Khái niệm chung về cầu bê tông cốt thép

Giáo trình Cầu BTCT 7 1. khái niệm chung về cầu bê tông cốt thép 1.1. Sơ lợc lịch sử phát triển cầu BTCT Cầu BTCT xuất hiện đầu tiên vo những năm 70 của thế kỷ XIX, sau khi Xi măng đợc phát minh vo khoảng năm 1825, việc đặt thép vo BT xuất hiện lẻ tẻ vo những năm 1835-1850. Từ năm 1855 trở đi BTCT mới chính thức ra đời tại Pháp. Năm 1875 Joseph Monier đã xây dựng cầu BTCT đầu tiên di 50ft (15,24m) rộng 13ft (3,96m). Kỹ s ngời Pháp Francois Hennebique đã phát triển mặt cắt ngang dạng T, ông v những học trò của ông nh kỹ s ngời Thuỵ Sĩ Robert Maillart đã xây dựng một vi cầu vòm BTCT nổi tiếng, Những cầu BTCT của Maillart đợc xem nh l biểu tợng về thẩm mỹ i Giai đoạn cuối thế kỷ XIX cầu BTCT chủ yếu l cầu nhịp nhỏ - cầu bản, dầm, vòm. Năm 1896 ngời ta đã xây dựng cầu vòm nhịp 45m tại nớc Nga ii . Giai đoạn đầu thế kỷ XX cầu BTCT đã phát triển mạnh mẽ ngoi dạng đơn giản, ngời ta đã bắt đầu lm cầu liên tục, cầu khung, dầm công xon nhịp đến 30-40m. Trong giai đoạn ny cầu thờng dùng phơng pháp đổ bê tông liền khối v l BTCT thờng nên nhịp nhỏ Thời kỳ đầu trong lịch sử của BTCT, năm 1888 một ngời Mỹ tên l P.H Jackson ở San Francisco đã có ý tởng rất hay. Ông ta nghĩ rằng sợi thép m đã đợc sử dụng trong BTCT nếu ngay từ đầu đợc kéo căng thì kết quả kết cấu ny sẽ khoẻ hơn nhiều so với kiểu BTCT. Những cuộc thí nghiệm của Jackson đã không bao giờ thnh công vì hầu nh chắc chắn l do những sợi thép ở thời kỳ đó không đủ chịu kéo. Năm 1930 Eugène Freyssinet ngời Pháp bắt đầu sử dụng sợi thép cờng độ cao v đã mở ra một khái niệm mới khác trong ngnh xây dựng BTCT ứng suất trớc. BTCTUST ra đời đầu tiên ở Pháp ngay từ những năm 30 của thế kỷ XX đến cuối những năm 1940 thì phát triển mạnh. Từ những năm 50 đã xây dựng những cầu dầm giản đơn BTCTUST nhịp 60-70m v từ những năm đầu thập kỷ 60 họ đã sử dụng công nghệ hẫng trong xây dựng cầu BTCT. Năm 1964 cầu Orleron di 2832m gồm 46 nhịp (nhịp chính di 79m) đợc xây dựng bằng phơng pháp lắp hẫng, cầu Calix di 1200m gồm 3 nhịp chính 113+156+113 ở hai bờ có cầu dẫn nhịp 70m Song song với công nghệ lắp hẫng, ở Pháp cũng phát triển nhiều công trình đúc hẫng (thờng dùng cho các nhịp 80-130m) ví dụ cầu dầm liên tục Gennevillies gồm phần cầu chính có 5 nhịp đối xứng, cầu treo dây văng Brontonne bắc qua sông Sein có nhịp chính di 320m dầm BTCTUST tiết diện hình hộp. Công nghệ ny cũng đợc sử dụng ở nhiều nớc ví dụ: Cầu Beldoif ở Đức có L=208m. ở Nhật Cầu Hikoshima Ohashi nhịp 236m, cầu Hamana nhịp 240m. ở Mỹ có cầu Koror Babelthuap có nhịp giữa di 240,7m; Tại áo cầu SCHOTTWIEN nhịp giữa di 250m (77,75+162,5+250+142,25) xây dựng 1986-1989. Trong những năm 30-40 của thế kỷ XX cầu BTCT phát triển mạnh, đã xây dựng đợc những cầu lớn, áp dụng kết cấu lắp ghép, bán lắp ghép trong xây dựng cầu. Trong thời kỳ n y ở Nga đã xây dựng những cầu vòm nhịp đến 116, 120m (Cầu vòm qua kênh đo Mátxkva nhịp 116m, 4 ln đờng sắt). Cầu vòm ở Thuỵ Điển nhịp 181m, Tây ban Nha 205m. Những năm 50 ở Liên Xô cũ đã xây dựng cầu nhịp 40-70m. Năm 1952 Xây dựng cầu vòm qua sông Dnhep nhịp tới 228m Giáo trình Cầu BTCT 8 Năm 1961 cầu Abtozavodsi có 3 nhịp (36,4+148+36,4) l cầu khung dầm có khớp L=148m (l cầu khung có nhịp di thứ 2 sau cầu Medway ở Anh Nhịp 152m). BTCT UST hầu nh đợc sử dụng rộng rãi trong xây dựng cầu ở Châu Âu trong nửa đầu của thế kỷ 20, ở Mỹ bắt đầu chậm hơn. Cầu BTCTUST lớn đầu tiên đã đợc xây dựng ở Mỹ l cầu Walnut Lane ở Philadelphia, Pennsylvania đợc xây dựng năm 1956. Cầu đầu tiên thi công bằng công nghệ đúc đẩy l cầu Rio Caroni ở Venezuela do giáo s Fritz Leonhardt đa vo iii , kể từ đó cho đến nay đã có hng trăm cầu đợc thi công theo công nghệ ny, ví dụ cầu Nuec di 246m (6x41) dầm cao 2,5m rộng 12,4, cầu cạn Oli di 615m (15x41) dầm cao 3,1m. Dới đây giới thiệu danh sách những cầu BTCT v BTCTUST có nhịp chính lớn nhất trên thế giới Largest Concrete Arch Bridges (Cầu vòm BT) Bảng 1-1 Name Location Country Year Span Remarks 1 Wanxiang Yangzi River China 1996 420 2 Krk-1 (east span) Krk Island Croatia 1980 390 3 Jiangjiehe Wu River China 1995 330 4 Yongjiang Guangxi China 1996 312 5 Gladesville Sydney Australia 1964 305 6 Ponte da Amizade Parana River Brazil/Paraguay 1964 290 7 Bloukrans Bloukrans River South Africa 1983 272 8 Arrỏbida Oporto Portugal 1963 270 9 Sandử Kramfors Sweden 1943 264 10 Le Pont Chateaubriand La Rance France 1991 261 11 Shibenik Shibenic Bay Croatia 1966 246 12 Barelang Sumatra Indonesia 1998 245 13 Krk-2 (west span) Krk Island Croatia 1980 244 14 Jinshajiang-Yibin Sichuan China 1990 240 15 Beppo-Myouban Oita Japan 1989 235 16 Fiumarella Catenzaro Italy 1961 231 17 Zaporoze Dnepr River Ukraine 1952 228 18 El Rincon Viaduct Las Palmas Spain 1994 227 19 Novi Sad Danube River Yugoslavia 1961 211 20 Lingenau Bregentz Austria 1968 210 21 Usagawa Yamaguchi Japan 1983 204 Largest Concrete Prestressed Girder Bridges (dầm BTCTUST) Bảng 1-2 Name Location Country Year Span Remarks 1 Stolmasundet Austevoll Norway 1998 301 2 Raftsundet Lofoten Norway 1998 298 3 Humen Pearl River China 1998 279 4 Varodd Kristiansand Norway 1994 260 5 Gateway Brisbane Australia 1986 260 Double pier supports 6 Skye Skye Island Britain 1995 250 Giáo trình Cầu BTCT 9 Name Location Country Year Span Remarks 7 Schottwien Semmering Austria 1989 250 Double pier supports 8 Ponte de S. Joao Oporto Portugal 1991 250 9 Northumberland New Brunswick Canada 1997 250 10 Huangshi Hubei China 1996 245 11 Koror-Babelthuap Toagel Channel Palau 1977 241 Collapsed in 1996 12 Hamana Imagiri-Guchi Japan 1976 240 13 Hikoshima Shimonoseki Japan 1975 236 14 Norddalsfjord Sogn-Fjordane Norway 1987 231 15 Urato Kochi Japan 1972 230 16 Houston Ship Channel Texas USA 1982 229 17 Puente International Fray Bentos Uruguay/Argentina 1976 220 Double pier supports 18 Ponte Tancredo Neves Iguacu River Brazil/Argentina 1985 220 19 Mooney Creek Mount White Australia 1986 220 20 Agi-Gawa Gifu Japan 1985 220 1.1.1. Việt Nam: ở Việt Nam cầu BTCT đợc xây dựng từ thời Pháp thuộc với các dạng nh cầu bản, cầu dầm hoặc gin đơn giản, cầu dầm hoặc gin mút thừa đợc thi công theo phơng pháp đúc tại chỗ. Các kết cấu ny thờng có hai dầm chủ hoặc gin chủ, bản mặt cầu, dầm dọc, dầm ngang. Bề rộng đờng ô tô khoảng 4-5m ví dụ cầu Ba Cng - QL1 tỉnh Vĩnh Long sơ đồ cầu: 14,5+30+14,5m (Hình 1-1), v các cầu đờng sắt đơn tuyến khổ đờng 1m, các cầu ny có chiều di nhỏ hơn 20-30(m). Một số dạng dầm liên tục với chiều di nhịp 30-40(m). Cho đến nay sau một thời gian di sử dụng hoặc do sự tn phá qua các thời kỳ chiến tranh nhiều cầu bị phá huỷ hoặc h hỏng, xuống cấp phải thay thế bằng những cầu mới, tuy nhiên hiện nay một số cầu đợc xây dựng từ thời Pháp thuộc hiện vẫn còn đang đợc sử dụng nh cầu Đầu Sấu QL1 tỉnh Cần Thơ, Cái Xếp (Đồng Tháp), hoặc cầu mút thừa có dầm treo cầu Cái Bờng - QL 80 Đồng Tháp sơ đồ cầu 10+13,6+10m (nhịp đeo di 8,7m, công xon di 2,4m) chiều rộng cầu 5,2m. Cầu vòm mút thừa Tân Lợi QL 80 Đồng Tháp. Hình 1-1. Cầu Ba cng QL1 - Tỉnh Vĩnh Long Những năm sau kháng chiến chống Pháp ta đã xây dựng lại một số cầu với kết cấu dầm giản đơn lắp ghép tiết diện chữ T, đợc liên kết ngang bằng mối nối hn tại dầm ngang hoặc bằng bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ. Kết cấu BTCT sử dụng cho cầu nhịp nhỏ nh cầu bản hay cầu dầm với nhịp dới 22m. Khi kết cấu BTCTUST phát triển chúng ta đã ứng dụng thiết kế xây dựng cầu Phủ Lỗ nhịp 18m. Đến những năm đầu thập kỷ 70 đã thiết kế v xây dựng các cầu BTCTUST nhịp 24m, 33m (nhịp dẫn cầu Thăng Long H Nội) Giáo trình Cầu BTCT 10 Tại miền nam trớc 1975: xây dựng rất nhiều cầu BTCTUST sử dụng chủ yếu l kết cấu nhịp 24,7; 24,54 (bán lắp ghép); dầm bụng cá: 12,5m; 15,6m; 18,6m; 21,6m .các kết cấu nhịp ny chủ yếu đợc chế tạo tại nh máy bê tông Châu Thới. Sau ngy thống nhất đất nớc chúng ta đã xây dựng nhiều cầu nhịp trung bình v nhịp lớn. Ví dụ Cầu An Dơng, Cầu Rodạng cầu khung nhịp treo, nhịp dầm chính di 63m (cánh T di 39m dầm treo di 24m). Sau sự cố cầu Ro, cầu Bo Thái Bình đã đợc thi công bằng phơng pháp đúc hẫng (cánh T di 28m, dầm treo di 33m) Đặc biệt trong những năm gần đây đã áp dụng những công nghệ tiên tiến trong việc thi công cầu BTCTUST ví dụ một số cầu xây dựng theo công nghệ đúc hẫng: + Cầu Phú Lơng tại thị Xã Hải Dơng, tỉnh Hải Dơng nằm trên Quốc lộ 5 di 490,7m, sơ đồ cầu: 2x37,4+64,75+2x102+64,75+2x37,4. + Cầu Sông Gianh Quốc lộ 1 Tỉnh Quảng Bình di 746,4m (37,4+58+90,6+ 3x120+90,6+58+37,4). + Cầu Phù Đổng (cầu Đuống mới) Quốc lộ 1 (mới) tuyến H Nội Lạng Sơn Huyện Gia Lâm H Nội di 929m sơ đồ cầu: 65+7x100+65 + 3x33 (m); gồm 9 nhịp liên tục thi công bằng phơng pháp đúc hẫng v 3 nhịp giản đơn thi công bằng phơng pháp bán lắp ghép (PCI). Chiều rộng ton cầu 15m, phần cầu liên tục tiết diện hình hộp (2 sờn) chiều cao thay đổi từ 6m (trên trụ) v 2,5m (giữa nhịp). Mặt cầu sử dụng cốt thép UST. Gối cầu có sử dụng loại Semi-fixed (bán cố định) trên các trụ P3, P4, P5, P6. Hon thnh tháng 12/2000. + Cầu Nh Nguyệt (Đáp cầu) - Quốc lộ 1 (mới) tuyến H Nội Lạng Sơn Thị Xã Bắc Ninh Tỉnh Bắc Ninh di 428m, sơ đồ cầu: 4 x33 +65+100+65+2x33 (m); mặt cắt ngang tơng tự nh Đuống. Hon thnh tháng 12/2000. + Cầu Hong Long (Hm Rồng) QL 1, qua sông Mã - Tỉnh Thanh Hoá nhịp chính l cầu khung dầm liên tục 3 nhịp sơ đồ: 75 + 130 +75 (m) chiều cao dầm thay đổi từ 7,5m (trên trụ) đến 3,5m (tại giữa nhịp) v 2,75m (trên mố); chiều rộng ton cầu 12,8m. V một nhịp giản đơn di 49,4m, tiết diện hình hộp có chiều cao không thay đổi (2,75m). Hình 1-2. Cầu Sông Gianh Quảng Bình Giáo trình Cầu BTCT 11 + Ngoi ra còn có một số cầu lớn khác: Cầu Quán Hầu (Quảng Bình), sơ đồ cầu phần đúc hẫng 64,84+2x102+64,84 (m); Cầu Bắc Giang (Thị xã Bắc Giang Tỉnh Bắc Giang), sơ đồ cầu: 45+55+90+45+55(m). Hiện nay chúng ta đang thi công Cầu Kiền Quốc lộ 10 Hải phòng dạng cầu dây văng thi công bằng công nghệ lắp hẫng v chuẩn bị thi công cầu Cần Thơ qua sông Hậu có nhịp chính 550m, cầu Bãi Cháy l cầu dây văng 1 mặt phẳng dây, Công nghệ đúc đẩy: Cầu Mẹt Tuyến H Nội Lạng Sơn, Cầu Hiền Lơng vợt sông Bến Hải. nhịp dẫn cầu Quán Hầu (Quảng Bình) Ngoi việc xây dựng các cầu vợt sông, một trong những vấn đề đang quan tâm hiện nay l thiết kế v thi công các cầu vợt trong các thnh phố lớn. 1.2. Phơng hớng phát triển 1. Nghiên cứu sử dụng vật liệu mới: Bê tông chất lợng cao (High Performance Concrete-HPC) v Thép chất lợng cao (High Performance Steel - HPS), fiber- reinforced polymer (FRP) 2. Kết cấu mới, kết cấu tối u. 3. Nghiên cứu các phơng pháp tính toán truyền thống để tính toán cho kết cấu mới v các phơng pháp tính toán mới 4. áp dụng mạnh mẽ công nghệ thông tin: Thiết kế tối u, tự động hoá thiết kế . 5. Nghiên cứu, áp dụng các công nghệ thi công tiên tiến. 6. Định hình hoá (Dầm, mố, trụ), công nghiệp hoá sản xuất v cơ giới hoá thi công. Hình 1-3. Cầu Phù Đổng Giáo trình Cầu BTCT 12 1.3. Đặc điểm cơ bản của cầu BTCT 1.3.1. Vật liệu: - Lm bằng BTCT ặ Sử dụng vật liệu địa phơng, cát, đá, XM l chủ yếu - Thép & BT cùng lm việc: Thép chịu kéo l chủ yếu, cũng có khi chịu nén 1.3.2. Ưu điểm: 1. Sử dụng vật liệu rẻ tiền hơn so với khi sử dụng bằng thép 2. Độ bền cao: - Sử dụng đợc lâu năm - Cờng độ BT tăng theo thời gian - ít chịu ảnh hởng của môi trờng, chịu lửa, không mục, không gỉ, ít bị ăn mòn. 3. Có độ cứng lớn, ít bị ảnh hởng của xung kích do hoạt tải, tiếng ồn nhỏ, dao động ít. 4. Có thể đúc kết cấu thnh hình dáng bất kỳ thoả mãn yêu cầu kiến trúc, mỹ thuật. 5. Tính ton khối (kết cấu nhịp đúc tại chỗ) tốt. 6. Chi phí duy tu bảo dỡng thấp 1.3.3. Nhợc điểm 1. Trọng lợng bản thân lớn, cấu tạo nặng nề, vận chuyển lao lắp khó khăn (không vợt đợc những kỷ lục về nhịp của cầu thép) 2. Bê tông chịu kéo kém dễ bị nứt: Nhất l BTCT thờng hay bị nứt ặ gỉ cốt thép lm hạn chế phạm vi sử dụng iv 3. Thi công phức tạp: Chất lợng bị ảnh hởng bởi phơng pháp thi công, thời tiết; thêm vật liệu lm ván khuôn. 4. Khó kiểm tra chất lợng công trình. . 1.4. Phạm vi áp dụng Đợc sử dụng rộng rãi đối với mọi loại kết cấu, đặc biệt l kết cấu chịu nén. Cầu BTCTUST có thể kinh tế đối với nhịp nhỏ v trung bình, v thậm chí những nhịp trong phạm vi 800ft (243,84m) đã từng đợc xây dựng ở Nhật Bản. Ngy nay cầu BTCTUST đã hầu nh trở thnh dạng đợc a chuộng đối với nhịp ngắn, nhịp trung bình hơn cả cầu thép. 1.5. Các Tiêu chuẩn thiết kế Trong phần giáo trình ny phần nội dung sẽ tuân theo v tham khảo một số quy trình sau: + Tiêu chuẩn Việt Nam: Quy trình Quy phạm kỹ thuật trong công tác xây dựng cơ bản, tập II của Bộ giao thông Vận tải, số: 2057 QĐ/KT4 ngy 19 tháng 9 năm 1979. + Tiêu chuẩn AASHTO LRFD (American Association of State Highway and Transportation Officials) 1998. Giáo trình Cầu BTCT 13 + Tiêu chuẩn xây dựng Cầu v Cống CHu 2.05.03-84. + Tiêu chuẩn của Pháp, của châu âu (Euro Code) . Bảng chuyển đổi đơn vị (U.S. Customary v Metric) Bảng 1-1 Đại lợng Hệ Anh, Mỹ Hệ mét Chiều di 1 In 25,4mm 1 ft 0,3048m 1 ft = 12 In Tải trọng 10.000 Lb 44,48KN 20 tons 178KN 100 Lb/ft 1460 N/m 130 K/In 23,13 MN/m 6 psf 287,28 Pa 75 Lb/Sq.Ft 366 Kg/Sq.m ứng suất 1000 psi 6,895Mpa 1Mpa = 10,2 Kg/cm 2 Trọng lợng trên đơn vị thể tích 100 Lb/Ft 3 1.602 Kg/m 3 Giáo trình Cầu BTCT 14 1.6. Hệ thống cầu dầm: Đặc điểm của kết cấu dầm l dới tác dụng của tải trọng thẳng đứng trên nhịp tại các gối tựa chỉ phát sinh thnh phần phản lực thẳng đứng Các loại cầu dầm: Dầm giản đơn, dầm mút thừa, dầm liên tục. 1.6.1. Cầu dầm, cầu bản nhịp giản đơn Nhận xét: + Chịu mô men một dấu (+)ặ bố trí cốt thép ở biên dới chịu uốn l chính + Trên trụ theo phơng dọc có 2 gối cầu. Ưu điểm: + Tính toán thiết kế đơn giản hơn so với kết cấu siêu tĩnh + Bố trí cốt thép đơn giản + Không phát sinh nội lực phụ khi có sự lún không đều của mố trụ v sự thay đổi nhiệt độ. + Dễ tiêu chuẩn hoá, có thể thi công bằng phơng pháp đổ tại chỗ, lắp ghép, bán lắp ghép Nhợc: + Tốn vật liệu, + Không vợt đợc nhịp lớn Phạm vi áp dụng: + Đợc sử dụng rất rộng rãi, đặc biệt l với cầu nhiều nhịp + Cầu bản giản đơn BTCT thờng: Cầu ôtô: 3-6m; cầu Đờng sắt: 2-3m + Cầu bản giản đơn BTCTUST nhịp đến 18m (ô tô) v có thể lớn hơn. + Cầu dầm giản đơn, BTCT thờng, BTCTUST Phạm vi áp dụng của cầu dầm giản đơn BTCT thờng BTCTUST Ô tô 7 - 20 (24)m 12 - 42m Đờng sắt 1 15 m 12 30m + Hiện nay tại nớc ta đã xây dựng cầu dầm nhịp giản đơn tiết diện hình hộp di 49,4m 1.6.2. Cầu dầm mút thừa: Sơ đồ cầu không có mố, không dầm treo, phần mút thừa lm đối trọng để giảm mô men dơng của nhịp giữa Hình 1-4 a, b, c) + Chiều di nhịp chính: L=10-45m (BTCTUST L lớn hơn) + Chiều di của nhịp biên nhịp hẫng: L k = (0,3 0,4)L (Hình 1-4, a, b ); L k = (0,25 0,3)L (Hình 1-4, c ) + Chiều cao dầm tại giữa nhịp: h = (1/12-1/20)L BTCT; + Chiều cao dầm tại vị trí trụ: H = (1 1,5)h; riêng dạng trên Hình 1-4, c H 2h; v Giáo trình Cầu BTCT 15 Cầu dầm mút thừa có dầm treo (Hình 1-4 d, e, g): Chiều di nhịp đeo v nhịp biên: + Sơ đồ 3 nhịp: L đ = (0,4-0,6)L 2 ; L 1 =(0,6-0,8)L 2 + Nhiều nhịp có dầm treo: L đ = (0,5-0,6)L 2 ; L 1 =(0,75-0,8)L 2 ; Chiều cao dầm: + h = (1/12 1/20)L ữ (1/20 1/30) L BTCT; BTCTUST có thể (1/50 thậm chí 1/60)L + H= (1,5-1,8)h Ưu: + So với kết cấu nhịp giản đơn cùng nhịp thì M ở giữa nhịp nhỏ vì có M ở gối ặ vợt đợc nhịp lớn hơn (60-100-150 vi m) + Có thể điều chỉnh nội lực một cách hợp lý hơn + Trên các trụ chỉ có một gối ặ chịu lực đúng tâm ặ trụ có thể nhỏ hơn + Hệ tĩnh định ặ không bị ảnh hởng do lún mố trụ Nhợc: + Kết cấu có mô men 2 dấu ặ bố trí cốt thép phức tạp hơn + Có cấu tạo khớp v mút thừa ặ đờng đn hồi gãy khúc ặ gây ra lực xung kíchặ xe chạy không đợc êm thuận + Thi công phức tạp hơn (cấu tạo ván khuôn, lao lắp) Phạm vi áp dụng: (60-100)m có thể lớn hơn nhng khi đó nhịp giản đơn sẽ không còn tính kinh tế nữa (L đ > 42m). Hiện nay đờng cao tốc rất ít sử dụng. l k k = (0,3 - 0,4)L L =(0,6-0,8)L L L =(0,4-0,6)L L a) d) L =(0,4-0,6)L L L = (0,8-0,9)L e) 0,3L h H b) h h L K k=(0,3-0,4)Lho=(1-1,5)h c) h h h = 2h L K K=(0,25-0,3)L g) L =(0,75-0,8)L L L L L L =(0,5-0,6)L K L L = 2K L K K K =(0,3-0,4)L K = đến 2L h) Đối trọng n 1 0 0 0 11 2 2 2 2 1 2 2 12 22 n n 22 1 1 2 22 1 1 11 21 Hình 1-4. Sơ đồ kết cấu nhịp cầu dầm mút thừa Giáo trình Cầu BTCT 16 1.6.3. Cầu dầm Liên tục: Trờng hợp đổ tại chỗ theo quan điểm về phân bố mô men uốn trong kết cấu: + Cầu 3 nhịp: chiều di nhịp biên L 2 = (0,75 ữ 0,8)L 1 (Jacques Mathivat vii ), hoặc L 2 = (0,8 ữ 0,9)L 1 (Nazarenko viii ) + Cầu 5 nhịp: L 3 : L 2 : L 1 = 0,65 : 0,9 : 1,00 (Nazarenko) Trờng hợp cầu đợc thi công theo công nghệ đúc hẫng với sơ đồ nhịp: - Đối với các nhịp biên có chiều cao không thay đổi: + L 2 = 0,75L 1 =(L 1 +L 3 )/2; L 3 =2L 2 -L 1 = 0,5L 1 ; L 4 =(0,62-0,65)L 3 ; + L 1 Chiều di nhịp chính (có thể có nhiều nhịp chính); + L 2 chiều di nhịp chuyển tiếp; + L 3 chiều di nhịp có chiều cao không đổi; + L 4 : Chiều di nhịp sát mố - Tất cả các nhịp có chiều cao thay đổi: + L 2 = (0,65-0,7)L 1 Tỷ lệ chiều cao v chiều di nhịp: + Chiều cao trên trụ: H = (1/15-1/20)L 1 ; Tốt nhất (1/17-1/18)L; + Chiều cao dầm tại giữa nhịp: h =(1/30-1/40)L 1 ; thậm chí theo Jacques Mathivat tỷ số ny có thể giảm đến (1/60)L 1 ix ; tốt nhất (1/36)L 1 ; không đợc nhỏ hơn 2m để đảm bảo việc thi công dễ dng, thuận tiện cho công tác duy tu bảo dỡng x + Chiều cao dầm trên mố (1/22 ữ 1/33), tốt nhất 1/27 v 2m. + Đối với tiết diện có chiều cao không đổi thi công bằng: đúc đẩy H/L = (1/15-1/17)- tốt nhất 1/16; Đúc hẫng: H/L = (1/17-1/20); tốt nhất: 1/18 Các kích thớc khác xem phần 7.3.3 Ưu điểm: + Mô men nhỏ hơn so với dầm giản đơn cùng nhịp ặVợt đợc nhịp lớn hơn. Hình 1-5. Cầu liên tục nhịp biên có chiều cao không thay đổi Hình 1-6. Cầu liên tục có chiều cao thay đổi [...]... mác bê tông, v chiều rộng của trụ b =(1/10 1/15)ht xiii ht- chiều cao của trụ Phạm vi áp dụng L=10-30mxiv 18 Giáo trình Cầu BTCT a) b) c) Gối cầu Gối cầu Không lớn hơn 50-70m d) e) 2 1 1 1 Hình 1-7 Cầu khung bằng BTCT (1 Khớp; 2 Khe nối) d Không lớn hơn 50m-70m Hình 1-8 Sơ đồ cầu khung liên kết bằng khớp Khung T dầm treo (a cầu khung công xon; b khung T dầm treo; Cầu khung trụ nghiêng; 1 khớp) Cầu. .. cầu khung Trong cầu khung, kết cấu nhịp v trụ liên kết cứng với nhau, vì vậy kết cấu nhịp v trụ cùng đồng thời lm việc chịu uốn Vì phát sinh mô men uốn trong mặt cắt ngang của trụ cầu lm giảm độ lớn của mô men dơng trong kết cấu nhịp, nhờ vậy cầu khung so với cầu dầm giảm đợc chiều cao xây dựng, giảm đợc khối lợng của BT trong kết cấu nhịp Trụ của cầu khung lm việc chịu nén v chịu uốn yêu cầu cốt thép. .. (1/10-1/15)htrụ; Phạm vi áp dụng 20-30m; + Cầu 1 nhịp kiểu cổng không khớp v có khớp (Hình 1-7 b, c): h/L =(1/20-1/22); chiều rộng của trụ theo mặt chính (1/5-1/10)htrụxii; Phạm vi áp dụng 10-25m; + Cầu nhiều nhịp không khớp với trụ nhẹ (Hình 1-7 d), chiều di của một liên không lớn hơn 50-70m Hình 1-7 e thể hiện cầu khung trụ nhẹ liên kết khớp với bệ v có dầm treo Theo Nazarenko đối với cầu không ứng suất trớc thì... lực dựng chúng l phức tạp so với trụ nặng v trụ BTCT của cầu dầm việc xây Trong những cầu bằng BTCT trên đờng ô tô, có thể áp dụng những dạng sau: (Hình 1-7) Đối với cầu khung trụ nhẹ (Hình 1-7 a, d, e) đặc trng l chiều dy trụ (dọc theo nhịp) không lớn do sự lm việc hợp lý của chúng trong công trình, ở đây cần thiết đảm bảo hình dáng đẹpxi + Cầu 1 nhịp không khớp với trụ nhẹ (Hình 1-7 a): h/L =(1/15-1/20);... Giáo trình Cầu BTCT 1.10 Hệ thống cầu dn BTCT: Ưu: Giảm trọng lợng bản thân & v giảm khối lợng vật liệu Nhợc: thanh chịu kéo nứt bất lợi Thi công khó khăn, không cơ giới hoá đợc Dn có biên song song: h/L=1/8 1/10 Dạng gãy khúc hoặc cong: (1/7-1/8)L tại giữa nhịp Hiện nay hầu nh không lm, chỉ còn tồn tại một số cầu đợc xây dựng từ thời Pháp thuộc tại đồng bằng sông cửu long Hình 1-12 Hệ thống cầu dn có... H=(1/15-1/20)L; Theo một số ti liệu của các nớc công nghiệpxx cầu hệ khung khớp có chiều cao thay đổi thi công bằng phơng pháp đúc hẫng (Hình 1-8 a ): Trên trụ Hp/L1=(1/15-1/20) tốt nhất (1/17); 19 Giáo trình Cầu BTCT Trên mố: H/L=(1/27-1/35) tốt nhất 1/30 v 1,7m; Giữa nhịp h/L=(1/40-1/60) tốt nhất 1/49 (hoặc=(1/3)Hp)v 1,5m Nhận xét: Ưu điểm: Cầu khung có độ cứng lớn độ võng nhỏ vợt đợc nhịp lớn Nhợc... hởng khác 1.8 Hệ thống cầu Vòm: Hình 1-9 Sơ đồ hệ thống cầu vòm (đờng xe chạy trên, giữa, dới; a không khớp b hai khớp c ba khớp) Có đờng xe chạy trên, giữa, dới; vòm cứng, vòm mềm Đặc điểm: + Phản lực có lực xô ngang (khi không có thanh căng), vòm chịu lực nén l chủ yếu + Có nhiều loại: không khớp, 2 khớp, 3 khớp Ưu điểm: + Hình thức đẹp + Vợt đợc nhịp lớn: 90 100m; đã xây cầu L=420m (năm 1996);... Hình thức đẹp + Vợt đợc nhịp lớn: 90 100m; đã xây cầu L=420m (năm 1996); khả năng 400500m thoả mãn yêu cầu mỹ quan Nhợc điểm: + + 1.9 Có lực xô ngang Thi công phức tạp, khó tiêu chuẩn hoá mố trụ phức tạp ít dùng Hệ Liên hợp v cầu treo: Nhóm 1: Đợc tạo thnh từ những hệ thống đơn giản: 20 Giáo trình Cầu BTCT + Dầm v vòm: dầm cứng v vòm mềm (Hình 1-11.a, c), loại có lực đẩy ngang (Hình 1-11.c) hoặc không... trình Cầu BTCT + Độ cứng lớn độ võng nhỏ hơn, vợt đợc nhịp lớn, ít trụ, thoát nớc tốt, phù hợp với sông có cấp thông thuyền lớn + Trên các trụ chỉ có một gối + ít khe biến dạng, trong phạm vi dầm liên tục đờng đn hồi không gãy khúc chạy đợc êm thuận hơn trụ chịu lực đúng tâm trụ nhỏ xe Nhợc điểm: + Dễ có ứng suất phụ do lún trụ, mố không đều, do thay đổi nhiệt độ, do co ngót, từ biến của bê tông ứng... m ở đó chúng đợc tăng cờng thanh xiên cứng (Hình 1-11.e) hay l mềm cầu treo dây văng (Hình 1-11 g, h) Cầu treo dây văng: + Đặc điểm: Dầm vừa chịu uốn v nén + Ưu: Có thể điều chỉnh trạng thái US, biến dạng trong quá trình lắp ráp & có thể ngay trong cả giai đoạn khai thác + Có độ cứng lớn hơn (So với cầu treo Parabol) vì không biến dạng hình học của dây + Thi công không cần gin giáo + Phạm vi áp dụng: . Giáo trình Cầu BTCT 7 1. khái niệm chung về cầu bê tông cốt thép 1.1. Sơ lợc lịch sử phát triển cầu BTCT Cầu BTCT xuất hiện đầu tiên vo. (không vợt đợc những kỷ lục về nhịp của cầu thép) 2. Bê tông chịu kéo kém dễ bị nứt: Nhất l BTCT thờng hay bị nứt ặ gỉ cốt thép lm hạn chế phạm vi sử dụng