chương 2 cầu dầm theo công nghệ hẫng

2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục - Momen uốn trong hệ thống dầm liên tục đổi dấu tại các trụ, giá trị cực trị của momen dương bé hơn so với hệ thống dầm giản đ

Chương II: CẦU DẦM THEO CÔNG

NGHỆ HẪNG

ầu dầm liên tục

2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng,

cầu dầm liên tục

a)

b)

c)

L Lk

d)

Lk

2

L

2

ql

ql

L L L

l

k) i)

L1 L1

8

1

8 ql

h) g)

e)

8 1

Lx

L1 Lg

Lx

8 1

1 8

l1

L1 L1

2

Lg

L1 Lx

2

ql

2

ql

Lx

l1

Hình 2.1: Các sơ đồ của hệ giản đơn, hệ dầm liên tục, hệ dầm hẫng 2 đầu, hệ

2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục

- Momen uốn trong hệ thống dầm liên tục đổi dấu tại các trụ, giá trị cực trị của momen dương bé hơn so với hệ thống dầm giản đơn có cùng khẩu độ, vì vậy kết cấu dầm liên tục có chiều cao kiến trúc thấp hơn, tiết kiệm vật liệu và tỏ ra làm việc tốt trong quá trình khai thác cầu.

- Ngoài ra, ưu điểm của hệ thống dầm liên tục như:

+ Trên các trụ, theo phương ngang cầu chỉ cần có một hàng gối (di động hoặc cố định), số lượng gối giảm dẫn đến giảm kích thước dọc cầu của bệ trụ và thân trụ; mặc khác điều này cũng làm cho áp lực truyền xuống thân trụ

ít (hoặc hầu như không có) lệch tâm > gây ứng suất nén phân bố đều trong thân trụ; tuy nhiên với trụ (hoặc mố) có gối cố dịnh sẽ nhận lực hãm xe lớn hơn so với hệ dầm giản đơn và riêng mố (trụ) đó sẽ lớn hơn.

+ Đường đàn hồi của hệ thống dầm liên tục đều đặn -> xe chạy êm thuận với tốc độ cao Độ võng cũng nhỏ hơn so với hệ dầm giản đơn cùng khẩu độ

2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục

- Khi kết cấu nhịp liên tục dài, các chuyển vị dọc do nhiệt độ ảnh hưởng lớn, đòi hỏi có các khe biến dạng phức tạp ở đầu KCN.

- Khi mố trụ lún không đều, phát sinh các ứng lực phụ bất lợi, vì vậy kết cấu móng của cầu dầm liên tục cần được tính toán kĩ lưỡng và thường là có kích thước đồ sộ về chiều sâu và độ lớn của hệ thống cọc, tất nhiên trừ trường hợp cầu nằm trên vùng có địa chất tốt và thuận lợi.

Hình 2.2: Cầu liên tục thi công theo

công nghệ đúc đẩy

- Ở những nơi mà điều kiện về không gian, về địa chất khống chế vị trí mố trụ thì việc chọn chiều dài các nhịp liên tục nên thực hiện sao cho momen uốn tại giữa trong các nhịp gần bằng nhau -> không thay đổi nhiều về KC -> thuận lợi trong thi công Thường tỉ số nhịp biên trên nhịp giữa nên là 0,8 với dầm liên tục

3 nhịp, nhiều nhịp hơn thì tỉ số là 0,7.

2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục

H=(1 1.50)h

1

~ 20

1 )L

~

L

~ Lg=(0.4 0.6 )L

L1

)L

12

20

L1=(0.6 0.8 )L ~ Lg

L

~ Lg=(0.5 0.6 )L

L1

c)

L1

L L1

Lg=(0.5 0.7 )L

d)

Lg

~

L1

Lg

~ H=(1.8 2)h

~

1 18

Hình 2.3: Chiều dài nhịp cầu dầm hẫng,

dầm hẫng có dầm đeo và khung T - dầm đeo

- Nếu thêm các khớp thích hợp,

sơ đồ cầu dầm liên tục nhiều nhịp có thể sửa đổi thành sơ đồ cầu dầm hẫng (vẫn siêu tĩnh hoặc là tĩnh định)

- Đặc điểm trong sơ đồ này là từ trụ đến các khớp thêm vào đó chỉ có momen âm, và vì vậy chỉ nên đặt cốt thép chủ ở phần trên chịu kéo của các mặt cắt Còn phần dầm đeo (nếu thêm vào hai khớp trong một nhịp) trong hệ dầm hẫng - nhịp đeo chính là nhịp giản đơn Điều này thuận lợi về mặt cấu tạo và công nghệ, có thể dùng các dầm định hình làm KC nhịp đeo.

2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục

xây dựng mố, phần hẫng còn giảm momen do tĩnh tải cho phần giữa (nếu đoạn hẫng bằng 0.3 - 0.4 so với đoạn giữa thì momen giữa nhịp do tĩnh tải gần bằng 0)

- Nền đường vào cầu phải đảm bảo không lún nhiều, tăng dần độ cứng nhằm xe chạy êm thuận từ đường vào cầu

chốt, tại đó phải có khe biến dạng Những khuyết điểm làm cho sơ đồ này rất ít dùng trong thiết kế cầu trên đường cao tốc, đường sắt.

là dầm được giữ nối cứng vào trụ trong quá trình thi công cũng như khai thác Loại KC này ngày nay ít được sử dụng vì cũng mang khuyết điểm chung của hệ dầm hẫng là đường cong độ võng không êm thuận

2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang

- Sau khi lựa chọn sơ đồ tĩnh học của cầu và các kích thước cơ bản, người thiết kế cần lựa chọn dạng mặt cắt KCN và phân chia KCN thành các

khối lắp ghép hoặc các phân đoạn đúc bêtông tại chỗ.

- Trị số momen âm trên đoạn KCN gần trụ thường lớn hơn nhiều so với trị số của momen dương ở đoạn giữa nhịp Momen âm đó gây ra ứng suất nén ở phần dưới và ứng suất kéo ở phần trên mặt cắt.

- Dưới tác dụng của momen dương, phần chịu nén của mặt cắt bao gồm cả bản mặt cầu xe chạy nên khá rông, do đó đủ chịu momen dương Nhưng trên đoạn gần trụ có momen âm rất lớn, do đó cần phải dùng dạng mặt cắt hộp để bản đáy hộp có kích thước đủ chịu nén.

- Trong các cầu nhịp lớn đều phải dùng mặt cắt hộp Mặt cắt hộp có độ cứng chống xoắn lớn, có khả năng chịu các lực lệch tâm của hoạt tải khi di chuyển trên bản mặt cầu rộng Tuy nhiên công nghệ chế tạo phức tạp

2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang

4,00m 7,00

10,80 4,40

10,92 4,80

3,0 - 3,6 10,0 - 12,0

a

a

3

5,00 13,00

5

6,0 13,30 3,65

3,00 - 6,00 10,00 - 12,00

b

b

10,00 - 12,00

b-b

a-a

a

a

c-c

Hình 2.17 Ví dụ kích thước mặt cắt

ngang hình hộp

- Việc chọn mặt cắt ngang có liên quan chặt chẽ đến phương pháp thi công.

2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang

- Với khổ cầu đến 15 - 20m, có thể dùng mặt cắt dạng 1 hộp với các bản cánh hẫng lớn ( hình 2.18c ), thành hộp có thể đứng hoặc xiên để giảm kích thước mũ trụ và tăng vẻ đẹp kiến trúc.

a)

b)

d) c)

f) e)

h) g)

i)

B 14m ~

B 12-18m ~

~

B 22m

22-32m

B~

13050

6100

a)

18300

b)

11500

21500

c)

Hình 2.18 Một số sơ đồ mặt cắt hình hộp

2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang

- Nếu cầu quá rộng, hoặc do hạn chế của các phương tiện thi công mà cần thu nhỏ bề rộng của các khối lắp ghép hay của các phân đoạn đúc hẫng, thì có thể làm 2 hay 3 hộp trong mặt cắt ngang KCN Khi đó thường bố trí mối nối dọc ở đầu mũi các bản hẫng của các hộp đặt cạnh nhau ( hình 2.18c,d )

- Ngoài ra khi bản mặt cầu rộng, nếu có điều kiện nên làm một hộp rộng và ngăn thành nhiều hộp nhỏ hơn bằng các vách đứng -> giảm chiều dài nhịp bản theo hướng ngang -> ứng suất trong bản phân bố đều hơn (hình 2.19)

Hình 2.19 Hộp nhiều ngăn

2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang

- Trong các KCN dầm liên tục, khung liên tục thường không xuất hiện momen dương trong dầm do trọng lượng bản thân Đoạn gần trụ có lực cắt rất lớn, do đó cần tăng cường khả năng chịu momen và lực cắt cho các mặt cắt gần trụ như tăng chiều dày thành hộp để giảm ứng suất kéo chủ và tăng diện tích vùng bê tông chịu nén và bản đáy cũng được làm dày lên.

- Khi dùng các phương pháp thi công khác (trừ phương pháp thi công đúc đẩy từ đường đầu cầu), đa số các cầu dầm, cầu khung đều có mặt cắt với chiều cao thay đổi

+ Sự thay đổi của đường cong đáy dầm có thể là đường thẳng (với độ nghiêng 1:3 Khi L nhịp ≥ 60m thì các dầm hẫng, khung hẫng thường có chiều cao trên đỉnh trụ bằng 1,7 - 3,8 lần chiều cao đoạn giữa nhịp.

+ Đường biên dưới của KCN có thể là đường cong bậc 2, bậc 3 để sự thay đổi tương tự với đường bao momen và tạo vẻ đẹp kiến trúc hơn nữa.

- Người ta thường tìm cách tăng W của các mặt cắt gần trụ để góp phần làm thay đổi biểu đồ momen uốn sao cho có lợi nhiều nhất (giảm momen dương giữa nhịp và tăng momen âm ở đoạn gần trụ)

- Một số kinh nghiệm khi chọn mặt cắt ngang :

* Mặt cắt g i: (1/12 - 1/17)L ố nhịp

* Mặt cắt giữa nhịp Cầu dầm liên tục :(1/40 - 1/60)L nhịp

2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang

- Chiều dày bản nắp hộp xác định căn cứ vào điều kiện chịu uốn bản theo phương ngang cầu hoặc theo điều kiện bản tham gia chịu uốn trong thành phần mặt cắt ngang kết cấu nhịp

- Chiều rộng thành hộp lấy theo tính toán ứng suất kéo chủ, trị số đó phụ thuộc vào lực cắt Trên những đoạn có lực cắt không lớn lắm, lấy theo yêu cầu cấu tạo và thi công.

2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang

2.3 - Nguyên lí bố trí cốt thép dự ứng lực

- Sau khi đã lần lượt dự kiến về sơ đồ tĩnh học, phương pháp thi công KCN và mố trụ, dạng mặt cắt ngang, các phân đoạn đúc bê tông KCN, người thiết kế sẽ lựa chọn sơ đồ đặt cốt thép DUL cho phù hợp với các dự kiến về các vấn đề nói trên.

Trường hợp thi công theo cách lắp hẫng hoặc đúc hẫng

2.3 - Nguyên lí bố trí cốt thép dự ứng lực

198

95

2@110

50 60

40 45

13@250

7404/2 26@125

8 60

12@250

1380

50 60

117 65 270 198

2@110 160 58 150

12@250 14700/2

1380

13@250

7404/2

2@83.5

1-d22

d13 d13

d19

1-d22 d13

d13

d22

d22

d13

1-d22

d13

d16 d16

d13 d13

d13

d13

d13

d19 d13

d19

d13

S8

S9

1-d22 S6-2 d19

1-d22 S6-1

d22

1-d22

d13 d19 1-d22

14700/2

Hình 2.34: Cốt thép thường của khối hộp

2.3 - Nguyên lí bố trí cốt thép dự ứng lực

- Việc đặt và kéo căng cáp chủ ở phần bản nắp hộp là để chịu momen âm tăng dần theo độ vươn dài của cánh hẫng Sau khi hợp long phải đặt và kéo căng các cáp chủ phần dáy hộp để chịu momen dương trong quá trình khai thác cầu ( hình

2.3 - Nguyên lí bố trí cốt thép dự ứng lực

Hình 2.35: Sơ đồ đặt cáp DUL trong kết cấu nhịp khung T liên

tục đúc hẫng

1 - Mấu neo; 2 - Ống chứa cáp; 3 - Ụ neo; 4 - Thành hộp;

N 0 1 N 0 6 - Số hiệu cáp DUL

2.3 - Nguyên lí bố trí cốt thép dự ứng lực

Hình 2.36: Sơ đồ đặt cáp DUL trong kết cấu nhịp

2.3 - Nguyên lí bố trí cốt thép dự ứng lực

Hình 2.37: Sơ đồ đặt cáp DUL trong kết cấu nhịp