bài giảng mố trụ cầu có chọn lọc và phân tích, đưa ra các nội dung cơ bản nhất về mố trụ dành cho sinh viên khối ngành cao đăng đại . bài giảng được trình bày ngắn gọn bởi TS Nguyễn Thị Phương có nhiều kinh nghiệm trong việc phân tích tính toán kết cấu. đặc biệt là kết cấu xây dựng cầu
TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG MỐ, TRỤ VÀ GỐI CẦU DẦM DÀNH CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC CHÍNH QUY CHUYÊN NGÀNH CNKT XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG BỘ 09 2017 TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG MỐ, TRỤ VÀ GỐI CẤU DẦM DÀNH CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC CHÍNH QUY CHUYÊN NGÀNH CNKT XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG BỘ 09 2017 Nguyen Thi Phuong, PhD Bridge and Tunnel Division, Faculty of Civil Engineering University of Transport Technology 54 Trieu Khuc, Thanh Xuan, Ha Noi, Vietnam Email: phuongnt@utt.edu.vn Tel: +84 916 074 589 https://scholar.google.com/citations?user=yJDPbs8AAAAJ&hl=vi http://utt.edu.vn/teacher.php/nguyen-thi-phuong-gv130/profile.html Nguyễn Thò Phương Bộ môn Cầu-Hầm, Khoa Công trình Trường đại học Công nghệ Giao thông Vận tải 54 Triều Khúc, Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam Email: phuongnt@utt.edu.vn Tel: +84 916 074 589 https://scholar.google.com/citations?user=yJDPbs8AAAAJ&hl=vi http://utt.edu.vn/teacher.php/nguyen-thi-phuong-gv130/profile.html CHƯƠNG 2: MỐ, TRỤ VÀ GỐI CẦU DẦM 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ, CẦU DẦM 2.1.1 Tác dụng mố trụ cầu dầm Mố trụ cầu phận quan trọng cơng trình cầu, có chức đỡ kết cấu nhịp, truyền tải trọng thẳng đứng ngang xuống đất Mố cầu phần tiếp giáp cầu đường, đảm bảo xe chạy êm thuận Mố cầu có tác dụng tường chắn đất đường đàu cầu để đường không bị lún sụt, xói lở Mố cầu có hình dạng khơng đối xứng chịu áp lực phía Hình 2.1 Cấu tạo chung mố 1- Tường đỉnh; – Mũ mố; – Tường thân; 4-Tường cánh; – Móng mố; –Nón mố Tường đỉnh phận chắn đất sau dầm chủ dầm mặt cầu, có chiều cao tính từ mặt cầu đến mặt kê gối Mũ mố phận để kê gối cầu, chịu áp lực trực tiếp từ kết cấu nhịp truyền xuống Tường thân phận đỡ tường đỉnh mũ mố 17 Tường cánh tường chắn đất chống sụt lở đường theo phương ngang cầu Móng mố phận đỡ tường trước tường thân tường cánh Nón mố cơng trình chống sói lở, lún sụt ta luy đường taị vị trí đầu cầu đồng thời có tác dụng cơng trình dẫn dòng chảy, tuỳ theo độ dốc taluy, vận tốc nước, nón mố đắp đất gia cố cỏ, gia cố đá hộc làm dạng tường chắn 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 ngang cầu phải đảm bảo yêu cầu về: + Mỹ quan + Thông truyền + Va xô tàu thuyền + Tác động dòng chảy Hình 2.2: Bố trí chung cầu Về mặt kính tế, mố trụ cầu chiếm tỷ lệ đáng kể, đến 50% vốn đầu tư xây dựng cơng trình Mố trụ kết cấu phần dưới, nằm vùng ẩm ướt, dễ bị xâm thực, xói lở, bào mòn việc xây dựng, thay đổi, sửa chữa khó khăn nên thiết kế cần ý cho phù hợp với địa hình, địa chất, điều kiện kỹ thuật khác dự đoán trước phát triển tải trọng Vì vậy, mố trụ cầu phải đảm bảo yêu cầu kinh tế, kỹ thuật, xây dựng khai thác Đảm bảo yêu cầu kinh tế, kỹ thuật nghĩa mố trụ sử dụng vật liệu cách hợp lý, có kích thước chọn cho có trị số nhỏ mà đảm bảo cường độ, độ cứng, độ ổn định khơng bị xói lở, lún, sụt Đảm bảo yêu cầu xây dựng nghĩa sử dụng kết cấu lắp ghép, chế tạo sẵn cơng xưởng, giới hố thi cơng 18 Đảm bảo yêu cầu khai thác: cho phép thoát nước êm thuận cầu, bảo đảm mỹ quan cầu, không cản trở lại cầu cầu vượt, chống bào mòn bề mặt mố trụ 2.1.2 Phân loại mố trụ cầu dầm - Theo sơ đồ tĩnh học + Mố trụ cầu dầm + Mố trụ cầu khung + Mố trụ cầu treo + Mố trụ cầu dây văng - Theo độ cứng dọc cầu: + Mố trụ cứng: Kích thước lớn, lượng lớn Khi chịu lực biến dạng mố trụ tương đối nhỏ bỏ qua Mỗi trụ có khả chịu tồn tải trọng ngang theo phương dọc cầu từ kết cấu nhịp truyền đến tải trọng ngang áp lực đất gây Loại mố trụ áp dụng cho cầu nhỏ, cầu trung cầu lớn + Mố trụ dẻo: mố có dặc diểm: thân mố trụ cóa độ cứng tương đói nhỏ, đầu KCN khơng chuyển dịch tịnh tiến (trượt lăn xà mũ) Kích thước mảnh, độ cứng nhỏ gồm: Xà mũ, cọc (cột) Trên mố trụ có gối cố định không cần gối Khi chịu lực ngang theo phương dọc cầu toàn kết cấu nhịp trụ làm việc khung lực tác dụng ngang truyền cho cho trụ theo tỷ lệ độ cứng chúng Lúc cầu làm việc khung nhiều nhịp giảm lực ngang tác dụng lên trụ Tuy nhiên mố trụ dẻo chịu va xơ sơng có thơng thuyền, trơi không làm Nhưng với loại mố trụ cho phép sử dụng vật liệu hợp lý nên giảm kích thước mố trụ Áp dụng cho cầu nhịp nhỏ chiều cao H 1m/s Cấu tạo: Trụ có 1, hay nhiều cột thuỳ thuộc vào khổ cầu kích thước cột Cột có tiết diện vng, chữ nhật hình vành khăn Cột vành khăn hay sử dụng giảm trọng lượng lắp ráp Cột đặt trực tiếp lên móng chung hay riêng trực tiếp lên đất tầng đất đủ khả chịu lực Hình 2.29 Trụ dẻo dạng cột 2.4.3 Mố dẻo 2.4.3.1 Mố dẻo dạng cọc -Phạm vi sử dụng: Khi chiều cao đất đắp H 6m, chiều dài nhịp l < 40m loại dung phổ biến đơn giản - Cấu tạo: Cũng giống trụ dẻo gồm cọc, xà mũ khác trụ xà mũ có tường đỉnh tường cánh có nhiệm vụ chắn đất - Khi chiều cao đất đắp H 2m, l 20m dùng hàng cọc - Khi H lớn bố trí thêm hàng cọc xiên - Xà mũ có chiều cao h 40 cm, toàn thân cọc nằm đất đắp nón mố có kích thước cọc trụ dẻo 47 TS Nguyễn Thị Phương Bài giảng Mố trụ cầu Hình 2.30: Cấu tạo mố dẻo dạng cọc 2.4.3.2 Mố dẻo dạng cột Áp dụng cầu có chiều cao đất đắp lên tới 3m Giống mố dẻo dạng cọc đường kính cột lớn nên mố cần cột ống - Khi l (1215)m dùng cọc ống 0.8m đóng sâu 8m - Khi l (1824)m dùng cọc ống 1.0m đóng sâu 12m Hình 2.31 Cấu tạo mố dẻo dạng cột 2.4.3.3 Mố có dạng tường chắn Khi chiều cao đất đắp chiều dài nhịp không lớn lắm, cầu vượt đường, cầu thành phố dùng mố dạng tường mỏng BTCT có sườn tăng cường tam giác Ưu điểm loại đất đắp phía trước khơng lấn vào phần khơng gian gầm cầu cầu vượt đường giảm chiều dài nhịp 48 TS Nguyễn Thị Phương Bài giảng Mố trụ cầu Hình 2.32: Cấu tạo mố dạng tường chắn a) Tường chắn dọc b) Tường chắn ngang - Khi H lớn, mố có cấu tạo tường song song riêng rẽ để giảm áp lực đất lên tường, nhược điểm đắp không tốt đất chui phía trước 2.5 CẤU TẠO GỐI CẦU 2.5.1 Khái niệm chung gối cầu Gối cầu làm nhiệm vụ truyền áp lực tập trung từ KCN xuống mố trụ đảm bảo cho KCN quay di động tự tác dụng hoạt tải nhiệt độ thay đổi, Căn vào tính chất làm việc gốid cầu có hai loại : gối cố định gối di động Gối cố định: cho phép KCN có chuyển vị xoay khơng cho chuyển vị theo hai phương ngang đứng Gối di động: cho phép đầu KCN vừa chuyển vị xoay vừa chuyển vị theo hai phương ngang 49 TS Nguyễn Thị Phương Bài giảng Mố trụ cầu Bố trí gối cầu : Trong cầu đường ơtơ cầu đường thành phố theo phương dọc cầu thường bố trí đầu gối cố định đầu gối di động Trong cầu giản đơn nhiều nhịp trụ thường bố trí gối di động nhịp gối cố định nhịp Đối với trụ có chiều cao lớn thường bố trí hai gối di động để giảm lực đẩy ngang, khơng nên bố trí gối cố định trụ cao để giảm lực đẩy ngang cho trụ gây bất lợi Đối với cầu mút thừa việc bố trí gối phức tạp hơn, gối cố định gối di động bố trí cho gối di động đặt mút thừa không gây chuyển vị lớn đơi dầm mút thừa để bố trí gối để chuyển vị nhiệt độ tồn cầu truyền phía, dầm đeo bố trí gối di động hai đầu nhịp đặt gối cố định mố tất gối lại gối di động Khi bề rộng cầu không lớn (b12m) bố trí gối hình vẽ Hình 2.18: Bố trí gối mặt 2.5.2 Cấu tạo loại gối cầu Cấu tạo gối cầu phụ thuộc vào trị số áp lực truyền lên gối , gối di động phụ thuộc vào độ dịch chuyển kết cấu nhịp ,chiều dài nhịp lớn cấu tạo gối cầu cần phải hoàn chỉnh để đảm bảo chuyển vị xoay tự cuả đầu kết cấu nhịp 2.5.2.1 Cấu tạo gối cầu dầm BTCT: Trong kết cấu nhịp cầu cầu dầm giản đơn nhịp < 9m cầu ôtô dùng đệm đàn hồi làm gối Với nhịp từ 9-18m với cầu ôtô dùng gối tiếp tuyến - Cấu tạo gối tiếp tuyến: 50 TS Nguyễn Thị Phương Bài giảng Mố trụ cầu Gồm thép có chiều dày (3050)mm gọi thớt gối Thớt thép phẳng hàn vào thép neo chôn sẵn dầm BTCT Thớt có mặt tiếp xúc hình trụ liên kết với thép chôn sẵn đá kê gối Cấu tạo gối cố định gối di động khác chỗ: Gối cố định có chốt vấu để ngăn cản chuyển vị thớt thớt Gối di động có đặt nẹp sườn bên để ngăn không cho thớt chuyển vị theo phương ngang so với thớt Gối chịu phản lực gối đến 300T Hình 2.19: Gối tiếp tuyến Thép neo; Thép bản; Thớt trên; Chốt thép (gối cố định) Thớt dưới; Khi chiều dài nhịp lớn 18-20m để đảm bảo chuyển vị tự KCN áp dụng gối di động lăn BTCT, gối thép hàn có lăn cắt vát hạc lăn tròn - Cấu tạo gối lăn BTCT: Gồm thép bề mặt hình trụ, khối BTCT có M300400, chiều cao gối khoảng (6070)cm Gối chịu phản lực đến 80T Hình 2.20: Gối lăn BTCT 51 TS Nguyễn Thị Phương Bài giảng Mố trụ cầu Cấu tạo gối lăn thép cắt vát: - Áp dụng: Dùng cho nhịp L = (3033)m - Cấu tạo: Giống gối lăn BTCT khối BTCT thay lăn thép vát góc Hình 2.21: Gối lăn thép cắt vát Hiện cầu BTCT đường ôtô gối cao su áp dụng rộng rãi có ưu điểm sau: Tiết kiệm thép , chiều cao nhỏ chế toạ boả dưỡng dễ dàng ,làm giảm chấn động mặt tiếp xúc gối cầu không cần bảo dưỡng Gối cao su dùng nước ta có hai loại * Gối cao su phẳng - Áp dụng: Dùng cho nhịp L = (3033)m - Cấu tạo: Có thép dày 5mm nằm lớp cao su Các thép có tác dụng cốt thép ngăn cản tăng độ cứng gối chịu phản lực thẳng đứng Nhờ tính chất đàn hồi cao su, tiết diện đầu dầm chuyển vị xoay chuyển vị trượt Gối có dạng hình tròn hình chữ nhật Hiện loại gối cao su phẳng chữ nhật sử dụng dự án cải tạo nâng cấp cầu Quốc lộ Gối chịu tải trọng đến 200T * Gối cao su hình chậu - Áp dụng: Dùng cho nhịp L =(40130)m - Cấu tạo: Gồm cao su hình tròn (1) đặt phận thép hình chậu (2) Trong gối di động chuyển vị trượt gối teflon PTFE (polytetra fluoroethylene) Tấm trượt teflon PTFE đặt khấc lõm thép Trên mặt trượt PTFE thép hợp kim có chiều dày 1mm Tấm PTFE có chiều dày từ (48)mm Để gối di động theo 1phương người ta đặt thêm nẹp dẫ hướng Gối cố định có nắp đậy Chịu phản lực gối (1002600)T 52 TS Nguyễn Thị Phương Bài giảng Mố trụ cầu Hình 2.22: Gối cao su hình chậu 2.5.2.2 Cấu tạo gối cầu dầm (dàn) thép: Trong cầu thép có nhịp 25m thường áp dụng loại gối tiếp tuyến giống cầu dầm BTCT Khi nhịp >25m phản lực gối từ (70-80) T đến (250-300) T nên dùng loại gối di động lăn - Cấu tạo: (hình vẽ) Số lăn khơng nên q Hình 2.23: Gối cầu thép nhịp lớn a) Gối cố định b) Gối di động 53 ... cầu cầu vượt, chống bào mòn bề mặt mố trụ 2.1.2 Phân loại mố trụ cầu dầm - Theo sơ đồ tĩnh học + Mố trụ cầu dầm + Mố trụ cầu khung + Mố trụ cầu treo + Mố trụ cầu dây văng - Theo độ cứng dọc cầu: ... chung mũ trụ Hình 2.14 Trụ nặng tồn khối (Trụ có mũ phân biệt với thân trụ) 27 TS Nguyễn Thị Phương Bài giảng Mố trụ cầu Hình 2.15 Trụ cầu tồn khối (Trụ có mũ trụ khơng phân biệt với thân trụ) 2.2.2.2... http://utt.edu.vn/teacher.php/nguyen-thi-phuong-gv130/profile.html CHƯƠNG 2: MỐ, TRỤ VÀ GỐI CẦU DẦM 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ, CẦU DẦM 2.1.1 Tác dụng mố trụ cầu dầm Mố trụ cầu phận quan trọng cơng trình cầu, có chức đỡ kết cấu nhịp, truyền