Bài giảng Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu: Chương 2 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển

Bài giảng "Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu - Chương 2: Cấu tạo mố cầu dầm" có cấu trúc gồm 2 phần trình bày các kiến thức: Các bộ phận của mố cầu, cấu tạo mố cầu và phạm vi áp dụng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

8/16/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ mơn Cầu Cơng trình ngầm Website: http://www.nuce.edu.vn Website: http://bomoncau.tk/ THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG  MỐ TRỤ CẦU TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: http://motrucau.tk/ Hà Nội, 8‐2013 CHƯƠNG II Cấu tạo mố cầu dầm 14 8/16/2013 Nội dung chương • 2.1. Các bộ phận của mố cầu – Chức năng và các kích thước cơ bản • 2.2. Cấu tạo mố cầu và phạm vi áp dụng – Mố nặng bằng bê tơng và đá xây: mố kê, mố chữ U, mố chữ  nhật, mố vùi, mố chữ T, mố chữ thập, mố có tường cánh xiên – Mố bằng bê tông cốt thép: mố chữ U (tường mỏng), mố vùi  tường, mố cọc, mố cột, mố chân dê 15 2.1. Các phận mố cầu • (1) Tường đỉnh • (2) Mũ mố • (3) Tường trước • (4) Tường cánh • (5) Móng mố • (6) Mơ đất phần tư nón 16 8/16/2013 Các phận mố cầu (t.theo) • (1) Tường đỉnh – Là phận chắn đất sau dầm chủ dầm mặt cầu – Có chiều cao từ mặt mũ mố tới mặt cầu 17 Các phận mố cầu (t.theo) • (2) Mũ mố – Là phận kê đỡ kết cấu nhịp trực tiếp chịu áp lực từ kết cấu nhịp truyền xuống 18 8/16/2013 Các phận mố cầu (t.theo) • (3) Tường trước – Còn gọi tường thân mố – Làm nhiệm vụ tường chắn đất đồng thời đỡ tường đỉnh mũ mố 19 Các phận mố cầu (t.theo) • (4) Tường cánh – Là tường chắn đất để đảm bảo ổn định cho đường đầu cầu 20 8/16/2013 Các phận mố cầu (t.theo) • (5) Móng mố – Đỡ tường thân mố, tường cánh truyền áp lực xuống kết cấu móng – Nếu kết cấu móng móng cọc bệ mố đồng thời đài cọc – Nếu địa chất tốt, bệ mố đặt thiên nhiên bệ mố làm ln chức móng 21 Các phận mố cầu (t.theo) • (6) Mơ đất phần tư nón – Có tác dụng giữ ổn định cho taluy đường đầu cầu – Hướng cho dòng chảy êm thuận 22 8/16/2013 Các phận mố cầu (t.theo) • (7) Một số phận khác … – – – – Bản độ,  Bản giảm tải Tường tai (tạo mỹ quan, chắn rác nước vào gối cầu) Bản chắn, tường chống 23 Các phận mố cầu (t.theo) • Xác định kích thước mố Hình dạng mố kích thước mố phụ thuộc vào yếu tố sau: – Điều kiện thủy văn – Điều kiện địa chất – Chiều cao cầu – Chiều dài nhịp – Bề rộng cầu – …  24 8/16/2013 Các phận mố cầu (t.theo)  Cao độ đỉnh móng (đỉnh bệ mố): – Cao độ đỉnh móng chọn dựa vào điều kiện: • Điều kiện làm việc mố trình khai thác • Thuận tiện cho thi cơng • Tính kinh tế cao – Với cầu cạn, cao độ đỉnh móng thường đặt cao độ mặt đất (trừ loại mố vùi) – Với cầu qua sơng, cao độ đỉnh móng thường đặt MNTN  0.5m  để đảm bảo yêu cầu mỹ quan giảm thắt hẹp dòng chảy 25 Các phận mố cầu (t.theo)  Cao độ đỉnh mũ mố : – Cao độ đỉnh mũ mố phải cao MNCN tối thiểu 0.25m để đảm bảo gối cầu khô mùa lũ – Cao độ đỉnh mũ mố phải đảm bảo cho cao độ đáy dầm cao MNCN tối thiểu • 1m trong trường hợp sơng có trơi vật trơi tối thiểu • 0.5m trong trường hợp khơng có trơi vật trôi 26 8/16/2013 2.2. Cấu tạo mố cầu A. MỐ NẶNG • 2.2.1. Mố chữ nhật 1. Thân mố; 2. Móng mố; 3. Kết cấu nhịp – Là dạng mố cầu đơn giản làm đá xây bê tông (mố nặng) – Cấu tạo mố gồm 2 bộ phận thân mố móng mố có dạng chữ nhật đặc – Tồn thân móng mố chơn đường đầu cầu 27 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Đặc điểm mố chữ nhật: • Khối lượng lớn, rất tốn vật liệu • Tiếp nối đường cầu không đảm bảo êm thuận cho xe chạy • Các phận thép phần kết cấu nhịp vùi đất dễ bị gỉ – Phạm vi áp dụng: • Ít dùng do những nhược điểm cấu tạo do tốn vật liệu => chỉ dùng cho cầu nhịp nhỏ, khổ hẹp, lòng sơng khơng sâu; • Trong thực tế, với cầu khổ hẹp áp dụng mơ hình mố chữ nhật có cấu tạo hoàn chỉnh 28 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) Mố chữ nhật cấu tạo hoàn chỉnh: ‐ Cấu tạo thêm tường đỉnh ‐ Bề mặt mố vuốt dốc 29 Cấu tạo mố cầu (t.theo) Mố chữ nhật khoét rỗng: ‐ Giúp giảm khối lượng vật liệu ‐ Ít cản trở dòng chảy ‐ Tăng tính mỹ quan 30 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • 2.2.2. Mố kê 1. Tường đỉnh; 2. Thân mố; 3. Móng mố; 4. Tường cánh; 5. Tường tai (mố kê áp dụng lớp địa chất tốt nằm gần mặt đất tự nhiên) 31 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Mố kê dạng mố chữ nhật có chiều cao thấp, áp dụng lớp địa chất tốt nằm gần mặt đất tự nhiên – Thân mố đồng thời giữ vai trò mũ mố để đỡ kết cấu nhịp tựa lên móng thiên nhiên – Tường đỉnh tường tai được cấu tạo để tránh tượng đất phủ đầu dầm gối cầu – Ngoài cấu tạo thêm tường cánh để giữ ổn định cho đường đắp đầu cầu 32 10 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Cấu tạo tường thân mố (3) • Thân mố vừa chịu áp lực thẳng đứng áp lực ngang đất (theo phương dọc cầu).  • => Chiều dày tường thân mố giảm dần theo chiều cao (từ lên trên) và mặt trước tường thân mố thường cấu tạo thẳng đứng 35 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Nhiệm vụ tường cánh (5) • Giữ đất đắp bên ổn định • Liên kết với tường thân mố để giúp tường thân mố chịu lực tốt – Cấu tạo tường cánh (5) • Trong mố chữ U, tường cánh làm thẳng góc liền khối với tường thân mố. Tường cánh tựa bệ mố chiều dày tường giảm theo chiều cao (từ lên trên) 36 12 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • Để giữ ổn định cho đỉnh khối phần tư nón nối tiếp chắn đường với cầu, đuôi tường cánh phải ngàm sâu đường đầu cầu tối thiểu:  0.65m khi chiều cao đất đắp  6m 37 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • Với mố nặng bê tông, khoảng cách 2 mép ngồi tường cánh lấy tổng bề rộng cầu Tuy nhiên, để tiết kiệm lấy khoảng cách chiều rộng đường xe chạy => phần đường hành mố ngàm vào tường cánh 38 13 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Móng mố (4) • Móng mố đặt thiên nhiên, nền cọc, hoặc giếng chìm tùy theo điều kiện địa chất – Ưu điểm mố nặng chữ U so với mố chữ nhật: • Khả chịu lực tốt • Ổn định chống lật tốt hơn, khả chống trượt cao • => trước áp dụng rộng rãi cầu đường đường sắt khổ rộng (hiện nay ít áp dụng do sử dụng vật liệu BTCT có khả tiết kiệm vật liệu hơn) 39 Cấu tạo mố cầu (t.theo) Mố chữ U bằng đá xây 40 14 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • 2.2.4. Mố chữ T và mố chữ thập a) I b) I II II I-I II - II – Thường áp dụng cầu đường sắt khổ đơn có chiều cao mố lớn 41 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Mố chữ T thực chất mố chữ nhật có phần thân sau thu hẹp phần thân trước giữ nguyên đảm bảo bề rộng cần thiết để kê gối • Khối lượng vật liệu giảm đáng kể so với mố hình chữ nhật • Tường trước làm nhiệm vụ chắn đất trượt phía sơng • Tường dọc có tác dụng tăng độ cứng ổn định chung mố đồng thời đảm bảo tiếp nối đường cầu 42 15 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Đối với mố chữ T có chiều cao lớn cấu tạo thêm tường chống phía trước để tăng cường ổn định cho mố.  => mố có dạng mố chữ thập 43 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • 2.2.5. Mố có tường cánh xiên – Một biến thể mố chữ U là mố có tường cánh xiên • Tường cánh bố trí xiên góc với tường trước 1. Tường trước;  2. Móng tường trước;  3. Tường cánh xiên;  4. Móng tường cánh xiên 44 16 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Do diện tích chắn đất giảm khơng chịu áp lực đất đẩy ngang do hoạt tải nên khối lượng tường cánh xiên giảm => tiết kiệm vật liệu tường cánh – Tường cánh xiên có tác dụng hướng cho dòng chảy êm thuận => tránh xói lở đường – Mố tường cánh xiên làm việc bất lợi kết cấu có tường cánh dọc (mố chữ U) đặc biệt điều kiện ổn định chống lật tường trước => mố tường cánh xiên áp dụng 45 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • 2.2.6. Mố vùi – Với chiều cao đất đắp từ 5‐6m trở lên (có thể tới 20m), mố chữ U  khơng thích hợp do khối lượng vật liệu lớn => chuyển sang sử dụng mố vùi 1. Tường đỉnh; 2. Mũ mố; 3. Tường thân mố;  4. Móng; 5. Tường cánh; 6. Đá kê gối 46 17 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Một phần tường thân mố vùi mô đất đường đầu cầu – Tường cánh mố vùi có MNCN cấu tạo hẫng ngàm vào tường trước chôn vào đường – Để tăng ổn định chống lật, thân mố làm nghiêng phía đường – Chiều dày tường thân mố tăng dần từ xuống; độ nghiêng mặt trước từ 3:1 đến 2:1, mặt sau từ 12:1 đến 5:1 47 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Độ dốc taluy khối nón ở phần tiếp giáp với mặt bên mố lấy 1:1 tới 1:1.25; phần ngập nước lấy không vượt 1:1.5 – Điểm giao khối nón với mặt trước mố phải cao MNCN tối thiểu 0.5m để khơng bị xói lở đỉnh taluy MNCN 48 18 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Ưu nhược điểm mố vùi: • So với mố chữ U, mố vùi có khả tiết kiệm vật liệu hơn, đặc biệt chiều cao mố lớn • Tuy nhiên, do mơ đất trước mố lấn phía sơng làm thu hẹp dòng chảy nên nhiều phải kéo dài nhịp để đảm bảo độ thoát nước => làm tăng chi phí kết cấu nhịp.     MNCN 49 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • 2.2.7. Mố vùi tường – Mố vùi có tường trước khoét rỗng gọi mố vùi tường • Trong kết cấu mố vùi,  do tồn phần thân mố chơn đất đắp phần lớn mơ đất hình nón nằm ở phía trước mố nên tác dụng chắn đất tường trước khơng ý nghĩa quan trọng mố chữ U  => có thể khoét lỗ tường trước để tiết kiệm vật liệu 50 19 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) B. MỐ NHẸ • 2.2.8. Mố chữ U tường mỏng – Mũ mố tường mỏng BTCT liên kết toàn khối với – Bệ mố (4) • Bằng BTCT với chiều dày phụ thuộc vào kết cấu móng • Khi bệ mố đóng vai trò móng thiên nhiên chiều dày lấy khoảng từ 0.4 đến 1.0m 1. Tường trước; 2. Tường cánh; 3. Tường chống; 4. Bệ mố; 5. Bản độ 51 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Chiều dày tường trước (1) xác định sở chịu lực, thường từ 15‐40cm • Do tường trước BTCT có khả chịu uốn nên chiều dày giảm nhiều so với mố chữ U – Các tường chống (3) • Là sườn tăng cường cho tường trước tăng độ cứng chung cho tồn mố • Chiều dày từ 20 đến 40cm 52 20 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Tường cánh (2) • Phần tường cánh cấu tạo hẫng để giảm khối lượng tường cánh bệ mố • Chiều dài tường cánh bao gồm: phần tựa bệ mố (khoảng ½ chiều cao đất đắp) và phần hẫng đủ để vùi vào đường (tối thiểu 0.75m) • Trên phương ngang, có thể cấu tạo tường mỏng (8) để liên kết tường cánh với tường chống tạo thành 1  khoang kín => điều kiện làm việc tường cánh tốt 53 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Mố chữ U tường mỏng có khối lượng bê tơng nhỏ nhiều so với mố chữ U nhưng tốn cốt thép, thi công phức tạp,  thời gian thi cơng kéo dài => ít dùng thực tế Trong thực tế mố chữ U bằng BTCT khơng có cấu tạo tường chống (3) và vách ngăn (8)  sử dụng phổ biến 54 21 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) Mặt cắt đứng mặt mố chữ U bằng BTCT (sử dụng móng cọc khoan nhồi) 55 Cấu tạo mố cầu (t.theo) Mố chữ U bằng BTCT 56 22 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) Mố chữ U bằng BTCT, tuyến Hà Nội – Lạng Sơn 57 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • 2.2.9. Mố vùi tường mỏng – Thân mố gồm tường mỏng BTCT (tường dọc) – Mũ mố cấu tạo dầm BTCT tựa tường dọc 58 23 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Số lượng, khoảng cách tường dọc phụ thuộc vào: • Chiều rộng cầu • Chiều cao mố • Kích thước mũ mố => khi bố trí tường dọc cần tránh cho mũ mố chịu uốn lớn đồng thời hạn chế tăng số lượng tường dọc để giảm khối lượng vật liệu 59 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • 2.2.10. Mố chân dê Mố chân dê lắp ghép.  ‐ Thân mố gồm 2  hàng cột BTCT tiết diện 35x35cm.  Hàng cột trước có độ nghiêng 2.5:1.  ‐ Các cặp cọc thường bố trí vị trí kê gối 60 24 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Mố chân dê loại mố vùi có thân mố hai hàng cột (hoặc cọc), trong hàng trước bố trí xiên phía lòng sơng.  – Mố chân dê cho phép giảm vật liệu cách đáng kể thường áp dụng chiều cao đất đắp từ 4‐10m – Trường hợp mố chân dê sử dụng móng cọc khơng cần cấu tạo bệ mố mà hàng cọc móng kéo dài liên kết trực tiếp với xà mũ • Hàng cọc trước đóng với độ xiên 1:4 đến 1:7 • Xà mũ lắp ghép đổ chỗ. Trong thực tế xà mũ thường đổ trực tiếp để đảm bảo liên kết chắn cọc với xà mũ, đồng thời khắc phục sai lệch đóng cọc 61 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • 2.2.11. Mố cọc mố cột – Mố cọc: • Cấu tạo thân mố gồm một hoặc hai  hàng cọc thẳng đứng như hình vẽ • Tiết diện cọc 30x30cm đến 40x40cm • Các cọc liên kết với xà mũ BTCT • Áp dụng cho cầu nhịp nhỏ chiều cao đất đắp từ 2‐4m 62 25 8/16/2013 Cấu tạo mố cầu (t.theo) – Mố cột: • Cấu tạo thân mố cột tròn BTCT đường kính từ 0.8‐2m,  kết hợp sử dụng kết cấu móng cọc ống, cọc khoan nhồi a) Mố cột lắp ghép;                                      b) Mố cọc ống 63 26 ... vật trơi 26 8/16 /20 13 2. 2. Cấu tạo mố cầu A. MỐ NẶNG • 2. 2.1. Mố chữ nhật 1. Thân mố; 2.  Móng mố;  3. Kết cấu nhịp – Là dạng mố cầu đơn giản làm đá xây bê tông (mố nặng) – Cấu tạo mố gồm 2 bộ phận...8/16 /20 13 Nội dung chương • 2. 1. Các bộ phận của mố cầu – Chức năng và các kích thước cơ bản • 2. 2. Cấu tạo mố cầu và phạm vi áp dụng – Mố nặng bằng bê tơng và đá xây: mố kê, mố chữ U, mố chữ ... mố cầu (t.theo) Mố chữ U bằng đá xây 40 14 8/16 /20 13 Cấu tạo mố cầu (t.theo) • 2. 2.4. Mố chữ T và mố chữ thập a) I b) I II II I-I II - II – Thường áp dụng cầu đường sắt khổ đơn có chiều cao mố