Bài giảng kỹ thuật hạ tầng giao thông chương 7 cầu

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 1 1/56 CHƯƠNG 7. CẦU (bridge) 7.1 Khái niệm Cầu là loại công trình vượt qua phía trên chướng ngại vật như sông suối, khe núi. Thung lũng sâu, các tuyến đường khác hoặc các khu vực phải duy trì bình thường các hoạt động xã hội như sản xuất, giao thông, thương mại… 2/56 7.2 Các bộ phận và kích thước cơ bản của công trình cầu 7.2.1 Kết cấu nhịp (span) Bộ phận trực tiếp mang đỡ hoạt tải và vượt qua khoảng cách chướng ngại vật Sơ đồ cầu Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 2 3/56 7.2.2 Mố cầu và Trụ cầu (Abutment & Piers) Bộ phận kê đỡ kết cấu nhịp, tiếp nhận toàn bộ tải trọng và truyền xuống nền đất qua kết cấu móng. Nếu được xây dựng ở phía trong thì gọi là trụ, xây dựng ở hai đầu cầu thì gọi là Mố. Mố còn có nhiệm vụ nối tiếp giữa đường với cầu. Như vậy một kết cấu 1 nhịp có thể không có trụ mà ch ỉ có 2 mố. Cũng có TH cầu không có mố mà KCN được kéo dài một đoạn mút thừa để nối vào nền đường đắp đầu cầu 4/56 7.2.3 Các mức nước (water level) MNLS: Mức nước lịch sử, là mức nước lớn nhất người ta điều tra được MNCN: Mức nước cao nhất, là kết quả tính toán ứng với một tần suất quy định (1% hay 2%). Nếu nói: MNCN ứng với tần suất thiết kế 1% có nghĩa là MN của cơn lũ mà 100 năm mới xuất hiện một lần. MNTN: Mức nước thấp nhất, đượ c đo trong mùa cạn và ứng với một tần suất quy định (1% hay 2%), căn cứ vào MNTN để bố trí nhịp thông thuyền. MNTT: Mức nước thông thuyền, là mức nước cao nhất cho phép tàu bè qua lại, thường lấy với tần suất 5%, từ mức nước này xác định được chiều cao khổ gầm cầu của nhịp thông thuyền. Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 3 5/56 7.2.4 Các kích thước cơ bản của cầu (1/3) - L: chiều dài toàn cầu, là khoảng cách từ đuôi mố này đến đuôi mố kia. - l: chiều dài nhịp, là khoảng cách giữa tim của hai trụ. - ltt: chiều dài nhịp tính toán, là khoảng cách giữa tim các gối kê nhịp - l0: chiều dài nhịp tĩnh, là khoảng cách từ mép trụ này tới mép trụ kia (hoặc mố) xác định tại mức nước cao nhất. 1: Kết cấu nhịp; 2: Trụ; 3: Mố; 4: Móng 6/56 ∑ 0 l khẩu độ thoát nước của cầu, là tổng của các nhịp tĩnh. Trường hợp cầu có mố vùi thì mức nước cao nhất không tiếp xúc với tường thân mố, do đó thay vì nhịp tĩnh sát mố khẩu độ thoát nước sẽ được lấy với trung bình cộng của hai trị số tương ứng MNCN và MNTN - Hc: chiều cao cầu, là khoảng cách từ MNTN tới mặt cầu. Nếu là cầu vượ t hoặc cầu cạn thì tính từ mặt đường hoặc mặt đất bên dưới. 7.2.4 Các kích thước cơ bản của cầu (2/3) Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 4 7/56 ∑ 0 l - hkt: chiều cao kiến trúc, là khoảng cách từ đáy của KCN đến mặt cầu. - H: chiều cao khổ gầm cầu, là khoảng cách từ MNCN đến đáy KCN, để đảm bảo cây trôi không va đập và mắc nghẽn. Nếu là cầu vượt thì được tính từ mặt đường bên dưới đến đáy KCN. 7.2.4 Các kích thước cơ bản của cầu (3/3) 8/56 7.3 Phân loại cầu (bridge type) 1. Phân loại theo chướng ngại vật phải vượt qua 2. Phân loại theo khẩu độ 3. Phân loại theo mục đích sử dụng 4. Phân loại theo vị trí đường xe chạy 5. Phân loại theo vật liệu làm kết cấu nhịp 6. Phân loại theo sơ đồ tĩnh học Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 5 9/56 1. Phân loại theo chướng ngại vật phải vượt qua 1.1 Cầu qua sông: Cầu Tháp (London, Anh) 10/56 1.2 Cầu qua đường (cầu vượt): cầu bắc qua tuyến đường khác giao cắt ngang Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 6 11/56 1.3 Cầu cạn hay cầu dẫn: là cầu được xây dựng ngay trên mặt đất nhằm dẫn lên một cầu chính hoặc nâng cao độ tuyến đường lên để giải phóng không gian bên dưới. Cầu cạn Milau (Pháp) bắc qua thung lũng sông Tarn gần Milau, phía nam nước Pháp 12/56 1.4 Cầu vượt biển: Cầu vịnh Giao Châu là cây cầu vượt biển dài nhất thế giới tại vịnh Giao Châu, thành phố Thanh Đảo, tỉnh Sơn Đông, Trung Quốc. Cây cầu có tổng chi phí xây dựng lên tới 2,3 tỷ USD và dài 41,58 km này nối liền trung tâm thành phố Thanh Đảo với huyện Hoàng Đảo. Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 7 13/56 1.5 Cầu cao: là loại cầu có chiều cao trụ rất lớn được bắc qua các thung lũng sâu. Cầu Milau (Pháp) Là cây cầu cao nhất thế giới với đỉnh cao nhất một cột là 343m 14/56 2. Phân loại theo khẩu độ Cầu lớn: L > 100m hoặc có nhịp l ≥ 30m Cầu trung: L = 25 - 100m Cầu nhỏ : L < 25 m Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 8 15/56 3. Phân loại theo mục đích sử dụng -Cầu đường bộ -Cầu đường sắt -Cầu bộ hành -Cầu hỗn hợp -Cầu thành phố -Cầu tàu (dùng ở các bến cảng) -Cầu phao (quân sự) -Cầu đặc biệt (dùng để dẫn dầu khí, dẫn nước, dẫn cáp điện…) Cầu phao (mục đích quân sự, tính cơ động cao) 16/56 4. Phân loại theo vị trí đường xe chạy -Cầu có đường xe chạy trên -Cầu có đường xe chạy dưới Cầu Lupu, Thượng Hải, Trung Quốc, khánh thành năm 2003 là cầu vòm lớn nhất thế giới với tổng chiều dài cầu 3900m, nhịp lớn nhất là 550m Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 9 17/56 5. Phân loại theo vật liệu (Bridge types by material) Cầu đáxây. Cầu gỗ. Cầu thép và cầu kim loại Cầu bê tông cốt thép. Cầu BTCT dựứng lực. Cầu liên hợp thép+BTCT Cầu gỗ (cầu Thê Húc, Việt Nam, xây dựng năm 1865) Cầu vòm đá (cầu Carvalha, Bồ Đào Nha) 18/56 6. Phân loại cầu theo sơ đồ tĩnh học (structure type) Theo sơ đồ tĩnh học của kết cấu chịu lực chính có thể phân chia công trình cầu thành hệ thống sau: -Cầu dầm -Cầu dàn -Cầu vòm -Cầu liên hợp -Cầu treo Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 10 19/56 6.1 Cầu dầm (beam bridge) Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng KCN làm việc chịu uốn và chỉ truyền áp lực thẳng đứng xuống mố trụ. Hệ thống cầu dầm bao gồm: a) Cầu dầm đơn giản (beam bridge); b) Cầu dầm liên tục (continuous beam bridge); c) Cầu dầm mút thừa (cantilever bridge) 20/56 Cầu dầm liên tục (cầu Vĩnh Tuy, Hà Nội, Việt Nam, khánh thành năm 2009, tổng chiều dài cầu 3690m, mặt cầu rộng 38m) 6.1 Cầu dầm (beam bridge) [...]... (deck) 45/56 6.5 Mặt cầu (deck) 46/56 Kết cấu mặt cầu bằng gỗ Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 23 6.5 Mặt cầu (deck) 47/ 56 Kết cấu mặt cầu bằng thép tấm 6.5 Mặt cầu (deck) 48/56 Kết cấu mặt cầu có máng đá dăm Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 24 49/56 6.6 Gối cầu (bearing of bridge) Gối cầu là thiết bị rất cần thiết cho công trình cầu đường, đảm bảo độ êm thuận khi truyền lực... hướng Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 8 4 9/28 Nút giao nam Chương Dương, Hà nội, Việt Nam Phân loại theo hình dáng: 1 Nút khác mức hình thoi (diamond interchange) Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 8 10/28 5 2 Nút giao khác mức hình thoi ghép đôi 11/28 (paired half diamond interchange) Chicago, Mỹ 3 Nút giao kiểu hoa thị (cloverleaf interchange) Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông. .. 564 m Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 16 6.4.1 Cầu treo dây võng (sag wire suspension bridge) 33/56 Cầu treo dây võng (cầu G.Washington, New York, Mỹ, 1932) vượt nhịp 10 67 m 6.4.1 Cầu treo dây võng (sag wire suspension bridge) 34/56 Cầu treo dây võng (cầu Cổng vàng, San Francisco, Mỹ, 19 37) vượt nhịp 1280 m Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 17 6.4.1 Cầu treo dây võng (sag... xô) Cầu vòm có đường xe chạy trên Cầu vòm có đường xe chạy dưới Sơ đồ cầu vòm Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 13 6.3 Cầu vòm (arch bridge) 27/ 56 Cầu vòm thép Cầu Hàm Rồng cũ, Thanh Hóa, Việt Nam, do Pháp xây dựng năm 1904 Là cầu vòm thép không có trụ ở giữa Cầu bị phá hủy trong cuộc chiến tranh kháng chiến chống Mỹ 6.4 Cầu liên hợp (conjugated bridge) 28/56 Cầu liên hợp là loại cầu. .. Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 8 12/28 6 3 Nút giao kiểu hoa thị (cloverleaf interchange) 4 Nút giao có ba đường dẫn (three legged interchange) Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 8 13/28 14/28 7 5 Nút giao kiểu loa kèn (trumpet interchange) 6 Nút giao có nhánh rẽ trực tiếp (directional interchange) Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 8 15/28 16/28 8 ... 42/56 Cầu treo dây văng Cầu Phú Mỹ, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Thời gian thi công: 2005 – 2009 Cầu có nhịp dây văng dài 70 5 m, nhịp cầu dẫn dài 1396 m, chiều rộng mặt cầu 27, 5m Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 21 43/56 Cầu Cầu Thuận Phước, Đà Nẵng, Việt Nam Cầu Thuận Phước được khởi công xây dựng vào năm 2003 với vốn đầu tư gần 1000 tỷ đồng Công ty CP TVXD 533 liên danh với Viện Thiết kế cầu. .. 3 Cầu được tạo dốc ngang là 3% Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 27 Ví dụ minh họa các thông số cơ bản của cầu Mỹ Thuận 55/56 4 Tải trọng thiết kế Theo quy trình AUSROADS-92 không nhỏ hơn H30-XB80 theo quy trình Việt nam (22 TCN 18 -79 ) 5 Độ dốc dọc Imax=5% (tại hai đường dẫn vào cầu và cầu dẫn) 6 Tĩnh không thông thuyền Cao 37, 5m x Rộng 110m (tính chống va cho cầu với tàu 3610DWT) 7 Kết... loại cầu và loại tải trọng mà có các loại gối cầu khác nhau Gối con lăn (Roller bearings) Gối chậu (Pot bearings) 50/56 Gối cao su di động (Electrometric Laminated bearings) Gối cao su cốt bản thép cố định Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 25 51/56 6 .7 Khe co giãn Thi công khe co giãn răng lược Khe co giãn răng lược 52/56 6 .7 Khe co giãn Khe co giãn cao su Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông. .. hợp Cầu treo có ưu điểm là có thể vượt nhịp lớn và hiệu quả kinh tế cao Sơ đồ cầu treo dây văng (cable - stayed suspension bridge) Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 15 6.4 Cầu treo (suspension bridge) 31/56 Sơ đồ cầu treo dây võng (sag wire suspension bridge) 6.4.1 Cầu treo dây võng (sag wire suspension bridge) 32/56 Cầu treo dây võng (cầu Ambassador, Mỹ, 1929) vượt nhịp 564 m Kỹ thuật Hạ. .. chính Cầu khánh thành ngày 19 tháng 7 năm 2009 44/56 Cầu dài 1856 m (dài hơn cầu Mỹ Thuận 300m) và là cầu treo dây võng dài nhất Việt Nam Chiều rộng cầu: 18m Số làn xe: 4 làn; Trọng tài: 13 tấn; Độ tĩnh không thông thuyền: 27 m; Số lượng trụ tháp: 2; Độ cao tháp trụ: 80m tính từ bệ cọc; Khoảng cách giữa 2 trụ: 405 m Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 22 6.5 Mặt cầu (deck) 45/56 6.5 Mặt cầu . sông: Cầu Tháp (London, Anh) 10/56 1.2 Cầu qua đường (cầu vượt): cầu bắc qua tuyến đường khác giao cắt ngang Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 6 11/56 1.3 Cầu cạn hay cầu dẫn: là cầu. là 550m Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 9 17/ 56 5. Phân loại theo vật liệu (Bridge types by material) Cầu đáxây. Cầu gỗ. Cầu thép và cầu kim loại Cầu bê tông cốt thép. Cầu BTCT. có thể phân chia công trình cầu thành hệ thống sau: -Cầu dầm -Cầu dàn -Cầu vòm -Cầu liên hợp -Cầu treo Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 7 10 19/56 6.1 Cầu dầm (beam bridge) Dưới tác