CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3. Lý thuyết kết cấu cầu thép không hệ giằng trung gian
Hiện nay trên thế giới cũng đã áp dụng kết cấu hệ dầm không hệ giằng trung gian ở một số nước như Đức, Nhật Bản. Cầu hệ dầm không hệ giằng trung gian theo tài liệu của PNS ASTech còn gọi là cầu dầm Panel. Cầu dầm Panel cấu trúc gồm tấm bản thép, dầm thép I và dầm ngang SRC ở 2 dầu dầm chính. Đặc trƣng của kết cấu hệ dầm này là chiều dài nhịp không vƣợt quá 40m (hình 2.8) Về cơ bản hệ dầm Panel đƣợc áp dụng cho nhịp cầu ngắn, chiều cao dầm chính ngắn và các công trình đòi hòi thời gian thi công nhanh [10]. Đây là một loại cầu không bố trí dầm ngang trung gian, chỉ bố trí dầm ngang ở hai đầu dầm chủ tại vị trí mố và trụ, dầm ngang đƣợc kê trực tiếp lên gối và liên kết với dầm chủ. Để tăng cường độ cứng cho dầm ngang, trên dầm ngang có thể bố trí thêm các sườn tăng cường đứng. Ngoài ra, để tăng thêm khả năng chịu lực cắt cục bộ tại vị trí gối, có thể đổ bê tông bao bọc xung quanh dầm ngang (Hình 2.12).
Hình 2.8: Cầu dầm I liên hợp kiểu mới [11]
Tại Nhật Bản gần đây một số cây cầu đã áp dụng kết cấu hệ dầm Panel nhƣ cầu Tomari, cầu Kirisawa, cầu Hikifune, cầu JX Sendai No3 [10]
Hình 2.9: Cầu Kirisawa [10]
22
Hình 2.10: Cầu JX Sendai No3 [10]
Trong cầu dầm I liên hợp kiểu mới, dầm chủ không bố trí sườn tăng cường. Độ cứng của dầm chủ được tăng cường bằng bản thép liên kết hàn trực tiếp với các dầm chủ thành từng “bộ dầm”. Bản mặt cầu bê tông cốt thép liên hợp với “bộ dầm” gồm dầm chủ và bản thép qua các thanh neo thép chữ I. Nhờ có bản thép tăng cường, bản mặt cầu bê tông cốt thép của dầm I liên hợp kiểu mới có chiều dày nhỏ hơn so với dầm I liên hợp kiểu truyền thống.
Trong cầu dầm I liên hợp kiểu mới, do không phải dầm chủ mà là dầm ngang đặt trên gối nên thông thường số lượng gối chỉ bằng một nửa số lượng dầm chủ (Hình 2.11).
Hình 2.11: Cấu tạo cầu dầm I liên hợp kiểu mới [11]
23
Khi kết cấu làm việc, tải trọng đƣợc truyền xuống bản mặt cầu bê tông, sau đó truyền xuống bản thép. Nhờ sự hỗ trợ của bản thép này, tải trọng đƣợc truyền đều tới các dầm chủ, sau đó từ các dầm chủ tải trọng đƣợc truyền xuống dầm ngang phía hai đầu dầm chủ và truyền xuống các gối. [11]
Ở cầu dầm I liên hợp kiểu truyền thống, tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu sẽ đƣợc truyền toàn bộ vào các dầm chủ. Tuy nhiên, ở cầu dầm I liên hợp kiểu mới, một phần tải trọng sẽ đƣợc truyền trực tiếp vào dầm ngang nhờ khối bê tông bao quanh dầm ngang, do đó tải trọng truyền vào dầm chủ sẽ đƣợc giảm xuống (Hình 2.12).
Hình 2.12: Dầm ngang trước khi liên hợp và sau khi liên hợp [11]
Khối bê tông đổ tại vị trí dầm ngang có tác dụng trong việc truyền lực nhƣ đã phân tích ở trên, ngoài ra chúng có tác dụng tăng độ cứng cho dầm ngang và toàn bộ kết cấu. Khối bê tông này có tác dụng ngàm các dầm chủ lại với nhau thành một khối kết cấu liên hợp với độ cứng cao, tăng khả năng chống xoắn của cả hệ. Ngoài ra khối bê tông này sẽ tạo ra môi trường chống gỉ rất tốt, hạn chế được chi phí duy tu bảo dƣỡng để đảm bảo độ bền của kết cấu. [11]
Khi chịu tải trọng, bản mặt cầu bê tông và bản thép đều bị uốn, nhờ tác dụng của thanh neo thép chữ I, bê tông bản mặt cầu đƣợc chia nhỏ thành các khoang giữa hai thanh neo thép chữ I và đƣợc khống chế cố định hai đầu, giúp ngăn bê tông biến dạng trong từng khoảng nhỏ, tránh trƣợt dọc của bê tông. Các thanh neo thép chữ I hàn vào bản thép vừa làm neo liên hợp, vừa có tác dụng như các sườn tăng cường giúp tăng độ cứng của bản thép, bản thép đƣợc hàn vào các dầm chủ tạo thành một hệ các “bộ dầm” thống nhất, làm tăng độ cứng của cả hệ kết cấu. [11]
24