Bài giảng Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu: Chương 3 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển

Bài giảng "Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu - Chương 3: Cấu tạo trụ cầu" cung cấp cho người học các kiến thức: Các bộ phận của trụ cầu, cấu tạo trụ toàn khối, cấu tạo trụ lắp ghép, cấu tạo trụ bán lắp ghép, cấu tạo mố trụ dẻo. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

8/20/2013 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 III Cấu tạo trụ cầu 64 8/20/2013 Nội dung chương • 3.1. Các bộ phận của trụ cầu – Chức năng và các kích thước cơ bản • 3.2. Cấu tạo trụ tồn khối – Trụ nặng bằng bê tơng – Trụ thân hẹp – Trụ cột • 3.3. Cấu tạo trụ lắp ghép • 3.4. Cấu tạo trụ bán lắp ghép • 3.5. Cấu tạo mố trụ dẻo 65 3.1. Các phận trụ cầu Mũ trụ Thân trụ Bệ trụ Móng Đá kê gối – Trụ cầu gồm phận mũ trụ, thân trụ bệ trụ tựa thiên nhiên, nền cọc, hoặc giếng chìm… • Nếu trụ tựa thiên nhiên bệ trụ làm ln nhiệm vụ móng 66 8/20/2013 Các phận trụ cầu (t.theo) 67 Các phận trụ cầu (t.theo) • 3.1.1. Mũ trụ – Mũ trụ trực tiếp chịu áp lực từ kết cấu nhịp truyền xuống nên thường làm BTCT cấp C30 68 8/20/2013 Các phận trụ cầu (t.theo) – Kết cấu nhịp tựa mũ trụ thông qua gối cầu – Tại vị trí kê gối mũ trụ thường cấu tạo đá tảng BTCT  có chiều cao tối thiểu 15cm và đặt lưới thép chịu lực cục D = 8‐10mm với mắt lưới từ 5‐10cm – Trường hợp đỉnh trụ bố trí hai loại gối có chiều cao khác trường hợp đáy kết cấu nhịp không cao độ thì: • Có thể cấu tạo đá kê chênh lệch chiều cao, hoặc • Nếu chiều cao chênh lệch lớn cấu tạo hốc chìm mũ trụ 69 Các phận trụ cầu (t.theo) – Trường hợp kết cấu nhịp kê trực tiếp lên mũ trụ (khơng cấu tạo đá tảng) thì vị trí kê dầm bề mặt mũ trụ phải phẳng phải bố trí lưới cốt thép chịu lực cục – Mặt mũ trụ cấu tạo độ dốc thoát nước không nhỏ 1:10 và bề mặt láng vữa xi măng – Nếu mũ trụ không làm việc chịu uốn mà chịu ép mặt cục bộ, khi chiều dày mũ trụ tối thiểu 40‐50cm và phải bố trí cốt thép chịu lực cục 70 8/20/2013 Các phận trụ cầu (t.theo) – Trường hợp giảm kích thước thân trụ, mũ trụ được: • cấu tạo dạng cơng xơn (ví dụ trụ thân hẹp) • cấu tạo dầm chịu uốn (ví dụ trụ cột) => Khi mũ trụ phải bố trí cốt thép chịu lực sở tính tốn theo sơ đồ làm việc. Tiết diện cấu tạo phải đảm bảo điều kiện chịu lực yêu cầu cấu tạo 71 Các phận trụ cầu (t.theo) – Chiều rộng tối thiểu mũ trụ theo phương dọc cầu at  a p A  m  nt  n p   tt  t p  Ct  C p Trong đó: • m = khoảng cách tĩnh đầu dầm nhịp kề • nt, np = khoảng cách từ tim gối đến đầu dầm • at, ap = chiều dài gối (phương dọc cầu) • tt, tp = khoảng cách từ mép gối tới 5.145 mép đá tảng lấy khoảng 15‐20cm QT79 • Ct, Cp = khoảng cách theo phương dọc cầu từ mép đá tảng tới mép mũ trụ; ≥15cm với nhịp từ 15‐30m; 5.146 ≥25cm với nhịp từ 30‐100m; và ≥35cm với nhịp lớn 100m.         QT79 72 8/20/2013 Các phận trụ cầu (t.theo) – Chiều rộng tối thiểu mũ trụ theo phương ngang cầu Mũ trụ có B  Bmax  bp  2t p  A đầu tròn B  Bmax  bp  2t p  2bo Trong đó: • Bmax = khoảng cách tim 2 đá tảng ngồi • bp = kích thước gối theo phương ngang cầu • = khoảng cách từ mép gối tới mép đá tảng • A = chiều rộng mũ theo phương dọc cầu • bo = khoảng cách theo phương ngang cầu, từ đá tảng tới mép mũ trụ chữ nhật; ≥30cm  5.146 với gối thép; ≥50cm với gối con lăn QT79 73 Các phận trụ cầu (t.theo) a) • 3.1.2. Thân trụ b) – Có nhiệm vụ phân bố áp lực xuống c) móng đồng thời chịu lực nằm ngang theo phương dọc ngang cầu d) – Thân trụ xây đá,  bê tơng BTCT (tiết diện đặc e) rỗng) – Mặt cắt ngang thân trụ cầu vượt sông cần phải đảm bảo: r • Ít cản trở dòng chảy • Tránh tạo thành dòng xốy gần trụ giảm mức độ xói lở đáy sơng • Chịu va chạm vật trôi, tàu bè… r=B/2 r r r r r f) 74 8/20/2013 Các phận trụ cầu (t.theo) a) b) • Hình a: Là dạng mặt cắt chữ nhật dễ thi công áp dụng cho cầu cạn, cầu vượt; và áp dụng cho phần thân trụ nằm MNCN của trụ nằm phạm vi lòng sơng c) r=B/2 r d) r • Hình b, c: Sử dụng cho trụ sơng để giúp cải thiện chế độ dòng chảy r e) r r f) • Hình d, e: Sử dụng cho cầu bắc qua sơng, suối ở vùng núi, nơi mà dòng chảy có lưu tốc lớn r 75 Các phận trụ cầu (t.theo) • Với trụ nặng: thân trụ làm bê tơng tồn khối xây đá => có kích thước lớn tốn vật liệu 76 8/20/2013 Các phận trụ cầu (t.theo) • Để giảm khối lượng vật liệu sử dụng trụ thân hẹp; hoặc phần thân trụ phía MNCN được cấu tạo dạng cột BTCT.  77 Các phận trụ cầu (t.theo) • Loại thân trụ cột BTCT thường áp dụng cho cầu cạn, cầu vượt có nhịp trung bình bắc qua sơng có trôi thông thương nhỏ 78 8/20/2013 Các phận trụ cầu (t.theo) Trụ cột 79 Các phận trụ cầu (t.theo) • Khi cầu có nhiều nhịp, chiều dài nhịp nhỏ chiều cao cầu không lớn sử dụng trụ dẻo (thân trụ có độ cng nh) Liên biên Liên 1.Tr b;2.Tr phõn cỏch liên; 3. Trụ neo 80 8/20/2013 Các phận trụ cầu (t.theo) • Trong cầu khung, trụ liên kết cứng với kết cấu nhịp tham gia chịu lực kết cấu thống => thân trụ chịu mơ men  uốn lớn do đó có cấu tạo phức tạp (bố trí nhiều cốt thép) 81 Các phận trụ cầu (t.theo) • Với cầu dẫn, cầu vượt đường cầu nút giao thành phố, do yêu cầu mỹ quan u cầu cần có khơng gian cầu, thân trụ cấu tạo với dáng vẻ đặc biệt 82 10 8/20/2013 Cấu tạo trụ toàn khối (t.theo) Bố trí cốt thép trụ thân hẹp 95 Cấu tạo trụ tồn khối (t.theo) Ví dụ bố trí cốt đai thân trụ 96 17 8/20/2013 Cấu tạo trụ tồn khối (t.theo) Ví dụ bố trí cốt đai thân trụ 97 Cấu tạo trụ toàn khối (t.theo) • 3.2.3. Trụ cột – Trụ cột loại có kết cấu mảnh, tiết kiệm vật liệu nên sử dụng rộng rãi với cầu thành phố – Thân trụ gồm cột bê tông cốt thép tiết diện hình tròn chữ nhật đặc, đơi cấu tạo tiết diện cột rỗng – Đường kính thân cột từ 0.8‐2m hoặc lớn – Thường gặp loại trụ có 2 cột. Khi cầu rộng, số lượng cột tăng lên để tránh cho mũ mố chịu uốn lớn. Khoảng cách cột thường từ 4‐6m và cần bố trí hợp lý với vị trí đặt gối cầu xà mũ – Với cầu vượt thường sử dụng loại trụ có 1 cột nhằm tiết kiệm khơng gian đường cầu 98 18 8/20/2013 Cấu tạo trụ tồn khối (t.theo) (a). Trụ BTCT  tồn khối có hai cột;  (b). và (c). Trụ BTCT tồn khối có cột a) b) c) 99 Cấu tạo trụ tồn khối (t.theo) • 3.2.4. Trụ hỗn hợp – Phần MNCN: thân trụ dạng cột BTCT – Phần dưới: thân trụ đặc để chịu lực xô va tàu thuyền 100 19 8/20/2013 3.3. Cấu tạo trụ lắp ghép I-I II - II III - III TRỤ NẶNG LẮP GHÉP (phân khối theo chiều ngang dọc, các khối đặt so le) 1. Mối nối thẳng đứng; 2. Mối hàn cốt thép; 3. Mối nối khối mũ trụ;  4. Mối nối thân với mũ trụ; 5. Cốt thép chờ theo phương ngang 101 Cấu tạo trụ lắp ghép (t.theo) a) b) (I-I) Trụ BT lắp ghép phân khối ngang a). Trụ nước b). Trụ cạn 102 20 8/20/2013 Cấu tạo trụ lắp ghép (t.theo) Trụ BTCT lắp ghép phân khối ngang 1. Bê tông đổ chỗ; 2. Cát; 3. Khung cốt thép; 4. Cọc ống 103 Cấu tạo trụ lắp ghép (t.theo) Trụ BTCT lắp ghép phân khối dọc 1. Mũ trụ đổ chỗ; 2. Thanh bu lơng; 3. Khối đế; 4. Móng; 5. Cát 104 21 8/20/2013 Cấu tạo trụ lắp ghép (t.theo) Trụ BTCT lắp ghép phân khối ngang 1. Bệ móng đổ chỗ; 2. Thân trụ đúc sẵn;  3. Mũ trụ đúc sẵn; 4. Kết cấu nhịp; 5. Các thép cường độ cao có tiện ren ở đầu 105 Cấu tạo trụ lắp ghép (t.theo) Lắp ghép mũ trụ đúc sẵn 106 22 8/20/2013 Cấu tạo trụ lắp ghép (t.theo) §Ønh mãng Trụ cột lắp ghép 1. Cát; 2. Bê tơng đổ chỗ 107 Cấu tạo trụ lắp ghép (t.theo) I-I Trụ cột lắp ghép 1. Xà mũ BTCT đúc chỗ; 2. Cọc ống; 3. Mặt bích nối cọc;  4. Phần mở rộng mũi cọc; 5. Bê tơng độn ruột 108 23 8/20/2013 Cấu tạo trụ lắp ghép (t.theo) Trụ cột lắp ghép (Trụ cầu sân bay DWF – USA) 109 Cấu tạo trụ lắp ghép (t.theo) Trụ hỗn hợp: Thân trụ BTCT đổ chỗ, mũ trụ thép 110 24 8/20/2013 3.4. Cấu tạo trụ bán lắp ghép TRỤ NẶNG  BÁN LẮP GHÉP 1. Mũ trụ đổ chỗ; 2. Đốt vỏ lắp ghép; 3. Bê tơng thân trụ đổ chỗ;  4. Móng;  5. Thanh chống BTCT 111 Cấu tạo trụ bán lắp ghép (t.theo) • Cấu tạo – Phần lắp ghép gồm đốt vỏ mỏng BTCT có chu vi kín.  – Chiều cao đốt 1.5m; chiều dày thành 10cm và bố trí lưới cốt thép đường kính 6‐8mm => các đốt vỏ có tác dụng ván khuôn – Để tăng độ cứng vận chuyển lắp đặt, bên đốt vỏ cấu tạo chống tạm BTCT ở giữa có bu lơng để ép chặt với thành đốt vỏ – Mũ trụ BTCT đúc chỗ 112 25 8/20/2013 Cấu tạo trụ bán lắp ghép (t.theo) • Ưu điểm: – Phần vỏ lắp ghép đóng vai trò ván khn nên giảm thời gian làm giàn giáo ván khuôn công trường (so với trụ đổ chỗ hoàn toàn); – So với trụ lắp ghép hoàn toàn, phần vỏ lắp ghép nhẹ nên dễ vận chuyển lắp ghép.; – Tính tồn khối cao so với trụ lắp ghép 113 3.5. Cấu tạo mố trụ dẻo • 3.5.1. Khái niệm – Mố trụ dẻo gặp trường hợp cầu nhịp nhỏ từ 10‐ 12m và chiều cao cầu H≤6‐8m – Thân mố trụ dẻo có độ cứng nhỏ, kết cấu nhịp dầm đơn giản kê cố định xà mũ 114 26 8/20/2013 Cấu tạo mố trụ dẻo (t.theo) – Tải trọng nằm ngang theo phương dọc cầu (lực hãm xe, áp lực đất lên mố…) sẽ phân phối cho trụ tỷ lệ thuận với độ cứng chúng. Khi đó, biến dạng dọc kết cấu nhịp đảm bảo nhờ mềm dẻo mố trụ – Do các trụ, mố tham gia chịu lực nên mố trụ dẻo có kích thước tiết diện nhỏ, kết cấu mảnh tiết kiệm vật liệu 115 Cấu tạo mố trụ dẻo (t.theo) MỐ, TRỤ DẺO T ki h SƠ ĐỒ KẾT CẤU Biến dạng mố trụ dẻo chịu lực hãm T 116 27 8/20/2013 Cấu tạo mố trụ dẻo (t.theo) – Khi chiều dài cầu lớn, có thể chia cầu thành nhiều liên làm việc độc lập với nhau, mỗi liên gồm 3‐4 nhịp – Tại vị trí tiếp giáp liên bố trí trụ phân cách (thực chất cấu tạo hai trụ riờng bit) Liên biên Liên M tr chiều dài cầu lớn 1. Trụ bờ; 2. Trụ phân cách liên; 3. Trụ neo 117 Cấu tạo mố trụ dẻo (t.theo) – Khi chiều cao trụ tương đối lớn, trong liên cần phải bố trí 1 trụ tăng cường độ cứng gọi “trụ neo”. Trụ có tác dụng tiếp nhận phần lớn tải trọng nằm ngang để giảm bớt mô men uốn trụ lại – Trụ neo có thể cấu tạo dạng 2 hàng cột có chung xà mũ Liên biên Liên 118 28 8/20/2013 Cu to m trụ dẻo (t.theo) – Đối với liên giữa, trụ neo thường bố trí điểm liên nhằm phân biến dạng dọc hai đầu liên – Đối với liên biên, trụ neo nên bố trí vị trí trụ thứ 2 tính từ bờ để giảm chiều dài tích lũy biến dạng đầu dầm kê trụ bờ (trụ bờ chịu uốn do tác dụng áp lực ngang nn t p) Liên biên Liên 119 Cu to mố trụ dẻo (t.theo) • 3.5.2. Cấu tạo trụ dẻo – Thân trụ hàng cột BTCT tiết diện chữ nhật, hình vng, hoặc hình tròn – Chân cột ngàm cứng bệ móng đất nền.  Đỉnh cột liên kết với xà mũ BTCT a) b) 120 29 8/20/2013 Cấu tạo mố trụ dẻo (t.theo) – Bệ móng đặt cọc thiên nhiên điều kiện địa chất tốt – Trong nhiều trường hợp cột trụ cọc móng kéo dài lên liên kết đỉnh xà mũ – Chiều rộng xà mũ không nhỏ 60‐70cm đối với trụ 40‐60cm với trụ bờ trụ phân cách – Tiết diện xà mũ thường có dạng chữ nhật, chiều cao xác định sở tính tốn khơng nhỏ 40cm 121 Cấu tạo mố trụ dẻo (t.theo) – Trụ dẻo thi cơng đổ chỗ, lắp ghép bán lắp ghép • Với trụ dẻo có thân cọc đóng việc thi cơng xà mũ lắp ghép khó khăn do các sai lệch cơng đoạn đóng cọc.  Do vậy, trong thực tế với trụ có thân cọc xà mũ thường thi cơng đổ chỗ • Với trụ dẻo lắp ghép, bệ móng phải bố trí hốc để lắp cột (độ sâu hốc không nhỏ 1.5 lần kích thước tiết diện cột); khe hở chân cột bệ móng chèn vữa bê tơng; trong khối xà mũ cần cấu tạo lỗ hình cốc để liên kết với cột thân trụ… 122 30 8/20/2013 Cấu tạo mố trụ dẻo (t.theo) Mèi nèi xμ mò Ví dụ: Trụ dẻo lắp ghép Bê tơng liên kết cột với xà mũ; Cốt thép cột thân tr; Liên kết cột thân trụ với x mũ Chi tiÕt ch©n cét I-I II - II Bê tơng chèn khe chân cột 123 31 ... tạo trụ lắp ghép • 3. 4. Cấu tạo trụ bán lắp ghép • 3. 5. Cấu tạo mố trụ dẻo 65 3. 1. Các phận trụ cầu Mũ trụ Thân trụ Bệ trụ Móng Đá kê gối – Trụ cầu gồm phận mũ trụ,  thân trụ bệ trụ tựa thiên nhiên, nền...8/20/20 13 Nội dung chương • 3. 1. Các bộ phận của trụ cầu – Chức năng và các kích thước cơ bản • 3. 2. Cấu tạo trụ tồn khối – Trụ nặng bằng bê tơng – Trụ thân hẹp – Trụ cột • 3. 3. Cấu tạo trụ lắp... thân trụ toàn khối hay gặp – Trụ thân đặc (trụ nặng toàn khối) – Trụ thân hẹp – Trụ thân cột 88 13 8/20/20 13 Cấu tạo trụ toàn khối (t.theo) • 3. 2.1. Trụ thân đặc – Trên mặt kích thước mũ trụ thường