Thiết kế cầu bê tông cốt thép - Chương 1 potx

Cầu dầm: +Cầu dầm đơn giản +Cầu dầm mút thừa + Cầu dầm liên tục... * Ưu điểm cầu dầm mút thừa:Giá trị M tại giữa nhịp giảm đi do có mô men gối o voợt nhịp lớn hơn so với dầm đơn giản.. +

đại học đ — nẵng

TR ờng đại học bách khoa

Khoa xây dựng cầu đ ờng

CHѬѪNG 1:

Ĉӎ NH NGH Ƭ A

V ӄ CÁC CÔNG TRÌNH NHÂN T Ҥ O TRÊN ĈѬӠ NG ( ĈѬӠ NG Ô TÔ và ĈѬӠ NG S Ҳ T)

1.KHÁI NIӊM Vӄ CҪU CӔNG VÀ TҪM QUAN TRӐNG CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN ĈѬӠNG

1.1 Ĉӏnh nghiã:

+ C ҫu là công trình nhân tҥo ÿӇ cho ÿѭӡng giao thông vѭӧt qua các ch ѭӟng ngҥi vұt nhѭ:

- Sông su ӕi, khe núi, vӵc sâu.

- V ѭӧt qua ÿѭӡng phӕ, khu dân cѭ (cҫu cҥn, cҫu vѭӧt)

*C ӕng lă gì ?

THƯỢNG LƯU CHÍNH DIỆN CỐNG TL 1/100

HẠ LƯU

155/2

305/2 305/2

350 250

1 % 8.61

1:1.5

50 2% 25

+ C ӕng lă công trình nhđn tҥo ÿһt dѭӟi nӅn ÿѭӡng, cho dòng

n ѭӟc không lӟn chҧy qua, xe chҥy qua cӕng không có cҧm giâc b ӏ thay ÿәi ÿӝt ngӝt.

1.2 T ҫm quan trӑng cӫa các công trình nhân tҥo trên ÿѭӡng:

+Giao thông là ÿiӅu kiӋn tҩt yӃu cho sӵ trao ÿәi hàng hóa, giao l ѭu văn hóa giӳa các vùng.

+Giao thông thu ұn lӧi là tiӅn ÿӅ cho sӵ phát triӇn

+ Ĉҧm bҧo an ninh quӕc phòng toàn dân

C ҫu Long biên dài 2291m xây

d ӵng năm 1902 Kinh phí 6.2 tri Ӌu Franc Ĉѭӧc báo chí

n ѭӟc ngoài mô tҧ

+ Ĉҧm bҧo an ninh quӕc phòng toàn dân

+ Ĉһc biӋt ÿӕi vӟi ÿӏa hình ӣ nѭӟc ta vӟi mӝt mҥng lѭӟi sông ngòi và kênh m ѭѫng dày ÿһc thì vai trò cӫa các công trình c ҫu cӕng trong mҥng lѭӟi giao thông càng ÿѭӧc nâng cao.

1.3 Các môn h ӑc có liên quan:

- Các m ӝn hӑc chӫ yӃu liên quan ÿӃn môn hӑc thiӃt kӃ

+L Ӆ bӝ hành

-K Ӄt cҩu nhӏp có nhiӋm vө:

+ V ѭӧt chѭӟng ngҥi vұt.

+ Kê ÿӥ mһt cҫu

2.2 Tr ө cҫu: (ӣ giӳa)

2.3 M ӕ cҫu: (ӣ phía hai bӡ)

M ӕ cҫu cNJng có nhiӋm vө nhѭ trө,

ngoài ra nó còn có tác d өng chҳn

ÿҩt ÿҫu cҫu, chӏu áp lӵc cӫa ÿҩt

và là v ӏ trí chuyӇn tiӃp tӯ nӅn ÿѭӡng vào cҫu.

+Chi Ӆu dài:

-Chi Ӆu dài toàn cҫu L: k/c tính tӯ hai ÿuôi mӕ

-Nh ӏp tƭnh không l0: khoҧng cách giӳa hai trө (hoһc

gi ӳa mӕ và trө) tҥi MNCN.

- Chi Ӆu dài toàn nhӏp: l (chiӃu dài cҩu tҥo dҫm)

- Kh ҭu ÿӝ cҫu L0= Ȉlo: là b Ӆ rӝng mһt thóang gҫm cҫu

t ҥi MNCN

Phần xe chạy (B/2) Lề bộ hành (T)

BỐ TRÍ CHUNG CẦU

MỐ CẦU

TRỤ CẦU KẾT CẤU NHỊP

MÔ ĐẤT HÌNH NÓN LAN CAN, TAY VỊN

- LỚP MUI LUYỆN DÀY TRUNG BÌNH 5CM

- LỚP PHÒNG NƯỚC DÀY 1CM

- LỚP BẢO VỆ BẰNG BTCT DÀY TB 5CM

- LỚP BÊ TÔNG ATPAN DÀY 5CM

+ Chi Ӆu cao:

Ph ҧi ÿҧm bҧo ÿӫ rӝng ÿӇ xe cӝ (lѭu lѭӧng xe), tàu và ngѭӡi

ÿi bӝ ÿi qua.

T: b Ӆ rӝng phҫn ngѭӡi ÿi

ȟ 3

3.1 Phân lo ҥi:

* C ҫu vѭӧt suӕi, sông,biӇn

C ҫu vѭӧt qua khe, vӵc sâu, thung l NJng

C ҫu vѭӧt qua công trình, khu dân cѭ, ÿѭӡng giao thông

ȟ 3 3.1.2 D ӵa vào mөc ÿích sӱ dөng:

* C ҫu dành cho ngѭӡi ÿi bӝ

C ҫu dành cho ÿѭӡng sҳt

C ҫu dành cho

ÿѭӡng ô tô

C ҫu xuyên qua núi, qua biӇn H ҫm

ȟ 3

3.1.3 D ӵa vào vұt liӋu xây dӵng :

*C ҫu gӛ, tre

*C ҫu gӛ tҥi Ĉӭc

ȟ 3 * C ҫu ÿá:

ȟ 3 C ҫu kim loҥi (gang,thép ):

ȟ 3 C ҫu bê tông, bê tông cӕt thép

ȟ 3

3.1.4 D ӵa vào sѫ ÿӗ làm viӋc:

3.2 Cỏc h Ӌ thӕng cҫu bờ tụng cӕt thộp:3.2.1 Cầu dầm:

+Cầu dầm đơn giản +Cầu dầm mút thừa + Cầu dầm liên tục.

+ TiÕt diÖn mÆt c¾t ngang gåm cã c¸c d¹ng sau:

7

TD B ҧn hình ch ӳ

nh ұt (lҳp ghép)

Cҫu bҧn ѬST lҳp gép

(Ĉѭӡng Hӗ Chí Minh)

900

Bª t«ng cèt thÐp øng suÊt tr oíc:

D ҫm chӳ T căng sau

* Ưu điểm cầu dầm đơn giản:

-Tính toán thiết kế đơn giản,

-Bố trí cốt thép dễ d qng.

bởi các yếu tố lún o áp dụng cho địa chất vq

móng bất kỳ.

-Thi công dễ tiêu chuẩn hoá, cơ giới hóa sản xuất

dễ thi công hơn so với các loại cầu khác,

dễ lắp ghép v q cẩu lắp thuận lợi.

- Tốn vật liệu (so với sơ đồ khác)

- Không v oợt đoợc nhịp lớn

l®eo

* Ưu điểm cầu dầm mút thừa:

Giá trị M tại giữa nhịp giảm đi do có mô men gối

o voợt nhịp lớn hơn so với dầm đơn giản.

Với BTCT th oờng l2 có thể đạt đến 50-60m

Với BTCT ƯST l2 có thể đạt đến 150m.

Trong cầu mút thừa có dầm đeo có thể điều chỉnh

đối trọng ở mút thừa.

Do biểu đồ l qm việc chịu lực hợp lý Trụ có một

h qng gối ở giữa o trụ chịu nén đúng tâm.

-Lực xung kích lớn (xe chạy không êm thuận)

o cấu tạo khớp rất phức tạp.

- Bố trí cốt thép, cấu tạo ván khuôn khó khăn.

3.2.1.3.Cầu dầm liên tục:

+ Dạng có chiều cao dầm không thay đổi:

l1 l2

+ Dạng có chiều cao dầm thay đổi theo đ }ờng cong:

Cầu sông Gianh theo sơ

đồ cầu dầm liên tục nhiều nhịp biên cong

* Ưu điểm cầu dầm liên tục:

với dầm đơn giản.

-Khả năng v oợt nhịp của dầm liên tục lớn hơn nhiều

so với dầm đơn giản.

Với BTCT th oờng l = 30-60m Với BTCT ƯST l = 60-300m -Đối với các gối di động chỉ tồn tại một th qnh phần phản lực thằng đứng o trụ chịu nén đúng tâm.

-Đ oờng đqn hồi liên tục o xe chạy êm thuận

-Dáng kiến trúc, mỹ quan đẹp o ứng dụng phù

hợp với các công trình cầu nhịp lớn, cầu trong đô thị

* Nh uợc điểm Cầu dầm liên tục:

-Sơ đồ kết cấu siêu tĩnh, do đó rất nhạy với các tác

động của những yếu tố sau:

Mố trụ bị lún, nghiên lệch

ảnh h oởng của biến thiên nhiệt độ, co ngót

v q từ biến của bê tông

Quá trình căng kéo cốt thép ứng suất tr oớc.

-Biểu đồ mô men có hai dấu, do đó phải bố trí cốt

-Tốn nhiều ván khuôn gi qn giáo

-Công tác thi công đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao

v q máy móc hiện đại.

3.2.1.4.CÇu khung:

CÇu v oît qua b·i c¹n, nót giao th«ng,

CÇu t¹o d¸ng bÊt kú cho phï hîp yªu cÇu kiÕn tróc.

* ¦u ®iÓm:

- Trô v q kÕt cÊu nhÞp cïng tham gia chÞu lùc.

-M« men t¹i c¸c vÞ trÝ trong kÕt cÊu nhÞp nh×n

chung l q nhá o tiÕt kiÖm vËt liÖu.

- Kh¶ n¨ng v oît nhÞp kh¸ lín L >= 40m

- CÊu t¹o thi c«ng phøc t¹p.

- DÔ ph¸t sinh øng suÊt phô trong hÖ siªu tÜnh.

Ph ѭѫng án 1 (P/án chӑn)

C ҫu CaiYuanba (China)

Lnh ӏp = 420 m

C ҫu Ponte da Amizade (Brazil) Lnh ӏp = 290 m

* Ưu điểm:

- Hình thức đẹp o tạo vẽ mỹ quan kiến trúc.

-Tận dụng khả năng chịu nén của vật liệu

(khi chọn trục vòm hợp lý)

- V oợt nhịp lớn l = 90-100m Hiện nay đã đạt 500m.

o giá thqnh xây lắp rẻ.

- Có lực xô ngang H o chỉ phù hợp với địa chất tốt.

- Mũi tên võng f lớn o chiều cao kiến trúc hkt lớn.

-Thi công phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao

- Khó tiêu chuẩn hoá o ít dùng.

3.2.1.6.Hệ liên hợp - hệ treo ( cầu treo):

Cầu treo dạng Parabol:

C ҫu Golden Gate (Mӻ)

Nh ӏp chớnh L = 1280m

Cầu treo dây văng đồng quy dầm cứng (hình quạt)

C ҫu treo dây văng Rotterdam – Hà Lan

CÇu treo d©y v¨ng song song:

CÇu Rama hai nhÞp d©y v¨ng

Post Tensioned Concrete Box Girder

Stay Cables ( 2 planes) Stay Cables ( 1 plane)

Đặc điểm l wm việc của cầu treo-cầu dây:

Các dạng cầu treo thực chất l q hệ liên hợp trong đó

+Các dây văng chịu kéo

+Dầm cứng chịu uốn v q nén

- Khả năng v oợt nhịp rất lớn:

K ӹ lục về voợt nhịp của cầu dây văng đoợc thống kê Cầu ST Nazaire - 1975 (Pháp) l = 404m

Cầu Skarnsundet - 1991 (Nauy) l = 502m

Cầu Th oợng Hải - 1993 (Trung Quốc) l = 602m

Cầu Normandie - 1995 (Pháp) l = 856 m

Cầu Tatara - 1999 (Nhật) l = 890m

Cầu treo qua vịnh Messina (Italia) l = 3300m

-Sö dông ph o¬ng ph¸p l¾p ghÐp rÊt thuËn lîi

* Nh uợc điểm:

- әn định theo phoơng ngang cầu kém, rất nhạy cảm với các tác tác động của gió bão v q các lực tác dụng

có tính chất chu kỳ

n oớc mặn, độ ẩm lớn, có nồng độ hóa chất cao

C ҫu Gard bҵng ÿá ӣ Avion (France)

ÿѭӧc xây dӵng năm 13 TCN

C ҫu An TӃ bҵng ÿá (China) ÿѭӧc

xây d ӵng năm 605

4.S Ѫ LѬӦC LӎCH SӰ PHÁT TRIӆN CÔNG TRÌNH CҪU

4.1.L ӏch sӱ phát triӇn công trình cҫu:

L ӏch sӱ phát triӇn cӫa nó luôn gҳn liӅn vӟi sӵ phát triӇn

c ӫa xã hӝi con ngѭӡi.

c ҫu giăn thĩp

Cầu Firth of Forth ở Scotland xây dựng năm

1890 nhịp 521m,

C ҫu BTCT ÿҫu tiên

-Vào nh ӳng năm 50 cӫa thӃ kӹ 19 ra ÿӡi vұt liӋu BTCT

do Monier tìm ra N ăm 1875 Monier làm cҫu BTCT ÿҫu tiên

là c ҫu vòm dài 16m rӝng 4m dành cho ngѭӡi ÿi bӝ

N ӳa sau thӃ kӹ 19 là giai ÿӑan phát triӇn nhanh nhҩt các Khoa h ӑc kӻ thuұt: Lý thuyӃt CHKC, SBVL ÿã thúc ÿҭy ngành c ҫu phát triӇn.

-Kho ҧng vào năm 1860 phát minh ra móng giӃng chìm

ĺ giҧi quyӃt vҩn ÿӅ xây dӵng trө ӣ vùng nѭӟc sâu

Tóm l ҥi trong thӃ kӹ 19 ÿã có nhӳng tiӃn bӝ rõ rӋt

v Ӆ lý luұn, cҩu tҥo vӅ vұt liӋu cNJng nhѭ phѭѫng

pháp xây d ӵng cҫu Tҥo ÿiӅu kiӋn cho sӵ phát triӇn

v ѭӧt bұc vӅ kӻ thuұt làm cҫu

ӣ thӃ kӹ 20.

Cầu Golden Gate được xây dựng năm 1937 bắc qua vịnh

San Francisco , bang California Hoa Kỳ

Cầu AKASHI-KAKYO (NHẬT BẢN) có nhịp chính L=1991m Kỷ lục lớn nhất thế giới hiện nay, được hoàn thành năm 1998

*D ӵ án Cҫu Gibraltar

*D ӵ án Cҫu Gibraltar

*D ӵ án Cҫu Gibraltar

L ӏ ch s ӱ phát tri Ӈ n c ҫ u ӣ Vi Ӌ t Nam-Th ӡi phong kiӃn: Cҫu gӛ, ÿá, gҥch Dҥng dҫm ÿѫn giҧn, vòm bán nguy Ӌt bҳt qua sông suӕi nhӓ.

-Th ӡi Pháp thuӝc (kháng chiӃn chӕng Pháp) Hình thành hӋ

- Th ӡi kǤ năm 1945 ÿӃn nay:

CÇu Th¨ng Long nhÞp liªn tôc 112m cã 2 tÇng ho qn thqnh 1986

Mӝt sӕ hình ҧnh trong quá trình thi công Cҫu Sông Hàn-Ĉà Nҹng

C ҫu treo dây văng Mӻ Thuұn thông xe 21-5-2000 có các thông s ӕ kӻ thuұt và quy mô nhѭ sau:

T әng chiӅu dài 1535m, rӝng 24m.

(nh ӏp chính 150 + 350 + 150 m) Chi Ӆu cao tháp trө 120m.

T әng sӕ dây cáp treo 128.

Chi Ӆu dài cáp 600m;

T әng trӑng lѭӧng cáp 750 tҩn (treo) Ĉӝ cao thông thuyӅn 37,5m.

T әng chi phí ÿҫu tѭ 90 triӋu USD úc

Thi công Tháp

Kh ӣi công Cҫu Cҫn thѫ nhӏp chính L= 500m ÿҫu năm 2004

C ҫu Bãi Cháy Cҫu – Quҧng Ninh Cҫu mӝt mһt phҷng dây

C ҫu Bãi Cháy trong quá trình thi công

C ҫu Bãi Cháy trong

C ҫu Bãi Cháy – KӃt cҩu siêu

m ҧnh, phù hӧp vӟi cҧnh quan,

t ҥo ÿiӇm nhҩn vӅ kiӃn trúc cho

khu du l ӏch Tuҫn Châu –

Qu ҧng Ninh