II- Đặc điểm chịu lực của cầu treo - Bộ phận chịu lực chính của cầu treo là dây cáp làm bằng thép cờng độ cao; - Khi chịu tĩnh tải cũng nh hoạt tải dây cáp chủ luôn luôn chịu kéo đây là
Trang 1trờng đại học giao thông vận tải hà nội
Khoa sau đại học
* GVHD: PGS,PTS Nguyễn Thị Minh Nghĩa
* Học Viên: Phạm Quốc Tuấn
bài tập
So Sánh cầu treo và cầu dây văng
* Đặc điểm chịu tĩnh tải và hoạt tải
* Đặc điểm chịu tải trọng động và tải trọng gió
* Độ cứng
* Khả năng vợt nhịp
* Đặc điểm thi công
* Tính đa dạng
* Phạm vi áp dụng
Hà nội, ngày 30 tháng 12 năm 2003
Trang 2giới thiệu chung
- Cầu treo đã xuất hiện rất sớm trong lịch sử, từ những năm đầu của thế kỷ 19 Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ nhất là công nghệ luyện kim cầu treo đã đạt đợc những thành tựu to lớn
mà điển hình là cầu treo Akashi-Kaikyo ở Nhật Bản, chiều dài nhịp chính là 1990 m (kỷ lục thế giới hiện nay) Sự hấp dẫn của cầu treo thể hiện qua các đặc điểm sau:
+ Cầu treo có thể vợt đợc nhịp rất dài do đó có thể tận dụng hết khả năng chịu kéo của vật liệu cáp cờng độ cao
+ Trọng lợng bản thân của cầu treo nhỏ so với các loại cầu khác cùng nhịp nên có giá thành nhỏ nhất
+ Công nghệ thi công cầu treo ít phụ thuộc vào chế độ thuỷ văn, địa hình địa chất của lòng sông
* Cầu treo là một hệ liên hợp giữa dầm cứng và dây chịu lực rất phức tạp dới tác dụng của tải trọng xe và dao động do gió nên trong quá trình thiết kế, thi công, khai thác vẫn không tránh khỏi những sai sót mà điển hình là vụ sụp đổ cầu treo Tacoma ở Mỹ năm 1940 Hiện nay các nhà bác học, các công trình s vẫn còn đang nghiên cứu để hoàn chỉnh lý thuyết tính cầu treo về tính toán tĩnh, động,
ổn định khí động và công nghệ thi công
Cầu treo nói chung là hệ siêu tĩnh trong đó dây chịu lực chủ yếu, dầm chỉ tham gia chịu lực một phần cùng với dây và chịu lực cục bộ là chủ yếu Có thể thấy cầu treo gồm có các loại sau:
+ Cầu treo dây võng;
+ Cầu dàn dây;
+ Cầy treo dây văng dầm cứng
Ngày nay do sự phát triển đa dạng của cầu dây văng mà ngời ta có thể tạm phân ra 2 loại chính là : Cầu treo và cầu dây văng
- Để so sánh cầu treo và cầu dây văng ta lần lợt tìm hiểu đặc điểm từng loại cầu sau đó đa ra so sánh ở đây chỉ nêu ra các đặc điểm cơ bản tơng ứng giữa 2 loại làm căn cứ để só sánh còn trong từng loại cũng có thể so sánh với nhau không nêu ra ở đây
A- cầu treo
I- Lịch sử phát triển
Cầu treo nhịp lớn chịu tải trọng lớn chỉ phát triển khi ngành công nghiệp luyện thép phát triển Cầu treo nhịp lớn đầu tiên qua vịnh Menai ở Anh năm 1826 L=176.6 m
- Năm 1833 cầu Saint-Andre-de-Cubzac(France) cầu 5 nhịp dài 600 m;
- Năm 1851 cầu qua sông Niagara(USA) L=250 m , có tăng cờng các dây văng phụ;
- Năm 1937 cầu Golden Gate(USA) L=1280 m;
- Năm 1981 cầu Humber(Anh) L=1410 m ;
- Năm 1998 cầu Grand Belt(Denmark)) L=1624 m;
- Năm 1998 cầu Akashi-Kaikyo(Japan) L=1990 m
II- Đặc điểm chịu lực của cầu treo
- Bộ phận chịu lực chính của cầu treo là dây cáp làm bằng thép cờng độ cao;
- Khi chịu tĩnh tải cũng nh hoạt tải dây cáp chủ luôn luôn chịu kéo đây là u điểm rất lớn của cầu treo;
- Các dây cáp đeo luôn luôn chịu kéo dới tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải;
- Cầu treo là hệ có độ cứng nhỏ;
- Độ võng do hoạt tải lớn;
-Nhạy cảm với tải trọng gió và tải trọng có tính chu kỳ xuất hiện các dao động; xoắn và uốn
- Với cầu treo 1 nhịp dây Parabol + Khi xếp tải trên toàn cầu cho lực căng trong dây cáp chủ lớn nhất;
+ Khi xếp tải trên 1/2 nhịp thì độ võng lớn nhất ở khoảng 1/4 nhịp + Khi xếp tải trên 1/4 nhịp thì cho mô men uốn lớn nhất trong ở 1/4 nhịp
- Để giảm mô men uốn trong dầm cứng thờng không cho dầm cứng chịu tĩnh tải bằng cách điều chỉnh nội lực hoặc tạo khớp tạm trên dầm cứng trong giai đoạn thi công
Trang 3iii-các sơ đồ cầu treo
1 Cầu treo 1 nhịp
a Cầu treo dầm mềm:
Là loại cầu đơn giản nhất là bộ phận chịu lực chính là dây cáp hoặc dây xích treo trên 2 tháp cầu,
2 đầu dây đợc neo vào mố neo Mặt cầu có độ cứng nhỏ đợc treo trên các dây chủ qua các dây đeo đứng
Khi tải trọng thẳng đứng phân bố đều trên suốt chiều dài nhịp thì độ võng của dây chỉ do biến dạng đàn hồi
Độ cứng của hệ mặt cầu nhỏ nên khi hoạt tải tác dụng lên kết cấu nhịp thì mặt cầu bị biến dạng tơng ứng với vị trí đặt tải Đặc biệt khi tải đứng trên 1/2 nhịp thì dây biến dạng và dầm cứng có hình chữ S
Cầu treo dầm mềm có độ cứng nhỏ nên dới tác dụng của hoạt tải và tải trọng gió có thể xuất hiện các dao động uốn và xoắn, đôi khi biên độ dao động lớn làm ảnh hởng đến sự khai thác bình thờng
và gây h hỏng hoặc phá hoại công trình Ngay nay cầu treo dầm mềm ít sử dụng cho tải trọng động mà chỉ sử dụng cho đờng ống dẫ nớc, dẫn dầu hoặc khí đốt
b Cầu treo dầm cứng:
Để khắc phục độ cứng của cầu dầm mềm ngời ta tăng cờng độ cứng của dầm Dầm cứng có tác dụng phân bố đều tải trọng lên dây và giảm nhẹ độ võng của hệ
Nếu mô men trong dầm cứng quá lớn thì bố trí một số khớp trên chiều dọc để giảm mô men Nếu dầm cứng đủ lớn để chịu mô men thì không cần bố trí khớp Khi cầu có nhịp lớn thì bố trí dàn ở phần
xe chạy
Cầu treo dầm cứng đợc sử dụng phổ biến
Tác dụng cơ bản của dầm cứng là phân bố tải trọng tập trung tơng đối đều trên suốt chiều dài nhịp dẫn đến giảm ảnh hởng của biến dạng hình học Dầm cứng cũng làm giảm biến dạng chung của hệ dới tác dụng của tải trọng tập trung
2 Cầu treo 3 nhịp
Loại dầm cứng là dầm liên tục, dây chủ có thể neo vào mố neo loại này gọi là cầu treo có lực ngang, do chịu lực ngang nên mố neo có kích thớc lớn để chống trợt và chống lật nên tốn vật liệu
Để khắc phục nhợc điểm trên ngời ta neo dây vào đầu dầm cứng trở thành hệ không có lực ngang, kích thớc mố sẽ nhỏ Dầm cứng ngoài chịu uốn còn chịu nén dọc nên tiết diện dầm lớn hơn Nhợc điểm của hệ này so với cầu có lực đẩy ngang là:
+ Phải lắp ráp dầm cứng trớc để neo dây nên cần phải có đà giáo + Dầm ngang lớn nên tốn vật liệu đôi khi không hiệu quả kinh tế + Khi hoạt tải trên kết cấu nhịp độ võng của dầm cứng tăng thêm do tác động của lực nén truyền vào dầm
Loại cầu không có lực đẩy ngang trên thực tế ít sử dụng
Cầu không có dây đeo ở nhịp biên có độ cứng lớn hơn hệ ở nhịp biên có dây đeo
- Cầu treo 3 nhịp: Với nhịp lớn dầm cứng có thể là các dầm đơn giản ,ví dụ cầu Golden Gate có 3 nhịp 344+1281+344 m nhịp biên có dây treo đứng , dầm cứng có dạng dàn.Với cầu 3 nhịp chiều dài không lớn lắm thì dầm cứng chủ yếu là dầm liên tục
3 Cầu treo 2nhịp
- Loại cầu này có độ cứng nhỏ nên ít sử dụng
- Do yêu cầu về kiến trúc hoặc phải vợt qua vùng có điều kiện địa chất, thuỷ văn đặc biệt hoặc cầu vợt
4 Cầu treo nhiều nhịp
- Dây chủ bố trí liên tục qua tất cả các nhịp và neo vào 2 mố neo
- Dầm cứng nên làm là dầm đơn giản vì dầm liên tục gây biến dạng do nhiệt độ rất lớn
- Nhợc điểm là hoạt tải đứng trên 1 nhịp thì độ vồng ngợc của nhịp kế bên khá lớn
iv-cấu tạo cầu treo
1 Cấu tạo cáp chủ
Trang 4- Cáp chủ là bộ phận chịu lực chính của cầu treo
- Dây cáp chủ làm bằng các sợi xoắn hoặc song song
- Các sợi cáp làm bằng thép cờng độ cao cờng độ sợi thép lên đến 18 kN/mm2
- Các bó cáp làm bằng các sợi song song có mô đuyn đàn hồi cao hơn cáp xoắn nên biến dạng ít hơn và chịu lực tốt hơn
- Trong các cầu treo nhịp không lớn lắm thì dùng cáp xoắn, cầu nhịp lớn thì dùng bó cáp từ các tao song song bó lại
2 Cấu tạo tháp cầu
- Vật liệu làm tháp cầu là thép hoặc bê tông cốt thép
- Liên kết chân tháp là khớp hoặc là ngàm
- Tháp cầu bằng thép trong các cầu nhịp nhỏ thờng làm tiết diện đặc, cầu lớn dùng tiết diện hình hộp
- Theo phơng ngang tháp cầu đợc liên kết với nhau thành khung hoặc dàn hoa
- Nếu cầu lớn thì tháp cầu có dạng nhiều hộp
3 Cấu tạo dầm cứng
- Dầm cứng thờng đợc cấu tạo dới dạng 2 hoặc một số dầm, dàn hoặc một tiết diện hình hộp vừa làm bản mặt cầu cho xe chạy vừa tăng độ cứng chống xoắn của dầm cầu
- Chiều cao dầm cứng thờng không đổi dọc theo chiều dài nhịp, trong trờng hợp dầm cứng là dầm liên tục hay mút thừa cũng có thể làm dầm có chiều cao thay đổi
- Dầm cứng thờng đặt trong mặt phẳng của dây chủ, các dây treo đứng liên kết trực tiếp vào dầm cứng, tuy nhiên dầm cứng cũng có thể nằm ngoài mặt phẳng dây chủ khi đó dây treo đứng liên kết vào dầm ngang hoặc cánh mút thừa
- Khi dầm cứng không chịu nén dọc trục có thể bố trí nhiều dầm rải đều trên mặt cắt ngang nhịp Bản mặt cầu bằng bê tông cốt thép cùng với dầm ngang liên kết thành 1 hệ không gian
- Trong các cầu treo hiện đại áp dụng nhiều loại mặt cầu thép kiểu bản trực giao rất nhẹ và tăng cờng độ cứng cho dầm
- Tiết diện hình hộp có độ cứng chống xoắn rất tốt, có ảnh hởng tốt đến ổn định khí động
- Nhằm giảm áp lực gió các mặt bên của hộp thờng vát các góc để tăng khả năng thoát gió( Cầu Servern ở Anh 1967 L=988 m)
- Với cầu treo nhịp lớn thì dùng dàn cứng có nhiều u điểm đặc biệt là khả năng đảm bảo các điều kiện ổn định khí động của hệ
- Khi chiều rộng cầu lớn thì dầm ngang cũng làm dới dạng dàn
- Trong một số nhịp lớn tải trọng nặng mặt cầu làm 2 tầng
- Trong cầu treo cho lực ngang truyền vào dầm cứng trong 1 số trờng hợp dầm cứng bằng bê tông cốt thép Dầm cứng bằng bê tông cốt thép dạng chữ π hoặc hình hộp
v-thi công cầu treo
- Một đặc điểm cơ bản của cầu treo là thi công không cần đà giáo do đó thuận lợi cho việc thi công cầu qua dòng sông sâu, nớc chảy xiết và qua các thung lũng
- Khi thi công cầu ngời ta treo dây cáp chủ lên tháp trớc sau đó lợi dụng dây cáp này để lao lắp dầm theo phơng pháp lắp hẫng Để cho hệ ổn định bao giờ cũng phải lắp đối xứng từ 2 phía
- Đối với cầu treo không có lực ngang(cáp chủ neo vào dầm cứng) thì phải thi công dầm cứng
tr-ớc sau đó mới lắp dây sau Dầm cứng có thể thi công theo các phơng pháp lao kéo trên đà giáo tạm
Trang 5B- cầu dây văng
I- Lịch sử phát triển
Cầu dây văng cũng nh cầu treo nhịp lớn chịu tải trọng lớn chỉ phát triển khi ngành công nghiệp luyện thép phát triển Cầu dây văng nhịp lớn đầu tiên qua sông Vltava ở Praha năm 1868 L=146.6 m
- Năm 1975 cầu St Nazaire L=404 m;
- Năm 1993 cầu Thợng Hải L=602 m ;
- Năm 1995 cầu Normandie L=856 m;
- Năm 1999 cầu Tatara(Japan) L=890 m
II- Đặc điểm chịu lực của cầu dây văng
- Bộ phận chịu lực chính của cầu dây văng là dây cáp làm bằng thép cờng độ cao;
- Kết cấu cầu dây văng tồn tại 3 trạng thái nội lực:
+ Nội lực do tĩnh tải + Nội lực do hoạt tải + Nội lực dự trữ trong tiết diện Nội lực do tĩnh tải là do kết cấu nhịp gây ra, kết cấu nhịp đủ lớn để chịu tĩnh tải và hoạt tải Hoạt tải là mục tiêu cần đạt cần phải nghiên cứu sao cho kết cấu có khả năng chịu hoạt tải ở mức cao nhất Tĩnh tải không phải là mục tiêu thiết kế nhng lại quyết định giá thành công trình nên cần phải đạt cực tiểu
Ngoài ra tồn tại một dạng nội lực do con ngời chủ động can thiệp vào là nội lực do điều chỉnh trong quá trình thi công, chế tạo Việc điều chỉnh nội lực nhằm cực tiểu mô men uốn tổng thể trong dầm cứng là việc rất cần thiết và có hiệu quả cao Trong nhiều trờng hợp điều chỉnh nội lực có thể triệt tiêu nội lực do tĩnh tải và một phần do hoạt tải đó là khái niệm ''tĩnh tải cho không'' và khi đó chỉ thiết kế tiết diện theo nội lực do hoạt tải
iii-các sơ đồ cầu dây văng
1 Cầu dây văng 1 nhịp
- Hai tháp cầu tựa trên 2 mố, dầm chủ một nhịp đặt trên 2gối cứng trên 2 mố, các gối đàn hồi là
điểm neo các dây văng Hệ có đặc điểm chịu lực giống nh cầu dây văng 3 nhịp
- Nhợc điểm :
+ Tồn tại 2 mố neo chịu lực ngang giống nh cầu treo dạng Parabol 1 nhịp + Gối cố định trên mố neo chịu lực ngang đổi chiều khi tải trọng không đối xứng;
+ Dầm cứng ngoài chịu uốn còn chịu nén thay đổi dấu nên khó dùng dầm BTCT cho cầu dây văng 1 nhịp;
- Phạm vi sử dụng:
+ áp dụng trong điều kiện địa chất đặc biệt
+ Cầu vợt qua thung lũng, 2 mố neo nằm trên đỉnh núi(cầu qua sông Arnc ở Italia)
- Khắc phục: Có thể kéo dài dầm chủ tạo thêm 2 nhịp biên đồng thời liên kết dây neo vào dầm chủ tạo thành hệ không có lực đẩy ngang Khi đó hệ 1 nhịp biến thành hệ 3 nhịp có nhịp biên ngắn( cầu
Đak'rông Quảng trị)
2 Cầu dây văng 3 nhịp
Sơ đồ cầu 3 nhịp có nhịp biên ngắn không có dây văng có các đặc điểm sau:
+ Hệ có độ cứng của các gối đàn hồi lớn do dây neo có chiều dài ngắn, góc nghiêng nằm trong vùng hợp lý (450)
Trang 6+ Nhợc điểm cơ bản của hệ 3 nhịp, nhịp biên không có dây văng là chiều dài nhịp biên quá khác biệt so với khoang dầm nhịp chính Để đảm bảo góc nghiêng dây neo trong khoảng 450 thì chiều dài nhịp biên lấy khoảng (1/4-1/5)L, với các cầu nhịp 200-300m thì chiều dài nhịp biên khá lớn gây mô men uốn lớn cho nhịp giữa gây khó khăn cho việc đảm bảo tính đồng nhất của tiết diện dầm chủ trên toàn cầu.Ngoài ra lực nhổ tại mố neo rất lớn
Cầu không có dây văng ở nhịp biên có độ cứng lớn hơn hệ ở nhịp biên có dây văng
- Cầu treo 3 nhịp, ở nhịp biên có dây văng : Có u điểm là sự làm việc của các khoang dầm nhịp biên ít khác xa so với nhịp giữa
3 Cầu treo 2nhịp
- Loại cầu này có đố cứng nhỏ nên ít sử dụng
- Do yêu cầu về kiến trúc hoặc phải vợt qua vùng có điều kiện địa chất, thuỷ văn đặc biệt hoặc cầu vợt
4 Cầu dây văng nhiều nhịp
iv-cấu tạo cầu dây văng
1 Cấu tạo cáp chủ
- Bộ phận chịu lực chính của cầu dây văng là các dây cáp xiên và dầm cứng
- Dây cáp làm bằng các sợi cáp cờng độ cao xoắn hoặc song song
- Các sợi cáp làm bằng thép cờng độ cao cờng độ sợi thép lên đến 18 kN/mm2
- Các bó cáp làm bằng các sợi song song có mô đuyn đàn hồi cao hơn cáp xoắn nên biến dạng ít hơn và chịu lực tốt hơn
- Trong các cầu dây văng nhịp không lớn lắm thì dùng cáp xoắn, cầu nhịp lớn thì dùng bó cáp từ các tao song song bó lại
2 Cấu tạo tháp cầu
- Số mặt phẳng dây : Khi bề rộng mặt cầu 7 ữ 20 m thờng bố trí 2 mặt phẳng dây, khi cầu rộng
30 ữ 60 m thì có thể bố trí 3 hay 4 mặt phẳng dây.Có thể bố trí 1 mặt phẳng dây và dầm cầu là tiết diện hình hộp để chống xoắn tốt
- Vật liệu: Thép hoặc bê tông cốt thép
- Tháp mềm và tháp cứng
+Tháp mềm: Chân tháp là khớp với trụ hoặc móng, tháp không chịu mô men uốn theo
ph-ơng dọc cầu Độ ổn định tĩnh học đợc đảm bảo bằng dây neo liên kết với đầu dầm chủ, với mọi trờng hợp tải trọng dây neo phải đảm bảo luôn chịu kéo(cầu Đak'rông , cầu Saint-Nazaire).Tháp mềm có kích thớc theo chiều dọc cầu tơng đối nhỏ, độ cứng bé, theo phơng dọc cầu tháp cầu làm việc nh thanh 2 đầu khớp
+ Tháp cứng có tiết diện ngang tơng đối lớn, độ cứng theo phơng dọc cầu đủ lớn để hạn chế chuyển vị ngang của đỉnh tháp và chịu lực ngang của các dây văng tháp cầu làm việc nh thanh 1
đầu ngàm một đầu tự do chịu nén uốn Ngời ta tăng cờng độ cứng cho tháp bằng cách dùng tháp chữ A hoặc chữ Y ngợc
- Tháp cầu bằng thép trong các cầu nhịp nhỏ thờng làm tiết diện đặc, cầu lớn dùng tiết diện hình hộp
- Theo phơng ngang tháp cầu đợc liên kết với nhau thành khung hoặc dàn hoa
- Nếu cầu lớn thì tháp cầu có dạng nhiều hộp
3 Cấu tạo dầm chủ
- Dầm cứng thờng đợc cấu tạo dới dạng 2 hoặc một số dầm, dàn hoặc một tiết diện hình hộp vừa làm bản mặt cầu cho xe chạy vừa tăng độ cứng chống xoắn của dầm cầu
- Chiều cao dầm cứng thờng không đổi dọc theo chiều dài nhịp, trong trờng hợp dầm cứng là dầm liên tục hay mút thừa cũng có thể làm dầm có chiều cao thay đổi
- Dầm cứng thờng đặt trong mặt phẳng của dây chủ, các dây treo đứng liên kết trực tiếp vào dầm cứng, tuy nhiên dầm cứng cũng có thể nằm ngoài mặt phẳng dây chủ khi đó dây treo đứng liên kết vào dầm ngang hoặc cánh mút thừa
- Trong các cầu dây văng hiện đại áp dụng nhiều loại mặt cầu thép kiểu bản trực giao rất nhẹ và tăng cờng độ cứng cho dầm
- Tiết diện hình hộp có độ cứng chống xoắn rất tốt, có ảnh hởng tốt đến ổn định khí động
Trang 7- Nhằm giảm áp lực gió các mặt bên của hộp thờng vát các góc để tăng khả năng thoát gió( Cầu Normandie ở France L=856 m, B=23.6m, h=2,6m)
- Với cầu dây văng nhịp lớn thì dùng dàn cứng có nhiều u điểm đặc biệt là khả năng đảm bảo các
điều kiện ổn định khí động của hệ
- Khi chiều rộng cầu lớn thì dầm ngang cũng làm dới dạng dàn
- Trong một số nhịp lớn tải trọng nặng mặt cầu làm 2 tầng
- Trong cầu treo cho lực ngang truyền vào dầm cứng trong 1 số trờng hợp dầm cứng bằng bê tông cốt thép Dầm cứng bằng bê tông cốt thép dạng chữ π hoặc hình hộp
Có thể phân dầm chủ thành 2 loại : Dầm chủ đơn năng và dầm chủ đa năng
a Dầm chủ đơn năng: Tiết diện bất kỳ đặt trong các mặt phẳng dây chịu lực nh biên chịu nén của dàn Loại này dùng cho cầu nhiều mặt phẳng dây
b Dầm chủ đa năng: Tiết diệng ngang có dạng một khối, một bản đặc, một hộp rỗng bằng bê tông cốt thép hoặc bằng thép đợc gia cờng bằng các sờn dọc và sờn ngang Dầm chủ có khả năng chịu uốn và chịu xoắn rất lớn rất cần thiết cho cầu có 1 mặt phẳng dây
v-thi công cầu dây văng
- Một đặc điểm cơ bản của cầu dây văng là lắp dầm trớc sau đó mới lắp dây
- Cầu dây văng thờng vợt các nhịp rất dài, khi cha lắp dây thì dầm rất mềm, mảnh không chịu
đ-ợc tải trọng bản thân nếu không có các đà giáo chống đỡ do đó việc lắp đặt dầm chủ theo công nghệ lắp ráp dầm liên tục phải chú ý đến độ mãnh của dầm
- Thi công cầu dây văng chủ yếu tập trung vào 3 hạng mục:
+ Thi công tháp cầu + Thi công dầm cầu + Lắp dây và điều chỉnh
1 Thi công tháp cầu
Thi công tháp cầu bằng thép : Đơn giản nhất là lắp dựng cả tháp bằng cần cẩu Khi cầu nhỏ chiều cao tháp thấp có thể dựng tháp bằng phơng pháp cất vó
Thi công tháp cầu bằng bê tông cốt thép bằng phơng pháp thi công toàn khối dùng ván khuôn leo hay ván khuôn trợt
2 Thi công dầm
a Thi công dầm chủ trên trụ tạm
b Thi công dầm chủ nhờ dây thiên tuyến
c Phơng pháp lắp từng khoang nhờ dây thiên tuyến hoặc phao thuyền
d Thi công hẫng dầm cứng
+ Lắp hẫng + Đúc hẫng
3 Thi công lắp đặt dây
- Lắp đặt dây văng làm từ các bó cáp lớn
- Lắp dây văng từ các tao cáp 7 sợi
Trang 8c- so sánh cầu treo & cầu dây văng 1- Tính đa dạng
Xét tổng thể cầu dây văng có hình dáng và kết cấu đa dạng hơn cầy treo
Giống nhau:
+ Cả cầu dây treo và cầu dây văng đều có dạng 1 nhịp, 2 nhịp, 3 nhịp và nhiều nhịp
+ Dầm cứng đa dạng vật liệu là bê tông hoặc thép
+ Tiết diện dầm cứng là chữ I, hình hộp, dạng thoát gió,dạng dàn
+ Tháp cầu có thể ngàm ở chân hoặc khớp ở chân
+ Tiết diện tháp cầu có thể là đặc,chĩ I, chữ H, hộp, dàn
Tuy nhiên trong cầu treo loại 1 nhịp và 3 nhịp hay đợc sử dụng còn trong cầu dây văng 3 nhịp là hay đợc sử dụng loại 2 nhịp ít đợc sử dụng
- Sự đa dạng của cầu treo thể hiện ở chổ tính đa dạng về mặt phân nhịp, cầu treo dầm mềm, cầu treo dầm cứng Cầu treo 3 nhịp có dầm cứng liên tục, dầm đơn giản gối tại các trụ, cầu treo 3 nhịp dây chủ neo vào đầu dầm, nhịp biên có dây đeo hoặc không có dây đeo Cầu treo có thể có
2 hay 3 mặt phẳng dây không có cầu treo bố trí 1 mặt phẳng dây.
-Tính đa dạng về hình dáng kiến trúc của cầu dây văng thể hiện ở chổ ầu dây văng có 1,2 hoặc
3 mặt phẳng dây; Sơ đồ bố trí dây rất nhiều: song song, đồng quy, rẽ quạt
2- đặc điểm chịu tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng động, gió và độ cứng
Cầu treo dây chủ có dạng Parabol nếu tải trọng phân bố trên suốt chiều dài dây thì dây chủ không biến dạng về hình học.
Cầu treo dầm mềm hệ mặt cầu có độ cứng nhỏ, xét về mặt tĩnh học đây là hệ biến dạng hình học, khi hoạt tải đi trên cầu thì dây cáp bị biến hình tuỳ theo vị trí của hoạt tải Khi tải trọng
đứng trên nữa nhịp thì dây sẽ biến dạng và biểu đồ độ võng có hính chữ S.
Để khắc phục biến dạng hình học của mặt cầu, ngời ta dùng dầm cứng cho cầu treo gọi là cầu treo dầm cứng Dầm cứng có tác dụng phân bố đầu tải trọng tác dụng lên dây, và mức độ giảm tính biến dạng hình học của dây khi chịu tải không đối xứng phụ thuộc vào độ cứng của dầm Ngoài việc phân bố tải trọng lên dây dầm cứng còn tham gia chịu tải, tải trọng phân bố lên dây
và dầm tỷ lệ với độ cứng chịu kéo của dây và chịu uốn của dầm Sự có mặt của dầm cứng sẽ làm giảm nội lực trong dây chủ và nói chung làm cho công trình tốn vật liệu hơn cầu dầm mềm.
- Để nâng cao hiệu quả cho cầu treo dầm cứng thờng không cho dầm cứng chịu tĩnh tải bằng
ph-ơng pháp điều chỉnh nội lực hoặc tạo khớp tạm trên dầm cứng trong giai đoạn thi công.
- Cầu dây văng là hệ không biến dạng hình học, là hệ liên hợp dầm cứng chủ yếu chịu uốn và
nén, dây chủ yếu chịu kéo
- Một khác nhau cơ bản của cầu treo với cầu dây văng là cáp chủ và các dây cáp đeo luôn chịu kéo khi chịu tải, trong khi đó cầu dây văng nếu ta không điều chỉnh nội lực thì các dây cáp có thể chịu kéo hoặc chịu nén
- Cầu treo 1 nhịp, 2 nhịp, 3 nhịp dây neo neo vào hố neo dầm chủ chỉ chịu uốn khi chịu tĩnh tải, hoạt tải Cầu dây văng dầm cứng ngoài chịu uốn còn chịu nén
Cả cầu dây treo và cầu dây văng đều nhạy cảm với tải trọng động, gió
Về độ cứnG:
Cầu dây văng có độ cứng lớn hơn cầu dây võng: Vì cầu dây văng không có biến dạng hình học của dây, dầm cứng yêu cầu nhỏ hơn
Trong cầu dây văng độ cứng của dầm không ảnh hởng lớn đến độ cứng của hệ nh trong cầu dây võng
3- khả năng vợt nhịp
Cầu treo có khả năng vợt nhịp lớn hơn cầu dây văng.
Trang 9Kỷ lục hiện tại của cầu dây văng là cầu Akashi- Kaykio nhịp 1990m, cầu dây văng Tatara nhịp
890 m
Ngời ta đã chứng minh cầu treo có thể vợt đợc nhịp trên 3000 m, trong khi cầu dây văng không thể vợt nhịp lớn nh vây đợc vì nh thế thì tháp cầu rất là cao điều này làm cho cầu có độ cứng giảm rất nhanh, dao động sẽ rất lớn dễ gây gãy đổ công trình Ví dụ khi nhịp chính cầu dây văng dài 1500 m, góc nghiêng dây giữa α=22 độ thì H=303m, dây cáp giữa dài khoảng 835m trong khi đó cầu Akashi- Kaikyo H=283m
4- đặc điểm thi công
Thi công cầu treo qua các sông sâu, thung lũng không cần các đà giáo.
- Khi thi công cầu treo có hố neo bao giờ ngời ta cũng thi công hố neo, tháp cầu, mố cầu, cáp chủ trớc sau đó mới thi công dầm sau.
- Khi thi cống cầu dây văng thờng thì ngời ta phải công mố cầu, tháp cầu, dầm cầu trớc sau đó mới lắp và căng kéo các dây văng Tuy nhiên cũng có thể vừa thi công lắp hẫng các đốt dầm vừa thi công tháp kết hợp lắp các dây văng cùng lúc nh đã từng làm ở cầu Kiền
- Trong các cầu treo có dây cáp chủ neo vào đầu dầm cứng thì trình tự thi công là lắp dầm trớc trên đà giáo, sau đó mới lắp dây cáp chủ
6- phạm vi áp dụng
Cầu treo và cầu dây văng nhìn chung đợc sử dụng rộng rãi trên thế giới Có những cây cầu là biểu tợng của một thành phố hay một đất nớc.(cầu Golden Gate ở San Fransisco hay cầu Akashi- Kaikyo ở Nhật Bản)
a) Cầu treo
+ Cầu treo 1 nhịp hay đợc sử dụng cho khẩu độ thờng <1000 m
+ Cầu treo 2 nhịp ít sử dụng, chỉ sử dụng khi điều kiện địa chất đặc biệt
+ Cầu treo 3 nhịp có lực đẩy ngang hay đợc sử dụng
b) Cầu dây văng
Cầu dây văng 1 nhịp ít đợc sử dụng, chỉ sử dụng trong trờng hợp đặt biệt do địa chất hoặc 1 yêu cầu khách quan nào đó.
Cầu dây văng 2 nhịp ít sử dụng, chỉ sử dụng cho cầu vợt, do điều kiện địa chất đặt biệt hay do 1 yêu cầu về kiến trúc nào đó
Cầu dây 3 nhịp sơ đồ dây rẽ quạt hay đợc sử dụng hiện nay
Cầu dây văng nhiều nhịp ít đợc sử dụng
Trong phạm vi nhịp dới nhịp dới 600m cầu dây văng sẽ kinh tế hơn cầu treo, còn đối với các nhịp lớn hơn nữa dây văng sẽ rất dài nên bị võng dới tác dụng của tải trọng bản thân, làm giảm
độ cứng của hệ do đó nó không còn giữ đợc u điểm đặc biết của hệ cầu treo