Bài Giảng Tk Xd Cầu Btct1.Pdf

Bài gi�ng TK XD c�u BTCT1 C1 Khái ni�m chung 3/11/2022 1 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP 1 TÀI LIỆU DÙNG CHO HỆ CHÍNH QUY TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN CẦU VÀ[.]

Trang 1

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG

CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP 1

TÀI LIỆU DÙNG CHO HỆ CHÍNH QUY

TS Vũ Thái Sơn sonvt2@huce.edu.vn

Cách tính điểm môn học

• Cách tính điểm môn học

– Điểm quá trình chiếm 30%, trong đó

• Điểm danh, thái độ học tập,

• Kiểm tra giữa kỳ

– Điểm thi kết thúc môn học chiếm 70%

21

2

Trang 2

• Các môn học liên quan

TK&XD Cầu bê tông cốt thép 1 (3-57)

Đồ án Thiết kế cầu Bê tông cốt thép (1-30)

TK&XD Cầu bê tông cốt thép 2 (3-45) Tin học ứng dụng cầu (2-30)

Đồ án Lập các phương án cầu (1-30) Khai thác kiểm định cầu (2-30) TK&XD cầu thép 2 (2-30) Chuyên đề cầu (2-30) TK&XD hầm giao thông 1 (3-45) TK&XD hầm giao thông 2 (2-30)

Đồ án TK&XD hầm giao thông (1-30) Năm

thứ 5HK 1

Thực tập cán bộ kỹ thuật (4-180)

Đồ án tốt nghiệp (10-225)3

4

Trang 3

• Bridge Engineering Handbook – Wai Fan Chen, Lien Duan – NXB CRC

press, NewYork, 2000.

• Design of highway bridge – Richard M.Baker, Jay A.Pucket – NXB MC

Graw Hill, 1997.

5

Nội dung môn học

• Chương 1 Khái niệm chung

– Cấu tạo cầu dầm đổ tại chỗ,

– Cấu tạo cầu dầm lắp ghép,

– Cấu tạo cầu dầm bán lắp ghép,

– Cấu tạo cầu dầm ứng suất trước

65

6

Trang 4

• Chương 4 Thi công cầu BTCT nhịp giản đơn

– Công nghệ đúc trên đà giáo cố định,

– Thiết kế và tính toán lan can,

– Phân phối tải trọng,

– Tính toán nội lực dầm ngang,

– Tính toán thiết kế dầm giản đơn

Trang 5

• Lúc đầu, BT không CT dùng trong kết cấu chịu nén: móng, mố trụ, cầu vòm,

• Về sau bố trí CT tại vùng chịu uốn trong BTCT

– 1875, Joseph Monier xây dựng cầu BTCT đầu tiên dài 15,24m rộng 3,96m

– Cuối TK, BTCT được ứng dụng rộng rãi sau khi nghiên cứu và thí nghiệm tính

chất cơ lý của BTCT

– Thời kỳ này chủ yếu là cầu nhịp nhỏ: cầu bản, cầu vòm

– Năm 1882 xuất hiện cầu giàn BTCT cứng

9

Cầu BTCT đầu tiên

do Monier (France) thiết kế (1875-1877) Cầu vòm bản Lnhịp =16m rộng 4m, dùng cho người đi bộ

I.1 Lịch sử phát triển

• Thế kỉ XX

– Đầu TK, cầu BTCT phát triển mạnh mẽ: cầu liên tục, cầu khung, dầm công

xon nhịp 30-40m, thường đổ BT liền khối và là BTCT thường nên nhịp nhỏ

– Tại Nga, Tiêu chuẩn thiết kế cầu BTCT xuất hiện năm 1908, giáo trình cầu

BTCT xuất hiện năm 1911

– 1935 xây cầu vòm cho 4 đường xe lửa nhịp 116m qua sông Maxcova

– 1937 xây cầu vòm BTCT có thanh kéo ở Saint – Peterbourg

• 1930, Eugène Freyssinet (Pháp) sử dụng sợi thép cường độ cao và mở ra

khái niệm BTCT ứng suất trước.

– Cuối những năm 1940 phát triển mạnh,

– Từ những năm 50 xây dựng cầu dầm giản đơn BTCT UST nhịp 60-70m,

– Từ những năm 60 sử dụng công nghệ hẫng

109

10

Trang 6

Cầu Oleron dài 2862m gồm 46 nhịp (nhịp chính dài 79m) bằng phương pháp lắp hẫng (1964-1966) 28,75 m - 7 x 39,50 m - 59,25 m - 26 x 79 m - 59,25 m - 9 x 39,5 m - 28,75 m

Trang 7

– Ở Nhật có cầu Hikoshima-Ohashi nhịp 236m, cầu Hamana nhịp 240m,

– Ở Mỹ có cầu Koror Babelthuap có nhịp giữa dài 240,7m,

– Tại Áo cầu Schottwien nhịp giữa dài 250m (77,75+162,5+250+142,25) xây

dựng 1986-1989

1413

14

Trang 9

dựng cầu

– Nga xây dựng những cầu vòm nhịp đến 116m, 120m Cầu vòm qua kênh đào

Mátxcơva nhịp 116m gồm 4 làn đường sắt

– Cầu vòm ở Thụy Điển nhịp 181m, Tây Ban Nha nhịp 205m

• Những năm 50 ở Liên Xô xây dựng cầu nhịp 40-70m Năm 1952 xây

dựng cầu vòm qua sông Dnhep nhịp tới 228m

• Năm 1961 cầu Ablozavodal có 3 nhịp (36,4+148+36,4)m là cầu khung

dầm có khớp L=148m (là cầu khung có nhịp dài thứ 2 sau cầu Medway ở

Anh nhịp 152m).

• Cầu BTCT ƯST lớn đầu tiên được xây dựng ở Mỹ là cầu Walnut Lane ở

Philadelphia, Pennsylvania được xây dựng vào năm 1956.

17

• Ngoài các hệ dầm khung, vòm, các hệ liên hợp treo cũng được nghiên cứu

áp dụng

– Cầu dây văng có dầm cứng BTCT được xây dựng đầu tiên vào năm 1925 qua

sông Tem-pun ở Tây Ban Nha theo sơ đồ (20,1+60,3+20,1)m,

– Vào những năm 60 của thế kỉ XX, dầm cứng BTCT được áp dụng để tham gia

chịu nén Cầu dây văng hầu như đã được thiết kế thay thế cho các cầu dàn thép

trên đường ô tô

– Hàng loạt cầu dây văng hiện đại dầm cứng BTCT đã được xây dựng

• 1962 xây dựng cầu Ma-ra-cai-bô ở Vênêzuêla có nhịp 235m

• 1971 xây dựng cầu qua sông Main ở Đức có nhịp chính dài 300m

• 1977 cầu Brontonne ở Pháp, nhịp 320m, một mặt phẳng dây

• 1991 cầu Honshu-Shikoku, ở Nhật Bản, nhịp chính 490m, dầm cứng bằng BTCT tiết

diện hộp

• Ngoài cầu dây văng thuần túy các nhà thiết kế còn áp dụng dầm cứng vào

cầu treo, cầu bê tông cốt thép dự ứng lực ngoài nâng cao trên tháp

(Extradosed).

1817

18

Trang 10

Cầu Honshu-Shikoku Nhật Bản nhịp chính dài 490m

• Lịch sử phát triển cầu BTCT ở Việt Nam

– Thời Pháp thuộc: cầu dầm (dàn) đơn giản hoặc mút thừa… thi công đúc tại

chỗ; thường có 2 dầm (dàn) chủ, bề rộng đường xe chạy 4-5m, và cầu đường

sắt đơn tuyến khổ 1m, có chiều dài < 20-30m; dầm liên tục có nhịp 30-40m:

cầu Đầu Sấu QL1, Cần Thơ, Cái Xếp, hoặc cầu mút thừa có dầm treo như Cầu

Cái Bường – Quốc lộ 80 Đồng Tháp, cầu vòm mút thừa Tân Lợi

20

Cầu Ba Càng – Quốc lộ 1 tỉnh Vĩnh Long:

14,5+30+14,5m (đã được thay thế cầu mới)

19

20

Trang 11

đơn lắp ghép tiết diện chữ T, được liên kết ngang bằng mối nối hàn tại dầm

ngang hoặc bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ Sau đó phát triển kết cấu cầu BTCT

UST: cầu Phủ Lỗ nhịp 18m, cầu Thăng Long nhịp 24m, 33m

– Tại miền Nam trước 1975, xây dựng rất nhiều cầu BTCT UST nhịp 24,7m;

24,54m (bán lắp ghép); dầm bụng cá: 12,5m; 15,6m; 18,6m; 21,6m…

– Sau thống nhất đất nước, xây dựng nhiều cầu nhịp trung bình và nhịp lớn: cầu

An Dương, cầu Rào… dạng cầu khung dầm nhịp 63m (cánh T dài 39m, dầm

treo dài 24m) Sau sự cố cầu Rào, cầu Bo Thái Bình thi công bằng phương

pháp đúc hẫng (cánh T dài 28m, dầm treo dài 33m)

– Những năm gần đây áp dụng công nghệ tiên tiến như công nghệ đúc hẫng, đúc

Cầu Phú Lương bắc qua sông Thái Bình, trên tuyến đường Quốc

lộ 5 thuộc địa phận tỉnh Hải Dương Chiều dài cầu 490.7(m), khổ cầu 2x10.5(m) Sơ đồ nhịp chính 64.75+2x105+64.75(m)

21

22

Trang 12

Trang 13

Cầu Hoàng Long (Hàm Rồng) Quốc lộ 1, qua sông Mã – tỉnh Thanh Hóa nhịp chính là cầu khung dầm liên tục: 75+130+75 (m), một nhịp giản đơn dài 49,4m, tiết diện hình hộp có chiều

cao không thay đổi (2,75m).

Trang 14

Trang 15

Cầu Bãi Cháy (Quảng Ninh) cầu dây văng một mặt phẳng dây kỷ

lục thế giới về chiều dài nhịp chính 435m

Trang 16

– Việc thiết kế và thi công các công trình cầu trong thành phố cũng đang được

• Phương hướng phát triển

– Nghiên cứu sử dụng vật liệu mới: Bê tông chất lượng cao (High Performance

Concrete – HPC) và thép chất lượng cao (High Performance Steel – HPS),

fiber – reinforced polymer (FRP)…

– Kết cấu mới, kết cấu tối ưu

– Nghiên cứu các phương pháp tính toán truyền thống để tính toán cho kết cấu

mới và các phương pháp tính toán mới…

– Áp dụng mạnh mẽ công nghệ thông tin: Thiết kế tối ưu, tự động hóa thiết kế…

– Định hình hóa: Dầm, mố, trụ…

– Công nghệ hóa sản xuất và cơ giới hóa thi công

3231

32

Trang 17

phát sinh ra thành phần lực thẳng đứng (Dầm đơn giản, mút thừa, liên tục).

• Cầu dầm, cầu bản nhịp giản đơn:

– Biểu đồ mô men chỉ có một dấu (+) nên bố trí cốt thép ở biên dưới chịu uốn

– Trên trụ theo phương dọc có 2 gối cầu, tại các gối chỉ tồn tại phản lực thẳng

đứng

– Chiều dài nhịp ≤ 42m (đặc biệt 60-70m)

– Tiết diện mặt cắt ngang gồm có các dạng sau: dạng bản và dạng dầm

» Không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố lún mố, trụ

» Dễ tiêu chuẩn hóa, có thể thi công đổ tại chỗ, lắp ghép, bán lắp ghép

– Nhược điểm

» Tốn vật liệu

» Không vượt được nhịp lớn

– Phạm vi áp dụng: Được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là với cầu nhiều nhịp

3433

34

Trang 18

• Phân loại theo sơ đồ kết cấu

• BTCT thường: Đường ô tô (nhịp 10-22m), đường sắt (nhịp 8-16m).

• BTCT ƯST: Đường ô tô (nhịp 15-40m (42m)), đường sắt (nhịp 16-33m).

» Việt Nam đã xây dựng cầu dầm nhịp giản đơn tiết diện hình hộp dài 49,4m 36

35

36

Trang 19

• Cầu dầm mút thừa

– Cầu dầm mút thừa không có dầm đeo

» Không có mố, không dầm treo, phần mút thừa làm đối trọng để giảm mô men

dương ở nhịp giữa

» Chiều dài nhịp chính: L=10-45m (BTCT ứng suất trước có L lớn hơn)

» Chiều dài của nhịp biên so với nhịp hẫng: Lk=(0,3-0,4)L; Lk=(0,25-0,3)L

» Chiều cao dầm tại giữa nhịp: h=(1/12-1/20)L với cầu BTCT

» Chiều cao dầm tại vị trí trụ: H=(1-1,5)h; Riêng sơ đồ Hình 1.20-c thì H≈2h

– Cầu dầm mút thừa có dầm đeo

» Chiều dài nhịp đeo và nhịp biên

38

Trang 20

• Có thể điều chỉnh nội lực một cách hợp lý hơn.

• Trên các trụ chỉ có một gối → chịu lực đúng tâm → trụ có thể nhỏ hơn.

• Hệ tĩnh định → không bị ảnh hưởng do lún mố trụ…

» Nhược điểm

• Kết cấu có mômen 2 dấu → bố trí cốt thép phức tạp hơn.

• Có cấu tạo khớp và mút thừa → đường đàn hồi gãy khúc → gây ra lực xung kích →

xe chạy không êm thuận.

• Thi công phức tạp hơn (cấu tạo ván khuôn, lao lắp).

» Phạm vi áp dụng: (60-100)m: có thể lớn hơn nhưng khi có nhịp giản đơn sẽ

không còn tính kinh tế nữa (Ld>42m) Hiện nay đường cao tốc rất ít sử dụng

• L1 – chiều dài nhịp chính (có thể nhiều nhịp chính);

• L2 – chiều dài nhịp chuyển tiếp;

• L3 – chiều dài nhịp có chiều cao không đổi;

• L4 – chiều dài nhịp sát mố.

4039

40

Trang 21

• Cầu dầm mút thừa

– Cầu dầm liên tục:

» Đối với nhịp biên có chiều cao thay đổi

• L2= (0,65-0,7)L1

• Chiều cao trên trụ: H = (1/15-1/20)L1; Tốt nhất (1/17-1/18)L1;

• Chiều cao dầm dầm tại giữa nhịp: h=(1/30-1/40)L1; Tốt nhất 1/36L1; Không được nhỏ hơn 2m để đảm bảo thi công được dễ dàng; thuận tiện cho duy tu bảo dưỡng.

• Chiều cao dầm trên mố (1/22 – 1/33), tốt nhất là 1/27 và ≥ 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.

• Mô men nhỏ hơn so với dầm giản đơn cùng nhịp → vượt nhịp được lớn hơn.

• Độ cứng lớn → độ võng nhỏ hơn, vượt được nhịp lớn, ít trụ, thoát nước tốt, phù hợp với sông có cấp thông thuyền lớn.

• Trên các trụ chỉ có một gối → trụ chịu lực đúng tâm → trụ nhỏ.

• Ít khe biến dạng, trong phạm vi dầm liên tục đường đàn hồi không gãy khúc → xe chạy được êm thuận hơn.

• Dáng kiến trúc, mỹ quan đẹp → phù hợp với các công trình cầu nhịp lớn, cầu trong

42

Trang 22

– Hệ thống cầu khung

• Kết cấu nhịp và trụ liên kết cứng với nhau → đồng thời làm việc chịu uốn → cầu

khung so với cầu dầm giảm được chiều cao xây dựng, giảm được khối lượng bê tông

trong kết cấu nhịp

• Trụ của cầu khung làm việc chịu nén và chịu uốn → yêu cầu cốt thép chịu lực →

việc xây dựng chúng là phức tạp so với trụ nặng và trụ bê tông cốt thép của cầu dầm

• Đối với cầu khung trụ nhẹ có chiều dày trụ (dọc theo nhịp) không lớn do sự làm việc

hợp lý của chúng trong công trình, ở đây cần thiết bảo đảm hình dáng đẹp

– Cầu nhịp không khớp với trụ nhẹ (Hình 1.24-a): h/L=(1/15-1/20), chiều rộng của

trụ theo mặt chính (1/10-1/15)h, phạm vi áp dụng 30-40m; Khi liên kết giữa trụ

và bệ móng là khớp: h/L=(1/15-1/20), chiều rộng của trụ theo mặt chính phía

dưới bằng (1/22)htrụ, phía trên bằng (1/15-1/20)htrụ, phạm vi áp dụng 20-30m

– Cầu một nhịp kiểu cổng không khớp và có khớp (Hình 1.24-b,c):

h/L=(1/20-1/22), chiều rộng của trụ theo mặt chính (1/5-1/10)htrụ, phạm vi áp dụng 10-25m

– Cầu nhiều nhịp không khớp với trụ nhẹ (Hình 1.24-d ), chiều dài của một liên

không lớn hơn 50-70m Hình 1.24-e thể hiện cầu khung trụ nhẹ liên kết khớp với

• Với cầu không ứng suất trước thì h/L=(1/14-1/35) phụ thuộc vào sơ đồ tĩnh học, tải

trọng, mác bê tông và chiều rộng của trụ b=(1/10-1/15)htrụ, phạm vi áp dụng

L=10-30m

• Cầu khung bê tông cốt thép ứng suất trước (Hình 1.25-b): h/L=(1/30-1/50) thậm chí

(1/50-1/68); Lđ=(0,3-0,4)L thậm chí (1/2-1/5)L; L=(60-140)m; H=(1/15-1/20)L

• Theo một số tài liệu của các nước công nghiệp, cầu hệ khung có chiều cao thay đổi

thi công bằng phương pháp đúc hẫng (Hình 1.25-a ): Trên trụ Hp/Ht=(1/15-1/20) tốt

nhất là 1/17; Trên mố: H/L=(1/25-1/35) tốt nhất 1/30 và ≥1/1,7m; Giữa nhịp

h/L=(1/40-1/60) tốt nhất 1/49 (hoặc = (1/3)Hp) và ≥1,5m

• Ưu điểm

– Cầu khung có độ cứng lớn → độ võng nhỏ → vượt nhịp lớn

– Mô men tại các vị trí trong kết cấu nhịp nhìn chung là nhỏ → tiết kiệm vật liệu

– Khả năng vượt nhịp khá lớn, L ≥ 40m

• Nhược điểm

– Cấu tạo, thi công phức tạp

– Kết cấu siêu tĩnh → dễ phát sinh nội lực phụ do các ảnh hưởng khác

4443

44

Trang 23

• Có đường xe chạy trên, giữa, dưới; vòm cứng, vòm mềm…

• Đặc điểm

– Phản lực có lực xô ngang (khi không có thanh căng), vòm chịu nén là chủ yếu

– Có nhiều loại: không khớp, 2 khớp, 3 khớp

• Ưu điểm

– Hình thức đẹp → thỏa mãn yêu cầu mỹ quan

– Tận dụng khả năng chịu nén của vật liệu khi chọn trục vòm hợp lý

Trang 24

– Hệ thống cầu vòm

47

Cầu Zaragossa (TBN), Cầu Ponte da Amizade (Braxin), Cầu

CaiYuanba (Trung Quốc)

I.2 Các hệ thống cầu BTCT

• Nhóm 1: Được tạo thành từ những hệ thống đơn giản

– Dầm và vòm: dầm cứng và vòm mềm (Hình a, c), loại có lực đẩy ngang (Hình c)

hoặc không có lực đẩy ngang (Hình a, b)

– Dầm và hệ treo: Dầm được treo bằng dây cáp mềm xiên hay đứng (Hình d, f)

– Vòm và khung: dạng vòm công xon với đường xe chạy trên (Hình e)

4847

48

Trang 25

• Nhóm 2: Được tạo thành từ những hệ đơn giản và có những bộ phận tăng cường

– Hệ thống vòm: Vòm cứng và thanh treo mềm thẳng đứng hoặc xiên – có lực xô

ngang (Hình d) hay không có lực xô ngang (Hình a, b, c)

– Hệ thống dầm mà ở đó chúng được tăng cường thanh xiên cứng (Hình e) hay là

mềm - cầu treo dây văng (Hình g, h)

49

– Hệ liên hợp và cầu treo

• Cầu treo dây văng

– Đặc điểm: Dầm vừa chịu uốn và nén

– Ưu điểm: Có thể điều chỉnh trạng thái ứng suất, biến dạng trong quá trình lắp ráp

và có thể ngay cả trong giai đoạn khai thác Có độ cứng lớn hơn (so với cầu treo

Parabol) vì không có biến dạng hình học của dây Thi công không cần giàn giáo,

ít ảnh hưởng điều kiện thông thương dưới cầu

– Nhược điểm: Ổn định theo phương ngang cầu kém, rất nhạy cảm với các tác

dụng của gió bão và các lực tác dụng có tính chất chu kỳ Hệ thống dây cáp dễ

chịu ảnh hưởng của môi trường nước mặn, độ ẩm cao, có nồng độ hóa chất cao

– Phạm vi áp dụng: Vượt nhịp 200-300m hoặc lớn hơn…

5049

50

Trang 26

– Hệ thống cầu dàn BTCT

• Dàn có biên song song : h/L=1/8-1/10

• Dạng gãy khúc hoặc cong: (1/7-1/8) L tại giữa nhịp

• Ưu điểm: Giảm trọng lượng bản thân và giảm khối lượng vật liệu

• Nhược điểm: Thanh chịu kéo → nứt → bất lợi Thi công khó khăn, không cơ giới

hóa được

• Hiện nay hầu như không làm, chỉ còn tồn tại một số cầu được xây dựng từ thời Pháp

thuộc tại đồng bằng sông Cửu Long

51

• Phân loại theo công nghệ thi công

– Đối với cầu nhịp nhỏ và trung bình

• Cầu đúc tại chỗ

– Ưu điểm: Tính toàn khối cao; Thiết bị và kỹ thuật thi công không cần cao

– Nhược điểm: Tốn ván khuôn, giàn giáo Thời gian thi công kéo dài, phụ thuộc

nhiều vào điều kiện thời tiết, ảnh hưởng đến điều kiện thông thương dưới cầu

– Áp dụng khi vượt nhịp không lớn, nơi không có điều kiện lắp ghép và không có

yêu cầu thông thương dưới cầu…

52

Thi công nhịp dẫn cầu Thuận Phước- Đà Nẵng

51

52

Trang 27

• Cầu lắp ghép

– Ưu điểm: Tạo điều kiện thuận lợi cho việc cơ giới hóa trong thi công Chất lượng

bê tông đảm bảo Thời gian thi công nhanh

– Nhược điểm: Tính toàn khối không cao (do tồn tại các mối nối); Thiết bị lao lắp

phải chuyên dụng

53

Thi công lắp ghép từng nhịp cầu trên đường Hồ Chí Minh

• Cầu bán lắp ghép: (phần sườn dầm lắp ghép, bản đổ tại chỗ)

– Là loại cầu kế thừa các ưu điểm của cầu đổ tại chỗ và cầu lắp ghép, đồng thời

khắc phục các nhược điểm của 2 loại cầu trên

54

Thi công cầu bán lắp ghép trên đường Hồ Chí Minh

53

54

Trang 28

– Đối với cầu nhịp lớn

• Cầu đúc tại chỗ trên đà giáo di động (MSS)

– Hệ thống đà giáo di động được phát triển từ hệ thống đà giáo cố định truyền

thống

– Công nghệ này thuộc phương pháp đổ bê tông tại chỗ Sau khi thi công xong một

nhịp, toàn bộ hệ thống ván khuôn đà giáo được lao đẩy đến nhịp tiếp theo và bắt

đầu công đoạn thi công như nhịp trước, cứ như vậy theo chiều dọc cầu cho đến

khi hoàn thành kết cấu nhịp

– Công nghệ này có thể không ảnh hưởng thông thương dưới cầu (hệ thống MSS

chạy dưới), chiều dài nhịp hợp lý từ 35-60m, chiều dài cầu càng dài và các nhịp

bằng nhau càng thuận lợi…Tuy nhiên các công trình phụ trợ cồng kềnh: dàn đẩy,

trụ tạm, mũi dẫn…

55

56

Công nghệ MSS chạy trên

55

56

Trang 29

57

Công nghệ MSS chạy dưới

58

Công nghệ MSS chạy giữa

57

58

Trang 30

• Cầu thi công theo phương pháp hẫng (đúc hẫng, lắp hẫng)

– Nguyên lý: Bắt đầu xây dựng từ trụ cố định và tiến hành đúc (lắp) từng đốt đối

xứng qua trụ theo sơ đồ mút thừa, thi công xong đốt nào thì căng cốt thép đến đốt

đó (gọi là cáp âm), và kết thúc đúc (lắp) hẫng bằng đốt hợp long nối cánh hẫng và

phần đúc trên đà giáo cố định (đối với nhịp biên), hoặc giữa hai đầu cánh hẫng từ

giữa hai trụ liền kề (đối với nhịp giữa) Khi bê tông đốt hợp long đạt cường độ

tiến hành ngay việc căng cáp phía biên dưới kết cấu nhịp đó (cáp dương)

– Công nghệ này thường áp dụng cho kết cấu nhịp dạng hình hộp, khẩu độ nhịp từ

60-200m Đặc điểm của công nghệ này là việc đúc các đốt hộp theo nguyên tắc

cân bằng, mỗi đốt đúc từ 5-10m

– Công nghệ hẫng phù hợp cho cầu có khẩu độ nhịp và tĩnh không dưới cầu lớn

Tiến độ thi công nhanh, công trường thi công gọn nhẹ…Tuy nhiên lượng cốt thép

bố trí trong dầm tương đối lớn (do công nghệ thi công)

59

60

Thi công cầu theo phương pháp đúc hẫng trên quốc lộ 1A

59

60

Trang 31

61

Thi công theo phương pháp lắp hẫng cầu Kiền (Hải Phòng)

• Cầu thi công theo phương pháp đẩy (đúc đẩy, lắp đẩy)

– Là phương pháp đổ bê tông tại chỗ, hệ thống ván khuôn và bệ đúc thường được

lắp đặt, xây dựng tại vị trí sau mố

– Chu trình đúc được tiến hành theo từng phân đoạn, khi phân đoạn đầu tiên hoàn

thành được kéo đẩy về phía trước nhờ các hệ thống như: kích thủy lực, mũi dẫn,

trụ đẩy và dẫn hướng…đến vị trí mới và bắt đầu tiến hành đúc phân đoạn tiếp

theo, cứ như vậy cho đến khi đúc hết chiều dài nhịp Thiết bị di chuyển cấu kiện

khá đơn giản, không ảnh hưởng thông thương dưới cầu…

– Tuy nhiên cần nhiều công trình phụ trợ như bệ đúc, mũi dẫn, kích đẩy…bố trí cốt

thép phục vụ thi công nhiều, chiều dài bị hạn chế do năng lực của hệ thống kéo

đẩy ( chiều dài nhịp thích hợp 35-60m)

6261

62

Trang 32

63

Cầu Milau (Pháp) thi công theo công nghệ đúc đẩy

Trang 33

• Cốt thép là sản phẩm công nghiệp, chịu kéo và nén đều tốt, nhưng là vật

liệu quý đắt tiền, hơn nữa thép bị ăn mòn trong môi trường không khí

• Kết hợp hai loại vật liệu trên để tạo thành một loại vật liệu bê tông cốt

thép có khả năng chịu lực tốt và tương đối rẻ tiền.

• Bê tông còn có tác dụng bao bọc cốt thép không cho tiếp xúc với môi

trường tạo điều kiện chống gỉ cho cốt thép…

• Bê tông tươi

– Bê tông là hỗn hợp của nhiều phần tử nhỏ gắn kết với nhau bằng vữa xi măng

mà sau này khi đông cứng sẽ có hình dạng như khuôn đúc

– Tỷ lệ của các cốt liệu lớn, nhỏ, xi măng pooclăng và nước trong hỗn hợp ảnh

hưởng tới tính chất của bê tông đông cứng

– Thông thường người kỹ sư cần chọn cấp phối của bê tông theo một loạt các

cấp phối định trước, trên cơ sở của cường độ chịu nén sau 28 ngày (f’c), có thể

tham khảo

65

I.3 Vật liệu xây dựng cầu BTCT

– Chú ý:

• Bê tông loại A: dùng cho mọi kết cấu, đặc biệt dùng trong nước mặn

• Bê tông loại B: dùng cho móng, bệ cột, mố trụ nặng và các tường trọng lực

• Bê tông loại C: dùng cho tiết diện có chiều dày nhỏ hơn 100mm như: lan can bằng

bê tông cốt thép; và để lấp đầy sàn lưới thép

• Bê tông loại P: dùng khi cường độ yêu cầu lớn hơn 28 MPa Đối với bê tông dự ứng

lực cần hạn chế kích thước cốt liệu danh định dưới 20mm

• (AE): phụ gia tạo bọt trong bê tông, tăng độ bền vững khi chịu lạnh, giảm hiện

tượng mao dẫn trong bê tông bảo vệ cốt thép

66

Loại bê tông Lượng XM tối

thiểu (kg/m 3 )

Tỷ lệ N/X max (kg/kg)

Lượng không khí (%)

Kích thước hạt (mm)

f’ c (28 ngày) (MPa)

Trang 34

– Bê tông chất lượng cao là bê tông cường độ cao và có thêm một hoặc một số

tính chất đặc biệt khác

• Tại Pháp

– Bê tông chất lượng cao (HPC) có cường độ nén từ 60-100MPa

– Bê tông có chất lượng rất cao (VHPC) cường độ nén 100-150MPa

– Bê tông chất lượng cực cao (UHPC) có cường độ nén từ 150MPa trở nên

• Tại Đức, bê tông chất lượng cao từ 60-140MPa và cực cao từ 200-250MPa

• Một số tính chất của bê tông chất lượng cao

– Cường độ chịu nén cao, chịu kéo tăng

– Mô đun đàn hồi cao, cường độ ban đầu cao

– Độ rỗng nhỏ, co ngót nhỏ hoặc không co ngót

– Từ biến nhỏ, hệ số từ biến j = 0,8-1,0 trong khi bê tông thường, hệ số từ biến j =

2,5-3,0 Nhanh chóng đạt được mức độ từ biến cuối cùng

– Phá hoại do xung kích của bê tông chất lượng cao tốt hơn bê tông thường, do bê

tông đặc sít nên ít bị phá hoại

– Sự dính kết của cốt liệu-xi măng-thép tốt hơn bê tông thường

– Dễ tạo hình, đầm chặt mà không bị phân tầng

6867

68

Trang 35

chịu cắt, chịu kéo và môđun đàn hồi…

– Cường độ chịu nén

• fc’ được xác định trên mẫu hình trụ đường kính 150mm, cao 300mm

– Không dùng bê tông có fc’ dưới 16MPa cho mọi loại kết cấu và lớn nhất là 70

MPa trừ trường hợp tiến hành thêm các thí nghiệm trong phòng

– fc’ của bê tông dự ứng lực và bản mặt cầu không thấp hơn 28 MPa

– Bê tông có fc’ lớn hơn 41,4 MPa được gọi là bê tông cường độ cao

69

Mẫu xác định cường độ bê tông theo TCVN 3118-93 (trái) và Mẫu xác định cường độ bê tông theo AASHTO T22-90 (phải)

• Tính chất của bê tông khô cứng

– Mô đun đàn hồi

• (Theo 22 TCN 272-05) là độ nghiêng của đường thẳng tính từ gốc toạ độ tới điểm

trên đường cong ứng suất biến dạng tại 0,4 Khi không có số liệu thí nghiệm

chính xác hơn, mô đun đàn hồi của các loại bê tông có tỷ trọng bằng 1440-2500

kg/m3 có thể lấy như sau:

= 0,043 ,– Trong đó

» : tỷ trọng của bê tông (kg/m3)

» : cường độ chịu nén 28 ngày (MPa)

7069

70

Trang 36

c) Thí nghiệm ép vỡ xác định ứng suất kéo khi vỡ fsp

– Cường độ chịu kéo: Trong điều kiện không có các số liệu thí nghiệm

• = 0,63 : Đối với bê tông có tỷ trọng thông thường

• = 0,52 : Đối với bê tông có tỷ trọng thấp

• = 0,45 : Đối với bê tông có tỷ trọng thấp các loại

– Ngoài ra còn phải xét thêm các tính chất lâu dài của bê tông như: cường độ

chịu nén của bê tông theo thời gian, sự co ngót, từ biến trong bê tông…có thể

tham khảo theo AASHTO LRFD

7271

72

Trang 37

nhưng cũng dùng để chịu nén Cốt thép thường là thép thanh (cốt thép thường)

hay bó thép cường độ cao

– Cốt thép thường

• Thường dùng các loại thanh cốt thép tròn, thép có gờ, thép sợi, lưới cốt thép hàn

được sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM, các tính chất quan trọng nhất của của cốt thép:

Môđun đàn hồi Es, cường độ chảy fs , cường độ phá hoại fu, cấp thép và kích thước

cơ bản của sợi hoặc thanh

• Để tăng cường dính bám giữa bê tông và cốt thép, thường tạo gờ quanh thanh thép

Trừ trường hợp đai xoắn ốc trong cột, các cốt thép trong bê tông cốt thép đều dùng

thép thanh hoặc thép sợ có gờ

• Mô đun đàn hồi của thép thường Es lấy bằng độ dốc của đường cong ứng suất biến

dạng trong miền đàn hồi Theo TCVN 11823 : 2017 Mô đun đàn hồi của cốt thép

thường Es = 200000 MPa

73

• Cốt thép

– Cốt thép dự ứng lực có dạng dây đơn, tao gồm một số sợi bện xoắn với nhau,

và thanh cốt thép cường độ cao

• Thép sợi không bọc, có khử ứng suất dư hoặc chùng thấp

• Tao cáp không bọc, có khử ứng suất dư hoặc chùng thấp

• Thép thanh cường độ cao không bọc

• Mô đun đàn hồi kiến nghị của thép dự ứng lực lấy như sau:

– Đối với tao cáp: Ep = 197000 MPa

– Đối với thép thanh: Ep = 207000 MPa

• Tao hoặc cáp không khử ứng suất dư không được sử dụng trong công trình cầu (do

có mất mát ứng suất chùng cốt thép lớn)

• Thép dự ứng lực sử dụng phổ biến nhất hiện nay là tao cáp 7 sợi do có cường độ

tương đối cao và độ chùng thấp

7473

74

Trang 38

• Cốt thép

– Cốt thép dự ứng lực

75

Hệ thống neo cáp của hãng Freyssinet

Trang 39

tông bị biến dạng tương đối ε = (0.15-0.2)mm/1m dài → Bê tông nứt

– Lúc đó ứng suất trước trong cốt thép vẫn rất nhỏ

trình → hạn chế sử dụng vật liệu cường độ cao trong dầm bê tông cốt thép

– Lượng cốt thép giảm trung bình ≈ 30%

– Khống chế được khe nứt, bảo vệ cốt thép → tăng tuổi thọ công trình

– Độ cứng tăng → độ võng giảm → chiều dài nhịp tăng

– Chịu các tải trọng trùng phục, động, chịu mỏi tốt hơn so với BTCT thường

• Nhược điểm: Chế tạo phức tạp do đòi hỏi phải có neo kích.

• Phạm vi áp dụng: Sử dụng rộng rãi trong công trình cầu và các công trình

khác.

7877

78

Trang 40

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1

Tiêu đề	Thiết Kế Và Xây Dựng Cầu Bê Tông Cốt Thép 1
Tác giả	Vũ Thái Sơn
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật Cầu
Thể loại	Tài liệu hướng dẫn môn học
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	221
Dung lượng	22,21 MB