BG cơ sở công trình Cầu (Trg ĐH GTVT cs II)

MỤC LỤC BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ CÁC CƠNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG CHƯƠNG 2: 25 CÁC CĂN CỨ CƠ BẢN VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỂ THIẾT KẾ CẦU .25 CHƯƠNG 3: 35 THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU .35 CHƯƠNG 4: 43 MẶT CẦU VÀ ĐƯỜNG NGƯỜI ĐI .43 CHƯƠNG 5: 69 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ CẦU .69 CHƯƠNG 6: 75 CẤU TẠO MỐ TRỤ CẦU DẦM 75 CHƯƠNG 7: .101 CƠ SỞ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU 101 CHƯƠNG 8: .113 TÍNH TOÁN MỐ TRỤ CẦU DẦM .113 CHƯƠNG 9: .125 GỐI CẦU 125 BỘ MÔN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ CÁC CƠNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG 1.1 CÁC LOẠI CƠNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG: - Khái niệm: Là kết cấu người xây dựng đường cho phép vượt qua chướng ngại vật để đảm bảo giao thơng - Cơng trình nhân tạo đường bao gồm: + Cơng trình vượt sơng, suối, thung lũng,…: Cầu, hầm + Cơng trình chắn đất: Tường chắn + Cơng trình thoát nước nhỏ: Cống, đường tràn, cầu tràn 1.1.1 Cầu: Cầu cơng trình để vượt qua dịng nước, qua thung lũng, qua đường, qua khu vực sản xuất, khu thương mại qua khu dân cư Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 cầu kết cấu vượt độ không 6m tạo thành phần đường Hình 1.1a: Mơ hình cơng trình cầu Hình 1.1b: Cầu Bixby (Hoa kỳ) Hình 1.1c: Cầu Nanpu (Trung Quốc) 1.1.2 Các cơng trình nước nhỏ: - Đường tràn cơng trình có mặt đường nằm sát cao độ đáy sông, vào mùa mưa nước chảy tràn qua mặt đường xe cộ lại Có thể đặt cống bên để nước Áp dụng: Cho dịng chảy có lưu lượng nhỏ, có lũ xảy thời gian ngắn Hình 1.2a: Mơ hình đường tràn BỘ MƠN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU Hình 1.2b: Cơng trình đường tràn thực tế - Cầu tràn cơng trình thiết kế dành lối nước đường, đủ để dịng chảy thơng qua với lưu lượng định Khi vượt lưu lượng này, nước tràn qua đường Áp dụng: Cho dịng chảy có lưu lượng nhỏ trung bình tương đối kéo dài năm Hình 1.3a: Mơ hình cầu tràn Hình 1.3b: Cơng trình cầu tràn thực tế - Cống cơng trình nước chủ yếu qua dịng nước nhỏ, có lưu lượng nhỏ (Q ≤ 40 ÷ 50 m3/s) Quy định: Chiều dày lớp đất đắp đỉnh cống ≥ 0.5m để phân bố áp lực bánh xe giảm lực xung kích Hình 1.4a: Mơ hình cống nước qua đường BỘ MƠN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU Hình 1.4b: Cơng trình cống thực tế 1.1.3 Tường chắn: Tường chắn cơng trình chắn đất, xây dựng nhằm đảm bảo ổn định độ dốc taluy đường Hình 1.5: Cơng trình tường chắn 1.1.4 Hầm: Hầm cơng trình có cao độ tuyến đường thấp nhiều so với mặt đất tự nhiên Tùy theo mục đích sử dụng có cơng trình hầm sau: - Hầm vượt núi: Là hầm xây dựng xuyên qua núi, có cao độ tuyến đường thấp nhiều so với cao độ mặt đất tự nhiên Hình 1.6a: Mơ hình hầm vượt núi BỘ MÔN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU Hình 1.6b: Hầm Hải Vân (Việt Nam) - Hầm vượt sông, eo biển: Khi vượt qua sông lớn, eo biển sâu, việc xây dựng trụ cầu khó khăn cầu cao, ta làm hầm Hình 1.7: Hầm Thủ Thiêm (Việt Nam) - Hầm giao thơng lịng đất: Trong thành phố đông dân cư để đảm bảo giao thơng nhanh chóng, xây dựng hầm cho người, xe cộ tàu điện qua Hình 1.8a: Mơ hình hầm giao thơng lịng đất BỘ MƠN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU Hình 1.8b: Cơng trình hầm giao thơng lịng đất Hình 1.8c: Mơ hình xây dựng tàu điện ngầm Hà Nội tương lai - Hầm vượt đường (hầm chui): Tại nút giao ta xây dựng hầm chui Hình 1.9: Cơng trình hầm vượt đường BỘ MƠN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU 1.2 CÁC BỘ PHẬN VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CẦU: 1.2.1 Các phận cơng trình cầu: - Cơng trình cầu bao gồm: Cầu, đường dẫn vào cầu, cơng trình điều chỉnh dịng chảy gia cố bờ sông - Cầu bao gồm: Kết cấu phần kết cấu phần + Kết cấu phần trên: Kết cấu nhịp Tác dụng: Tạo bề mặt cho xe chạy cho người cầu, đảm bảo xe chạy êm thuận an toàn trình chuyển động + Kết cấu phần dưới: Mố cầu, trụ cầu, móng Tác dụng: Đỡ kết cấu phần truyền tải trọng từ kết cấu phần xuống đất Kết cấu phần thường chiếm (40 ÷ 60)% tổng giá thành xây dựng cơng trình Hình 1.10: Các phận cầu - Ngồi cịn có kết cấu phụ trợ khác như: Lớp phủ mặt cầu, lan can, hệ thống thoát nước, gối cầu, khe co giãn, … 1.2.2 Các kích thước cầu: Ltt1 Ltt1 Ltt2 Lnh H1 H Hkt Lnh MNCN MNTT MNTN Lo Lcau Hình 1.11: Các kích thước cầu - Các chiều dài cầu: + Khẩu độ thoát nước cầu (L 0): Là khoảng cách tính từ mép mố bên đến mép mố bên Khẩu độ thoát nước cầu xác định sở tính tốn thủy văn cầu theo tần suất thiết kế P%, đảm bảo sau xây dựng cầu không phát sinh tượng xói chung xói cục lớn không tạo nên mực nước dềnh lớn trước cầu + Chiều dài nhịp (Lnh): Là khoảng cách tính từ đầu dầm bên đến đầu dầm bên BỘ MÔN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU + Chiều dài nhịp tính tốn (Ltt): Là chiều dài đoạn dầm mà biểu đồ mơmen khơng đổi dấu + Chiều dài toàn cầu (Lcau): Là chiều dài tính từ mố bên đến mố bên Lcau = ∑Lnh + ∑a + 2.Lmo Trong đó: • Lnh: Là chiều dài nhịp • a: Khe hở đầu dầm • Lmo: Chiều dài mố cầu - Các chiều cao thiết kế cầu: + Chiều cao tự cầu (H): Là khoảng cách tính từ đáy KCN đến MNCN + Chiều cao kiến trúc cầu (Hkt): Là khoảng cách tính từ đáy KCN đến mặt đường xe chạy + Chiều cao cầu (H1): Là khoảng cách tính từ mặt đường xe chạy đến MNTN (đối với cầu vượt qua dòng nước) đến mặt đất tự nhiên (đối với cầu cạn) - Các mực nước thiết kế: + Mực nước cao (MNCN): Là mực nước lớn xuất sông ứng với tần suất lũ thiết kế P% Dựa vào MNCN để xác định độ cầu tính tốn cao độ đáy dầm + Mực nước thấp (MNTN): Là mực nước thấp xuất sông ứng với tần suất lũ thiết kế P% Dựa vào MNTN để biết vị trí chỗ lịng sơng nước sâu mùa cạn, vào để xác định vị trí nhịp thơng thuyền Ngồi cịn xác định cao độ đỉnh bệ móng trụ sông Mực nước cao mực nước thấp xác định theo số liệu quan trắc thủy văn mực nước lũ, tính tốn theo tần suất P% quy định cầu đường khác + Mực nước thông thuyền (MNTT): Là mực nước cao cho phép tàu bè lại cầu an toàn Dựa vào MNTT chiều cao thông thuyền để xác định cao độ đáy dầm Theo Tiêu chuẩn 22TCN18-79, tần suất thiết kế để tính MNCN, MNTN cho cầu vừa, cầu lớn 1%, MNTT 5% Hiện theo Tiêu chuẩn 22TCN272-05 không quy định  Xác định cao độ đáy dầm: + Đáy dầm vị trí phải cao MNCN ≥ 0.5m sông đồng ≥ 1.0m sơng miền núi có đá lăn trơi (đường ơtơ) + Tại nơi khô cạn cầu cạn, cầu vượt cao độ đáy dầm vị trí phải cao mặt đất tự nhiên ≥ 1.0m + Cao độ đáy dầm phải cao MNTT cộng với chiều cao thông thuyền + Đỉnh xà mũ mố trụ phải cao MNCN tối thiểu 0.25m BỘ MÔN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU 1.3 PHÂN LOẠI CẦU: 1.3.1 Phân loại theo mục đích sử dụng: Tùy theo mục đích sử dụng, phân thành loại cầu: - Cầu ơtơ: Là cơng trình cầu cho tất phương tiện giao thông đường ôtô như: xe tải, xe gắn máy, xe thơ sơ đồn người hành, - Cầu đường sắt: Được xây dựng dành riêng cho tàu hỏa - Cầu bộ: Phục vụ dành riêng cho người - Cầu thành phố: Là cầu cho ô tô, tàu điện, người bộ, - Cầu chạy chung: Là cầu cho ô tô, xe lửa, người bộ, - Cầu đặc biệt: Là cầu phục vụ cho ống dẫn nước, ống dẫn khí, 1.3.2 Phân loại theo vật liệu làm kết cấu nhịp: - Cầu gỗ - Cầu đá - Cầu bê tông - Cầu bê tông cốt thép - Cầu thép 1.3.3 Phân loại theo chướng ngại vật: - Cầu thông thường (vượt sông): Là công trình cầu xây dựng vượt qua dịng nước như: sơng, suối, khe sâu, Hình 1.12a: Mơ hình cầu thơng thường Hình 1.12b: Cơng trình cầu thơng thường BỘ MÔN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU - Cầu vượt (cầu qua đường): Là công trình cầu thiết kế cho nút giao khác mức đường ơtơ đường sắt Hình 1.13a: Mơ hình cầu vượt đường Hình 1.13b: Cơng trình cầu vượt đường - Cầu cạn: Là cơng trình cầu xây dựng mặt đất để làm cầu dẫn vào cầu nâng cao độ tuyến đường lên để giải phóng khơng gian bên Hình 1.14a: Mơ hình cầu cạn Hình 1.14b: Cơng trình cầu cạn - Cầu cao: Là cơng trình cầu bắc qua thung lũng khe sâu, trụ cầu có chiều cao > 20 ÷ 25 m, chí đến hàng trăm mét BỘ MÔN CẦU HẦM - CSII 10 ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II ... tràn BỘ MÔN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU Hình 1.2b: Cơng trình đường tràn thực tế - Cầu tràn cơng trình thiết... hình cầu thơng thường Hình 1.12b: Cơng trình cầu thơng thường BỘ MƠN CẦU HẦM - CSII ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU - Cầu vượt... 1.18a: Mơ hình cầu nâng Hình 1.18b: Cơng trình cầu nâng BỘ MƠN CẦU HẦM - CSII 12 ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II CHƯƠNG 1: KN VỀ CÁC CTNT TRÊN ĐƯỜNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU + Cầu quay: KCN