bài giảng thiết kế cầu bê tông cốt thép

TRƢỜNG I HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNG KHOA CẦU ĐƢỜNG BỘ MƠN CẦU & CƠNG TRÌNH NGẦM BÀI GIẢNG THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP Bậc đại học Giảng viên: Phạm Trung Nguyên Phú Yên, tháng 12 năm 201 1 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP 1.1 Đặc điểm cầu bê tơng cốt thép Cầu cơng trình nhân tạo để đƣờng giao thông vƣợt qua chƣớng ngại vật nhƣ sông, suối, khe núi, vực sâu, … Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05 định nghĩa “cầu kết cấu vƣợt độ không dƣới 6m tạo thành phần đƣờng” Cơng trình cầu bao gồm nhiều phận kết cấu khác thƣờng đƣợc chia làm phần chính: kết cấu phần (kết cấu thƣợng tầng) kết cấu phần dƣới (kết cấu hạ tầng) Các phận kết cấu đƣợc chế tạo loại vật liệu khác Do đó, khái niệm cầu BTCT khái niệm không cụ thể Và ta cần ý tới khái niệm cụ thể nhƣ kết cấu nhịp cầu, mố cầu, trụ cầu, … Kết cấu nhịp cầu phận thuộc kết cấu phần công trình cầu, chịu tác động trực tiếp phƣơng tiện lƣu thơng cầu truyền tồn tải trọng tác động lên xuống mố, trụ cầu Kết cấu nhịp cầu có nhiều dạng khác nhƣ dạng dầm, dàn, vòm, … Kết cấu nhịp cầu BTCT kết cấu đƣợc tạo thành từ kết hợp loại vật liệu bê tông cốt thép Trong nội dung môn học, đề cập đến vấn đề liên quan đến thiết kế kết cấu nhịp cầu BTCT ặc điểm cầu BTCT đƣợc nêu bật thơng qua việc xem xét ƣu điểm nhƣợc điểm nhƣ sau 1.1.1 Ƣu điểm cầu bê tông cốt thép Dùng đƣợc nguồn vật liệu địa phƣơng xây dựng cầu, giá thành chi phí tu bảo dƣỡng cạnh tranh so với cầu thép Chống ăn mòn tốt, tuổi thọ cao, độ bền lớn, độ cứng lớn ặc biệt cầu bê tông cốt thép dự ứng lực Có thể tạo hình dạng cách dễ dàng để đảm bảo hợp lý mặt học, yêu cầu khai thác vẻ đẹp kiến trúc Ít chịu ảnh hƣởng xung kích hoạt tải so với cầu thép có trọng lƣợng thân lớn 1.1.2 Nhƣợc điểm cầu bê tơng cốt thép Khó đảm bảo chất lƣợng, đặc biệt chế tạo trƣờng 2 Khả vƣợt nhịp nhỏ so với cầu thép có trọng lƣợng thân lớn Luôn tồn vết nứt bê tông, kể cầu bê tông cốt thép dự ứng lực Vết nứt làm tăng khả thấm nhập nƣớc khí, làm ăn mòn cốt thép bê tông, giảm tiết diện chịu lực, giảm tuổi thọ cầu 1.2 Tóm tắt hình thành phát triển cầu bê tông cốt thép Năm 1875, lần Monier, kỹ sƣ ngƣời Pháp dùng BTCT để xây dựng cầu vòm nhịp 16m, rộng 4m dùng cho ngƣời Từ 1886-1891, Bauchingơ (ngƣời ức) Belelutski (ngƣời Nga) nghiên cứu tính chất lý BTCT; tiến hành nhiều thí nghiệm cho cơng trình bản, dầm, vòm, xilơ cầu vòm nhịp tới 17m Sau đó, BTCT bắt đầu đƣợc ứng dụng rộng rãi xây dựng cầu công trình xây dựng khác Cầu BTCT vào cuối thể kỷ XIX hầu hết có dạng nhịp nhỏ, vòm cống Cầu BTCT giai đoạn chƣa tận dụng đƣợc triệt để cốt thép bố trí phận chịu uốn Lý thuyết thực nghiệm BTCT chịu uốn đƣợc Gennebik (ngƣời Pháp) Melan (ngƣời Áo) phát triển vào cuối thể kỷ XIX Sang đầu kỷ XX, BTCT trở thành loại vật liệu xây dựng cầu lý thuyết tính tốn kết cấu BTCT theo ứng suất cho phép đƣợc thức công bố rộng rãi Khoảng chiến tranh giới lần 2, cầu BTCT đƣợc phát triển mạnh mẽ Pháp, ức, Mỹ nƣớc Châu Âu Năm 1920, Freyssinet (ngƣời Pháp) sáng chế BTCT dự ứng lực Từ đó, đặc biệt sau chiến tranh giới lần 2, cầu BTCT dự ứng lực phát triển mạnh mẽ Pháp, ức nƣớc chịu ảnh hƣởng chiến tranh Cuối kỷ XX, BTCT dự ứng lực trở thành vật liệu xây dựng cầu Cùng với tiến học, lý thuyết phần tử hữu hạn, phát triển máy tính điện tử, tiến phƣơng pháp thi công; kết cấu tĩnh định giảm dần, thay vào kết cấu không gian, nhiều đƣờng tiếp đất Nhiều loại kết cấu đƣợc phát minh, nhiều công nghệ thi công đƣợc áp dụng đạt đƣợc thành tựu to lớn 3 1.3 Phân loại cầu bê tông cốt thép Việc phân loại cầu BTCT sở phân loại cầu nói chung Cầu BTCT phân loại theo tiêu chí khác nhƣ sau:  Theo cao độ đƣờng xe chạy  Theo mục đích sử dụng  Theo chƣớng ngại vật mà cầu vƣợt qua  Theo sơ đồ chịu lực (sơ đồ tĩnh học giai đoạn khai thác kết cấu chịu lực chính)  Theo phƣơng pháp thi công kết cấu nhịp 1.3.1 Phân loại theo cao độ đƣờng xe chạy Tùy theo cao độ đƣờng xe chạy, phân thành:  Cầu có đƣờng xe chạy  Cầu có đƣờng xe chạy  Cầu có đƣờng xe chạy dƣới 1.3.2 Phân loại theo mục đích sử dụng Tùy theo mục đích sử dụng, phân thành:  Cầu ô tô  Cầu đƣờng sắt  Cầu ngƣời  Cầu thành phố  Cầu chạy chung  Cầu đặc biệt 1.3.3 Phân loại theo chƣớng ngại vật mà cầu vƣợt qua Tùy theo đặc điểm xây dựng, chƣớng ngại vật mà cầu vƣợt qua, phân thành:  Cầu thơng thƣờng (cầu vƣợt qua dòng nƣớc)  Cầu vƣợt (cầu qua đƣờng)  Cầu cạn  Cầu cao  Cầu phao  Cầu mở (bao gồm cầu cất, cầu nâng, cầu quay) 4 1.3.4 Phân loại theo sơ đồ chịu lực (sơ đồ tĩnh học giai đoạn khai thác kết cấu chịu lực chính) Theo sơ đồ chịu lực, phân thành:  Cầu dầm (giản đơn, liên tục, mút thừa nhịp đeo)  Cầu giàn (kết cấu nhịp giàn BTCT đƣợc sử dụng)  Cầu vòm (đƣờng xe chạy trên, chạy giữa, chạy dƣới; vòm cứng-dầm mềm, vòm mềm-dầm cứng)  Cầu khung (khung T dầm đeo, khung T có chốt, khung T liên tục nhiều nhịp, khung T chân kiểu chống, khung T chân kiểu xiên)  Cầu treo (dây văng, dây võng, dây văng-dây võng kết hợp)  Cầu có dạng kết cấu liên hợp 1.3.5 Phân loại theo phƣơng pháp thi công kết cấu nhịp Với cầu nhịp nhỏ trung bình, phân thành:  Cầu đúc chỗ  Cầu lắp ghép toàn nhịp  Cầu bán lắp ghép (phần sƣờn dầm lắp ghép, dầm ngang mặt cầu đúc chỗ) Với cầu nhịp lớn, phân thành:  Cầu đúc chỗ đà giáo cố định  Cầu đúc chỗ đà giáo di động  Cầu thi công theo phƣơng pháp hẫng  Cầu thi công theo phƣơng pháp đẩy  Cầu thi công theo phƣơng pháp đặc biệt (quay chở nổi) 1.4 Phƣơng hƣớng phát triển cầu bê tơng cốt thép Trong cơng trình giao thơng đƣờng tơ cầu thuộc loại cơng trình phức tạp sử dụng nhiều phƣơng án kết cấu, nhiều loại vật liệu, nhiều công nghệ xây dựng khác cần ln ln xem xét nghiên cứu đƣa khoa học kỹ thuật giải vấn đề thực tiễn ngành đặt Cầu BTCT năm gần bật hƣớng phát triển sau: Nâng cao chất lƣợng vật liệu Chế tạo loại bê tơng có cƣờng độ phẩm chất cao ối với cốt thép, vấn đề chủ yếu chống ăn mòn biện pháp tạo lớp phủ mặt ngồi (mạ kẽm, phủ êpốcxy), dùng thép khơng gỉ 5 Về mặt kết cấu sử dụng kết cấu liên hợp (chẳng hạn kết cấu dầm dây cầu treo) Các kết cấu liên hợp thƣờng hệ siêu tĩnh nhiều bậc, tạo độ dự trữ an toàn chịu tải, tạo khả điều chỉnh theo hƣớng tối ƣu hóa nội lực Về mặt tiết diện, trọng áp dụng kết cấu không gian, đơn giản chế tạo, hoàn thiện chịu lực Một tiết diện đại đáp ứng đƣợc phẩm chất tiết diện hộp Tiết diện hộp tiết diện chịu nén, uốn, xoắn tốt Phƣơng hƣớng cuối nghiệp phát triển cầu nói chung cầu BTCT nói riêng nghiên cứu cơng nghệ thi cơng thích hợp Sự phát triển cầu BTCT gắn liền với phát triển cơng nghệ xây dựng cầu giới Sè liƯu tham khảo cầu nhịp lớn xây dựng việt nam giới Cầu treo - suspension bridges Thứ Tên cầu tự Chiều dài nhịp Vị trí xây dựng Tên n-ớc Năm Ghi Akashi-Kaikyo 1991 Kobe-Naruto Japan 1998 Great Belt East 1624 Korsor Denmark 1998 Runyang South 1490 Zhenjiang China 2005 Humber 1410 Kingston-upon-Hull UK 1981 Jiangyin 1385 Jiangsu China 1999 Tsing Ma 1377 Hong Kong China 1997 Verrazano-Narrows 1298 New York, NY USA 1964 Golden Gate 1280 San Francisco, CA USA 1937 Höga Kusten 1210 Kramfors Sweden 1997 10 Mackinac 1158 Mackinaw City, MI USA 1957 11 Minami Bisan-seto 1100 Kojima-Sakaide Japan 1988 12 Fatih Sultan Mehmet 1090 Istanbul Turkey 1988 13 Bosporus 1074 Istanbul Turkey 1973 14 George Washington 1067 New York, NY USA 1931 15 Kurushima-3 1030 Onomichi-Imabari Japan 1999 16 Kurushima-2 1020 Onomichi-Imabari Japan 1999 17 Ponte 25 de Abril 1013 Lisbon Portugal 1966 18 Forth Road 1006 Edinburgh UK 1964 19 Kita Bisan-seto 990 Kojima-Sakaide Japan 1988 20 Severn 988 Bristol UK 1966 6 21 Yichang 960 Hubei China 2001 22 Shimotsui-seto 940 Kojima-Sakaide Japan 1988 23 Xiling 900 Hubei China 1996 24 Humen-1 888 Guangdong China 1997 25 Ohnaruto 876 Kobe-Naruto Japan 1985 26 Volgograd 874 Volga River Russia 1955 1) 27 Second Tacoma 853 Puget Sound,WA USA 1950 2) 28 Third Tacoma 853 Puget Sound,WA USA 2007 3) 29 Askoy 850 Bergen Norway 1992 30 Innoshima 770 Onomichi-Imabari Japan 1983 31 Akinada 750 Hiroshima Japan 1999 32 Semipalatinsk 750 Irtysh River Kazakhstan 2000 33 New Carquinez Strait 728 Califorinia USA 2003 34 Hakucho 720 Muroran Japan 1998 35 Angostura 712 Ciudad Bolivar Venezuela 1967 36 Kanmon 712 Honshu-Kyushu Japan 1973 37 Transbay 704 San Francisco, CA USA 1936 nhÞp 38 Bronx-Whitestone 701 New York, NY USA 1939 1) Không 2) Cầu sụp đổ năm 1940 3) Song song với cầu thứ 2 cầu dây văng - Stayed cable bridges Thứ Tên cầu tự Chiều dài nhịp Vị trí xây dựng Tên n-ớc Năm Ghi chó Tatara 890 Onomichi-Imabari Japan 1999 Pont de Normandie 856 Le Havre France 1995 Nancha 628 Nanjing China 2001 Baishazhou 618 Wuhan China 2000 Qingzhou 605 Fuzhou China 2003 Yangpu 602 Shanghai China 1993 Xupu 590 Shanghai China 1997 Meiko Central 590 Nagoya Japan 1998 Rion-Antirion 560 Patras Greece 2004 nhÞp 530 Trondheim Fjord Norway 1991 10 Skarnsundet 7 11 Queshi 518 Shantou China 1998 12 Tsurumi Tsubasa 510 Yokohama Japan 1994 13 Jingzhou 500 Hubei China 2002 14 Ikuchi 490 Onomichi-Imabari Japan 1991 15 Oresund 490 Copenhagen/Malmö Denmark/Sweden 2000 16 Higashi-Kobe 485 Kobe Japan 1992 17 Ehuang 480 Ezhou-Hungzhou China 2002 18 Zhanjiang 480 Guangdong China 2002 19 Megami 480 Nagasaki Japan 2005 20 Ting Kau 475 Hong Kong China 1998 21 Pusan-Geoje 475 South Korea 2009 CÇu vòm bê tông - Concrete Arch Bridges Chiều Thứ Tên cầu tự dài Vị trí xây dựng Tên n-ớc Năm nhÞp Wanxian 420 Wanzhou China 1997 Krk-1 (east span) 390 Krk Island Croatia 1980 Jiangjiehe 330 Weng'an China 1995 Yongning 312 Guangxi China 1996 Gladesville 305 Sydney Australia 1964 Foz Iguacu/ Brazil/ Ponte da Amizade 290 Ciudad del Este Paraguay 1964 Bloukrans 272 Bloukrans River South Africa 1983 Ponte da Arrabida 270 Oporto Portugal 1963 Sandö 264 Kramfors Sweden 1943 10 Le Pont Chateaubriand 261 La Rance France 1991 11 Takamatu 260 Miyazaki Japan 2000 12 Wilde Gera 252 Erfurt-Schweinfurt Germany 2000 13 Svinesund 247 Idelfjorden Sweden 2005 14 Shibenik 246 Shibenik Bay Croatia 1966 15 Tuanku Tambusai 245 Rempang-Galang Indonesia 1998 16 Krk-2 (west span) 244 Krk Island Croatia 1980 Ghi chó 8 17 Xiaonanmen (Yibin) 240 Sichuan China 1990 18 Beppu-Myouban 235 Oita Japan 1989 19 Fiumarella 231 Catanzaro Italy 1961 20 Zaporoze 228 Dnepr River Ukraine 1952 Cầu dầm hộp BTCT DƯL - restressed Concrete Girder Bridges Chiều Thứ Tên cầu tự dài Vị trí xây dựng Tên n-ớc Năm Ghi nhịp Stolmasundet 301 Austevoll Norway 1998 Raftsundet 298 Lofoten Norway 1998 Sundoy 298 Nordland Norway 2000 Humen-2 270 Guangdong China 1997 Gateway 260 Brisbane Australia 1986 Varodd 260 Kristiansand Norway 1994 Second Luzhou 252 Sichuan China 2000 Schottwien 250 Semmering Austria 1989 Ponte S.Joao 250 Oporto Portugal 1991 10 Skye 250 Skye Island UK 1995 11 Confederation 250 Northumberland Canada 1997 43 nhÞp 12 Huanghuayuan 250 Chongqing China 1999 nhÞp 13 Huangshi 245 Hubei China 1995 nhÞp 14 Koror-Babelthuap 241 Toagel Channel Palau 1977 15 Hamana 240 Imagiri-Guchi Japan 1976 16 Liuguanghe 240 Guizhou China 1993 17 Jiangjing 240 Chongqing China 1997 18 Hikoshima 236 Shimonoseki Japan 1975 19 Xiasha 232 Hangzhou China 2002 20 Norddalsfjord 231 Floro Norway 1987 1) 1) H- hỏng năm 1996 Các cầu thi công ph-ơng pháp đúc hẫng Việt nam Thứ tự Tờn cu/a im Sơ đồ bố trí kết cấu nhịp liên tục (m) Bề Bề rộng rộng mặt Ghi cầu, đáy, (m) (m) An D-ơng 2,(Hải Phòng) 60 + 100 +60 11 Gianh, (Quảng Bình) 37,4+58+90,6+3x120+90,6+58+37,4 12 Phú L-ơng, (Hải D-ơng) 64.8+102+102+64.8 Hàm Rồng, (Thanh Hoá) X-ơng Giang, (Bắc Giang) 45+55+90+55+45 14,7 Đáp Cầu, (Bắc Ninh) 65+100+65 14,7 Phù Đổng, (Hà Nội) 65+7x100+65 14,7 Phả Lại, (Hải D-ơng) Non-n-ớc, (Ninh bình) 10 Đá Bạc, (Hải Phòng) 11 Trung Hà, 12 Tạ Khoa, (Sơn La) 13 Bình Triệu, (TP HCM) 14 Phđ Lý (Hµ Nam) 42,5 + 63 + 42,5 15 Quán Hầu (Quảng Bình) 64,84+2x102+64,84 12 16 Lạc Quần (Nam Định) 55+90+55 11 17 Hoà Bình (Hoà Bình) 64,8+2x102+64,84 13,5 18 Tiên Cựu (Hải Phòng) 63,84+102+63,84 12 19 Tân Yên (Tuyên Quang) 42,5+3x63+42,5 8,6 20 BÕn Løc (Long An) 49 + 61 + 49 11,5 21 Ka-Long (Qu¶ng Ninh) 55 + 90 + 55 13,4 22 Trần Phú (Khánh Hoà) 44 +2 x 64 + 44 10,5 23 TuÇn (HuÕ) 45+63+90+63+45 24 Hàm Lng/Bến Tre Nhịp 150m cã D¦L ngang cã D¦L ngang cã D¦L ngang cã D¦L ngang 2x42+52+85+52+2x42 54,8 + x 90 + 54,8 12 cã D¦L ngang  200  khoảng 200 ÷ 250 Các dây xiên lại bố trí theo góc độ khác tuỳ thuộc vào yêu cầu chịu lực 3 S1 S4 n1 n32 n2 n31 n3 n30 n4 n29 n5 n28 n6 n27 S1 S5 S1 S6 1-1 3-3 2-2 b) a) Hình 11.30: Liên kết cáp treo với đỉnh tháp a) Cấu tạo neo đỉnh tháp cầu Mỹ Thuận; b) Cấu tạo neo đỉnh tháp cầu Kiền Số lƣợng trụ tháp 1, hay nhiều trụ tuỳ theo số lƣợng nhịp Hình dạng trụ tháp tuỳ theo yêu cầu bố trí mặt phẳng dàn dây: - Nếu cầu có dàn dây dạng trụ tháp cột tháp hay dạng chữ A Cột tháp có cấu tạo hình chữ A, có ƣu điểm đảm bảo độ cứng theo phƣơng ngang cầu, nhƣng phải đủ chiều rộng để thỏa mãn khổ thông xe cầu nên thƣờng tốn vật liệu - Các dạng trụ tháp kiểu cổng phù hợp với yêu cầu mà mặt cắt ngang bố trí hai dàn dây Theo phƣơng ngang hai cột trụ tháp đƣợc liên kết với ngang hay liên kết dạng dàn - Khi chiều trụ tháp không lớn, nhịp nhỏ, mặt cầu rộng tháp cầu hai cột tháp đứng độc lập - ối với cầu dây xiên nhịp nhỏ trụ tháp có tiết diện đặc, cầu nhịp lớn thƣờng có tiết diện hình hộp ặc điểm trạng thái làm việc tháp cầu chịu nén uốn theo hợp lực tải trọng tiết diện hình hộp tỏ có nhiều ƣu điểm  201  Hình 11.31: Các dạng trụ tháp cầu treo dây xiên Các trụ tháp làm BTCT thƣờng đƣợc ngàm cứng với phần trụ dƣới nhờ mà độ cứng hệ đƣợc cải thiện nhƣng lại làm cho mặt cắt ngang cột tháp phải chịu mômen uốn tải trọng truyền từ dầm cứng qua dây xiên Vì lý mà cột tháp có chiều cao lớn cần phải đƣợc bố trí cốt thép dự ứng lực Hƣớng giải bố trí khớp chân cột tháp số cầu dùng cột tháp chân cột đƣợc liên kết khớp vào đỉnh dầm cứng Nếu cầu có hai dàn dây bố trí xiên từ đỉnh tháp hai biên dầm cứng cần bố trí khớp chân cột theo hai phƣơng dọc ngang cầu  202  a số cột tháp đƣợc xây dựng theo phƣơng thẳng đứng, nhƣng có trƣờng hợp cột tháp đặt nghiêng chút phía bờ để giảm ứng lực dây neo (dây neo trụ tháp vào mố) 2000 2500 35200 8050 8050 3400 9000 9000 2500 1175 2500 16100 2500 44312 8755 22250 8755 12180 10000 3200 3200 2500 5000 2500 14445 14445 16400 61000 2500 50000 8x4000=32000 50000 15100 35000 10550 15000 15000 3000 1500 2000 8000 2000 4000 4500 28000 9250 5500 9250 3000 1500 14200 32500 28000 32500 20500 Hình 11.32: Ví dụ cấu tạo trụ tháp cầu treo dây xiên - dầm cứng 3500 12180 10562 81300 150  203  11.3 Cầu treo dây võng 11.3.1 Đặc điểm cấu tạo Cầu treo dây võng hệ thống kết cấu liên hợp gồm dầm cứng dàn cứng thép BTCT cáp thép đóng vai trò dây treo Khác với cầu dây xiên, cáp treo dầm không liên kết trực tiếp vào trụ cầu mà đƣợc liên kết thông qua hệ thống cáp chủ treo võng qua đỉnh trụ đƣợc neo chắn vào hố neo Các cáp treo kết cấu nhịp thƣờng theo phƣơng thẳng đứng khai thác đƣợc triệt để khả làm việc dây làm cho cầu treo dây võng có khả vƣợt nhịp lớn cầu dây văng nhiều Bảng 11.1 Một số công trình cầu treo theo lịch sử phát triển Cấu tạo cầu treo dây võng gồm số phận chủ yếu sau: + Dầm cứng dàn cứng: kết cấu dọc chịu phân bố hoạt tải làm việc nhƣ kết cấu dầm cứng đồng thời phải đảm bảo ổn định khí động học cho kết cấu  204  + Cáp chủ (cáp chính): Là phận chịu lực cầu, nâng đỡ dầm hệ mặt cầu, chuyển tải trọng từ dầm đến tháp cầu + Tháp cầu (trụ cầu): Là phận đỡ cáp chủ, tiếp nhận tải trọng từ cáp chủ chuyển tải trọng xuống móng cơng trình + Khối neo (mố neo): Là khối bêtông nặng để neo giữ cáp chủ, làm việc nhƣ phận chịu lực cuối hệ thống cầu treo dây võng Hình 11.33 Sơ đồ bố trí phận cầu treo dây võng 11.3.2 Phân loại cầu treo - Phân loại theo số lƣợng nhịp: + Cầu treo nhịp (hình 11.34) + Cầu treo nhịp (hình 11.35) + Cầu treo nhiều nhịp (hình 11.36)  205  Hình 11.34 Sơ đồ cầu treo nhịp Dây cáp chủ; Tháp cầu; Trụ bờ; Dầm cứng; Mố neo; Dây treo Hình 11.35 Các sơ đồ cấu tạo cầu treo nhịp Hình 11.36 Các sơ đồ cấu tạo cầu treo nhiều nhịp - Phân loại theo cấu tạo dầm cứng + Dầm cứng tĩnh định (Hình 11.37a) + Dầm cứng liên tục (Hình 11.37nb) Hình 11.37  206  - - Phân loại theo hình thức bố trí dây treo: + Dây treo thẳng (hình 11.38a) + Dây treo chéo (hình 11.38b) + Dây treo kết hợp dây văng (hình 11.38c) Hình 11.38 Phân loại theo phƣơng pháp neo cáp chủ: + Neo ngồi - neo mố neo (hình 11.39a) – Hệ có lực ngang tác dụng lên mố, trụ + Tự neo - neo vào dầm cứng (hình 11.39b) – Hệ khơng có lực ngang tác dụng lên mố, trụ Hình 11.39 11.3.3 Cấu tạo dây chủ - - Cáp chủ bó sợi song song bó sợi xoắn gồm loại nhƣ sau: + Dây cáp tao; + Dây cáp nhiều tao; + Dây cáp sít Bó sợi song song gồm sợi thép D3-5mm đƣợc xếp thẳng song song tạo thành bó có đƣờng kính lớn theo yêu cầu  207  - - - - - - Dây cáp tao dây cáp có sợi thép quanh sợi ngƣời ta lần lƣợt quấn sợi thép thành nhiều lớp, lớp có vòng xoắn ngƣợc chiều để cáp khỏi bị tởi chiều (hình 11.40a) Cáp nhiều tao loại cáp đƣợc bệnh nhiều tao, thơng thƣờng có tao xung quanh quấn khoảng từ – tao Chiều xoắn sợi thép tao thƣờng ngƣợc (hình 11.40b) Dây cáp sít dây cáp kín làm sợi thép tròn sợi dẹt Phần lõi tao cáp sợi tròn, tiếp đến lớp dây thép tiết diện hình nêm ngồi lớp dây tiết diện hình chữ Z Khi chịu lực dây hình nêm hình chữ Z ép chặt vào bảo vệ cho nƣớc khí ẩm khơng lọt vào dây cáp Loại cáp thƣờng có mơđuyn đàn hồi lớn chống gỉ tốt loại cáp thƣờng (hình 11.40c) Cáp nhiều tao cáp đặc biệt loại cáp đƣợc bổ sung thao cáp nhỏ tao cáp lớn nhờ mà dây cáp chặt hơn, biến dạng nhỏ (hình 11.40d) Hình 11.40 Các loại dây cáp xoắn Khi chịu kéo, sội cáp tao cáp dây cáp xoắn có khuynh hƣớng duỗi thẳng làm tăng biến dạng cáp Vì môđuyn đàn hồi dây cáp xoắn vào khoảng 160000 MPa Dây chủ cầu treo thƣờng làm nhiều dây cáp đặt thành hàng riêng biệt gộp lại thành bó lớn + ối với cầu treo nhịp nhỏ, nội lực không lớn lắm, số lƣợng dây cáp ít, tiết diện dây nhỏ nên bố trí sợi dây cáp riêng biệt Các dây bố trí thành hàng ngang (hình 11.41.a) thẳng đứng (hình 11.41.c) + ối với cầu có chiều dài nhịp lớn, nội lực lớn, số lƣợng dây cáp nhiều Nếu bố trí dây cáp riêng biệt dẫn đến tiết diện dây lớn, khe hở dây nhiều gây khó khăn việc kiểm tra, bảo dƣỡng dễ bị gỉ sét trình khai thác Vì vậy, thƣờng tập trung dây cáp, sợi cáp thành bó lớn với tiết diện tròn, chữ nhật (hình 11.41.b) đa giác (hình 11.41.d) Khe hở sợi dây cáp bó lớn đƣợc bơi mỡ chống gỉ  208  Hình 11.41 Bố trí dây cáp cáp chủ - - Dây cáp vắt qua đỉnh tháp cầu gối đặc biệt có rãnh cong để dây cáp nằm lọt vào Gối đỡ dây tháp cầu đƣợc cấu tạo tùy thuộc vào trƣờng hợp cụ thể Nếu tháp cầu loại tháp có chân ngàm cứng vào trụ cầu gối tháp cầu phải kê lăn để đảm báo dây di động theo chiều dọc cầu (hình 11.42.a) Trƣờng hợp tháp cầu có liên kết khớp chân, độ cứng cột tháp tƣơng đối nhỏ gối đỡ dây phải gắn chặt vào đỉnh tháp cầu Chuyển vị gối đƣợc đảm bảo tháp nghiêng uốn theo phƣơng dọc cầu (hình 11.42.b) Hình 11.42 - Dây cáp vắt qua tháp cầu thƣờng bị uốn cong nhƣng bán kính cong lớn từ 300 đến 500 lần đƣờng kính sợi dây cáp hầu nhƣ khơng xuất ứng suất phụ dây cáp  209  - - Trong cầu treo mà dây chủ đƣợc uốn cong điểm tựa dây đỉnh mố trƣớc neo vào mố néo, ngƣời ta bố trí gối chuyển hƣớng di động lăn (hình 11.43) Hình 11.43 Gối di động chuyển hướng cáp đỉnh mố Trƣờng hợp cầu treo có dây chủ liên kết cố định với dầm cứng nhịp phải dùng thép thép đúc hình đai có bulơng liên kết chặt vào dầm cứng Số lƣợng bulông lực xiết bulông phải đảm bảo đủ để chịu lực ngang cầu chịu tải trọng không đối xứng theo chiều dọc cầu (hình 11.44) Hình 11.44 Liên kết dây cáp vào dầm cứng 11.3.4 Cấu tạo dây treo đứng - Dây treo đứng cầu treo thƣờng làm thép tròn dây cáp Dây đứng thép tròn thƣờng đƣợc đánh ren đầu để bắt ốc vào tạo lỗ để bắt bulơng Có thể liên kết dây đứng với cáp chủ dầm cứng nhiều cách khác  210  Hình 11.45 Liên kết dây đứng với cáp chủ dầm cứng Cáp chủ; Đai ép cáp chủ; Thanh đứng dây cáp; Thép chèn khe hở; Thép đúc; – Bản chốt; Dầm chủ; Biên giàn chủ; Neo thép; 10 Bản mút thừa biên; 11 Bản đệm để điều chỉnh chiều dài  211  Hình 11.46 Liên kết treo đứng dầm cứng a Liên kết thép đúc bắt bulông vào cánh dầm cứng b Liên kết nối c Bộ phận tăng thay đổi chiều dài treo đứng thép tròn Thanh treo đứng thép tròn; Chốt; Bản thép đúc; Bản nối Dầm chủ; Tăng 11.3.5 Cấu tạo tháp cầu - - - Tháp cầu treo đƣợc làm thép bêtông cốt thép Thông thƣờng tháp cầu làm thép việc chế tạo, thi cơng đơn giản nhanh Tuy nhiên tháp cầu bêtông cốt thép đƣợc áp dụng phổ biến độ cứng lớn Liên kết chân tháp với trụ khớp ngàm Thơng thƣờng tháp cầu thép đƣợc liên kết khớp với trụ tháp cầu bêtơng đƣợc liên kết với trụ liên kết ngàm Theo phƣơng ngang cầu, cột tháp đƣợc liên kết với thành khung cứng ngang đặc giàn thép Chiều cao tháp thƣờng chọn từ (1/5 – 1/7)Lnhịp Các dạng cấu tạo trụ tháp (hình 11.46, 11.47) Dạng mặt cắt ngang trụ tháp thƣờng có dạng rỗng để tăng độ cứng tiết kiệm vật liệu (hình 11.48)  212  Hình 11.47 Các dạng tháp cầu thép Hình 11.48 Một số dạng cắt ngang cột tháp cầu thép  213  11.3.6 Cấu tạo dầm cứng - - Dầm cứng cầu treo thƣờng đƣợc cấu tạo dƣới dạng hai số dầm, dàn, dầm tiết diện hình hộp vừa làm đƣờng xe chạy vừa tăng độ cứng chống xoắn cho cầu Dầm dàn cứng thƣờng có chiều cao khơng đổi tồn chiều dài Tuy nhiên dầm liên tục mút thừa làm chiều cao thay đổi Dầm cứng, dầm cứng thƣờng đặt mặt phẳng cáp chủ nằm ngồi Cáp treo đứng liên kết trực tiếp vào dầm chủ, dầm ngang đầu thừa dầm ngang Hình 11.49 Các dạng mặt cắt ngang dầm cứng cầu treo  214  Hình 11.50 Các dạng mặt cắt ngang giàn cứng ... CHUNG VỀ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 Đặc điểm cầu bê tông cốt thép Cầu cơng trình nhân tạo để đƣờng giao thông vƣợt qua chƣớng ngại vật nhƣ sông, suối, khe núi, vực sâu, … Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05... vòm, … Kết cấu nhịp cầu BTCT kết cấu đƣợc tạo thành từ kết hợp loại vật liệu bê tông cốt thép Trong nội dung môn học, đề cập đến vấn đề liên quan đến thiết kế kết cấu nhịp cầu BTCT ặc điểm cầu BTCT... Nhƣợc điểm cầu bê tơng cốt thép Khó đảm bảo chất lƣợng, đặc biệt chế tạo trƣờng 2 Khả vƣợt nhịp nhỏ so với cầu thép có trọng lƣợng thân lớn Ln tồn vết nứt bê tông, kể cầu bê tông cốt thép dự