4.2 Các yếu tố cần hợp lý hóa của công trình cầu đô thị trong điều kiện kinh
4.2.7 Xem xét về độ vồng của các dầm BTCTDƯL nhịp giản đơn trong việc bố trí trắc dọc công trình
Nh- đã phân tích ở các phần tr-ớc, hiện nay các cầu sử dụng loại dầm nhịp giản đơn bằng BTCTDƯL đúc sẵn trong nhà máy vẫn đ-ợc sử dụng phổ biến cho các công trình cầu ở n-ớc ta, đặc biệt ở khu vực phía Nam. Lý do:
- Phần lớn các sông rạch loại nhỏ và trung bình (cấp 5 á 6 kỹ thuật
đ-ờng thủy nội địa), nên cũng chỉ yêu cầu các loại dầm cầu có khẩu độ v-ợt nhịp th-ờng không quá 30m.
- Do điều kiện địa chất phổ biến là đất yếu nên vẫn có xu h-ớng phổ biến là sử dụng kết cấu tĩnh định hơn là kết cấu siêu tĩnh.
- Loại dầm này hiện nay vẫn có các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật chấp nhận đ-ợc nên còn dùng cho các nhịp cầu dẫn cho các cầu lớn, trừ một số nhịp chính có yêu cầu cao hơn về tĩnh không d-ới cầu.
Do đó, trong giai đoạn hiện nay vẫn phải sử dụng các loại dầm này nh- thế nào để bố trí đ-ợc những công trình có chất l-ợng mỹ thuật ở mức chấp nhận
đ-ợc (khi không có những yêu cầu đặc biệt về kiểu dáng kiến trúc). Một trong những vấn đề là bố trí trắc dọc cầu. Khi dầm “thẳng” đ-ợc bố trí trên đ-ờng cong
đứng (đối với các nhịp phần cầu chính) thì phải bù cao độ trên trắc dọc cầu, có 2 cách: bù bằng lớp bê tông trên đỉnh dầm (th-ờng áp dụng đối với các dầm “I”) hoặc bù bằng lớp phủ mặt cầu (th-ờng áp dụng đối với các dầm bản, dầm “T”), cả 2 tr-ờng hợp này chiều dày bản mặt cầu là không đổi. Khi dầm đ-ợc bố trí trên đoạn dốc dọc kéo dài, thật ra dầm còn có độ vồng chế tạo nên nếu không đ-ợc tính toán
đầy đủ có thể xuất hiện dạng “dợn sóng” trên trắc dọc, nhiều công trình đã phải
đ-ợc điều chỉnh chiều dày bản mặt cầu giảm dần từ 2 đầu về giữa nhịp để hạn chế
độ dợn sóng này, sau đó phải tiếp tục điều chỉnh chiều dày lớp phủ mặt cầu để đảm bảo trắc dọc cầu đ-ợc êm thuận, hài hòa. Tuy nhiên, các bố trí trên chỉ mới căn cứ theo độ vồng của dầm lúc lao dầm. Theo thời gian, do tính chất từ biến của vật liệu bê tông, dầm vẫn tiếp tục phát trển độ vồng sau khi tạo dự ứng lực, tiếp tục làm ảnh h-ởng đến trắc dọc cầu.
H4.55 Các sơ đồ bố trí cáp ở phổ biến ở dầm giản đơn BTCTDƯL căng trước
Độ vồng do tạo dự ứng lực: Sau khi kết thúc căng kéo cáp DƯL, sẽ tạo nên lực nén tr-ớc vào dầm có xu h-ớng làm dầm biến dạng lên trên, tạo nên độ vồng ban đầu cho dầm (đã có 1 phần bù trừ với độ võng do trọng l-ợng bản thân của dÇm).
- Tr-ờng hợp cáp bố trí thẳng: Với dầm khẩu độ tính toán L có lực căng P và độ lệch tâm e, độ vồng xuất hiện tại mặt cắt x nh- sau:
vx = (x Lx) EJ
2
Pe 2 - -
- Tr-ờng hợp cáp bố trí hình thang: Với 2 điểm neo cáp cách đầu dầm khoảng a và độ chuyển h-ớng a, độ vồng xuất hiện tại mặt cắt x nh- sau:
vx = ) ]
L a (2 3 M M M EJ[ 8
L e 2
e c
2 + -
-
Trong đó: Mc và Me là các mô men ở giữa nhịp và trên gối do lùc c¨ng kÐo g©y ra.
- Ngoài ra còn những tr-ờng hợp khác nh- cáp bố trí 1 điểm chuyển h-ớng (ít phổ biến) hoặc cáp bố trí theo đ-ờng cong parabol (chủ yếu dùng cho các dầm căng sau) nh-ng không trình bày ở đây.
Theo thời gian, độ vồng của dầm tiếp tục thay đổi, ban đầu tăng nhanh sau đó chậm dần (phụ thuộc vào tốc độ từ biến của bê tông, sự tăng môđun biến dạng của bê tông và các mất mát DƯL). Đối với các công trình cầu xây dựng ở n-ớc ta hiện nay, nếu có chú ý đến vấn đề này thì ng-ời thiết kế cũng chỉ mới yêu cầu cung cấp độ vồng đo đ-ợc khi lao lắp dầm để xác định chiều dày bù cao độ trắc dọc (ch-a quan tâm đến tuổi bê tông dầm khi lao lắp, các biên bản lý lịch về quá trình chế tạo dầm).
Hiện nay, đã có một số kết quả nghiên cứu về sự phát triển độ vồng của dầm theo thời gian và những cơ chế ảnh h-ởng đến sự phát triển này (c-ờng độ thực tế của bê tông, tuổi bê tông lúc tạo dự ứng lực, chế độ bảo d-ỡng, độ đồng nhất của vật liệu, tác động môi tr-ờng…). Trong thời gian tới, các kết quả nghiên cứu này cần đ-ợc Bộ Giao thông Vận tải cho đúc kết thành tài liệu h-ớng dẫn kỹ thuật cụ thể
để áp dụng bắt buộc trong trình tự thiết kế các cầu sữ dụng dầm giản đơn BTCTDƯL, qua đó cũng góp phần không nhỏ vào việc đảm bảo chất l-ợng mỹ thuật của rất nhiều các công trình cầu đ-ợc xây dựng ở khu vực phía Nam bằng loại hình kết cấu này.
Hiện nay, đã có một số kết quả nghiên cứu về sự phát triển độ vồng của dầm theo thời gian và những cơ chế ảnh h-ởng đến sự phát triển này (c-ờng độ thực tế của bê tông, tuổi bê tông lúc tạo dự ứng lực, chế độ bảo d-ỡng, độ đồng nhất của vật liệu, tác động môi tr-ờng…). Trong thời gian tới, các kết quả nghiên cứu này cần đ-ợc Bộ Giao thông Vận tải cho đúc kết thành tài liệu h-ớng dẫn kỹ thuật cụ thể
để áp dụng bắt buộc trong trình tự thiết kế các cầu sữ dụng dầm giản đơn BTCTDƯL, qua đó cũng góp phần không nhỏ vào việc đảm bảo chất l-ợng mỹ thuật của rất nhiều các công trình cầu đ-ợc xây dựng ở khu vực phía Nam bằng loại hình kết cấu này.
4.3 Một số giải pháp khác mang tính bổ trợ