LIÊN TỤC HOÁ KẾT CẤU NHỊP
2.1.1. Giới thiệu chung
Trong xây dựng cầu, người ta đã sử dụng rộng rãi kết cấu nhịp có số lượng khe biến dạng ắt nhất với loại hình cầu có sơ đồ tổ hợp từ các nhịp dầm giản đơn. Dầm giản đơn được áp dụng rất phổ biến trong xây dựng cầu ở nước ta bởi tắnh cơ giới hoá, tiêu chuẩn hoá, tắnh dễ lắp đặt, lao lắp và vận chuyển phù hợp với trình độ các đơn vị thi công trong nước hiện nay. Việc tiếp tục phát triển công nghệ theo hướng này áp dụng cho các cầu không có yêu cầu về thông thuyền hoặc vượt khẩu độ lớn vẫn là giải pháp kinh tế nhất. Song để khai thác được tối đa loại hình dầm giản đơn nhiều nhịp cần phải được nghiên cứu hoàn thiện hơn nữa.
Để đảm bảo tốc độ êm thuận xe chạy, tạo thuận lợi tối đa trong khai thác công trình cầu, giảm số lượng khe co giãn và chi phắ bảo dưỡng khe co giãn trên cầu. Vấn đề đặt ra là phải nghiên cứu giải pháp nối liên tục các dầm giản đơn thành hệ liên tục sao cho vẫn đảm bảo khai thác êm thuận, không gây khó khăn cho thi công và đảm bảo các mục đắch nêu trên.
Kết cấu nhịp liên tục dùng cho xây dựng cầu trên đường ô tô và thành phố bằng BTCT và BTCT kết hợp thép là kết cấu được tạo ra bằng các chuỗi kết cấu nhịp dầm hoặc dầm bản giản đơn nối với nhau ở mức bản mặt cầu sao cho dưới tác dụng của lực dọc và nhiệt độ thì cầu làm việc như hệ dầm liên tục, còn dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng thì dầm vẫn làm việc như hệ dầm giản đơn. Kết cấu nối đảm bảo các tắnh chất nêu trên được gọi là kết cấu nhịp liên tục - nhiệt.
Kết cấu nhịp gọi là liên tục hoá nếu kết cấu dầm được nối liên tục từ các dầm giản đơn tạo thành dầm liên tục thuần tuý sao cho dưới tác dụng của lực dọc, nhiệt độ, tĩnh tải phần II, hoạt tải cùng các tác nhân khác như co ngót, từ biến cầu làm việc như hệ liên tục.
Kết cấu nhịp liên tục hoá từ dầm giản đơn nhiều nhịp cũng giữ được các ưu điểm của kết cấu nhịp liên tục nhiệt nhưng nó cải thiện được vẻ ngoài và nâng cao chất lượng, khả năng chịu tải của kết cấu. Do khai thác được những ưu điểm của kết cấu liên tục, cắt giảm các chi tiết nối bản nên dạng kết cấu này đạt được những hiệu quả kinh tế nhất định, nâng cao độ bền vững và tuổi thọ của kết cấu cầu, đảm bảo sự làm việc thuận lợi cho các phương tiện vận tải mà không giảm tốc độ xe chạy. Đối với cầu dầm BTCT DƯL thiết kế liên tục cho phép giảm 5% đến 15% lực dự ứng lực cần thiết so với thiết kế nhịp giản đơn. Ngoài ra áp dụng ưu điểm này để xử lý nối liên tục các cầu yếu, cũ làm tăng tuổi thọ và nâng cao khả năng chịu tải của kết cấu nhịp.
Hình 2.1.
Cầu giản đơn được liên tục hoá
Việc liên tục hoá kết cấu nhịp rất đa dạng và phong phú. Tuỳ theo mức độ khác nhau, liên tục hoá có thể là:
- Liên tục bản mặt cầu hoặc liên tục cả phần dầm chủ
- Liên tục hoá hoàn toàn bằng cách bố trắ cốt thép DƯL dọc cầu hoặc liên tục hoá chỉ bố trắ cốt thép thường trong mối nối.
- Liên tục hoá và chuyển từ hai hàng gối về một hàng gối trên đỉnh trụ hoặc là vẫn giữ cả hai hàng gối.
- Liên tục hoá bằng cách đổ liền khối cả thân trụ và kết cấu nhịp thành khung chịu lực. Loại hình liên tục hoá không bố trắ thép DƯL theo phương dọc cầu, mà chỉ sử dụng mối nối liên tục thông qua đổ bêtông mối nối tại chỗ và bố trắ cốt thép thường chịu lực, được
chia thành 5 loại như sau:
- Phương pháp 1: liên tục bản dạng liên kết chốt (phương pháp Maunsell). - Phương pháp 2: dầm ngang liền khối (phương pháp Mattock).
- Phương pháp 3: dầm ngang hẫng (phương pháp Pritchard). - Phương pháp 4: cầu toàn khối (phương pháp Hambly).
- Phương pháp 5: liên tục bản mặt cầu (liên tục nhiệt) (phương pháp Kumar).
Tuỳ theo tình hình, điều kiện khai thác thực tế tại từng nước khác nhau mà quy mô và phạm vi áp dụng của từng phương pháp có khác nhau. Chẳng hạn, phương pháp 1 được phát triển cào những năm đầu áp dụng liên tục hoá kết cấu nhịp, còn hiện nay phương pháp 2, 3 và 5 đang được áp dụng ở một số nước khác nhau.
Trong thực tế hiện nay, đã có hai phương pháp liên tục hoá đã và đang được áp dụng. Đó là liên tục nhiệt mặt cầu ở phần cầu dẫn cầu Thăng Long, các cầu trên tuyến quốc lộ 1, cầu Giẽ, cầu Tân Đệ, cầu Mỹ Thuận...; và phương pháp dầm ngang liền khối đang được áp dụng tại các dự án nâng cấp quốc lộ 18, quốc lộ 10 như cầu Quý Cao.