bài giảng Mố trụ cầu xây dựng mố trụ cầu

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

Trang 1

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 CẦU DẦM

Trang 2

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

Trang 3

1

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=vihttp://utt.edu.vn/teacher.php/nguyen-thi-phuong-gv130/profile.html

Nguyễn Thị 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=vihttp://utt.edu.vn/teacher.php/nguyen-thi-phuong-gv130/profile.html

Trang 4

17

CHƯƠNG 2: MỐ, TRỤ VÀ GỐI CẦU DẦM

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ, CẦU DẦM

bị lún sụt, xói lở Mố cầu có hình dạng không đối xứng và chịu áp lực một phía

Hình 2.1 Cấu tạo chung mố

1- Tường đỉnh; 2 – Mũ mố; 3 – Tường thân; 4-Tường cánh; 5 – Móng mố; 6 –Nón

Trang 5

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 và ngang cầu và phải đảm bảo các yêu cầu về:

+ Mỹ quan + Thông truyền + Va xô tàu thuyền + Tác động của dòng chảy

Vì vậy, mố trụ cầu phải đảm bảo những yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật, xây dựng và khai thác Đảm bảo yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật nghĩa là mố trụ sử dụng vật liệu một cách hợp lý, có kích thước cơ bản được chọn sao cho có trị số nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo

về cường độ, độ cứng, độ ổn định không bị xói lở, lún, sụt Đảm bảo về yêu cầu xây dựng nghĩa là sử dụng những kết cấu lắp ghép, chế tạo sẵn trong công xưởng, cơ giới hoá thi công

Trang 6

19

Đảm bảo yêu cầu về khai thác: cho phép thoát nước êm thuận dưới cầu, bảo đảm

mỹ quan của cầu, không cản trở sự đi lại dưới cầu trong cầu vượt, chống bào mòn bề mặt mố trụ

2.1.2 Phân loại mố trụ cầu dầm

+ Mố trụ cứng: Kích thước lớn, trong lượng lớn Khi chịu lực biến dạng của mố trụ

tương đối nhỏ có thể bỏ qua Mỗi trụ có khả năng chịu toàn bộ tải trọng ngang theo phương dọc cầu từ kết cấu nhịp truyền đến và tải trọng ngang do áp lực đất gây ra

Loại mố trụ này áp dụng cho cầu nhỏ, cầu trung và cầu lớn

+ Mố trụ dẻo: là mố có dặc diểm: thân mố trụ cóa độ cứng tương đói nhỏ, đầu KCN

không được chuyển dịch tịnh tiến (trượt hoặc lăn trên xà mũ) Kích thước thanh mảnh,

độ cứng nhỏ gồm: Xà mũ, cọc (cột) Trên mố trụ chỉ có gối cố định hoặc không cần gối Khi chịu lực ngang theo phương dọc cầu toàn bộ kết cấu nhịp và trụ sẽ làm việc như 1 khung và khi đó lực tác dụng ngang sẽ truyền cho cho các trụ theo tỷ lệ độ cứng của chúng Lúc này cầu làm việc như 1 khung nhiều nhịp  giảm lực ngang tác dụng lên trụ

Tuy nhiên mố trụ dẻo chịu va xô kém  các sông có thông thuyền, cây trôi không làm được Nhưng với loại mố trụ này cho phép sử dụng vật liệu hợp lý hơn nên giảm được kích thước mố trụ

Áp dụng cho cầu nhịp nhỏ và chiều cao H<6m và Ltt < 20m

- Theo vật liệu

+ Bê tông, đá xây

+ BTCT

- Theo phương pháp xây dựng

+ Toàn khối (đổ tại chỗ)

+ Lắp ghép

+ Bán lắp ghép

Trang 7

20

2.2 CẤU TẠO TRỤ CẦU DẦM

2.2.1 Các bộ phận cơ bản của trụ cầu dầm

Trụ cầu gồm 3 bộ phận chính: mũ, thân và móng trụ, trên những sông có dòng nước chảy xiết hoặc có khả năng va đập của tàu bè, cây trôi, có thể đặt bộ phận chống

va xô bảo vệ cho trụ

2.2.1.1 Mũ trụ

Mũ trụ chịu tải trọng trực tiếp từ kết cấu nhịp và truyền xuống thân trụ Kết cấu nhịp tựa trên mũ trụ thông qua gối cầu Tại chỗ đặt gối cầu, mũ trụ thường bố trí lưới cốt thép chịu ứng suất cục bộ có bước (5x5) cm Mặt trên của mũ trụ phải tạo dỗc ít nhất 1:10 để thoát nước Bê tông mũ trụ thường sử dụng M250 hoặc M300

Cấu tạo:

Hình 2.3: Mũ trụ

Mặt trên của mũ trụ phải tạo dốc thoát nước bằng bêtông với độ dốc ít nhất là 1:10 về các phía, mái dốc tốt nhất nên đúc cùng một lúc với mũ trụ và láng vữa xi măng nhẵn

Trên mặt bằng, kích thước mũ trụ thường lớn hơn thân trụ mỗi bên 10 cm để tạo ra những gò, đảm bảo cho nước ở mũ trụ chảy xuống, không thấm vào phần tiếp giáp giữa mũ và thân trụ, mặt dưới của gò có thể dốc ngược 1:10 hoặc tạo "rãnh giọt nước"

Tấm kê các loại gối di động có thể đặt chìm trong mũ trụ, nếu gối cầu có chiều cao lớn Trường hợp trên mũ trụ bố trí hai dãy gối cố định và di động có chiều cao khác nhau, có thể cấu tạo tấm BTCT để kê cao gối cố định

Nếu thân trụ tiết diện đặc thì mũ trụ chỉ chịu ép cục bộ, khi đó chiều dày mũ trụ khôngnên nhỏ hơn 40cm và phải bố trí lưới thép chịu lực cục bộ ở vị trí kê gối Lưới cốt thép bằng các thanh thép 812, mắt lưới từ 512cm, khoảng cách giữa các lưới

Trang 8

Trong nhiều trường hợp trên mũ trụ (và mũ mố) còn cấu tạo các tấm BTCT có chiều cao tới đáy dầm ngang, bố trí giữa hai tấm kê gối, để chống lực đẩy ngang theo phương ngang cầu

Hình 2.4: Một số dạng trụ cứng thường gặp

a) Trụ đặc thân hẹp; b) Trụ đặc thân rộng; c) Trụ thân cột

Cốt thép của mũ trụ được bố trí phụ thuộc vào cấu tạo thân trụ

Trang 9

22

- Trụ đặc thân rộng: cốt thép mũ trụ đặt theo cấu tạo : gồm hai lưới cốt thép trên và

dưới đường kính D10 bố trí cách nhau 200-250mm để chống ứng suất cục bộ

Hình 2.5: Cốt thép mũ trụ đặc thân rộng

- Trụ đặc thân hẹp: cốt thép mũ trụ phần hẫng phải được đặt theo tính toán Sơ đồ tính:

Dầm ngàm một đầu với các tải trọng tác dụng như sau:

+ Tải trọng: Trọng lượng bản thân mũ trụ

+ Trọng lượng đá kê gối

+ Phản lực gối do tĩnh tải: Rt

+ Phản lực gối do hoạt tải: Rh (có xét đến hệ số phân bố ngang)

Hình 2.6: Cốt thép mũ trụ đặc thân hẹp

Hình 2.7: Cốt thép mũ trụ thân cột

Trang 10

23

- Trụ thân cột: áp dụng trong cầu dàn thép có đường xe chạy dưới, cầu dầm

nhịp l = 2030m Cốt thép chịu lực của xà mũ thường có đường kính d=20mm, được

bố trí như sau:

Đá kê gối bằng BTCT M300, có lưới cốt thép theo tính toán Lưới cốt thép thường có

các kích thước sau:bề dày từ (812)mm có khi đến 14mm, kích thước mắt lưới (80x80

120x120)mm Khoảng cách các lưới phải thoả mãn yêu cầu cấu tạo tức khoảng cách các lưới (5070)mm

Kích thước cơ bản của mũ trụ cứng : có mặt cắt HCN hai đầu vát tròn

Hình 2.8: Mặt bằng mũ trụ

Theo chiều dọc cầu: kích thước mũ trụ A phụ thuộc vào khoảng cách hai gối a phụ thuộc vào kích đáy gối n1, n2 và c1 , c2

c1=15-20cm, c2= 30-50cm A=a + n1/2 +n2/2 +2 c1 +2 c2Theo phương dọc cầu: B phụ thuộc vào khoảng cánh hai tim gối 2 dầm biên b ,đáy gối m , kích thước c=15-20cm

B=b+ m + 2c +A

2.2.1.2 Thân trụ

Thân trụ làm nhiệm vụ truyền áp lực từ mũ trụ xuống móng và chịu các lực ngang theo phương dọc cầu và ngang cầu Mặt cắt ngang của trụ trong phạm vi lòng sông phải có dạng rẽ nước tốt Thân trụ phải chịu được va đập do cây trôi, ở các nhịp

có tàu thuyền qua lại còn phải chịu được va của tàu

Hình dạng mặt cắt ngang thân trụ phụ thuộc vào điều kiện dòng chảy dưới cầu

Trang 11

24

Hình 2.9: Một số mặt cắt ngang thân trụ

Tiết diện thân trụ có thể đặc, rỗng Thân trụ có dạng thân rộng, thân hẹp hoặc thân cột Kích thước thân trụ được xác định bằng tính toán tuỳ theo vật liệu, chiều cao, dạng trụ

Sườn bên có thể nghiêng Trụ cầu hiện đại có sườn bên thẳng Tiết diện trụ được chọn theo tiết diện trên đỉnh móng

Hình 2.10: Sườn nghiêng

Một số loại thân trụ khác cũng được sử dụng như trụ thân đặc rỗng ( Bê tông,

đá xây hoặc BTCT)

Hình 2.11: Trụ rỗng lòng

Trang 12

25

2.2.1.3 Móng trụ

Móng trụ có nhiệm vụ truyền tải trọng từ thân trụ mố xuống đất nền bên dưới

và xung quanh Ngoài ra móng trụ còn có nhiệm vụ phân bố lực từ thân trụ xuống 1 diện tích rộng hơn để đảm bảo đủ chịu lực cho đất nền và ổn định cho trụ Độ sâu đặt móng còn phải đảm bảo cho trụ không bị mất ổn định, nghiêng lệch hoặc bị phá hoại

do xói lở gây ra

Tuỳ theo điều kiện thuỷ văn, địa chất, móng trụ cầu có thể là móng nông trên nền thiên nhiên, móng cóc có đường kính nhỏ hoặc đường kính lớn, móng giếng chìm, móng giếng chìm hơi ép (xem giáo trình "Nền và Móng")

Đầu trên của cọc phải được ngàm vào trong bệ hay xà mũ BTCT một trị số theo tính toán đồng thời phải ngập sâu vào trong bệ đỡ một đoạn không nhỏ hơn 2 lần chiều dày than cọc, với các cọc đường kính d  60cm thì không được nhỏ hơn 1.2m Với các cọc cho cốt thép chôn vào trong bệ thì cọc phải ngàm vào bệ (1015)cm và cốt thép nằm trong bệ ít nhất là 20 lần đường kính cốt thép gờ và 40 lần đường kính cốt thép tròn trơn

Kích thước: Để đảm bảo sự truyền tải trọng đồng đều xuống các cọc thì chiều

dày bệ phải  2m khoảng cách từ hàng cọc ngoài cùng đến mép ngoài của bệ móng tối thiểu là 25cm

Hình 2.12: Cấu tạo móng trụ

a)Móng cọc đóng b)Móng cọc đường kính lớn

Cao độ đỉnh móng: Phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình, kinh nghiệm

của người thiết kế

+ Nếu móng nông: Cao độ đỉnh móng phải nằm ngang hoặc dưới mặt đất tự

nhiên khoảng (0.5¸1)m

Trang 13

26

+ Nếu là móng cọc: Bệ thấp: Đáy móng đến đường xói lở phải thoả mãn

hhmin ( để đất xung quanh móng chịu được lực ngang)

Bệ cao: Cao độ đáy bệ, cao độ đỉnh móng nằm ở vị trí bất kỳ

Hình 2.13: Cao độ đỉnh móng

Cao độ đáy móng:

+ Nếu móng nông: Đáy móng phải nằm dưới đường xói lở  2.5m

+ Nếu là móng cọc: Cọc phải cắm vào tầng đất chịu lực  4m

2.2.2 Trụ cầu toàn khối

Trụ cầu toàn khối là loại trụ cầu có các bộ phận gắn liền với nhau thành một kết

cấu liền khối, được xây hoặc đúc liền một mạch từ dưới lên trên tại vị trí xây dựng

Trụ toàn khối có dạng trụ nặng, trụ thân cột và trụ thân hẹp

2.2.2.1 Trụ nặng

Trụ nặng thường có dạng một tường dày để đỡ kết cấu nhịp Chiều dài của thân trụ theo hướng ngang cầu thường lấy nhỏ hơn mũ trụ mỗi bên từ 10-15 cm hoặc cũng có

Trang 14

TS Nguyễn Thị Phương Bài giảng Mố trụ cầu

Với trụ có chiều cao lớn hơn, vách trụ có thể nghiêng so với phương thẳng đứng 20:1 đến 40:1 để mở rộng kích thước theo yêu cầu chịu lực (hình 2.14 )

Trụ nặng thường được đúc tại chỗ bằng bêtông hoặc bêtông đá hộc Nêu vị trí cầu gần nơi khai thác đá, có thể làm trự đá xây

Trong các trụ cầu dầm liên tục bằng BTCT DƯL thi công bằng phương pháp hẫng, kích thước trụ theo phương dọc cầu phải chọn lựa thích hợp để bảo đảm ổn định chống lật củá kết cấu nhịp trong quá trình đổ bêtông không đôi xứng của các phân đoạn

Tuỳ theo chiều dài nhịp đúc hẫng, chiều rộng thân trụ có thể từ 2,5 đến 3 m Thân trụ bằng BTCT, đúc tại chỗ có thể đặc hoặc rỗng

Trụ đặc toàn khối có thể có mũ trụ không có hình dạng phân biệt với thân trụ (hình 2.15), khi đó mũ trụ là một phần của thân trụ kéo dài nhưng vẫn có cấu tạo, chức năng và nguyên tắc bố trí cốt thép theo quy định chung của mũ trụ

Hình 2.14 Trụ nặng toàn khối (Trụ có mũ phân biệt với thân trụ)

Trang 15

và 24  32 Cốt thép chịu lực của xà mũ gồm 10 20

Trang 16

29

Hình 2.16 Trụ toàn khối thân cột

Trong các cầu nhịp lớn, kết cấu nhịp chỉ có 2 dàn chính như cầu dàn đường xe chạy dưới, bộ phận thân trụ đặc ở giữa sẽ ít có tác dụng truyền phản lực gối xuông móng

Vì vậy với cầu càng rộng, trụ càng cao nên tập trung vật liệu thân trụ ở hai bên tương ứng với các vị trí đặt gối cầu, tạo thành hai cột (hình 2.17) Trên đỉnh cột vẫn cấu tạo mũ trụ bằng BTCT

Hình 2.17 Trụ có phần trên cột phần dưới đặc

Nếu từ MNTT (mực nước thông thuyền) tới đỉnh trụ còn cách nhau một khoảng khá lớn thì có thể cấu tạo thân trụ thành hai phần khác nhau Phần trên MNTT có dạng trụ rỗng hoặc trụ cột, phần thân trụ dưới MNTT có dạng đặc để chống va xô (hình 2.17) Phần trụ nặng bên dưới làm bằng bêtông, bêtông đá hộc hoặc đá xây, còn phần cột bên trên làm bằng BTCT

Trang 17

30

Nếu chiều cao trụ rất lớn (trụ của các cầu qua thung lũng) có thể làm trụ rỗng bằng BTCT tiết diện hình hộp Với các trụ cao khoảng trên vài chục mét thì kết cấu lắp ghép rất khó sử dụng được các ư loại cần cẩu sẵn có, trong trường hợp này, tốt nhất 3 áp

dụng kết cấu toàn khối, thi công bằng ván khuôn trượt

2.2.2.3 Trụ thân hẹp

Được áp dụng rộng rãi cho cầu đường ôtô nhịp từ 15  40m, khổ cầu rộng, thích hợp cho cầu cạn Do kết cấu đẹp, đảm bảo tầm nhìn, nên loại trụ này thích hợp cho cầu vượt trong thành phố

Mũ trụ có dạng một dầm mút thừa đối xứng qua tim cầu Mũ trụ được làm bằng BTCT hoặc BTCT dự ứng lực Cốt thép mũ trụ bố trí khá phức tạp Mũ trụ vừa chịu uốn vừa chịu ép mặt cục bộ Chiều dài đoạn hẫng có thể tới 1,5  3m Vách trụ có thể thẳng đứng hoặc nghiêng từ 20:1  30:1 Thân trụ có thể có bố trí lưới cốt thép để tăng cường khả năng chịu lực và chống nứt do co ngót và do biến thiên nhiệt độ, do từ biến của bê tông

Trụ thân hẹp còn có loại thân trụ được cấu tạo thành 2 đốt, đốt trên nhỏ hơn đốt dưới và có thể đặc hoặc dạng cột (Hình 2.18) Đốt trên được làm bằng BTCT, đốt dưới

có thể được làm bằng bê tông hoặc bê tông độn đá hộc Loại trụ này được áp dụng rộng rãi cho nhịp dài từ 1540m và thân trụ có chiều cao lớn Trụ thân hẹp có thể tiết kiệm tới

4050% vật liệu cho cả thân và móng trụ Ngoài ra về mặt kiến trúc nó còn tạo ra hình dáng thanh mảnh hơn Tuy nhiên khối lượng bê tông và cốt thép mũ trụ lại tăng

Trang 18

31

Hình 2.18 Cấu tạo trụ thân hẹp, tiết diện đặc

2.2.3 Trụ lắp ghép và bán lắp ghép

Loại trụ này, về hình thức, có cấu tạo giống như các loại kể trên, nhưng thân trụ

và mũ trụ được thi công theo phương pháp lắp ghép hoặc bán lắp ghép (hình 2.19)

Thân trụ được chia thành từng đốt và được đúc ở trên bãi đúc công trường Liên kết các đốt lại với nhau, rồi tiến hành lắp lòng trụ bằng cát hoặc bê tông

Hình 2.19: Trụ lắp ghép

D- đường kính cột, d- đường kính cốt thép cột

Trang 19

32

2.2.3.1 Trụ nặng lắp ghép

Trụ nặng lắp ghép thường được cấu tạo từ các khối đúc sẵn, bằng bê tông hoặc BTCT, tiết diện đặc hoặc rỗng Các khối được lắp ráp và liên kết với nhau bằng vữa xi măng giống như kết cấu xây kích thước lớn Nếu móng trụ đặt trên nền thiên nhiên thì có thể lắp ghép từ móng đến mũ trụ Nếu bệ móng trụ được đặt trên hệ móng cọc hoặc móng giếng chìm thì phần lắp ghép chỉ được thực hiện từ thân trụ trở lên

Kích thước các khối lắp ghép phụ thuộc vào phương tiện vận chuyển và thiết bị cẩu lắp.Khối nhỏ khoảng từ 26 tấn, khối lớn không nên vượt quá 2530 tấn

Khi phân khối và lắp ráp cần bố trí sao cho các mạch đứng không bị trùng nhau, Chiều cao các khối có thể từ 0,5 đến 1,5 m tuỳ theo khả năng vận chuyển và cẩu lắp Chiều rộng các khối phụ thuộc vào chiều rộng trụ và thường lấy bằng chiều rộng trụ

Chiều rộng trụ thường lấy lớn hơn 1/5 chiều cao trụ Để tiêu chuẩn hoá và giảm số

mã khối lắp ghép, với trụ thấp có thê làm một tầng có chiều rộng trụ không đổi, còn khi chiều cao lớn hơn thì phải làm nhiều tầng, có kích thước khác nhau

Để lắp ghép các khối đúng vị trí và tạo tính toàn khối, giữa các khối có bố trí thép định vị và liên kết Sau khi hàn nối, dùng vữa xi măng bịt kín Các khối đặc được chế tạo bằng bê tông mác 200, khối rỗng được chế tạo bằng bê tông mác 250300 Sau khi lắp ghép đúng vị trí, có thể độn ruột trụ bằng bê tông mác thấp hơn

Trang 20

33

Hình 2.20 Trụ thân hẹp bán lắp ghép

2.3 CẤU TẠO MỐ CẦU DẦM

2.3.1 Các bộ phận cơ bản của mố cầu

Trong công trình cầu, mố thuộc kết cấu phần dưới, được chôn trong đất, nằm trong vùng ẩm ưốt chịu xâm thực xói lở Mố có các chức năng cơ bản: đỡ kết cấu nhịp, chịu tải trọng thẳng đứng và nằm ngang từ kết cấu nhịp truyền xuống Mố là bộ phận chuyến tiếp và bảo đảm xe chạy êm thuận từ đường vào cầu Mố còn làm nhiệm vụ của một tường chắn, chịu áp lực ngang của đất đắp, bảo đảm ổn định của nền đường đầu cầu Ngoài ra, mố còn là một công trình điều chỉnh dòng chảy, đảm bảo chống xói lở bờ sông

Để đảm bảo các chức năng như trên, mố cầu được chia thành nhiều bộ phận tuỳ theo từng nhiệm vụ và có các cấu tạo thích hợp thoả mãn được các ràng buộc về kinh tế

kỹ thuật Các bộ phận cơ bản của mố cầu thể hiện trong hình 2.21

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	1,93 MB