trụ có thể được phân khối theo phương thẳng đứng Trên (hình 1-49) thể hiện ví dụ cấu tạo các loại trụ này Thân trụ được lắp ghép từ 4 khối hộp rỗng bằng BTCT rộng 105 cm , đầu dưới chôn trong các khối đế và đổ bê tông đặc Các khối đế đặt trên bệ mómg đổ tại chỗ qua lớp vữa xi măng Liên kết giữa thân trụ với

mũ trụ bằng các khung cốt thép ngắn bố trí trong lòng hai khối giữa và đỗ bê tông tại chổ Theo phương ngang các khối được liên kết với nhau nhờ các bu lông bố trí ở trên và dưới

Trường hợp chiều cao trụ tới 10-12 m thân trụ được chia thành nhiều tầng Trên (hình 49) trình bày cấu tạo trụ lắp ghép từ các khối bêtông M200 áp dụng cho nhịp tới 40m Liên kết giữa các khối bằng mạch vữa ximăng, ngoài ra với các khối phía trên còn bố trí một khung cốt thép trong lỗ rỗng giữa và đổ bêtông ruột tới hai phần ba chiều cao tầng thứ hai Khung cốt thép này đồng thời làm nhiệm vụ liên kết thân trụ với mũ trụ Mũ trụ lắp ghép từ 4 khối, liên kết giữa các khối thực hiện bằng các bó thép cường độ cao căng sau bố trí ở biên trên và biên dưới

1-4 Trụ cột lắp ghép

Trụ được cấu tạo từ các đọan ống bêtông cốt thép liên kết với nhau bằng bulông qua mặt bích hoặc liên kết hàn, đôi khi còn sử dụng các bó thép cường độ cao căng sau qua các lỗ tạo trước trong thành ống Thân trụ có thể làm một tầng cột tiết diện không đổi khi chiều cao không lớn và chia thành nhiều tầng với kích thước khác nhau trong trường hợp trụ cao (hình -29)

Một hình thức cấu tạo khá phổ biến đối với trụ cột là loại có kết cấu móng và thân trụ không phân biệt, khi đó thân trụ chính là các cọc ống được hạ xuống nền đất và kéo dài lên đến xà mũ (hình -30)

5 Trụ bán lắp ghép

Trong thời gian gần đây, xu hướng nâng cao tính toàn khối của kết cấu được quan tâm trong nhiều lĩnh vực xây dựng khác nhau Thêm vào đó, các thiết bị và công nghệ hiện nay cho phép nâng cao khả năng công nghiệp hóa đối với công tác bêtông hiện trường Vì vậy, với các cầu nhịp lớn và trung bình khi chiều cao trụ H > 6m trụ bán lắp ghép được

áp dụng khá phổ biến

Trên (hình -31) giới thiệu kết cấu trụ đặc bán lắp ghép áp dụng cho cầu có chiều dài nhịp 30-40m, khổ K= 7+2x1,5m, chiều cao trụ tới 10m Phần lắp ghép gồm các đốt vỏ mỏng bêtông cốt thép M300 có chu vi kín Chiều cao các đốt bằng 1,5m, chiều dày thành 10cm

và bố trí các lưới cốt thép đường kính 6-8mm Trong trường hợp này các đốt vỏ chỉ có tác dụng như ván khuôn, còn phần chịu lực chính là bêtông ruột đổ tại chỗ các mác không nhỏ hơn 200 Để đảm bảo độ cứng trong quá trình vận chuyển và lao lắp, bên trong các đốt vỏ cấu tạo các thanh chống tạm bằng bêtông cốt thép ở giữa có bulông để ép chặt Các thanh chống này được thu hồi trong quá trình đổ bêtông ruột Mũ trụ bằng bêtông cốt thép đúc tại chỗ

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

2.2.4 CẤU TẠO TRỤ CẦU QUA ĐƯỜNG VÀ CẦU CẠN

Trụ của các cầu qua đường và qua cầu cạn, ngoài các yêu cầu chung về kinh tế kỹ thuật còn phải thoả mãn một số yêu cầu đặc biệt về đảm bảo giao thông dưới cầu

Khi thiết kế cần phải chú ý đến những đặc điểm tầm nhìn, kiến trúc… để chọn hình dáng, kết cấu, vật liệu và phương pháp thi công thích hợp

1 Trụ cầu gồm một hoặc nhiều cột nhỏ không có xà mũ

Các cột có thể dùng tiết diện chữ nhật, đa giác hoặc tròn với đường kính từ 0,5-1 m Cột

có mặt cắt đều hoặc vuốt nhỏ về một đầu, tuỳ theo yêu cầu mỹ thuật trong thiết kế

4 Trụ cầu kiểu khung

Thường dùng cho kết cấu nhịp có sườn, trụ khung có kiểu toàn khối đúc tại chỗ, có kiểu lắp ghép và bán lắp ghép Khung kiểu toàn khối thường gồm hai cột và một xà mũ Cột nghiêng hoặc thẳng đứng, liên kết ngàm cứng hoặc liên kết khớp với móng Thanh cột nghiêng, nằm trong mặt phẳng của mặt cắt ngang cầu, chân cột choãi ra phía ngoài hoặc thu vào phía trong

2.3 MỐ TRỤ DẺO

Mố trụ dẻo có thể gặp trong trường hợp cầu nhịp nhỏ từ 10-12m và chiều cao cầu H 8m

6-Thân mố trụ dẻo có độ cứng nhỏ, kết cấu nhịp là những dầm đơn giảnkê cố định trên xà

mũ Khi đó tải trọng nằm ngang trong phương dọc cầu (lực hãm xe, áp lực đất lên mố …)

sẽ phân phối cho các trụ tỉ lệ với độ cứng của chúng và biến dạng dọc của kết cấu nhịp được đảm bảo nhờ sự mềm dẻo của mố trụ Với đặc điểm cấu tạo như trên, cầu sẽ làm việc như một khung có các thanh đứng (mố trụ) được ngàm cứng đầu dưới và đầu trên liên kết chốt với các thanh ngang là kết cấu nhịp Do các trụ cùng tham gia chịu lực nên

mố trụ dẻo có kích thước tiết diện nhỏ, kết cấu thanh mảnh và tiết kiệm vật liệu

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

Giữa độ cứng của trụ và chiều dài cầu có mối quan hệ ảnh hưởng lẫn nhau Để đảm bảo tiết diện thân trụ đủ khả năng chịu uốn đồng thời vẫn giữ được độ mềm dẻo cần thiết, chiều dài tích lũy biến dạng của kết cấu nhịp không vượt quá 60m và thường lấy trong khỏang 40-45m Khi chiều dài cầu lớn người ta chia thành nhiều liên làm việc độc lập với nhau, mỗi liên gồm 3-4 nhịp Tại vị trí tiếp giáp giữa các liên bố trí trụ phân cách, thực chất là cấu tạo hai trụ riêng biệt

Khi chiều cao trụ tương đối lớn, trong mỗi liên người ta bố trí một trụ được tăng cường

độ cứng và gọi là “trụ neo” – có tác dụng tiếp nhận phần lớn tải trọng nằm ngang để giảm bớt mômen uốn cho các trụ còn lại Trụ neo có thể được cấu tạo dưới dạng hai hàng cột có chung xà mũ Đối với các liên giữa, trụ neo thường bố trí tại điểm giữa liên nhằm phân đều biến dạng dọc ra hai đầu liên Với liên biên, trụ neo nên bố trí tại ví trí của trụ thứ 2 tính từ bờ ra để giảm chiều dài tích lũy biến dạng do nhiệt độ đối với đầu dầm kê trên trụ bờ, nhờ đó giảm nội lực và cải thiện điều kiện làm việc của trụ này, là trụ làm việc trong điều kiện bất lợi nhất, vì ngoài việc chịu lực chung như các trụ khác còn phải chịu uốn do tác dụng của áp lực ngang nền đất đắp (hình 1-58)

2.3.1 MỐ TRỤ DẺO ĐÚC TẠI CHỖ

Cấu tạo của trụ dẻo tương đối đơn giản, thân trụ là những hàng cột bêtông cốt thép tiết diện chữ nhật, hình vuông hoặc có thể hình tròn Chân cột được ngàm cứng trong bệ móng, trên đỉnh các cột liên kết với nhau bằng xà mũ bêtông cốt thép Bệ móng có thể đặt trên nền cọc hoặc trên nền thiên nhiên khi điều kiện địa chất tốt

Trong nhiều trường hợp các trụ cột có thể chính là các cọc móng kéo dài lên và liên kết trên đỉnh bằng xà mũ (hình 1-60)

Để đảm bảo kết cấu nhịp có thể kê trên trụ tối thiểu là 25-30cm, chiều rộng xà mũ không nhỏ hơn 60-70cm đối với các trụ giữa và 40-60cm với trụ bờ hoặc trụ phân cách Tiết diện xà mũ thường có dạng chữ nhật, chiều cao được xác định trên cơ sở tính toán nhưng không nhỏ hơn 40cm

2.3.2 TRỤ DẺO LẮP GHÉP

Về phương diện thi công, trụ dẻo có thể thi công tại chỗ hoặc lắp ghép

Trên hình trình bày ví dụ trụ lắp ghép Thân trụ gồm 6 cốt bêtông cốt thép tiết diện 40x40cm, xà mũ được phân thành hai khối và liên kết với nhau bằng mối nối bêtông cốt thép tại hiện trường Trong các khối xà mũ có chừa sẵn các lỗ hình cốc để liên kết với cột thân trụ Đầu cột để cốt thép chờ ngàm vào phần bêtông mối nối nhằm bảo đảm liên kết được chắc chắn Bệ móng cũng bố trí các hốc để lắp đặt cột, khe hở giữa chân cột và bệ móng được chèn vữa bêtông (độ chôn sâu của chân cột vào hốc bệ móng không nhỏ hơn 1,5 lần kích thứơc tiết diện cột)

Với trụ có thân là cọc đóng việc thi công xà mũ lắp ghép sẽ khó khăn hơn so với các sai lệch của công đọan đóng cọc Để khắc phục, có thể chia xà mũ thành nhiều khối, mỗi khối chỉ liên kết từ 2 đến 3 cọc, tuy nhiên lại làm tăng số lượng mối nối xà mũ tại hiện trường Vì vậy trong thực tế với trụ có thân cọc, xà mũ thường được thi công tại chỗ

Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

Câu hỏi ôn tập chương 2

1 Trình bày các bộ phận chính và cấu tạo các loại mố nặng ( mố chữ nhật, mố kê, mố chữ U, mố chữ T, mố chữ thập, mố có tường cánh xiên, mố vùi)

2 Trình bày cấu tạo các loại mố nhẹ (mố chữ U có tường mỏng, mố vùi tường mỏng ,

mố chân dê, mố cột, mố có bản giảm tải, mố neo)

3 Trình bày các bộ phận chính và cấu tạo các loại trụ toàn khối ( trụ nặng toàn khối, trụ thân hẹp, trụ thân cột)

4 Trình bày cấu tạo các loại trụ lắp ghép và bán lắp ghép

5.Trình bày đặc điểm và cấu tạo mố trụ dẻo

3.1 KHÁI NIỆM CHUNG 3.2 CÁCH XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TẢI TRỌNG ĐỂ TÍNH TOÁN MỐ TRỤ CẦU

3.3 TÍNH TOÁN TRỤ CẦU VÀ CỘT BĂNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.4 TÍNH MÓNG MỐ TRỤ (MÓNG NÔNG) THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN (TTGH)

3.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Tiêu chuẩn thiết kế mới 22 TCN 272-05 được dựa rên tiêu chuẩn thiết kế cầu AASTHO – LRFD -1998, trong đó có đưa vào các dữ liệu thể hiện các diều kiện thực tế của Việt nam như: Khổ giới hạn thong thuyền, đoàn tàu thủy, tải trọng gió, bản đồ phân bố vùng động đất, biên nhiệt độ

3.1.1 CÁC TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN MỐ TRỤ CẦU

1 Các tải trọng tác động lâu dài:

DD - Lực ma sát âm

DC – Tĩnh tải của tất cả các bộ phận lên kết cấu

DW – Trọng lượng lớp phủ mặt cầu và các bộ phận trên cầu

EQ – Động đất

FR – Ma sát IM- Tải trọng xung kích

LL – Hoạt tải

LS – Áp lực đất do hoạt tải sau mố

PL – Tải rọng người đi

SE – Lún

SH – Co ngót

TG – gradien nhiệt độ TU- nhiệt độ phân bố điều

WA – Tải trọng nước và áp lực dòng chảy

WL – Tải trọng gió lên xe

WS – Tải trọng gó lên kết cấu

Chương 3: Tính toán mố trụ cầu

3.1.2 CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN (TTGH) VÀ HỆ SỐ TẢI TRỌNG

1 TTGH sử dụng

Là TTGH nhằm hạng chế ứng suất, biến dạng và độ mở rộng vết nứt trong điều kiện sử dụng bình thường Mục đích của TTGH này để đảm bảo thực hiện chức năng của cầu trong suốt tuổi thọ sử dụng

TTGH gồm các tổ hộp tải trọng cho phép cầu khai thác bình thường với tốc độ gió 25 m/s Các tải trọng điều lấy theo giá trị tiêu chuẩn

2 TTGH cường độ

Yêu cầu về cường độ và ổn định của các bộ phận kết cấu phải đảm bảo an toàn khi chịu tải trọng tổ hợp tải trọng tính tona1 theo kinh nghiệm có thể xảy ra trong thời hạn sử dụng Các tải trọng này có thể dẫn đến tình trạng nguy hiểm và hư hỏng kết cấu nhưng toàn bộ kết cấu vẫn còn

TTGT cường dộ có 3 tổ hợp khác nhau:

TTGH cường độ bao gồm việc đánh giá về độ bền chịu uốn, chịu cắt, chịu xoắn và chịu lực dọc trục Hệ số sức kháng φ xác định theo thống kê, lấy thường < 1 và có các giá trị khác nhau đối với các vật liệu và TTGH cường độ khác nhau

Các hệ số tải trọng, xác định theo thống kê với 3 tổ hợp tải trong ( bảng) áp dụng cho các tình huống thiết kế khác nha Đối với tĩnh tải, hệ số tải trọng ( bảng ) có giá trị max và min, được chọn để tạo ra tải trọng nguy hiểm nhất cho TTGH cường độ Do tĩnh tải có 2

hệ số tải trọng max và min nên có thể làm tăng gấp đôi số tổ hợp tải trọng

TTGH cường độ I: Gồm các tổ hợp tải trọng cơ bản đảm bảo xe chạy bình thường

khi trên cầu không có gió

TTGH cường độ II: Là tổ hợp tải trọng để tính cầu chịu lực gió có vận tốc lớn hơn

25 m/s Vận tốc gió lớn như vậy trên cầu không cho phép xe chạy

TTGH cường dộ III: Là tổ hợp tải trọng để tính với trường hợp xe chạy bình

thường, khi trên cầu có gió với vận tốc 25m/s

3 TTGH mỏi và đứt gẫy do mỏi

Trạng thái này nhằm hạn chế sự phát triển vết nứt và tránh hiện tượng đứt gẫy do xe tải thiết kế Xe tải thiết kế tính mỏi là xe tải đơn, có khoảng cách các trục xe cố định

3.2 CÁCH XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TẢI TRỌNG ĐỂ TÍNH TOÁN MỐ TRỤ CẦU

3.2.1 ÁP1 LỰC ĐẤT EH, LS

Áp lực đất tác dụng lên mố có thể phân thành áp lực tĩnh, chủ động và bị động Nếu các tường chắn không chuyển vị hoặc có thể chuyển vị một chút ( tường trọng lực, tường chống) sẽ được thiết kế vớI áp lực tĩnh Nếu tường chuyển vị từ phía đất đắp thí áp lực đất giảm đi (áp lực đất chủ động), khi tường chuyển vị từ phía đất đắp thì áp lực đất tăng lên (áp lực đất bị động)

Để tính toán áp lực đất chủ động, bị động thì có thể dung lý thuyết Culong Rankine hoặc phân tích theo đường cong logarit AASHTO- LRFD tính áp lực đất theo lý thuyết Culong Việc chọn áp lực đất thích hợp là vấn đề quan trọng trong thiết kế mố Thông thuờng ngườI ta chọn áp lực đất như sau|:

Chương 3: Tính toán mố trụ cầu

Tường trọng lực hoặc tường chống trên nền đá hoặc nền ọc, dung hệ số áp lực đất tĩnh Ko

Tường công xon có chiều cao dưới 5m trên nền đá hoặc nền cọc, hệ số áp lực đất bằng 0,5(Ko +Ka)

Tường công xon có chiều cao l ớn h ơn 5m hoặc bất kỳ loạI tường nào trên móng nông, dung hệ số áp lực đất chủ động Ka

1 Áp lực ngang đất EH

Áp lực ngang của đ ất l ên t ư ờng ch ắn t ính theo c ông th ức

)/.(

2

* 2

m kN K

H EH

Trong đó: - trọng lượng riêng của đất đắp (kN/m);

H- Chiêu cao tường chắn ( tính từ mặt đất đắp đến đáy móng) (m);

K- Hệ số áp lực đất;

K= Ko nếu là tường trọng lực;

K= Ka nếu là tường cong xon

Vi trí hợp lực đất tạI 0,4H ( xem hình )

2 Áp lực ngang do hoạt tảI sau mố LS

Khi hoạt tải đứng sau mố trong phạm vi bằng chiều cao tường chắn, tác dụng của hoạt tảI

có thể thay thế bằng lớp đất tương đương có chiều cao hoq lấy theo bảng 8.3 NộI suy tuyến tính với tường chắn có chiều cao trung gian

Chiều cao tương đương của đối với hoạt tải xe

Các giá jtrị trong bảng đốI vớI heq được xác định từ tính toán lực ngang đốI vớI tường do

sự phân bố áp lực hoạt tảI xe thiết kế Sự phân bố áp lực là kết quả giảI bài toán không gian đan hồI vớI hệ số Poatxon là 0,5

Áp lực ngang đất do hoạt tảI sau mố tính theo công thưc :

H h

K

Trong đó: LS- Hợp lực áp lực ngang đất do hoạt tảI sau mố (kN/m);

heq- Chiều cao lớp đất tương đương (m);

γ -Trọng lương riêng của đất (kN/m);

H- Chiều cao tường lấy bằng kgoảng cách từ mặt đất đắp đến đáy bệ móng (m);

K- Hệ số áp lực đất;

Đối với các loại đất , hệ số áp lực tĩnh có thể khác nhau, tra bảng A.3.1.1.5.2.1

)sin(

)'sin(

)'(sin1

)sin(

*sin

)sin(

r voi r

Trong đó: δ- Góc ma sát giữa đất à tường lấty theo bảng tính băng độ;

β- Góc của mặt đất so vớI phương nằm ngang, tính băng độ;

θ- Góc của lưng tường chắn so vớI phươung nằm ngang tính bằng độ; Φ- Góc ma sát trong có hiệu của đất đắp,tính bằng độ

4 Tính áp lực đất theo phương pháp chất lỏng tương đương

Tính áp lực đất theo áp lực chất lỏng tương đương, thường được áp dụng để tính toán áp lực ngang của đất lên tường chắn, đặt biệt là khi đất đắp là đất sét Thay cho việc xác định hệ số áp lực ngang của đất K, có thể xác định áp lực ngang của đất bằng cách sử dụng tỉ trọng chất lỏng tương đương

Áp lực ngang của đất tại chiều sâu Z: P h eq*Z

Trong đó: Ph-Áp lực ngang của đất ( Lực /(chiều dài)3)

γeq - Tỷ trọng chất lỏng tương đương ( Lực /(chiều dài)3)

Z - Chiều sâu tính từ mặt đất ( chiều dài) Bảng 8.4 cho tỉ trọng tương đương của các loạI đất, để thiết kế tường chắn có chiều cao 6m Các giá trị trong bảng đối vớI điều kiện đạt nghỉ và đối với tường chắn có chuyển vị ngang 1mm vớI mổI chiều cao 210 mm, mặt đất nằm ngang hoặc nghiêng

Khi áp dụng phương pháp chất lỏng tương đương để tính áp lực ngang của đất , cần tính

cả áp lực đất thẳng đứng tác dụng lên tường (Ph) Khi mặut đất nằim ngang, tổng áp lực đất tác dụng thẳng đứng tác dụng lên tường có thể lấy bằng 10% trọng lượng đất

Phương pháp chất lỏng tương đương để tính áp lực đất có ưu điểm là có thể giảm bớt nhầm lẩn và sai sót

Tỷ trọng chất lỏng tương đương của đất

Chương 3: Tính toán mố trụ cầu

3.2.2 ÁP1 LỰC MA SÁT ÂM DD

Lực ma sát âm của đất là lực xuất hiện trên mặt hông của cọc khi nén đất ở gần cọc Lực

ma sát âm sẽ đƣợc quan tâm khi: cọc xuyên qua đất có tính nén lún nhiều ( cát bùn, đất sét…) và có độ dày lớn hoặc khi có phụ tải tác dụng lên đất ở xung quanh cọc

3.2.3 HOẠT TẢI XE Ô TÔ LL

Hoạt tải xe thiết kế HL 93 gồm

Xe tải thiết kế hợp với tải trọng làn hoặc

Xe đặc biệt kết hợp với tải trọng làn

1 Xe tải thiết kế

Trọng lƣợng và khoảng cách giữa các trục và bánh xe của xe tải thiết kế ( xem hình)

Hệ số xung kích xem phần tổng luận cầu

Hệ số làn xe: Để đƣợc hiệu ứng hoạt tải xe cực đại, nếu chất tải đồng thời một làn xe thì phải nhân với hệ số làn xe

Hệ số xung kích không tính đến với các trường hợp sau:

Các tường chắn không chịu phản lực thẳng đứng từ kết cấu nhịp

Các bộ phận móng được chon sâu dưới mặt đất

3.2.5 LỰC VA, XÔ CỦA TÀU THUYỀN CV

Lực va đâm thẳng tàu váo trụ tính theo công thức:

DWT v

Trong đó : Pv – Lực va tàu tính theo N

DWT – Trọng tải của tàu tính bằng tấn

v – Vận tốc va tàu (m/s) 3.2.6 TẢI TRỌNG NƯỚC WA

1 Áp lực thủy tĩnh

Áp lực thủy tĩnh được giả định vuông góc với bề mặt chắn nước trị số được tính bằng tích

số của chiều cao cột nước từ mặt cắt tính toán trở lên với trọng lượng riêng của nước Mực nước thiết kế đối với các TTGH khác nhau do chủ đầu tư quyết định

2 áp lực đẩy nổi

Lực đẩy nổi là lực hướng lên trên, lấy bằng tổng các thành phần thẳng đứng của áp lực thủy tĩnh tác dụng lên các bộ phận nằm dưới mực nước thiết kế

3 Áp lực dòng chảy

a/ Theo chiều dọc :

Áp lực dòng chảy theo chiều dọc của kết cấu bên dưới, tính theo công thức

2 1

10

*14,

Lực cản theo chiều dọc lấy bằng tích số của áp lực nước theo phương dọc cầu và với hình chiếu của diện tích mặt hứng của trụ

b/ Theo phương ngang