ỨNG DỤNG KẾT CẤU BÊ TÔNG - THÉP, KẾT CẤU DẦM HỘP BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CÓ THANH CHỐNG XIÊN TRONG XÂY DỰNG CẦU

CẦU – HẦM ỨNG DỤNG KẾT CẤU BÊ TÔNG - THÉP, KẾT CẤU DẦM HỘP BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CÓ THANH CHỐNG XIÊN TRONG XÂY DỰNG CẦU ThS BÙI HỮU HƯỞNG Tổng Công ty Tư vấn thiết kế GTVT MỞ ĐẦU Kết cấu tổ hợp bê tông cốt thép thép (gọi tắt bê tông-thép) dạng kết cấu phát triển thời gian gần giới mẻ Việt Nam Ngoài dạng kết cấu dầm liên hợp với bê tông cốt thép, kết cấu cầu vòm ống thép nhồi bê tơng, Việt Nam thời điểm có cơng trình nghiên cứu dạng kết cấu Tuy có số cơng trình ứng dụng kết cấu vào thực tế thông qua dự án xây dựng hợp tác với nước ngoài, số lượng sử dụng kết cấu bê tơng-thép Việt Nam hạn chế Gần đây, số thông tin dạng kết cấu phổ biến thông qua hội nghị, hội thảo trao đổi khoa học hợp tác quốc tế tổ chức Việt Nam, đặc biệt có tham gia chuyên gia nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Pháp, Đức,… Nhìn chung thơng tin dạng kết cấu hạn chế, mang tính chất giới thiệu tổng quát chưa nhiều kỹ sư cầu biết đến Việt Nam Hiện Việt Nam, cầu Cần Thơ dự án xây dựng lớn có sử dụng dạng kết cấu bê tơng-thép hỗn hợp cho phần cầu chính, sử dụng kết cấu BTCT DƯL phần gần trụ sử dụng kết cấu thép (đoạn 210m) nhịp nhằm giảm trọng lượng 28 Th«ng tin tĩnh tải kết cấu nhịp tăng khả kéo dài độ nhịp Tuy nhiên, dạng kết cấu bê tông-thép áp dụng cho cầu Cần Thơ dạng tổ hợp kết cấu bê tôngthép Các dạng kết cấu cầu bê tông-thép khác ứng dụng phổ biến xây dựng cầu giới chưa triển khai ứng dụng Việt Nam CÁC KHÁI NIỆM Với phát triển vật liệu mới, công nghệ thi công mới, dạng kết cấu hình thành phát triển, điển hình dạng kết cấu có kết hợp kết cấu thép kết cấu BTCT kết cấu nhằm tận dụng tối đa ưu điểm sẵn có loại vật liệu thép bê tông Các thuật ngữ kỹ thuật hình thành sử dụng kết cấu cơng trình nhằm mơ tả loại kết cấu trên, sử dụng rộng rãi tạp chí chuyên ngành, hội thảo khoa học quốc tế, “kết cấu liên hợp - composite structure”, “ kết cấu tổ hợp - hybrid structure” “ kết cấu hỗn hợp- mixed structure” Chưa có định nghĩa thống nhằm phân biệt rõ ràng dạng kết cấu nói Chuyên gia người Đức đưa định nghĩa tương đối xác dễ hiểu dựa sở làm việc Quý 2.2013 cấu kiện tổ hợp kết cấu, sau: - “Liên hợp”: kết hợp hai hay nhiều vật liệu tiết diện nhằm tạo đặc tính kết cấu tốt tiết diện - “Tổ hợp”: kết hợp hai hay nhiều hệ thống kết cấu kết cấu nhằm tạo đặc tính kết cấu tốt tồn hệ thống kết cấu nói chung - “Hỗn hợp": kết hợp hai hay nhiều vật liệu khác nhau, tác dụng độc lập hệ thống kết cấu nhằm tạo dạng kết cấu có số ưu điểm định Từ định nghĩa trên, thuật ngữ áp dụng cho tổ hợp kết cấu thép kết cấu bê tơng cốt thép trình bày lại sau: 2.1.Kết cấu bê tông-thép liên hợp: Là kết hợp vật liệu thép vật liệu bê tông tiết diện nhằm nâng cao đặc tính kết cấu tiết diện liên hợp Ví dụ cho dạng kết cấu bê tông-thép liên hợp cầu dầm I, dầm hộp thép liên hợp với bê tông cốt thép phía Sự liên hợp dầm thép bê tông cốt thép thông qua mấu neo liên kết chịu cắt Dạng kết cấu phổ biến với kỹ sư cầu, nên không đề cập viết CẦU – HẦM 2.2.Kết cấu bê tông-thép tổ hợp: Là tổ hợp hai hệ thống kết cấu: kết cấu bê tông cốt thép kết cấu thép nhằm tạo tổ hợp kết cấu tổng thể có chức kết cấu làm việc tốt Một dạng kết cấu gọi kết cấu bê tôngthép tổ hợp kết cấu tổ hợp tạo hai dạng kết cấu chế tạo từ vật liệu thép bê tông Mỗi kết cấu tồn độc lập mà phải kết hợp lại với thành kết cấu tổng thể bất biến hình Ví dụ cho kết cấu dạng kiểu cầu sau: a-Cầu dầm hộp BTCT DƯL có sườn thép lượn sóng: kết cấu chịu lực kết hợp với BTCT nắp BTCT đáy tạo thành kết cấu tổ hợp tổng thể bất biến hình có đặc tính kết cấu tốt Đặc điểm cầu bê tơngthép có sườn thép lượn sóng: -Giảm tĩnh tải kết cấu nhịp, giảm kích thước kết cấu phần dưới; -Tăng khả kéo dài độ nhịp, tăng chiều dài đốt đúc thi công; -Giảm thời gian xây dựng, giảm giá thành xây dựng; -Tạo ứng suất hiệu cho bê tơng có hiệu ứng lượn sóng; -Độ cứng tăng lên lớn tăng chiều cao dầm,nhưng tĩnh tải dầm tăng lên không đáng kể; -Khả chịu lực chống xoắn cắt tốt b-Cầu dầm hộp BTCT DƯL có sườn dàn ống thép: phần sườn dầm thay dàn ống thép Ưu điểm cầu bê tông- thép có sườn dàn ống thép tương tự cầu bê tơng- thép có sườn thép lượn sóng c-Cầu vòm ống thép nhồi bê tông: Kết cấu xây dựng cầu Đông Trù (Hà Nội) cầu vòm đường Nguyễn Văn Linh (TP Hồ Chí Minh) Hình Dạng cầu dầm thép liên hợp BTCT Hình Dạng mặt cắt cầu dầm hộp BTCT có sườn thép lượn sóng Hình Dạng cầu dầm hộp BTCT có sườn dàn ống thép Q 2.2013 Th«ng tin 29 CẦU – HẦM 2.3 Kết cấu bê tông-thép hỗn hợp: Là kết hợp vật liệu thép vật liệu bê tông kết cấu, kết hợp khơng có tác dụng liên hợp không tạo kết cấu bê tông-thép tổ hợp, nghĩa chúng tác dụng độc lập với hệ thống kết cấu Ví dụ điển hình cho dạng kết cấu là: a-Cầu dầm thép có BTCT kê dầm thép (khơng có mấu neo liên hợp) b- Kết cấu nhịp cầu dây văng extradosed, dầm chủ dầm hộp BTCT DƯL nhịp biên phần nhịp chính, phần nhịp dầm hộp thép mục đích giảm trọng lượng tĩnh tải dầm, kéo dài độ nhịp c-Hoặc kết cấu dầm hộp có mặt cầu mở rộng, chống chống xiên, mặt chịu lực không tham gia vào chịu lực theo phương dọc cầu, nhiên theo phương ngang cầu đỡ mặt cầu BTCT Đặc điểm cầu mở rộng mặt cầu chống xiên: -Thu nhỏ bề rộng đáy hộp, giảm tiết diện cánh Do giảm trọng lượng kết cấu phần -Giảm đáng kể trọng lượng trụ, số lượng cọc, bệ móng -Do khối lượng giảm nhiều nên giảm nội lực động đất -Kinh phí xây dựng cầu giảm tương đối lớn -Đặc biệt có hiệu xây dựng cầu vùng động đất đất móng yếu -Tiến độ thi cơng nhanh giảm nhiều khối lượng xây dựng Hình Cầu dầm hộp BTCT DUL có chống xiên Tuy nhiên, thực tế dạng kết cấu phát triển dựa kết hợp đa dạng loại kết cấu, kết hợp hay nhiều loại kết cấu nói vào kết cấu tổng thể Do vậy, khó có tên gọi kết cấu xác, rành mạch để mơ tả đầy đủ đặc tính kết cấu tổng thể Để cho thuận tiện, thống gọi chung tổ hợp kết cấu bê tông cốt thép kết cấu thép “kết cấu bê tông –thép” ỨNG DỤNG CẦU BÊ TÔNG - THÉP TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY Trong phần giới thiệu số cầu bê tông-thép đặc trưng xây dựng giới năm gần Các dạng cầu liên quan mật thiết đến trình hình thành phát triển dạng kết cấu vật liệu áp dụng xây dựng cầu bê tơng-thép Hình Cầu Cognac (Pháp) 30 Th«ng tin Q 2.2013 3.1.Cầu bê tơng- thép có sườn thép lượn sóng: Dạng cầu bê tơng-thép có sườn thép lượn sóng giới cầu Cognac Cộng hòa Pháp Cầu Cognac bao gồm ba nhịp liên tục với độ nhịp lớn 43m, chiều rộng mặt cầu 12.1 m Cầu hồn thành vào năm 1986 Hình Cầu Corniche (Pháp) CẦU – HẦM Một cầu dầm BTCT có sườn thép lượn sóng khác cầu Corniche bắc qua sông Doubs (Pháp) gồm nhịp liên tục 48+5x80+48m, chiều cao thay đổi từ 2.5m tiết diện nhịp đến 5.5m tiết diện trụ Chiều rộng mặt cầu 14.5m Cầu thi công phương pháp đúc hẫng cân Năm 1993, lần Nhật Bản nghiên cứu ứng dụng thành công kết cấu nhịp sườn thép lượn sóng cầu Shinka, cầu nhịp giản đơn dài 31m, chiều rộng mặt cầu 14.8m chiều cao dầm 1.9m Tiếp sau kết cấu BTCT DƯL có sườn thép lượn sóng áp dụng cho dự án xây dựng cầu Ginzan Đây cầu BTCT DƯL có sườn thép lượn sóng nhiều nhịp liên tục xây dựng Nhật Bản với sơ đồ bố trí kết cấu nhịp 27.4+3x45.5+44.9 m, chiều rộng mặt cầu 8.5m Điểm đặc biệt cầu sườn thép lượn sóng chế tạo thép chịu thời tiết có khả chống gỉ cao Do cầu nằm vị trí vùng núi có sườn dốc, biện pháp thi cơng sử dụng phương pháp đúc đẩy kết hợp với trụ tháp dây văng tạm thời Kết cấu cầu BTCT DƯL có sườn thép lượn sóng sử dụng Đức dự án xây dựng cầu Altwipfergrund Cầu Altwipfergrund nằm tuyến đường A71 ErfurtSchweinfurt, gồm ba nhịp liên tục với sơ đồ bố trí kết cấu nhịp 82.0+115.0+82.0m Mặt cắt ngang cầu Altwipfergrund bao gồm hai hộp đơn với tổng chiều rộng mặt cầu 28.5m Chiều cao tiết diện thay đổi từ 2.8m nhịp đến 6.0m tiết diện trụ Cầu Altwipfergrund thi công phương pháp đúc hẫng cân Các cầu dầm hộp BTCT có sườn thép lượn sóng khác Nhật Bản cầu Hondani cầu Koinumarukawa Cầu Hondani cầu liên tục nhịp, sơ đồ cầu 44.013+97.202+55.978m, tổng chiều dài 198.313m, bề rộng cầu 11.04m Thi công theo phương pháp đúc hẫng Hình Cầu Hondani (Nhật Bản) Bản Lý kết cấu BTCT DƯL có sườn thép lượn sóng sử dụng nhiều Nhật Bản khả chịu lực độ bền kết cấu Hơn nữa, Nhật Bản thường xuyên xảy động đất sức kháng chống động đất đặc biệt quan tâm Kết cấu BTCT DƯL có sườn thép lượn sóng dạng kết cấu thoả mãn điều kiện Ngoài ra, kết cấu dầm BTCT DƯL có sườn thép lượn sóng khơng áp dụng cho dạng cầu dầm cứng có độ lớn mà nghiên cứu áp dụng cho dạng cầu dây văng cầu extradosed Cầu Himi -cầu extradosed giới sử dụng dầm BTCT DƯL có sườn thép lượn sóng thành phố Nagasaki phía Nam Nhật Bản Cầu Himi gồm ba nhịp liên tục với sơ đồ bố trí nhịp 91.75+180+91.75m Tiết diện mặt cắt hình hộp đơn với chiều cao 4.0m không đổi dọc theo suốt chiều dài cầu Chiều rộng mặt cầu 12.45m bố trí hai mặt phẳng dây hai bên mép dầm Chiều cao cột tháp 19.8m tính từ mặt cầu Phương pháp thi cơng phương pháp đúc hẫng cân với chiều dài đốt dầm 6.4 m Hình Cầu Ginzan (Nhật Bản) Hình 11.Cầu Himi, Nhật Bản Hình 10 Cầu Koinumarukawa (Nhật Bản) Hình Cầu Altwipfergrund (CHLB Đức) Chỉ vòng gần hai thập kỷ, số lượng cầu BTCT DƯL có sườn thép lượn sóng xây dựng Nhật Bản đạt số 100 chiếc, đạt số kỷ lục dự án xây dựng cầu Nhật Quý 2.2013 Hình 12.Cầu Rittoh, Nhật Bản Th«ng tin 31 CẦU – HẦM Tiếp theo cầu Himi, cầu Rittoh thiết kế với kết cấu nhịp cầu extradosed với dầm BTCT có sườn thép lượn sóng Cầu Rittoh tách thành hai cầu riêng biệt, đặt cách 8m Sơ đồ bố trí cầu sau: 137.6+170+115+67.6m cho hướng Tokyo 152.6+160+75+90+72.6m cho hướng Osaka Mặt cầu rộng 19.3m, bố trí mặt phẳng dây Tiết diện dầm hình hộp khoang có chiều cao thay đổi 7.5m trụ 4.5m nhịp Điểm đặc biệt cầu Rittoh sử dụng vách ngăn thép vị trí neo cáp văng vào dầm cứng nhằm giảm trọng lượng việc lắp đặt cáp văng đơn giản hiệu Cầu thi công phương pháp đúc hẫng cân 3.2.Cầu bê tơng- thép có sườn dàn ống thép: Dạng kết cấu áp dụng vào xây dựng cầu Echingen (Pháp) Cầu Echingen dạng kết cấu dầm hộp BTCT DƯL, sườn dầm dàn ống thép Cầu Echingen bao gồm 15 nhịp, nhịp lớn dài 110m với tổng chiều dài cầu 1301m Chiều cao dầm thay đổi từ 5.5m nhịp đến 8.0m trụ Chiều rộng mặt cầu 19.24m Thi công kết cầu nhịp phương pháp lắp hẫng Một số cầu khác, sử dụng dạng kết cấu tương tự triển khai xây dựng Pháp, có cầu Boullonnais Cầu Boullonnais có nhịp lớn 110m Chiều cao dầm từ 5.5 - 7.0 m, chiều rộng mặt cầu 19.4m Thi công kết cấu nhịp lắp hẫng Tuy nhiên giải pháp thay sườn dầm bê tông sườn dàn ống thép gặp phải hai vấn đề lớn cần giải quyết: -Sự truyền lực kéo lớn từ vài dàn vào bê tông -Sự truyền lực cắt thông qua mối nối liên kết giới hạn phạm vị chiều dày bê tông nắp bê tơng đáy Hình 14 Thi cơng cầu Boullonnais (Pháp) Hình 13.Cầu Echingen (Pháp) 32 Th«ng tin Thơng thường, dàn ống thép áp dụng cho kết cấu nhà có mái rộng Tuy nhiên, chuyên gia Thuỵ Sỹ áp dụng kết cấu dàn ống thép cho kết cấu nhịp cầu Kết cấu dạng áp dụng vào cầu Lully tuyến đường cao tốc Fribourg liên kết Murten Yverdon Thuỵ Sỹ Ngoài ra, chuyên gia Đức ứng dụng kết cấu dàn ống thép vào xây dựng dự án cầu Quý 2.2013 Kilian nằm tuyến đường A73 Hình 15 Cầu Lully (Thụy Sỹ) Hình 16 Cầu Killian (CHLB Đức) Hình 17 Cầu Kinokawa, Nhật Bản Các kỹ sư Nhật Bản áp dụng thành cơng dạng kết cấu BTCT DUL có sườn dàn ống thép Nhật Bản cầu Kinokawa Cầu gồm nhịp liên tục với sơ đồ bố trí kết cấu nhịp 51.85+2x85+43.85m Tiết diện dầm chủ hộp đơn sườn thẳng với chiều cao không đổi 6.0m Sườn dàn ống thép sử dụng loại ống Φ406mm có chiều dày thay đổi từ 9~22mm Bê tơng CẦU – HẦM đổ vào ống thép chịu nén nhằm giảm chiều dày thành ống, tăng tính ổn định cục dàn Cầu thi cơng phương pháp đúc hẫng cân Hình 18 Cầu Sarutagawa cầu Tomoegawa Tiếp theo dự án xây dựng cầu Tomoegawa cầu Sarutagawa sử dụng kết cấu BTCT có sườn dàn ống thép triển khai Nhật Bản Cầu Sarutagawa gồm bảy nhịp liên tục với sơ đồ bố trí kết cấu nhịp: 65+2x90+100+2x110+60m Cầu Tomoegawa gồm nhịp liên tục với sơ đồ bố trí kết cấu nhịp: 58+3x119+63m Đây dạng cầu khung cứng giới sử dụng dạng kết cấu dầm BTCT có sườn dàn ống thép với khả kháng chấn cao Cầu có chiều rộng mặt cầu 16.5m, mặt cắt tiết diện hộp kép ba ngăn với chiều cao 6.5m không đổi dọc theo chiều dài cầu Do mặt cắt tiết diện có độ thơng thống lớn, sử dụng chiều cao dầm lớn để tăng độ cứng dầm mà trọng lượng dầm không tăng lên đáng kể Sườn dàn thép cấu tạo từ ống thép có đường kính 457mm Một cầu dạng xây dựng Nhật Bản cầu Shitsumi có sườn dàn ống thép ba nhịp, hai nhịp lại dạng dầm hộp BTCT DƯL thông thường Chiều rộng mặt cầu 10.75m dành cho hai xe chạy Sử dụng kết hợp hai biện pháp thi công để đẩy nhanh tiến độ thi công cầu: thi công đúc hẫng thi công đổ chỗ đà giáo cố định 3.3.Cầu bê tông- thép hỗn hợp: Một số dự án xây dựng cầu ứng dụng dạng kết cấu triển khai giới, chẳng hạn cầu Queen Mathilde Rouen, cầu Chevire Nantes ( Pháp), cầu bắc qua sông Guadalquivir Mengibar sông Ebro Tortosa (Tây Ban Nha) Đặc biệt dạng kết cấu ứng dụng nhiều dạng cầu dây văng extradosed, phần dầm thép bố trí khu vực nhịp phần lại bố trí kết cấu BTCT nhằm tạo cân trọng lượng phần nhịp biên nhịp chính, chẳng hạn cầu Kap Shui Mun Hongkong, cầu Tampico Mehico, cầu Ikuchi Nhật Bản, cầu Normandie Pháp, cầu Cần Thơ Việt Nam Hình 21.Cầu Kap Shui Mun (Hongkong) Cầu Kap Shui Mun (Hongkong) hoàn thành năm 1997 Đây cầu dây văng với nhịp dây văng 160+430+160m Cầu hai tầng, tầng có xe, tầng có thêm hai đường sắt Chiều cao dầm: 7.89m Phần dầm thépdài 387m Chiều cao cột tháp 150m Thi công kết cấu nhịp : Đổ chỗ đà giáo(phần bê tơng) lắp hẫng (phần thép) Hình 19 Sơ đồ kết cấu cầu Shitumi (Nhật Bản) Hình 20.Thi cơng cầu Shitumi Q 2.2013 Th«ng tin 33 CẦU – HẦM Hình 22 Sơ đồ cầu Ibigawa Hình 23 Cầu Palau (Cộng hòa Palau) Gần đây, kỹ sư Nhật Bản ứng dụng thành công dạng kết cấu bê tông-thép hỗn hợp cho cầu Kisogawa Ibigawa thành phố Nagoya Đây dạng cầu extradosed có sử dụng hỗn hợp kết cấu bê tông cốt thép kết cấu thép, phần kết cấu thép sử dụng khu vực nhịp nhằm giảm trọng lượng tĩnh tải hệ thống dầm chủ Đây hai cơng trình lớn đặc biệt thuộc thể loại cầu extradosed Cầu Kisogawa gồm nhịp liên tục với sơ đồ bố trí kết cấu nhịp: 160+3x275+160m Chiều dài nhịp 275m, phần nhịp dầm thép dài 105m, phần lại bê tơng cốt thép dự ứng lực Cầu Ibigawa có nhịp liên tục với sơ đồ bố trí kết cấu nhịp; 154+4x271.5+157m Chiều dài nhịp 271.5m, phần kết cấu thép dài 95m Đối với hai cầu, kết cấu dầm bê tơng có tiết diện mặt cắt hình hộp kép ba ngăn, có chiều cao trụ 7m chiều cao nhịp 4m Các đốt dầm BTCT chế tạo bờ gần khu vực thi cơng, sau vận chuyển xà lan lắp ghép lên kết cấu nhịp phương pháp thi công lắp 34 Th«ng tin hẫng cân Riêng phần kết cấu thép chế tạo công xưởng thành khối cho suốt chiều dài, sau vận chuyển xà lan cẩu lắp lần lên kết cấu nhịp Một cầu khác dạng cầu Palau Cộng hòa Palau Đây cầu extradosed ba nhịp liên tục với sơ đồ bố trí nhịp 82+247+82m Kết cấu nhịp cấu tạo dầm bê tông cốt thép dự ứng lực kết hợp với dầm thép dài 82m Mặt cắt tiết diện dầm bê tông hộp đơn có chiều cao trụ 7m chiều cao nhịp 4m Chiều rộng mặt cầu 11.6m, bố trí hai mặt phẳng dây hai bên mép dầm 3.4.Cầu dầm hộp BTCT DUL có chống thép xiên: Trên sở kết nghiên cứu kinh nghiệm chuyên gia Pháp, ý tưởng cải tiến dạng kết cấu kết hợp với cơng nghệ dự ứng lực ngồi tiếp tục ứng dụng vào dự án xây dựng cầu Meaux Đây dạng cầu BTCT DƯL có sườn lượn sóng cải tiến, sườn dầm ống thép hàn liên kết với thép Quý 2.2013 nhằm tăng độ cứng cho sườn dầm đồng thời sử dụng chống xiên thép để mở rộng mặt cầu Cầu gồm 22 nhịp liên tục với tổng chiều dài 1196m, độ nhịp 93m chiều dài nhịp lại thay đổi từ 49-55m Kết cấu nhịp cấu thành từ dầm hộp đơn BTCTDƯL có sườn thép với chiều cao dầm không đổi 4.5m bề rộng mặt cầu 31.1m Do dùng hộp đơn nên có chống cơng xon ống thép Kết cấu nhịp cầu Meaux thi công phương pháp đúc đẩy Hình 24.Cầu Meaux (Pháp) CẦU – HẦM Các chuyên gia Đức đưa ý tưởng thay thép trực hướng kết cấu dầm hộp thép bê tông cốt thép nhằm cải thiện vấn đề dính bám lớp asphalt cầu Talbrucle Reichenbach nằm tuyến đường nối từ Erfurt đến Schweinfurt Thuringen, CHLB Đức Cầu Talbrucie Reichenbach bao gồm 14 nhịp với tổng chiều dài cầu 1000m Chiều dài nhịp nhỏ 40m, lớn 105m Chiều rộng mặt cầu 28.3m, tiết diện mặt cắt bao gồm hộp thép đơn với chiều rộng cánh 28.3m cánh 8.5m Bản cánh BTCT với chiều dày thay đổi từ 26~48.5cm chiều dày phần cánh hẫng 20cm Bố trí chống xiên với khoảng cách 5m cho phần cánh hẫng bê tông mặt cầu kết hợp chống thép lòng hộp nhằm đảm bảo khả chịu lực bê tông cốt thép mặt cầu Cầu thi công theo phương pháp lắp đẩy từ hai phía mố cầu Riêng nhịp có mặt cắt thay đổi sử dụng cẩu lắp Sử dụng ván khuôn di động để thi công mặt cầu bê tông Sesslestal Cầu gồm nhịp với sơ đồ bố trí kết cấu nhịp 72.5+2x87.5+72.5m, chiều rộng mặt cầu 29m Tiết diện mặt cắt có chiều cao khơng đổi 4.61m, có cấu tạo tương tự cầu Talbrucle Reichenbach trình bày Các kỹ sư Nhật Bản áp dụng loại kết cấu dầm hộp BTCT có chống xiên cầu Shibakawa nằm đường cao tốc New Tomei Cầu Shibakawa gồm hai cầu số số cho hướng, dầm hộp liên tục BTCT có chống xiên, độ nhịp lớn L=106m Bề rộng mặt cầu 17.68m, chiều cao dầm từ 3.5 đến 7.0m Đoạn dầm chiều cao không đổi Bề rộng đáy hộp 6.5m Thanh chống thép D267mm, khoảng cách chống 3.5m Cầu thi công theo phương pháp đúc hẫng bê tông D400mm, khoảng cách 4.0 m Thi công theo phương pháp đúc hẫng Hình 27 Cầu Beolgyo (Hàn Quốc) Một cầu Hàn Quốc có dạng cầu Yeosu Cầu dẫn dầm hộp liên tục BTCT có chống xiên Chiều dài nhịp L=60m Bề rộng mặt cầu: 20.7 m Thi công đà giáo di động cho giai đoạn: + GĐ 1: Đà giáo di động thi công khối hộp trung tâm + GĐ 2: Đà giáo di động thi công cánh mặt cầu lại chống Hình 28.Cầu Yeosu hồn thành Hình 26.Cầu Shibakawa (Nhật Bản) Hình 25 Thi cơng cầu Talbrucle Reichenbach (CHLB Đức) Một ví dụ việc áp dụng kết cấu dạng Đức cầu Tiếp tục phát triển dạng kết cấu này, chuyên gia Hàn Quốc áp dụng loại cầu cầu Beolgyo (Hàn Quốc) Cầu Beolgyo có kết cấu dầm hộp liên tục BTCT có chống xiên Sơ đồ cầu 95+5x150+95m Bề rộng mặt cầu: 24.42 m Chiều cao dầm: 3.75 - 8.0m Bề rộng đáy hộp: 6.5m Thanh chống thép nhồi Quý 2.2013 Hình 29.Đà giáo di động thi cơng GĐ1 Hình 30.Đà giáo di động thi cơng GĐ2 Th«ng tin 35 CẦU – HẦM Một cầu Hàn Quốc có cấu tạo chống xiên cầu Shepody Cầu dây văng tháp cong mặt phẳng dây, dầm hộp BTCT có chống xiên Sơ đồ cầu : 57.5 +85 +2x 220 +85 +57.5m Cầu dẫn: 3x50m Bề rộng cầu: 23.9 m Thi công: đúc hẫng (phần dây văng) đúc chỗ đà giáo (phần cầu dẫn) Hình 31.Cầu Shepody (Hàn Quốc) NHẬN XÉT CHUNG a) Về kết cấu cầu bê tông – thép: - Dạng kết cấu bê tông-thép sử dụng cơng trình cầu giới đa dạng, tổ hợp từ kết cấu bê tông thép sở sử dụng ưu điểm loại vật liệu, có kết hợp với việc ứng dụng cơng nghệ dự ứng lực - Kết cấu bê tơng- thép áp dụng cho loại cầu khác nhau, cầu nhịp giản đơn, liên tục, cầu treo hay cầu extradosed - Công nghệ thi công cầu bê tơng- thép đa dạng, áp dụng công nghệ xây dựng cầu tiên tiến, kết hợp hay nhiều công nghệ xây dựng nhằm giảm thời gian thi công, nâng cao chất lượng 36 Th«ng tin thi cơng giảm giá thành cơng trình - Về độ nhịp, dạng kết cấu cầu bê tơng-thép phù hợp với cầu độ trung bình đến độ lớn b) Về kết cấu cầu dầm hộp BTCT DUL có chống xiên: - Cơng nghệ thi cơng cầu dầm BTCT có chống xiên tương tự thi công cầu dầm BTCT thông thường - Đối với dầm liên tục có tiết diện thay đổi nên lựa chọn công nghệ đúc hẫng, lắp hẫng Đối với dầm có tiết diện khơng đổi lựa chọn phương pháp đà giáo di động, đúc đẩy, hay đúc đà giáo cố định - Ngoài việc thi cơng đợt, chia mặt cắt thành hai đợt để thi cơng Có thể thi cơng phần cánh mở rộng chống xiên sau khối đúc Hoặc thi cơng hợp long xong tồn phần lõi trung tâm mặt cắt ngang, sau dùng ván khuôn di động chạy để thi công phần mở rộng chống xiên - Dạng cầu dầm BTCT có chống xiên giảm đáng kể khối lượng vật liệu so với bình thường Đặc biệt có hiệu vùng động đất lớn đất móng yếu - Dạng cầu dầm BTCT có chống xiên phù hợp cho cầu có độ trung bình đến lớn, độ thích hợp từ 50~150m - Dạng kết cấu cầu phù hợp với điều kiện nước ta, có hiệu lớn kinh tế kỹ thuật LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CHO CẦU DẦM HỘP BTCT DƯL CÓ THANH CHỐNG XIÊN Quý 2.2013 Qua nghiên cứu yêu cầu kỹ thuật cơng trình cầu dầm hộp BTCTDUL có chống xiên xây dựng giới, lựa chọn thơng số phù hợp cho cầu dầm hộp BTCT DUL có chống xiên sau: - Khẩu độ nhịp : +Cầu đúc hẫng, lắp hẫng: từ 60-200m +Cầu đúc đẩy, đúc đà giáo di động: 35-60m +Cầu đúc chỗ đà giáo cố định: ≤50m - Bề rộng cầu: phổ biến từ 1821 m - Khẩu độ cánh hẫng: không lớn khoảng cách tim hai sườn hộp - Loại chống xiên: + Bằng ống thép không nhồi BT + Bằng ống thép có nhồi BT + Bằng BTCT - Đường kính chống xiên: từ 25-45 cm - Khoảng cách chống xiên: thông thường từ đến 4m - Bề dày ống thép: +Ống thép khơng nhồi: thơng thường từ 10-16mm +Ống thép có nhồi BT: thông thường từ đến 12mm CÁC NỘI DUNG TÍNH TỐN CƠ BẢN ĐỐI VỚI CẦU DẦM HỘP BTCT DƯL CĨ THANH CHỐNG XIÊN: 6.1 Mơ hình tính toán tổng thể (phương dọc): Tương tự cầu dầm hộp BTCTDƯL đúc hẫng thơng thường 6.2 Mơ hình tính tốn cục (phương ngang) - Tính tốn mặt cầu theo chống nứt CẦU – HẦM - Tính tốn mặt cầu, sườn dầm theo cường độ - Tính tốn ứng suất cục 6.3 Tính tốn dầm chịu cắt, xoắn kết hợp với uốn ngang chống xiên Tại vị trí chống xiên khơng chống vào vị trí đáy dầm hộp mà chống vào khoảng sườn dầm, cần tiến hành tính tốn dầm chịu cắt, xoắn kết hợp với uốn ngang chống xiên -Sườn dầm kiểm toán chịu cắt xoắn đồng thời - Đối với mặt cắt gần trụ chính, chống tác động vào sườn dầm gây mơ men uốn Do diện tích cốt thép yêu cầu = diện tích cốt thép yêu cầu cắt xoắn đồng thời + diện tích cốt thép yêu cầu uốn ngang tác dụng chống xiên 6.4 Tính tốn chống xiên - Tính tốn chịu nén dọc trục - Tính tốn chịu nén kết hợp uốn (trong trường hợp ống thép không nhồi có nhồi bê tơng) - Tính tốn liên kết chống Hình 32 Mơ hình kết cấu tính theo phương dọc phần mềm RM Hình 33 Mơ hình kết cấu tính theo phương ngang phần mềm MIDAS KẾT LUẬN Ngày nhà nghiên cứu thiết kế giới đặc biệt quan tâm đến phát triển cải tiến dạng kết cấu truyền thống dựa công nghệ chế tạo tiên tiến vật liệu mới, nhằm tạo dạng kết cấu có tính vượt trội so với dạng kết cấu truyền thống khả chịu lực độ bền kết cấu, đơn giản thi công giảm giá thành cơng trình Dạng cầu bê tơng-thép hồn tồn đáp ứng u cầu khía cạnh kỹ thuật, kinh tế mỹ thuật dự án xây dựng cầu Ở Việt Nam nay, tiến hành nhiều dự án xây dựng cơng trình giao thơng, có nhiều cơng trình cầu độ lớn Các cơng trình đòi hỏi phải có khả chịu lực tốt, tuổi thọ khai thác cao có tính thẩm mỹ Dạng kết cấu bê tông-thép dạng kết cấu đáp ứng yêu cầu cho dự án xây Quý 2.2013 dựng cầu độ lớn Do vậy, triển vọng nhu cầu phát triển cầu bê tông-thép nước ta lớn, nhiên việc thiết kế công nghệ thi công loại kết cấu cầu chưa có nhiều kinh nghiệm Để nắm bắt kịp thời xu phát triển khoa học công nghệ, đáp ứng nhu cầu xây dựng sở hạ tầng nước ta tiếp cận với trình độ khoa học công nghệ giới, việc triển khai nghiên cứu xây dụng cầu bê tơng- thép nói chung, cầu dầm hộp BTCT DUL có chống xiên nói riêng cần thiết Với nhu cầu xây dựng sở hạ tầng, hồn chỉnh mạng lưới giao thơng tồn quốc, nhu cầu xây dựng cầu có kết cấu đại công nghệ thi công tiên tiến, chắn cầu bê tông- thép dạng kết cấu nhiều kỹ sư cầu nước ta quan tâm với tiêu kinh tế kỹ thuật có tính cạnh tranh cao, vừa đảm bảo mặt kỹ thuật, nâng cao khả làm việc kết cấu tính mỹ thuật cơng trình Th«ng tin 37 ... Rittoh tách thành hai cầu riêng biệt, đặt cách 8m Sơ đồ bố trí cầu sau: 137 .6+ 170+115 +67 .6m cho hướng Tokyo 152 .6+ 160 +75+90+72.6m cho hướng Osaka Mặt cầu rộng 19.3m, bố trí mặt phẳng dây Tiết diện... BTCT có chống xiên, độ nhịp lớn L=106m Bề rộng mặt cầu 17 .68 m, chiều cao dầm từ 3.5 đến 7.0m Đoạn dầm chiều cao không đổi Bề rộng đáy hộp 6. 5m Thanh chống thép D 267 mm, khoảng cách chống 3.5m Cầu... bảy nhịp liên tục với sơ đồ bố trí kết cấu nhịp: 65 +2x90+100+2x110 +60 m Cầu Tomoegawa gồm nhịp liên tục với sơ đồ bố trí kết cấu nhịp: 58+3x119 +63 m Đây dạng cầu khung cứng giới sử dụng dạng kết