2. Bố trí cọc trong móng
2.6. CẤU TẠO ĐỐT DẦM HỘP
Dầm hộp hiện đang là loại mặt cắt ngang của cầu được phát triền thiết kế và thi công trong vài năm trở lại đây.
2.6.1. DẦM CĂNG TRƯỚC TIẾT DIỆN HỘP
Tiết diện dầm hộp căng trước thường có chiều rộng từ 1000 – 1200mm để thích hợp cho các khổ cầu khác nhau và chiều cao khác nhau cho các nhịp từ 18 – 30m.
Các hộp đặt xa nhau để đỡ bản mặt cầu đúc tại chỗ. Cốt thép trong vách dầm có thể kéo dài lên trên để liên kết với bản tạo thành kết cấu liên hợp. Các hộp có thể liên kết với nhau qua dầm ngang để đảm bảo tốt việc phân bố lực.
Các tiết diện hộp cũng có thể đặt sát nhau tạo nên một kết cấu nhiều dầm làm việc như kết cấu kiểu bản rỗng. Ưu điểm đặc biệt của loại này là có chiều cao kiến trúc thấp hơn nên có thể dùng thuận lợi vào các cầu vượt, cầu trong thành phố. Ngoài ra còn có thể tổ hợp các phiến dầm có kích thước 1000 – 1200mm để thích hợp với các chiều rộng cầu khác nhau.
Tiết diện hộp bản cánh hẫng bao gồm các phiến dầm bê tông dự ứng lực có chiều rộng bản cánh trên định hình (1830 và 2440mm), chiều cao (762, 914, 1067mm) để có thể ghép thành các cầu có chiều rộng thay đổi từng 600mm.
Cầu dầm hộp cánh hẫng tiết diện hình thang có hình dạng kiến trúc dễ coi hơn. Các khối dầm biên khi cần thiết có thể thiết kế đặc biệt để phù hợp với lan can cầu.
Tiết diện có độ cứng chống xoắn tốt ổn định trong vận chuyển, lao lắp, bản mặt cầu được đúc sẵn với dầm nên làm việc tốt hơn, do đó kinh tế hơn so với dầm bản lắp ghép, nhưng trọng lượng các khối vận chuyển và cẩu lắp nặng nề hơn nên các tiết diện dầm hộp thường dùng cho các nhịp nhỏ và vừa, các cầu cong, các cầu trong thành phố, nơi địa bàn thi công thường chật hẹp. Đối với những nhịp lớn hơn có thể dùng phương pháp phân khối ngang hoặc kết cấu phân đoạn đúc tại chỗ với kết cấu căng sau.
2.6.2. DẦM CĂNG SAU TIẾT DIỆN HỘP
Cầu bê tông dự ứng lực đúc tại chỗ tiết diện hộp xây trên đà giáo hoặc dàn giáo đẩy được ứng dụng rộng rãi cho các nhịp vừa và nhịp lớn (60m). Về hình dạng ngoài, tiết diện
hộp đổ tại chỗ cũng giống như các tiết diện đã nói trên nhưng để tập trung vật liệu và đơn giản công tác ván khuôn thì thường dùng các hộp lớn hơn, ít ngăn.
Loại thứ nhất là tiết diện hộp 1 ngăn thường dùng cho các cầu có chiều rộng khoảng 10 – 12m. Đối với các cầu rộng hơn có thể dùng tiết diện hai hộp đơn hoặc hộp nhiều ngăn.
Hai hộp đơn có thể đặt kề nhau hoặc đúc liền tạo thành tiết diện hai ngăn trong đó vách giữa để giảm nhẹ bản mặt cầu. Trong kết cấu căng sau thường dùng những bó thép lớn bao gồm nhiều tao. Bó cáp được đặt trong ống bọc cáp, sau khi đúc dầm có thể bơm vữa hoặc không. Các bó cáp thường đặt tập trung gần vách để dễ uốn cong các bó cốt thép chịu momen thay đổi và lực cắt. Để thuận tiện cho chế tạo, chiều dày vách thường lấy lớn hơn kết cấu căng trước. Trong dầm hộp nhịp giản đơn, các bó cáp cũng có thể đặt trong bản đáy dầm. Sau khi căng cốt thép, ống bọc được bơm đầy vữa có áp lực. Vữa khi khô cứng có hai tác dụng: chống gỉ cho cốt thép và tạo dính bám, làm cho bó thép làm việc với bê tông như một tiết diện thống nhất.
Cầu dầm hộp nhiều nhịp thường làm liên tục (thường ba hoặc năm nhịp). Trên nguyên tắc các bó cáp kéo dài qua tất cả các nhịp, thậm chí có thể quay ngược lại. Cầu dầm hộp có ít khe co giãn, chất lượng khai thác tốt, ít phải bảo quản sửa chữa. Đối với các nhịp lớn, giá thành các gối cầu và việc sửa chữa, thay thế rất khó khăn phức tạp và tốn kém. Để tránh các vấn đề này trong kết cấu đổ toàn khối căng sau, có thể loại bỏ các gối cầu bằng cách dùng hệ trụ gắn liền với dầm tạo hệ khung.
Bó cáp trong kết cấu căng sau có thể đặt trong bê tông, tức là đặt trong bản đáy, vách hoặc đặt ngoài. Các bó cáp ngoài có thể đặt trong lòng hộp hoặc thậm chí ở bên ngoài hộp và không dính bám với bê tông. Cáp đặt ngoài có thể giảm chiều dày vách và bản đáy, giảm trọng lượng bản thân và cho phép kiểm tra thay thế khi cáp bị hư hỏng. Tuy nhiên các kết cấu căng ngoài làm việc không tốt bằng kết cấu dính kết và cần chú ý đến chống gỉ cho bó cáp trần. Kết cấu căng ngoài dùng thuận lợi cho việc sửa chữa và tăng cường cầu cũ.
2.6.2.1. Chiều cao dầm hộp
Chiều cao dầm DỨL căng sau đổ tại chỗ có thể lấy theo bảng sau:
Loại kết cấu Chiều cao dầm
Một hoặc hai nhịp (0.04 – 0.045) L
Nhiều nhịp (0.035 – 0.040) L
Chiều cao ở gối cầu với dầm có chiều cao thay đổi 0.048 L
Chiều cao ở giữa nhịp 0.024 L
2.6.2.2. Chiều dày bản và vách (A.5.14.1.3)
Chiều dày bản cánh trên phải lấy lớn hơn 1/20 khoảng cách tĩnh giữa hai vách. Nếu nhỏ hơn thì phải đặt các dầm ngang để bản làm việc theo hai phương.
Chiều dày bản trên không được lấy nhỏ hơn 225mm trong vùng có neo cáp căng ngang và 200mm ở ngoài vùng neo của bản dự ứng lực. Phải dùng cốt thép căng ngang khi khoảng cách tĩnh giữa các vách hoặc nách dầm bằng hoặc lớn hơn 4500mm. Cốt thép dự ứng lực nên dùng tao cáp 12.7mm hoặc nhỏ hơn.
Chiều dày vách dầm không chứa bó cốt thép căng sau: 200mm.
Chiều dày vách dầm chỉ bố trí cốt thép dự ứng lực một phương: 300mm.
Chiều dày vách dầm có bố trí cốt thép dự ứng lực cả hai phương: 375mm.
Chiều dày vách dầm tối thiểu có sườn tăng cường: 175mm.
Đối với bản hẫng thường chọn chiều dày mút hẫng bằng bản trên và tăng dần chiều dày đến vách. Chiều dày bản hẫng không lớn hơn 0.45 lần khoảng cách tim đến tim vách.
Chiều dày bản đáy không nhỏ hơn 140mm hoặc 1/30 khoảng cách tĩnh giữa các vách.
2.6.2.3. Cốt thép
Cốt thép dùng cho kết cấu căng sau thường dùng các bó nhiều tao đặt trong ống bọc.
Ống bọc cáp thường làm bằng tôn tráng kẽm lượn sóng để tăng dính bám. Ống bọc phải có kích thước ít nhất lớn hơn đường kính danh định của tạo, thanh hoặc dây 6mm. Trong kết cấu căng sau cũng có thể dùng bó ống bọc nhiều nhất là ba. Khoảng cách tĩnh giữa các ống phải lớn hơn 38mm hoặc 1.5 lần đường kính cốt liệu lớn nhất. Đối với các bó cáp gồm tao đơn, thanh đơn hoặc dây, đường kính ống bọc ít nhất phải lớn hơn 38mm hoặc 1.5 lần kích thước lớn nhất của cốt liệu bê tông.
Bảng dưới đây trình bày một số tính năng của các bó cáp và ống bọc thường dùng:
2.6.2.4. Vị trí bó cốt thép
Vị trí bó cốt thép thường không nằm đúng tim ống bọc vì khi căng kéo các bó uốn cong, cốt thép thường bị dồn về một phần ống bọc. Thực tế tuỳ theo số tao trong bó và kích thước ống bọc, vị trí của tim cốt thép (khoảng cách Z tính từ tim ống bọc đến tim bó) có thể tham khảo theo bảng sau:
Đường kính ống bọc (mm) Khoảng cách Z (mm)
≤76 12.7
76 – 102 19
≥ 102 25
Số tao 12.7mm Đường kính ống bọc (mm) Lực khi ứng suất 0.6f’s
(kN)
9 – 12 67 992 – 1317
13 – 18 76 1432 – 1984
19 – 24 90 2095 – 2646
25 – 31 102 2758 – 3416