THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP pot

Xe tải thiết kế hay xe 2 bánh thiết kế phải bố trí trênchiều ngang sao cho tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nàocũng không gần hơn : - Khi thiết kế bản hẫng : 300mm tính từ mép đá vỉa hay

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

-# " -MÔN HỌC BÊ TÔNG CỐT THÉPGIẢNG VIÊN: TS NGUYỄN THỐNG NHẤT

CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

TĨM TҲT BÀI GIҦNGChương 1 : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT.

Chương 2 : CẦU BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP ( BTCT ).

Chương 3 : NGUYÊN LÝ CẤU TẠO CẦU DẦM BTCT.

Chương 4 : THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT NHỊP GIẢN ĐƠN.

Chương 5 : THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DỰ ỨNG LỰC.

Chương 6 : CẦU DẦM VÀ KHUNG LIÊN TỤC.

Chương 7 : GỐI CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP.

TS NGUYỄN THỐNG NHẤT Mobile : 0909451119 Email : nthongnhat@yahoo.com.vn

Lời nói đầu

• Tóm tắt bài giảng " Thiết kế Cầu bêtông cốt thép " được biên soạn theo đề cương môn học cùng tên dành cho chuyên ngành đào tạo kỹ sư Xây dựng cầu đường của Khoa Kỹ thuật Công trình, Trường Đại học Tôn Đức Thắng

• Tóm tắt bài giảng sử dụng Giáo trình của tác giả GS.TS Nguyễn Viết Trung và PGS.TS Lê Thị Bích Thủy đã được chỉnh sửa và hiệu chỉnh.

• Giáo trình giảng dạy theo Tiêu chuẩn thiết kế mới 22 TCN

272 - 05, do Bộ Giao thông vận tải ban hành và áp dụng từ tháng 6/2005 Tiêu chuẩn này thay thế cho Quy trình

22 TCN 18 - 79 và Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -01 để thiết kế tất cả các cầu đường ô tô trong cả nước.

• Môn học được thực hiện qua 45 tiết lý thuyết và 15 tiết thực hành bài tập ví dụ.

Chương 1 : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ

CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP1.1 Lịch sử phát triển cầu BTCT, ý nghĩa

và phương hướng phát triển cầu BTCT

ở Việt Nam.

1.2 Phân loại và cấu tạo cầu BTCT.

1.3 Vật liệu xây dựng cầu BTCT.

1.4 Nguyên lý thiết kế cầu bê tông cốt thép.

1.5 Tải trọng thiết kế cầu.

1.1 Lịch sử phát triển cầu BTCT, ý nghĩa và phương hướng phát triển cầu BTCT ở Việt Nam :

1.1.1 KHÁI NIỆM :

• Chiều dài cầu : L < 25m : cầu loại nhỏ

Chiều dài nhịp l > 30m cũng xếp vào loại cầu lớn

• Cầu bê tông cốt thép là cầu bê tông cốt thép thường hay bêtông cốt thép dự ứng lực, có thể được xây dựng theocác công nghệ đúc bê tông tại chỗ hoặc chế tạo sẵn - lắpghép khác nhau

Hình 1.1

1.1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CẦU BTCT Ở VIỆT NAM :

Có thể chia quá trình phát triển thành các giai đoạn ứng với các

giai đoạn của lịch sử :

• Thời kỳ trước Cách mạng Tháng 8 :

- Hệ thống nhịp bản, dầm giản đơn, dầm hẫng, vòm thường với

nhịp 2 y 20m.

- Ở miền Bắc hầu hết cầu BTCT do Pháp xây dựng bị phá hoại do

bom Mỹ.

• Thời kỳ sau Cách mạng tháng 8-1945 đến năm 1954 :

Rất ít cầu được xây dựng mới.

• Thời kỳ từ 1954 đến 1975 :

Nước ta bị chia làm hai miền và sự phát triển đi theo hai hướng

khác nhau :

- Ở miền Bắc : Cầu Thăng Long ( xây dựng 10 năm ).

- Ở miền Nam :

Cầu BTCT dự ứng lực theo tiêu chuẩn Mỹ AASHTO đã được sản xuất và lắp ghép rộng rãi trên các tuyến đường, khẩu độ nhịp dầm xấp xỉ là 12- 18- 25m.

• Thời kỳ 1975 đến 1985 :

Đất nước đã thống nhất, Liên Xô còn và Mỹ đangphong tỏa kinh tế đối với ta

- Miền Bắc, các trung tâm chế tạo dầm dự ứng lực nhịp đến 33m ở Hà Nội, Vinh

- Miền Nam sản xuất dầm dự ứng lực vẫn theo mẫu cũ của

Mỹ tại xưởng Châu Thới và có thiết kế và thi công thêm

dầm I 33 theo tiêu chuẩn Việt Nam

Đã tự thiết kế và thi công được một số cầu khung

với cốt thép dự ứng lực dạng bó 24 sợi‡ 5 mm.

• Thời kỳ 1986 đến nay :

Đây là thời kỳ đổi mới, quan hệ đối ngoại từng bước

rộng mở và các công nghệ tiên tiến của thế giới đã được

chuyển giao vào nước ta

- Các dự án lớn cải tạo quốc lộ 1, các dự án cầu

có hệ khung liên tục, tại TP Hồ Chí Minh và khu vực phía

Nam đã thực hiện công nghệ đúc hẫng hiện đại.

- Đến đầu năm 2006 đã có khoảng 50 cầu thuộc hệ thống

nhịp liên tục được đúc hẫng thành công Công nghệ

đúc đẩy cũng đã được áp dụng

Công nghệ đúc trên đà giáo di động được áp dụng cho cầu

Thanh Trì ( Hà Nội ), cầu Bãi Cháy ( Quảng Ninh )

Công nghệ đúc hẫng dầm cứng cầu dây văng - dầm cứng

BTCT áp dụng thành công ở cầu Mỹ Thuận, Rạch Miễu

Công nghệ lắp hẫng của cầu dây văng - dầm cứng BTCT

đã áp dụng thành công ở cầu Kiền ( Hải Phòng )

1.1.3 PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN :

• Về mặt phương pháp tính toán, tiêu chuẩn thiết kế :

- Phương pháp tính toán cầu theo các trạng thái giới hạnđã được áp dụng ở nước ta từ năm 1979 dựa theophương pháp tính toán của Liên xô ( cũ )

Ngày nay, các phương pháp tính toán có xét đếntính phi tuyến vật liệu, phi tuyến hình học của kết cấuđặc biệt, dùng vật liệu đặc biệt đều đang được phát triển

Việc sử dụng máy tính và các chương trình phần tửhữu hạn đã trở nên phổ biến

- Quy trình 22 TCN 18-79, được gọi tắt là Quy trình 1979 để thiết kế cầu đã dựa vào nội dung Quy trình năm 1962 và 1967 của Liên Xô ( cũ ) và Quy trình cầu đường sắt

1958 của Trung Quốc

- Năm 2005, Bộ Giao thông Vận tải ban hành Tiêu chuẩnthiết kế cầu 22 TCN 272 - 05 đối với cầu đường bộ

Đây là tiêu chuẩn hiện đại, đạt trình độ quốc tế cao, được biên

soạn dựa trên nội dung cơ bản của Tiêu chuẩn AASHTO - LRFD

năm 1998 nhưng đã được chỉnh sửa cho phù hợp với các điều kiện

tự nhiên của Việt Nam

Vì vậy tiêu chuẩn này sẽ góp phần đẩy nhanh quá

trình hội nhập kinh tế của Việt Nam với các nước ASEAN và khu

vực

Đối với các dự án cầu lớn, ví dụ cầu dây văng, cầu có

nhịp dài hơn 150m, cần phải tham khảo thêm tiêu chuẩn các

nước Mỹ, Nhật, Úc, Pháp, Trung Quốc

• Về mặt các công nghệ hiện đại :

Nói chung, xu hướng hiện nay là áp dụng mọi công

nghệ hiện đại của thế giới vào điều kiện Việt Nam thông qua việc

chuyển giao công nghệ với các dự án có vốn nước ngoài Có thể

liệt kê một số hướng chính sau :

- Đồng thời phát triển cả các công nghệ đúc bêtôngtại chỗ và các công nghệ chế tạo sẵn - lắp ghép

- Phát triển áp dụng kết cấu BTCT DƯL cho đủ mọi

dạng kết cấu ngay từ các nhịp dài từ 12m trở lên

( các công nghệ dự ứng lực trong, dự ứng lực ngoài và kếthợp cả hai ) như các loại dầm bản rỗng, bản đặc, dầm I, dầm T, dầm Super-T, dầm hộp

- Phát triển áp dụng các vật liệu mới như cốt thép cường

độ cao, bêtông cường độ cao ( cấp BT đến 60 - 80Mpa ),

bêtông tính năng cao, BT polyme, pha cốt sợi thép hoặccốt sợi polyme phân tán Vật liệu tấm chất dẻo pha sợicarbon, bó sợi carbon được nghiên cứu áp dụng bước đầu

- Phát triển các dạng kết cấu nhịp phức tạp đáp ứng cácyêu cầu khai thác thuận tiện và vẻ đẹp kiến trúc nhưcầu cong, cầu dây văng - dầm cứng BTCT, cầu liên tục, cầu Extradosed Các kết cấu liên hợp về mặt vật liệunhư cầu vòm ống thép nhồi bêtông vật liệu composite

1.2 Phân loại và cấu tạo cầu bê tông cốt thép :

1.2.1 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN :

Các tham số kích thước cơ bản của công trình cầu nói

chung bao gồm :

- Cao độ mặt đất thiên nhiên, cao độ các mực nước, được

thể hiện trên bản vẽ mặt cắt ngang sông qua tim dọc cầu

- Các cao độ mặt xe chạy của cầu, bán kính đường

cong đứng, thể hiện trên bản vẽ trắc dọc công trình cầu

- Các kích thước mặt bằng của các bộ phận kết cấu

nhịp cầu phải thể hiện trên bản vẽ bố trí chung mặt bằng

- Các kích thước mặt cắt ngang của các kết cấu nhịp như

bề rộng của phần xe chạy, vỉa hè, lan can, rào chắn,

mặt cắt ngang kết cấu chịu lực chính như dầm I, dầm T,

dầm hộp phải được thể hiện trên các mặt cắt ngang

kết cấu nhịp cầu Các kích thước này cần đảm bảo

thỏa mãn yêu cầu về khổ giới hạn thông xe an toàn thuận

tiện yêu cầu chịu lưc

1.2.2 PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH CẦU :

Cầu BTCT được phân loại theo những tiêu chí khác nhau

Phân loại thông dụng :

1- Phân loại theo vị trí cầu : Tùy theo loại chướng ngại cần

phải vượt qua gọi là : - Cầu qua sông, suối

- Cầu vượt đường - Cầu cạn, cầu dẫn

- Cầu có trụ cao để vượt qua thung lũng, hẻm núi

2- Phân loại theo tải trọng qua cầu :

- Cầu đi chung đường sắt – đường ôtô

- Cầu máng dẫn nước

- Cầu dành cho đường ống dẫn nước, dẫn dầu, khí đốt

3- Phân loại theo cao độ tương đối của bề mặt xe chạy :

- Cầu chạy trên - Cầu chạy dưới - Cầu chạy giữa

4- Phân loại theo sơ đồ tĩnh học giai đoạn khai thác của kết cấu chịu lưc chính :

- Cầu khung : T có dầm đeo, T có chốt, khung T liên tục

nhiều nhịp, khung chân xiên, khung kiểu cổng (H.1.3)

Hình 1.3 : Một số sơ đồ cầu khung

a) Cầu khung liên tục b) Khung T–dầm đeo

c, d, e, f) Một số dạng mặt cắt ngang nhịp

- Cầu vòm :

1- Cột trên vòm; 2- Vòm chính; 3- Phần xe chạy; 4- Thanh treo

5- Vòm cứng; 6- Dầm mềm; 7- Vòm mềm; 8- Dầm cứng; 9- Thanh treo xiên

Hình 1.4 : Một số sơ đồ cầu vòm

a) Cầu vóm chạy trên; b) Cầu vòm chạy giữa; c) Vòm cứng - dầm mềm

d) Vòm mềm - dầm cứng; e) Cầu vòm chạy dưới có thanh treo xiên

-Cầu dàn, Cầu có kết cấu liên hợp :

+ Cầu dầm - dây ( cầu treo dây xiên - dầm cứng BTCT )

1- Dây xiên; 2- Cột tháp; 3- Dầm cứng; 4- Dầm ngang của khung cột tháp để giữ dầm cứng

Hình 1.5 : Một số sơ đồ cầu dây xiên - dầm cứng

5- Phân loại theo hình dạng mặt cắt ngang của kết cấu

chịu lực chính : - Kết cấu nhịp bản

- Kết cấu nhịp có sườn

- Kết cấu nhịp mặt cắt hình hộp

6- Phân loại theo phương pháp thi công kết cấu nhịp :

- Với các nhịp nhỏ và trung bình (L < 25m với cầu một nhịp

và L cầu < 100m với cầu nhiều nhịp).

+ Cầu đúc tại chỗ

+ Cầu lắp ghép toàn nhịp

+ Cầu bán lắp ghép ( phần sườn dầm lắp ghép,

phần bản đúc tại chỗ )

- Với cầu BTCT có nhịp lớn :

+ Cầu đúc tại chỗ trên đà giáo cố định

+ Cầu đúc tại chỗ với đà giáo di động

+ Cầu thi công theo phương pháp hẫng

+ Cầu thi công theo phương pháp đẩy

+ Cầu thi công theo phương pháp đặc biệt

( quay hoặc chở nổi )

1.2.3 PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA KẾT CẤU NHỊP BTCT :

Các cầu BTCT trên đường sắt thường chỉ áp dụng loại

dầm giản đơn có nhịp dài L = 4y33m Nếu muốn vượt nhịp

dài hơn nên dùng dầm thép

Trên tuyến đường sắt Hà Nội - TP Hồ Chí Minh cònmột số cầu vòm cũ BTCT xây dựng từ những năm 1930

Các cầu BTCT trên đường ôtô, thường dùng nhiều dầmgiản đơn ở các nhịp 6y33m, đặc biệt có thể đến 42y50m

Nếu nhịp lớn hơn nữa thường dùng các sơ đồ kết cấunhịp siêu tĩnh như dầm liên tục, dầm hẫng, cầukhung BTCT dự ứng lực, cầu vòm

Cầu ôtô thường chọn các loại kết cấu sau :

- Dạng cầu bản giản đơn BTCT thường : nhịp từ 3y6m

- Dạng cầu giản đơn bằng BTCT thường : nhịp từ 7y24m

- Dạng cầu giản đơn BTCT dự ứng lực : nhịp từ 12y42m

- Dạng cầu dầm liên tục hay cầu khung BTCT dự ứng lực :

các nhịp trong khoảng 33 đến 200m.

- Dạng cầu vòm BTCT thường : trước kia có dùng cho cầu

nhịp 15y70m Ngày nay ở nước ta ít khi xây dựng cầu vòm

Năm 2003, Trung Quốc giúp chúng ta xây dựng một số cầu

vòm ống thép nhồi bêtông như cầu Ông Lớn, cầu Xóm

Củi trên đường Nguyễn Văn Linh ở thành phố Hồ

Chí Minh, nhịp dài 97,5m và 80,6m Cầu vòm mới nhất

bằng BTCT ở nước ta là cầu dẫn của cầu Bãi Cháy (

Quảng Ninh ) có nhịp vòm 65m.

- Dạng cầu treo dây xiên - dầm cứng BTCT có ưu điểm

hình dáng đẹp, vượt được nhịp dài, có thể đến hơn 400m,

đã được xây dựng như cầu Mỹ Thuận, Cần Thơ, Phú Mỹ,

8- Về áp dụng công nghiệp hóa xây dựng9- Về công tác sửa chữa, nâng cấp, mở rộng khi cần thiết /

1.4 Nguyên lýï thiết kế cầu bê tông cốt thép

1.4.1 CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ :

1- Mặt cắt dọc cầu :

Mặt cắt dọc cầu được thể hiện trên bản vẽ bố trí chung

trắc dọc cầu

2- Mặt cắt địa chất :

Việc khảo sát tầng phủ, bao gồm công tác khoan và thí

nghiệm đất, phải đảm bảo cung cấp các thông tin thích

hợp và đầy đủ cho thiết kế kết cấu phần dưới

Loại hình và giá thành móng phải được xem xét

trong nghiên cứu kinh tế và mỹ quan về định vị và chọn

phương án cầu

3- Các số liệu thủy văn :

a) Tổng quát :

• Các nghiên cứu về thủy văn, thủy lực và những đánh giávề vị trí vượt sông phải được hoàn thành như một phầncủa thiết kế sơ bộ

• Khi đánh giá các phương án cầu phải xét đến ổn địnhdòng chảy, nước dềnh, phân bố dòng chảy, tốc độ chảy, khả năng xói lở, rủi ro do lũ, động lực triều

• Các kết cấu tạm phục vụ giao thông trong quá trình xâydựng phải được thiết kế có xét đến an toàn của người qua lại, phải giảm thiểu tác động lên tài nguyên thiên nhiêntrong vùng ngập lũ

b) Số hiệu hiện trường :

Thu thập số liệu khảo sát không ảnh và mặt đất với cự lythích hợp ở thượng lưu và hạ lưu cầu cho dòng chủ và bãisông Những thay đổi về dòng chảy và địa mạo dòngsông ( nếu có )

• Tính các yếu tố về độ nhám của dòng chủ, bãi sông trongphạm vi bị ngập nước

• Lấy mẫu vật liệu dưới đáy sông ở độ sâu đủ để xác định

chắc chắn các đặc trưng của vật liệu dùng cho tính toán về

xói

• Khoan tầng phủ

• Các yếu tố ảnh hưởng đến các mức nước, bao gồm

mức nước cao từ sông, hồ chứa, âu tàu, các kết cấu khống

chế lũ và triều và các biện pháp khai thác

• Các nghiên cứu và báo cáo hiện có : Thông tin lịch sử

sẵn có về đặc tính của sông và sự làm việc của kết cấu

trong các đợt lũ trước kia, bao gồm xói lở đã quan sát được,

xói lở bờ và hư hại về kết cấu do vật trôi.

c) Phân tích thủy văn :

Chủ đầu tư phải xác định quy mô các nghiên cứu

thủy văn dựa trên việc phân loại đường bộ Các lũ sau đây

cần được điều tra nghiên cứu thỏa đáng :

• slũ thiết kế khẩu độ cầus ( xét lũ có chu kỳ 100 năm,

trừ khi có chỉ định khác của chủ đầu tư )

• slũ thiết kế xói cầus ( xét lũ có chu kỳ 100 năm, trừ khi có

chỉ định khác )

• slũ kiểm tra xói cầus ( chu kỳ 500 năm, trừ khi có chỉ định

khác của chủ đầu tư )

• Để định chuẩn các mức nước và đánh giá tính năngcác công trình hiện có, xétslũ lịch sửs.

• Để đánh giá các điều kiện môi trường, cần xét cácthông tin về lưu lượng dòng chảy cơ bản hoặc dòng chảylưu lượng thấp và các công trình đi qua cửa sông, biên độtriều cường

• Đối với các công trình vượt qua các nguồn tài nguyênbiển / cửa sông, phải điều tra nghiên cứu ảnh hưởng củasự dâng cao mức nước biển đến biên độ triều.

d) Phân tích thủy lực :

Tổng quát : Cần dùng các mô hình phân tích và các

kỹ thuật đã được chủ đầu tư duyệt và phù hợp với mức độ

yêu cầu của phân tích thủy lực cầu

Ổn định của dòng chảy :

Các vấn đề sau đây phải được xem xét :

- Khúc sông đang xói, đang bồi hay ở trạng thái cân bằng

- Đối với điểm vượt sông ở gần ngã ba sông cần xét : hiệu

ứng của dòng chủ và dòng phụ đối với thiết kế

thủy lực cầu

- Vị trí của điểm vượt sông có triều cần xét đến dòng sông

có thẳng, uốn khúc, quanh co hoặc chuyển tiếp không,

hoặc có thiết bị kiểm tra để bảo vệ cầu trong điều

kiện hiện tại hoặc lường trước trong tương lai không

- Hiệu ứng của bất kỳ thay đổi dự kiến nào của dòng

- Hiệu ứng của việc khai thác cát đá và các hoạt động

khác trên dòng sông

- Những thay đổi tiềm tàng về tốc độ, lưu lượng nước do thay đổi về sử dụng đất.

- Hiệu ứng thay đổi về phân bố dòng theo địa mạo tự nhiên lên kết cấu kiến nghị.

- Hiệu ứng của những thay đổi địa mạo lên công trình hiện có ở vùng phụ cận và gây ra bởi kết cấu dự kiến.

Với điều kiện sông hay dòng không ổn định, phải tiến hành nghiên cứu đặc biệt.

Tính toán khẩu độ cầu :

- Đánh giá sự phân bổ của lũ ở dòng chủ và ở bãi sông cho điều kiện hiện tại.

- Đánh giá các tổ hợp thử của mặt cắt đường, hướng tuyến và chiều dài cầu.

Thiết kế kích thước cầu phù hợp vớislũ thiết kế khẩu độ cầus với chu kỳ lũ 100 năm, trừ khi được chỉ định khác Có thể chọn chu kỳ tái xuất hiện ít hơn 100 năm nếu có luận cứ kinh tế

e) Phân tích để thiết kế móng cầu :

Tổng quát : Những vấn đề về kết cấu, thủy lực và địa kỹ

thuật của thiết kế móng phải được phối hợp giải quyết

trước khi duyệt thiết kế sơ bộ

Tính toán xói lở cầu :

Để biết nguy cơ xói ở móng cần nghiên cứu 2 hiện tượng:

• Lũ thiết kế xói : Các trạng thái giới hạn cường độ và trạng

thái giới hạn sử dụng phải áp dụng cho điều kiện này.

• Lũ kiểm tra xói : Phải áp dụng trạng thái giới hạn đặc biệt

cho điều kiện này.

Nếu điều kiện tại chỗ do tích rác và dềnh nước ở

gần nơi hợp lưu đòi hỏi phải dùng lũ sự cố lớn hơn thay

cho lũ thiết kế xói hoặc lũ kiểm tra xói thì có thể dùng

lũ sự cố đó.

Móng nông đặt trên nền đất hoặc đá dễ xói thì

đáy của nó cần đặt dưới độ sâu xói do lũ kiểm tra xói gây

nên.

Bệ móng nên được thiết kế với đỉnh bệ thấp hơnmức xói chung tính toán để giảm thiểu trở ngại chodòng lũ và dẫn đến xói cục bộ Ngay cả độ sâu thấp hơncũng cần được xét cho bệ móng đặt trên cọc mà ở đócác cọc có thể bị phá hoại do xói và gỉ vì phô radòng chảy

Những nơi buộc phải bố trí đỉnh bệ cọc ở cao hơnđáy sông, cần chú ý đến xói tiềm tàng

Khi có dự kiến làm các trụ chống va hoặc hệ thốngbảo vệ trụ khác thì trong thiết kế cần xét đến ảnh hưởngcủa các trụ này đến xói lở trụ chính của cầu và sự tích rác

Ổn định của mố trong vùng có dòng chảy xoáycần được nghiên cứu kỹ và mái dốc nền đắp nhô raphải được bảo vệ với các biện pháp chống xói phù hợp

f) Phân tích để thiết kế đường đầu cầu :

• Thiết kế cầu cần phối hợp với thiết kế đường hai

đầu cầu ở bãi sông sao cho toàn bộ mô hình dòng chảy

được phát triển và phân tích như một thực thể thống nhất

và liên quan lẫn nhau Nơi nền đường trên bãi sông

cản trở lũ vượt qua thì đoạn này cần được thiết kế để giảm

thiểu các rủi ro của lũ

• Ở nơi xảy ra sự chảy chệch sang một dòng khác do

nước chảy ngược và chướng ngại trên dòng chảy gây ra,

phải tiến hành đánh giá lại thiết kế để đảm bảo các

yêu cầu pháp lý đối với rủi ro do lũ ở dòng nước khác này.

4- Khổ giới hạn thông tàu thuyền dưới gầm cầu :

Cục đường sông Việt Nam quyết định các kích thước

khổ thông thuyền dưới gầm cầu tùy theo cấp sông

trên mỗi đoạn sông thông thuyền Các quy định bằng

tiêu chuẩn Việt Nam mang mã số TCVN 5664 -1992

( bảng 1.1 )

Bảng 1.1 Khổ giới hạn thông thuyền

2,5 10

15

VI

3,5 20

26

V

6 ( thích hợp )

5 ( tối thiểu ) 25

40

IV

7 30

50

III

9 40

60

II

10 50

Khổ thông thuyền ứng với mức nước thông thuyền có chu kỳ tái xuất hiện 20 năm (m) Cấp sông

Cầu Kinh Tẻ - thành phố Hồ Chí Minh

Cao độ của các bộ phận kết cấu nhịp cầu còn phải tuân theo các quy định của tiêu chuẩn được trích dẫn dưới đây :

• Khổ giới hạn tối thiểu theo chiều thẳng đứng của kết cấu trên mực nước tương ứng với lũ thiết kế khẩu độ phải lấy như sau :

- Đo đến mặt dưới đáy của kết cấu phần trên : + Nếu dòng lũ mang theo số lượng lớn các vật trôi hay bùn đá : 1,0m

+ Các trường hợp khác : 0,5m

- Đo đến tấm kê gối : 0,25m.

- Đo đến cao độ của bất kỳ công trình điều tiết dòng sông : 0,5m.

• Chiều cao tối thiểu dùng cho các kết cấu phần trên có chiều cao

không đổi lấy theo bảng 1.2 ( bảng 2.5.2.6.3-1 - của 22 TCN

272-05 ).

Bảng 1.2

0,100 L 0,100 L

Dàn

0,027 L 0,033 L

Chiều cao của phần dầm I của dầm I liên

hợp

0,032 L 0,040 L

Chiều cao toàn bộ của dầm I liên hợp

Thép

0,025 L 0,030 L

Dầm hộp liền kề

0,030 L 0,033 L

Dầm kết cấu cho người đi bộ

0,040 L 0,045 L

Dầm I đúc sẵn

0,040 L 0,045 L

Dầm hộp đúc sẵn

0,027 L • 165mm 0,030 L • 165mm

Dầm kết cấu cho người đi bộ

0,055 L 0,060 L

Dầm hộp

0,065 L 0,070 L

Dầm T

• 165mm Bản có cốt thép chủ song song với

Chiều cao tối thiểu ( gồm cả mặt cầu ) Kết cấu phần trên

1 2 S 3000 30

1 2 S 3000 30

5- Khổ giới hạn thông xe trên cầu :

a) Khổ giới hạn đứng của đường bộ :

• Khổ giới hạn đứng các kết cấu đường phải phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế đường Cần nghiên cứu khả năng giảm khổ

giới hạn đứng do lún của kết cấu cầu vượt

• Khổ giới hạn đứng của các giá đỡ biển báo và các cầu vượtcho người đi bộ phải > khổ giới hạn kết cấu của đường

300mm, và khổ giới hạn đứng từ mặt đường đến thanh

giằng của kết cấu dàn vượt qua ở phía trên không được <

5300mm.

b) Khổ giới hạn ngang của đường bộ :

• Chiều rộng cầu không được nhỏ hơn chiều rộng của đoạnđường đầu cầu bao gồm cả lề hoặc bó vỉa, rãnh nước vàđường người đi

• Khổ giới hạn ngang dưới cầu cần thỏa mãn các yêu cầu ở

Điều 2.3.2.2.1 TCTKĐ

• Không có vật thể nào ở trên hoặc ở dưới cầu, ngoài

rào chắn, được định vị cách mép của làn xe dưới 1200mm.

Mặt trong của rào chắn không được đặt cách mặt của

vật thể đó hoặc mép của làn xe dưới 600mm.

1.4.2 YÊU CẦU THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CẦU :

1- Yêu cầu thiết kế :

a) Chọn vị trí tuyến

b) Các điểm vượt sông và bãi sông

c) Bố trí chung cầu, chọn kiểu dáng, kích thước kết cấu

d) Xét các điều kiện về an toàn giao thông e) Xét các điều kiện về môi trường

f) Xét khả năng kiểm tra kết cấu g) Xét khả năng duy tu

h) Xét khả năng thông xe thuận tiện i) Xét đến các tiện ích công cộng khác j) Xét các yêu cầu về biến dạng đối với kết cấu k) Xét đến việc mở rộng cầu trong tương lai l) Xét đến khả năng thi công

m) Xét đến tính kinh tế n) Xét đến mỹ quan cầu

2- Trình tự thiết kế :

• Trong giai đoạn nghiên cứu khả thi của dự án cầu, cần lập

thiết kế cơ sở với việc xét nhiều phương án

• Trình tự thiết kế chung một phương án cầu như sau :

1- Căn cứ bình đồ khu vực cầu, mặt cắt ngang sông,

các yêu cầu về thông thuyền, thủy văn, địa chất, yêu cầu

hướng tuyến, chọn vị trí tuyến vượt sông và vị trí cầu

2- Tính toán khẩu độ cầu tối thiểu theo điều kiện

thủy văn, thủy lực

3- Căn cứ mức nước kiệt, mức nước thông thuyền trên mặt

cắt ngang sông, khổ thông thuyền để chọn vị trí nhịp thông

thuyền và các kích thước chiều dài nhịp tối thiểu, cao độ

tối thiểu của nhịp thông thuyền

4- Đề xuất các dạng kết cấu và sơ đồ cầu thích hợp

yêu cầu tối thiểu về thông xe và thông thuyền, có xét đến

các yếu tố về vật liệu, công nghệ, khả năng thi công

nhanh, giá thành hơp lý

5- Đề xuất thêm các phương án khác, có thêm các yêu cầuvề vẻ đẹp kiến trúc, tính hiện đại và các điều kiện khácthỏa mãn ở mức cao hơn mức tối thiểu với chi phí có thểsẽ cao hơn phương án tối thiểu ở mức độ chấp nhận được

6- Lập các bản vẽ bố trí chung ( trắc dọc, bình đồ, mặt cắtngang nhịp điển hình ) Chọn cấu tạo và kích thước chủ yếu7- Tính toán sơ bộ về các kiểu dạng móng của mố trụ cầu, kiểu mố trụ cầu và kết cấu nhịp, đảm bảo yêu cầu tối thiểuvề chịu lực và khai thác thuận tiện

8- Lập bản vẽ chi tiết các phương án cầu, đề xuấtphương án thi công chủ đạo

9- Lập dự toán và so sánh tính kinh tế-kỹ thuật để chọnphương án hợp lý nhất

Sau khi đã được chủ đầu tư phê duyệt báo cáo nghiên cứukhả thi, tiến hành lập thiết kế kỹ thuật và hồ sơ mời thầu

Sau khi đấu thầu, chọn nhà thầu, đến giai đoạn thiết kếbản vẽ thi công chi tiết

1.5 Tải trọng thiết kế cầu :

1- Phạm vi :

• Chương 3 của tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN-272-05 quy

định những yêu cầu tối thiểu đối với tải trọng và lực, phạm vi áp

dụng của chúng, các hệ số tải trọng, tổ hợp tải

trọng để thiết kế cầu mới, đánh giá kết cấu cầu đã khai thác.

• Nếu các bộ phận công trình khác nhau có mức độ làm việc

khác nhau, việc lựa chọn mức độ làm việc để thiết kế là trách

nhiệm của chủ đầu tư.

• Một hệ số tải trọng tối thiểu được quy định để xác định các ứng

lực có thể phát sinh trong quá trình thi công Các yêu cầu

bổ sung cho việc xây dựng các cầu bêtông phân đoạn được quy

định trong Điều 5.14.2 của Tiêu chuẩn.

2- Ký hiệu.

Ji

3- Hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng :

Tổng ứng lực tính toán phải lấy như sau :

Q = (1.1) trong đó : - hệ số điều chỉnh tải trọng ;

Q i- tải trọng quy định ở đây

- hệ số tải trọng lấy theo bảng 1.3 và 1.4

•

(1.3.2.1-1) (1.2)

• Các cấu kiện và các liên kết của cầu phải thỏa mãnphương trình (1.3.2.1-1) Tiêu chuẩn, cho các tổ hợpthích hợp của ứng lực cực hạn tính toán được quy địnhsau đây :

Trạng thái giới hạn cường độ I.

Trạng thái giới hạn cường độ II.

Trạng thái giới hạn đặc biệt.

Trạng thái giới hạn sử dụng.

Trạng thái giới hạn mỏi.

• Hệ số tải trọng cho các tải trọng khác nhau trong một

tổ hợp tải trọng thiết kế được lấy như quy định trong

bảng 1.3 Mọi tập hợp con thỏa đáng của các tổ hợp

tải trọng phải được nghiên cứu khi tính toán Có thể

nghiên cứu thêm các tổ hợp tải trọng khác khi chủ đầu tư

yêu cầu hay người thiết kế xét thấy cần thiết

• Đối với tổ hợp tải trọng, mọi tải trọng được đưa vào

tính toán và có liên quan đến cấu kiện được thiết kế

bao gồm cả các hiệu ứng đáng kể do tác dụng của xoắn,

phải được nhân với hệ số tải trọng tương ứng với

hệ số làn Kết quả được tổng hợp lại và nhân với hệ số

điều chỉnh tải trọng

• Các hệ số phải chọn sao cho gây ra tổng ứng lựctính toán cực hạn Đối với mỗi tổ hợp tải trọng, cả trị sốcực hạn âm lẫn trị số cực hạn dương đều phải xem xét

• Nếu tác dụng của một tải trọng làm giảm tác dụng củamột tải trọng khác thì phải lấy giá trị nhỏ nhất củatải trọng làm giảm giá trị tải trọng kia Đối với tác độngcủa tải trọng thường xuyên thì hệ số tải trọng gây ratổ hợp bất lợi hơn phải lựa chọn theo bảng 1.4

• Khi tải trọng thường xuyên làm tăng sự ổn định hoặc tăngnăng lực chịu tải một cấu kiện thì cần xem xétlấy trị số tối thiểu của hệ số tải trọng tương ứng

• Trị số lớn hơn của hai trị số quy định cho hệ số tải trọng

TU, CR, SH sẽ được dùng để tính biến dạng, còn trị sốnhỏ hơn dùng cho các tác động khác

• Đối với các kết cấu hộp dạng bản, hệ số hoạt tải với

xe LL và IM lấy bằng 2 0

Hệ số tải trọng tính cho gradien nhiệt và lún

Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thi công

Hệ số tải trọng dùng cho lực kích nâng hạ kết cấu nhịp,

lực kéo sau đối với cáp dự ứng lực.

4- Tĩnh tải và tác dụng của tĩnh tải :

a) Tĩnh tải DC, DW và EV :

• Tĩnh tải bao gồm trọng lượng của tất cả cấu kiện của

kết cấu, phụ kiện và tiện ích công cộng kèm theo,

trọng lượng đất phủ, mặt cầu, dự phòng phủ bù mở rộng

b) Tải trọng đất EH, ES và DD :

• Áp lực đất, tải trọng phụ gia trên đất, tải trọng kéo xuống (

down drag ) được xác định trong Điều 3.11 của

Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05

a) Tải trọng do trọng lực : LL và PL :

*Số làn xe thiết kế :

• Số làn xe thiết kế được xác định bởi phần số nguyên của tỷ số

w/3500, ở đây w là bề rộng khoảng trống của lòng đường giữa hai đá vỉa hoặc hai rào chắn, đơn vị là mm Cần xét đến khả

năng thay đổi trong tương lai về vật lý hay chức năng của bề rộng trống lòng đường cầu.

• Trong trường hợp bề rộng làn xe nhỏ hơn 3500mm thì số làn xe thiết kế lấy bằng số làn giao thông và bề rộng làn xe thiết kế phải lấy bằng bề rộng làn giao thông Lòng đường rộng từ 6000y7200mm phải có hai làn xe thiết kế, mỗi làn bằng một nửa bề rộng lòng đường.

*Hệ số làn xe :

• Không xét hệ số làn xe khi tính toán với trạng thái giới

hạn mỏi Trong trường hợp đó, chỉ dùng với một xe tải thiết

kế, bất kể số làn xe thiết kế

• Khi dùng hệ số phân phối gần đúng của một làn xe đơn, khác với

quy tắc đòn bẩy và phương pháp tĩnh học, ứng lực phải

được chia cho 1,20.

• Ứng lực cực hạn của hoạt tải phải xác định bằng cách xét mỗi tổ

hợp có thể của số làn chịu tải nhân với hệ số tương ứng trong bảng

1.6

• Hệ số trong Bảng 1.6 không được áp dụng kết hợp với hệ số

phân bố tải trọng gần đúng quy định ở Điều 4.6.2.2 và 4.6.2.3 của

tiêu chuẩn thiết kế, trừ khi dùng quy tắc đòn bẩy hay khi có yêu

cầu riêng cho dầm ngoài cùng trong cầu dầm – bản.

* Hoạt tải xe ôtô thiết kế :

Được đặt tên là HL-93, gồm một tổ hợp của :

- Xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế

- Tải trọng làn thiết kế

• Mỗi làn thiết kế được xem xét phải được bố trí hoặc

xe tải thiết kế hoặc xe hai trục chồng với tải trọng làn khiáp dụng được

Xe tải thiết kế :

• Trọng lượng và khoảng cách các trục và bánh xe của xetải thiết kế phải lấy theo hình 1.6 Lực xung kích lấy theoĐiều 3.6.2

• Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, chủ đầu tư có thể xác định tải trọng trục như trên nhưng cónhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65

Hình 1.6 Đặc trưng của xe tải thiết kế

Xe hai trục thiết kế :

• Xe hai trục gồm một cặp trục 110.000N cách nhau 1200mm Cự ly chiều ngang của các bánh xe lấy bằng 1800mm Tải trọng động cho phép lấy theo Điều 3.6.2.

• Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, chủ đầu tư có thể xác định tải trọng xe hai trục nói trênnhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65

Tải trọng làn thiết kế :

• Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3N/mm phân bố đều

theo chiều dọc Theo chiều ngang cầu được giả thiết phân

bố đều trên chiều rộng 3000mm, không xét lực xung kích.

Áp lực lốp xe Phân bố tải trọng bánh xe qua đất đắp

b) Tác dụng của hoạt tải xe thiết kế :

*Tổng quát :

Ứng lực lớn nhất được lấy theo giá trị lớn hơn của các

trường hợp :

- Hiệu ứng của xe hai trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng tải

trọng làn thiết kế

- Hiệu ứng của một xe tải thiết kế có cự ly trục bánh thay

đổi tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế

- Đối với mômen âm giữa các điểm uốn ngược chiều khi

chịu tải trọng rải đều trên các nhịp và chỉ đối với phản lực

gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có

khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia

là 15000mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn

thiết kế ; khoảng cách giữa các trục 145kN của mỗi xe tải

phải lấy bằng 4300mm.

Các trục bánh xe không gây ra ứng lực lớn nhất đangxem xét phải bỏ qua

Cả tải trọng làn và vị trí của bề rộng 3000mm của mỗi

làn phải đặt sao cho gây ra ứng lực lớn nhất

Xe tải thiết kế hay xe 2 bánh thiết kế phải bố trí trênchiều ngang sao cho tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nàocũng không gần hơn :

- Khi thiết kế bản hẫng : 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan

* Chất tải để đánh giá độ võng do hoạt tải tùy ý

* Tải trọng thiết kế dùng cho mặt cầu, hệ mặt cầu và bản

đỉnh của cống hộp

*Tải trọng trên bản hẫng

c) Tải trọng xe dùng để tính toán mỏi :

*Độ lớn và dạng

* Tần số

*Phân bố tải trọng khi tính mỏi

d) Tải trọng bộ hành :

• Đối với tất cả đường bộ hành rộng hơn 600m phải lấy

tải trọng người đi bộ bằng 3×10 -3Mpa và phải tính

đồng thời cùng hoạt tải xe thiết kế

• Đối với cầu chỉ dành cho người đi bộ và/hoặc đi xe đạp

phải thiết kế với hoạt tải 4,1×10 -3Mpa.

6- Xét ảnh hưởng xung kích của xe : IM

a) Tổng quát :

• Nói chung, tác động tĩnh học của xe tải hay xe hai trụcthiết kế không kể lực ly tâm và lực hãm, phải đượctăng thêm một tỷ lệ phần trăm được quy định trongbảng 1.8 đối với lực xung kích

• Hệ số áp dụng cho tải trọng tác dụng tĩnh được lấy bằng :

7- Lực ly tâm : CE

Lực ly tâm được lấy bằng tích số của các trọng lượng

trục của xe tải hay xe hai trục với hệ số C :

C = (1.7)

8- Lực hãm : BR

- Lực hãm được lấy bằng 25% trọng lượng các trục xe tải

hay xe hai trục thiết kế cho mỗi làn đặt trong tất cả

các làn thiết kế được chất tải theo Điều 3.6.1.1.1 và

coi như đi cùng một chiều

Các lực này được coi là tác dụng theo chiều nằm ngang

cách phía trên mặt đường 1800mm theo cả hai chiều dọc để

gây ra ứng lực lớn nhất Tất cả các làn thiết kế phải được

chất tải đồng thời đối với cầu và coi như đi cùng một chiều

trong tương lai

- Phải áp dụng hệ số làn quy định

4 3

2

v gR

9- Lực va xô của xe : CT

a) Bảo vệ kết cấu chống va xô :

• Không cần tính toán đến lực va xô nếu công trình được bảo vệ bởi :

b) Lực va xô của xe và tầu hỏa va vào kết cấu :

Trừ khi được bảo vệ như quy định nói trên, mố trụ đặt

trong phạm vi 15000mm đến tim đường sắt đều phải thiết

dụng ở bất kỳ hướng nào trong mặt phẳng nằm ngang

cách mặt đất 1200 mm.

10- Tải trọng phụ và tác dụng, các tổ hợp tải trọng :

a) Tải trọng gió : WL và WS

*Tải trọng gió nằm ngang :

Mục này quy định các tải trọng gió nằm ngang

tác dụng vào các công trình cầu thông thường Đối với các

kết cấu nhịp lớn hay kết cấu nhạy cảm đối gió như cầu

treo dây võng, cầu dây xiên cần có những khảo sát,

nghiên cứu đặc biệt về môi trường khí hậu đối với gió và

thí nghiệm trong các tunen gió để xác định các tác động

của gió trong thiết kế

Ngoài ra, phải xem xét trạng thái làm việc khí động

học của các kết cấu nếu thấy cần thiết.

Tốc độ gió thiết kế V, được xác định theo công thức :

với : VB- tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳxuất hiện 100 năm, thích hợp với vùng tính gió ở vị trí cầuđang nghiên cứu như quy định trong bảng 1.9

S - hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió vàđộ cao mặt cầu theo quy định trong bảng 1.10

Để tính gió trong quá trình lắp ráp, có thể nhân các giá

trị V Btrong bảng 1.9 với hệ số 0,85

b) Tải trọng gió tác động lên công trình : WS

* Tải trọng gió ngang :

Tải trọng gió ngang P D phải được lấy theo chiều

tác dụng nằm ngang và đặt tại trọng tâm của các

phần diện tích thích hợp, và được tính như sau :

với :

V - tốc độ gió thiết kế xác định theo phương trình (1.8) (m/s)

A t- diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng

gió ngang (m 2)

Diện tích kết cấu hay cấu kiện (A t) đang xét phải là diện tích

đặc chiếu lên mặt trước vuông góc, trong trạng thái không có hoạt

tải tác dụng, các điều kiện :

- Đối với KCPT có lan can đặc, diện tích KCPT phải bao gồm

diện tích của lan can đặc hứng gió, không xét ảnh hưởng của lan

can không hứng gió.

- Đối với KCPT có lan can hở, tải trọng toàn bộ lấy bằng tổng

tải trọng tác dụng lên KCPT, khi đó phải xét lan can hứng và

không hứng gió riêng rẽ từng loại

- Đối với kết cấu nhịp kiểu dàn, lực gió sẽ được tính

toán cho từng bộ phận một cách riêng rẽ cả nơi hướng gió và nơi

khuất gió, không xét phần bao bọc.

- Đối với các trụ, không xét mặt che chắn.

Hệ số cản C d phải tính theo các phương pháp sau :

Đối với KCPT có mặt trước đặc, khi kết cấu quy đổi có các

mép cạnh dốc đứng và không có góc vuốt đáy đáng kể về khí

động phải lấy C dtheo hình 1.7.

trong đó : b - chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt

lan can, mm

d - chiều cao KCPT bao gồm các lan can đặc nếu có, mm.

- Đối với KCPT giàn, lan can và kết cấu phần dưới phải

lấy lực gió đối với từng cấu kiện với các giá trị C d theoTiêu chuẩn TCVN 2737-1995 Bảng 6 hoặc theo tài liệukhác được chủ đầu tư duyệt

- Đối với mọi KCPT khác, phải xác định C d trong hầmthí nghiệm gió

*Tải trọng gió dọc :

• Đối với mố, trụ, kết cấu phần trên (KCPT) là giàn hay cácdạng kết cấu khác có bề mặt cản gió lớn song song với timdọc của kết cấu thì phải xét tải trọng gió dọc Phải tính tảitrọng gió dọc theo cách tương tự với tải trọng gió ngang

Đối với KCPT có mặt trước đặc, tải trọng gió lấy bằng 0,25 lần tải trong gió ngang như đã nêu trên

• Tải trọng gió dọc và ngang phải có tác dụng trong từng trường hợp

đặt tải riêng rẽ, nếu thấy thích hợp thì kết cấu phải kiểm toán bằng

hợp lực của gió xét đến ảnh hưởng của các góc hướng gió trung

gian ( không vuông góc ).

c) Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ : WL

• Khi xét tổ hợp tải trọng cường độ III, phải xét tải trọng gió tác dụng

vào cả kết cấu và xe cộ; phải biểu thị tải trọng ngang của

gió lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 1.5kN/m, tác dụng theo hướng

nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800mm so

với mặt đường ; phải biểu thị tải trọng gió dọc lên xe cộ bằng tải

trọng phân bố 0,75kN/m tác dụng nằm ngang, song song với tim dọc

kết cấu và đặt ở cao độ 1800mm so với mặt đường ; truyền tải trọng

cho kết cấu.

• Đặt tải lực gió ngang và dọc lên xe cộ cho từng trường hợp đặt tải

riêng rẽ, nếu thích hợp, phải kiểm tra kết cấu bằng hợp lực gió có

xét ảnh hưởng của các góc hướng gió trung gian.

d) Tải trọng gió thẳng đứng :

• Tải trọng gió thẳng đứng P v tác dụng vào trọng tâm củadiện tích thích hợp được tính theo công thức :

trong đó : A v- diện tích phẳng của mặt cầu hay cấu kiện

dùng để tính tải trọng gió thẳng đứng, m2

V - tốc độ gió thiết kế, m/s

• Chỉ tính tải trọng này cho các trạng thái giới hạn khôngliên quan đến gió lên hoạt tải, và chỉ tính khi lấy hướnggió vuông góc với trục dọc của cầu Phải đặt lực gió thẳngđứng cùng với lực gió nằm ngang theo Điều 3.8.1

• Có thể dùng phương trình nêu trên với điều kiện gócnghiêng của gió tác dụng vào kết cấu ít hơn 50; nếu quá

50, hệ số “nâng bốc” xác định bằng thí nghiệm.

Chương 2 : CẦU BẢN BÊ TÔNG

CỐT THÉP

2.1 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép thường.

2.2 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép lắp ghép.

2.1 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép thường :

2.1.1 PHẠM VI :

• Cầu bản BTCT thường chỉ dùng trong phạm vi nhịp 3y6m

Phạm vi chiều dài nhịp này cũng có thể dùng cống bảnhoặc cống tròn để thay phương án cầu bản

• Khi thiết kế phương án cầu nhỏ, cần xét cả phương áncống để so sánh mọi mặt kinh tế - kỹ thuật nhằmchọn được phương án hợp lý nhất

2.1.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO DỌC CỦA CẦU BẢN :

• Sơ đồ tĩnh học của các cầu bản thường là sơ đồ nhịpgiản đơn để thuận tiện và đơn giản thi công

Trong nhiều năm ở Việt Nam đã áp dụng sơ đồ cầubản mố nhẹ bốn khớp dựa theo đồ án điển hình của Ngavới nhịp 4 y 6m (H.2.1)

Hình 2.1 Sơ đồ tĩnh học của cầu bản mố nhẹ bốn khớp

Trong sơ đồ này, kết cấu nhịp bản và thanh chốngngang giữa hai chân tường mố đóng vai trò hai thanhchống nằm ngang, hai tường mố thẳng đứng đóng vai tròcủa hai thanh đứng, liên kết giữa các đầu thanh đều làdạng chốt có thể xoay được

Kết cấu bốn chốt này là dạng kết cấu biến hình, tuynhiên do các tường mố được tiếp xúc với đất đắp đầu cầuvà luôn chịu áp lực đất từ hai phía nền đường nên sơ đồcầu vẫn được coi là ổn định, không bị biến hình

Giả thiết này chỉ đúng với cầu ôtô vì biến dạngtường mố là nhỏ, có thể bỏ qua Do đặc điểm kết cấu bốnchốt nên mômen uốn trong kết cấu tường mố nhỏ và cóthể làm tường mố mỏng hơn, nhẹ hơn, vì vậy có từ "mốnhẹ" trong tên gọi kiểu cầu này

Độ dày của bản hb=(/15y1/20)L so với chiều dài nhịptính toán ( khoảng 25¸y35 cm ), bêtông dùng mác 200y250 cốt thép chịu lực đặt thẳng thường dùng loại CT5 có gờ, )20y24 cốt thép cấu tao thường dùng loai CT3 )8y10

2.2 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép lắp ghép :

2.2.1 NGUYÊN TẮC CHUNG :

• Để đơn giản cấu tạo, dễ thi công và chịu lực hợp lý

người ta thường làm các khối bản dạng mặt cắt chữ nhật

với các rãnh lõm ở hai mặt bên dành cho cấu tạo mối nối

ngang cầu giữa các khối bản theo kiểu mối nối chốt

( không truyền được mômen, chỉ truyền được lực cắt )

• Đối với cầu bản lắp ghép hoặc nửa lắp ghép trên

đường ôtô, thông dụng nhất cũng là dạng cầu bản mố nhẹ,

như cầu bản đổ tại chỗ

• Các bộ phận của cầu được phân chia thành những khối

nhỏ có trọng lượng và kích thước tùy theo điều kiện vận

chuyển và năng lực của thiết bị cẩu lắp và được chế tạo

sẵn ở nhà máy hay xưởng bêtông Tới vị trí xây dựng,

các khối lắp ghép được cẩu vào vị trí và tiến hành

liên kết lại nhờ các mối nối, thành kết cấu cầu hoàn chỉnh

• So với phương pháp đúc tại chỗ, việc sử dụng kết cấu bảnlắp ghép khắc phục được khó khăn đảm bảo giao thông vàchi phí làm đà giáo, ván khuôn

• Các khối lắp ghép được chế tạo trong nhà máy hay xưởng bêtông với điều kiện đầy đủ thiết bị, đảm bảochất lượng bêtông theo yêu cầu thiết kế, tốt hơn so với đúcbêtông tại công trường

• Do đã chế tạo định hình hàng loạt ván khuôn thép tiêuchuẩn nên hình dáng kết cấu được bảo đảm chính xác

• Là phương pháp cho phép rút ngắn thời gian thi công tạicông trường, tránh được ảnh hưởng thời tiết trong quá trìnhthi công, có thể xây dựng đồng loạt nhiều công trìnhvới tiến độ nhanh chóng, đáp ứng yêu cầu định hình hóa vàcông nghiệp hóa xây dựng cầu

• Nhược điểm việc sử dụng kết cấu lắp ghép là thiếu tính

liền khối do phải có mối nối giữa các khối lắp ghép

( hình dáng, kích thước, trọng lượng phù hợp với thiết bị

chuyên chở và cẩu lắp sẵn có )

• Trường hợp xây dựng cầu ở những tuyến đường khó khăn,

chi phí vận chuyển trở nên tốn kém, cần so sánh với

phương pháp thi công đổ bêtông tại chỗ

• Nhìn chung cầu bản lắp ghép có nhiều ưu điểm và được áp

dụng rộng rãi

Trong nhiều trường hợp cần phải phối hợp đồng thời :

- Trong lúc thi công mố trụ bằng đá xây hay đúc bêtông

tại chỗ thì các khối lắp ghép và các thanh chống được chế

tạo trên nền bệ gần đó

- Sau khi mố trụ cầu hoàn thành sẽ tiến hành cẩu lắp bản

vào vị trí và nhanh chóng hoàn thiện công trình, rút ngắn

thời gian thi công

Hiện nay, ở Việt Nam đã hoàn chỉnh bộ thiết kế điển hìnhdạng cầu bản mố nhẹ bốn khớp dùng cho đường ôtô vớicác khẩu độ, khổ cầu và tải trọng khác nhau có thể ápdụng linh hoạt tùy theo từng vị trí xây dựng

• Các đồ án thiết kế điển hình hiện nay phù hợp với hoạt tảiđoàn xe ôtô H-13, xe bánh xích X-60 hoặc với đoàn xe ôtôH-30, xe bánh nặng XB-80, tải trọng người đi bộ

300kG/m2.

• Chiều dài của kết cấu nhịp bản tùy chọn 3 ; 4 ; 5 ; 6m.

• Chiều cao nền đường đầu mố từ 2 y 5m

• Khổ cầu có thể là 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; 12m

• Trên hình 2.2 giới thiệu đồ án điển hình cho tải trọng đoàn

xe ôtô H-30, xe bánh nặng XB-80, khẩu độ nhịp 4m, chiều

rộng mặt cầu có thể thay đổi tùy thuộc chiều rộng nềnđường..

Hình 2.2 Cầu bản mố nhẹ lắp ghép

• Kết cấu nhịp bản được phân chia thành các khối bản lắp ghép bằng các mối nối dọc theo chiều dài nhịp Chiều rộng của mỗi khối tùy điều kiện vận chuyển và cẩu lắp, thông thường từ khoảng 1,0y1,5m.

• Số lượng khối bản phụ thuộc vào khổ rộng của cầu

• Hai tường mố nhẹ có thể bằng bêtông đúc tại chỗ, nếu dùng các khối bêtông lắp ghép cần lưu ý cấu tạo liên kết giữa chúng bằng các chốt thép )32 Tường mố cũng có thể bằng đá xây.

• Các thanh chống theo hướng dọc cầu thường được chế tạo sẵn bằng BTCT, khi lắp vào vị trí cầu đảm bảo tỳ sát vào chân tường của hai mố nhẹ

Để đơn giản hơn, các thanh chống cũng có thể bằng bêtông đổ tại chỗ.

• Các tường cánh xiên của mố có thể bằng bêtông

hay đá xây Phía sau mố thường dùng bản quá độ

có chiều dài 2,5 y 3m bằng BTCT để chuyển tiếp

êm thuận độ cứng giữa cầu và đường đầu cầu

• Phía trên các khối bản lắp ghép có cấu tạo lớp phủ mặt

cầu BTCT hay bêtông nhựa

• Khi xây dựng cầu ở khu vực dân cư phải bố trí

hệ thống lan can, gờ chắn bánh và lề người đi bộ

Đối với các tuyến đường địa phương hệ thống này

có thể lược bỏ

• Theo tiêu chuẩn mới 22 TCN 272-05, hoạt tải thiết kế

đã thay đổi theo dạng có tên gọi là hoạt tải xe HL-93

Vì vậy khi thiết kế, vẫn có thể tham khảo các bản vẽ

cấu tạo điển hình cũ nhưng phải tính toán lại theo

tiêu chuẩn mới và sửa đổi cấu tạo, nếu thấy cần thiết

2.2.2 CẤU TẠO CÁC KHỐI BẢN BTCT LẮP GHÉP :

• Dạng điển hình các khối bản lắp ghép dùng cho cầu ôtô được vẽ trên hình 2.3

• Khi chế tạo khối bản cần dự kiến trước cấu tạo mối nối giữa chúng

Để đảm bảo tính liền khối của toàn kết cấu nhịp có thể áp dụng kiểu liên kết giữa các khối bản là kiểu mối nối cốt thép chờ

• Sau khi cẩu lắp các khối bản vào vị trí người ta tiến hành hàn nối các cốt thép chờ đã được bố trí sẵn ở cạnh bên khối bản

• Khi thi công xong mối nối kiểu như trên ( mối nối cứng ) kết cấu nhịp bản trở nên liền khối, đảm bảo tốt sự làm việc chung của toàn bộ kết cấu nhịp

• Khi dùng loại mối nối này cần có chiều rộng mối nối đủ lớn để cốt thép chờ khoảng 20 lần đường kính cốt thép ngang của bản, đồng thời để có thể thao tác hàn nối và cấu tạo cốt thép dọc dễ dàng.

Hình 2.3 Cấu tạo khối bản lắp ghép

• Trong đồ án điển hình của Việt Nam hiện nay thường sử dụng mối nối kiểu chốt giữa các khối bản lắp ghép, giống như các đồ án của Nga

• Các khối bản lắp ghép thường có chiều rộng lý thuyết theo phương

ngang cầu là 100cm.

• Tuy nhiên, để đề phòng các sai sót trong quá trình thi

công, trong thực tế chiều rộng các khối bản là 98cm.

Hình 2.4 Cấu tạo mối nối kiểu chốt

• Để nối giữa các khối bản ở mặt bên cạnh tạo sẵn các rãnh dọc theo

chiều dài nhịp sao cho khi đặt hai khối cạnh nhau sẽ tạo ra khe hở

có chiều rộng phía trên lớn hơn phía dưới (H.2.4)

• Dọc theo khe hở của mối nối được đặt vào các đoạn cốt

thép có đường kính từ 3 y 5mm uốn thành hình lò xo Sau đó mối

nối được lấp đầy bêtông mác 200

• Do cấu tạo như vậy nên mối nối kiểu chốt chỉ có tác dụng truyền

lực cắt mà không truyền được mômen

Vì vậy, cần lưu ý sơ đồ tính toán chỉ có thể coi như các khối

bản kiểu dầm được liên kết ngang với nhau bằng các khớp quay

• Đặc điểm của dạng kết cấu nhịp bản có sử dụng mối nối chốt là độ

cứng ngang cầu không lớn, vì vậy chỉ thích hợp cho cầu trên đường

ôtô Qua thực tế khai thác, nhiều cầu bản kiểu này đã hình thành

các vết nứt dọc khe nối, có thể quan sát thấy ngay cả trên lớp phủ

mặt xe chạy.

2.2.3 CẤU TẠO MỐ NHẸ :

• Cấu tạo mố nhẹ gồm móng, thân và mũ mố Mố nhẹcó thể bằng đá xây hay bêtông đúc tại chỗ Khi cầnđẩy nhanh tiến độ thi công có thể chế tại thành các khốiđúc sẵn và thi công lắp ghép

• Trong các đồ án điển hình của Việt Nam móng mố vàthân mố thường bằng bêtông mác 150 Mũ mố bằngBTCT mác 250 Theo tiêu chuẩn mới 22 TCN 272-05 thì

từ năm 2006, cấp bêtông phải đổi là 20MPa.

• Thân tường mố nhẹ nếu dùng bằng bêtông hay BTCT có chiều dày không đổi và bằng 1/6 đến 1/7 chiều cao củanó

Nếu dùng bằng đá xây thường có chiều dày thay đổitừ đỉnh đến chân tường mố, độ dốc thân tường khoảng1/10 ở phía trước và sau

• Cũng như cầu bản mố nhẹ đổ tại chỗ, cầu bản mố nhẹ lắp ghép

cũng có sơ đồ tĩnh học là một khung bốn khớp và nguyên lý làm

việc tương tự

Trong mặt phẳng thẳng đứng dọc cầu, mố nhẹ làm

việc như một thanh chịu nén thẳng đứng đồng thời chịu uốn ngang

dưới tác dụng của áp lực đất đẩy ngang

Móng của tường mố thường được tính toán theo sơ đồ dầm

cứng trên nền đàn hồi theo phương ngang cầu.

• Tường chắn có thể làm bằng đá xây, bêtông đúc tại chỗ hay lắp

ghép giống như tường mố

Trên hình 2.2 giới thiệu cấu tạo mố nhẹ của cầu bản có tường

cánh chéo góc nhỏ 7 0 35' theo đồ án điển hình của Viện thiết kế

GTVT trước đây.

• Bên dưới móng mố thường được gia cố lớp đá dăm cát

dày 10 y 15cm Có thể dùng cấp phối 60% đá dăm, 30% cát và

• Trong các cầu bản có chiều cao đất đắp nền đườngsau mố 4 y 5m, thường bố trí thêm bản quá độ

• Bản quá độ được chôn trong nền đường sau mố, làm bằngBTCT đúc tại chỗ hay lắp ghép có tác dụng làm chođộ cứng của nền dưới bánh xe thay đổi dần dần Như vậy

xe ra vào cầu được êm thuận hơn

Mặt khác, bản quá độ còn có tác dụng giảm bớt áp lựcđẩy ngang tác dụng lên tường trước mố khi có xe đứngtrên lăng thể trượt sau mố

• Sơ đồ làm việc của bản quá độ một đầu kê trên gối cứng

là đỉnh tường trước mố còn đầu kia kê trên một dầm

BTCT đặt trực tiếp trên nền đường đầu cầu Vì vậy để

tránh các ảnh hưởng do lún của đất nền nên chia thành các

giải bản lắp ghép, giữa chúng có các khe nối

• Các lớp phủ trên mặt xe chạy có cấu tạo tùy thuộc theo

cấp đường Ví dụ : có thể làm mặt cầu có ba lớp phủ

Trên cùng là lớp bêtông nhựa chiều dày 6cm để chịu

mài mòn, tiếp đến là lớp thấm nhập nhựa dày 8cm và dưới

cùng là lớp đá dăm trộn cát dày 16cm.

Cấu tạo lớp phủ như vậy sẽ làm tăng tĩnh tải trên

kết cấu nhịp, tạo ra lực thẳng đứng lớn lên tường mố,

dẫn đến làm giảm độ lệch tâm của hợp lực uốn, nén,

từ đó thu nhỏ được kích thước tường mố

Cũng có thể chỉ làm một lớp bêtông nhựa dầy 11cm.

Chương 3 : NGUYÊN LÝCẤU TẠO CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.1 Cấu tạo chung.

3.2 Cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép.

3.3 Sự phân phối tải trọng.

3.1 Cấu tạo chung :

3.1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CẦU BTCT THƯỜNG NHỊP

GIẢN ĐƠN :

• Cầu BTCT thường, nhịp giản đơn là loại dùng phổ biến

nhất trên các tuyến đường ở Việt Nam

Nói chung chúng có cấu tạo đơn giản, bằng bêtông đúc

tại chỗ ( được xây dựng khoảng truớc những năm 50 ) hay

lắp ghép ( phổ biến hiện nay ) Dạng mặt cắt cầu dầm –

bản, cầu dầm có sườn thường là chữ T, chữ I, hoặc dầm

hình hộp

• Cốt thép chủ có đường kính thông dụng từ 22 y 32mm

cho các cầu dầm lắp ghép

• Mác bêtông thường là 200kG/cm2 nếu đúc bêtông tại chỗ

và trên 250kG/cm2 nếu là lắp ghép Những năm gần đây

chủ yếu dùng bêtông mác 300 Từ 2006, theo 22 TCN

272-05, cấp bêtông nên là f'c= 25MPa

3.1.2 CẤU TẠO LAN CAN LỀ BỘ HÀNH :

Hình 3.1 Mặt cắt ngang các kiểu vỉa hè cầu ôtô đổ tại chỗ

1- Lề người đi và lan can trên cầu đường bộ :

Hình 3.1c Mặt cắt ngang các kiểu vỉa hè ôtô lắp ghép

Hình 3.2 Một số kiểu vỉa hè cầu ôtô

a, b) Dạng vỉa hè cao hơn cao độ mặt đường xe chạy

Lan can và lề bộ hành cầu Ông Lãnh - Quận 1, thành phố Hồ Chí Minh Lan can và lề bộ hành cầu Kênh Tẻ - Quận 4, thành phố Hồ Chí Minh

Lan can và lề bộ hành cầu Rạch Ông - Quận 7, thành phố Hồ Chí Minh

Lan can và lề bộ hành cầu Chữ Y và cầu Ông Nhỏ- Quận 8, TP.HCM Hình 3.4 Cấu tạo vài kiểu dải phân cách (dải bảo vệ) nửa cứng

1- Cột;

2- Thanh chắn ngang;

3- Tấm đế; 4- Bản chờ;

5- Bulông; 6- Cốt thép;

7- Bulông neo; 8- Bộ đệm;

9- Bản chờ; 10- Đoạn cột làm liên kết ở nhà máy;

11- Tường bêtông

2- Dải phân cách trên cầu đường bộ :

1- Cột BTCT; 2- Xà BTCT; 3- Cốt thép; 4- Gờ BTCT; 5- Ống thép

Hình 3.5 Cấu tạo vài kiểu dải phân cách ( dải bảo vệ )

1- Vữa xi măng tạo dốc vỉa hè dầy 4cm; 2- Đường tim cột lan can

3- Dải bảo vệ cứng

1- Vữa xi măng dán bản lắp ghép của vỉa hè;

2- Lớp phủ mặt xe chạy; 3- Dải bảo vệ cứng

Hình 3.7 Một kiểu lề người đi cùng cao độ với mặt xe chạy và

có dải phân cách

Dải phân cách trên cầu Ông Lãnh - Quận 1, thành phố Hồ Chí Minh

Dải phân cách trên cầu Kênh Tẻ - Quận 7, thành phố Hồ Chí Minh

3.1.3 THOÁT NƯỚC TRÊN CẦU :

1- Hệ thống thoát nước mưa trên cầu

2- Ống thoát nước cầu ôtô :

• Nước mưa từ mặt cầu theo độ dốc ngang của phần xe chạy

và của vỉa hè chảy về mép tiếp giáp giữa vỉa hè và

phần xe chạy, chảy theo độ dốc dọc về các miệng ống

thoát nước Do khí hậu Việt Nam thường có mưa nhiều

và mưa tập trung, các ống thoát nước phải có đường kính

trong ít nhất là 10cm và làm bằng các vật liệu bền chịu

được ăn mòn Trên mặt ống phải có nắp chắn rác

• Tuy ống thoát nước chỉ là một chi tiết nhỏ trên cầu,

giá thành không đáng kể so với giá thành cả công trình

cầu nhưng nếu thiết kế chúng không hợp lý và thi công sai

sót sẽ làm giảm tuổi thọ chung của cầu Thực tế ở nước ta,

chỉ sau 10y12 năm khai thác cầu đã xuất hiện hư hỏng

bêtông và cốt thép ở lân cận ống thoát nước.

Hình 3.8 Ống thoát nước đứng ở cầu ôtô

Hình 3.9 Ống thoát nước

đặt nghiêng ngang qua gầm vỉa hè cầu ôtô

Hình 3.10 Khe biến dạng lớn áp dụng ở cầu Mỹ Thuận

3.1.4 KHE BIẾN DẠNG :

a) Khe biến dạng có tấm thép đậy

Hình 3.11 Một số khe biến dạng cầu ôtô

b) Khe biến dạng có dải cao su phòng nước

e) Khe biến dạng nhiệt độ cầu ôtô

Hình 3.12b Khe biến dạng có tấm trượt kiểu đậy

và tấm trượt kiểu cài răng lược

Hinh 3.13 Các biện pháp nối tiếp giữa cầu và đường

a) Gia cố nền đường đắp sau mố

b,c) Dùng bản quá độ

Đá dăm

đầm chặt

c)

3.2 Cấu tạo cầu dầm BTCT thường :

3.2.1 CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT THƯỜNG ĐÚC TẠI CHỖ :

Để đảm bảo đủ chiều rộng phần xe chạytrên cầu ôtô phải bố trí nhiều sườn dầm trong mặt cắtngang nhịp

Tất nhiên có thể chỉ cần hai dầm chủ nhưngsẽ phải làm dầm khá cao khiến cho đường đầu cầucũng phải đắp cao theo, điều này làm tăng kinh phíxây dựng và nếu là cầu trên tuyến đường vùngđồng bằng thì trắc dọc tuyến đường sẽ không hợp lý

Nói chung, tỷ số chiều cao / chiều dài nhịp làH/L = (1/7y1/20) tùy theo cự ly giữa các sườn dầm, cấp tải trọng xe qua cầu, dạng kết cấu dầm ( có hoặckhông có dự ứng lực )

1- Lưới cốt thép )8 ô lưới 8×8cm ; 2- Cốt đai )8

Hình 3.14 Kết cấu nhịp cầu ôtô đúc bêtông tại chỗ, nhịp L = 16,8m

a) Mặt đứng; b) Cắt ngang; c) Cắt dọc; d) Bố trí cốt thép Hình 3.15 Kết cấu nhịp dầm BTCT đổ tại chỗ

3.2.2 CẤU TẠO CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT LẮP GHÉP

VÀ BÁN LẮP GHÉP :

1- Các dạng mặt cắt ngang :

Một số dạng mặt cắt điển hình cho cầu ôtô lắp ghép

Hình 3.17 Một số dạng mặt cắt hình3 lắp ghép của cầu ôtô Nhịp dầm I bán lắp ghép của cầu Kinh Tẻ - Quận 4, T.P Hồ Chí Minh

Nhịp dầm I lắp ghép và nhịp chính dầm hộp đổ tại chỗ của cầu Kinh Tẻ Hình 3.18 Mốt nối kiểu chốt ở cầu bản lắp ghép trên đường ôtô

2- Mối nối :

a) Mối nối ở phần bản :

Hình 3.19 Mối nối kiểu cứng ở bản mặt cầu

b) Mối nối ở phần dầm ngang :

Sơ đồ vị trí và cấu tạo mối nối hàn các bản thép chờ ở

dầm ngang được vẽ trên hình 3.20 Kiểu này có

ưu điểm là thi công nhanh, chất lượng mối nối có thể

kiểm tra đủ đảm bảo mọi yêu cầu về chịu lực Sau khi

hàn nối phải đánh sạch rỉ bảo vệ các chi tiết thép rồi trát

vữa xi măng che kín Xe ôtô có thể qua cầu ngay sau khi

1- Cốt dọc bổ sung; 2- Cốt đai neo, 3- Bản thép chờ hàn

4- Cốt đai dự ứng lực; 5- Bulông cường độ cao

Hình 3.24 Một số kiểu mối nối bản lắp ghép với các khối dầm I

a) Mối nối cốt thép chờ hàn và đổ bêtông khe nối;

b) Mối nối có bản thép chờ sẵn c) Mối nối có thép dự ứng lực thẳng đứng;

d) Mối nối dùng bulông cường độ cao

3.2.3 NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CỐT THÉP :

1- Bố trí cốt thép chủ :

Các cốt thép chủ chịu kéo được đặt trong phần dướicùng của sườn dầm chủ theo những nguyên tắc chung đã

học ở môn học "Kết cấu BTCT".

Cốt thép CT5 trong mặt cắt ngang được vẽ trên hình 3.25.

Kiểu đặt rời rạc từng thanh cốt thép được dùng từ xưacho đến những năm 1960, có khuyết điểm là sườn dầmphải to ra cho đủ chỗ đặt cốt thép, như vậy tốn vật liệu vàtăng tĩnh tải của dầm vô ích Lúc đặt từng cốt thép vàotrong ván khuôn sẽ tốn thời gian Tuy nhiên sự dính bámgiữa các cốt thép với bêtông xung quanh sẽ tốt hơn

Kiểu đặt cốt thép theo từng nhóm 2-3-4 thanh có lợi làtiết kiệm chỗ chứa cốt thép tức là có thể làm sườn dầmnhỏ hơn Tuy nhiên việc uốn nghiêng một số các cốt thépchủ để tao ra các cốt thép nghiêng sẽ khó khăn hơn

Kiểu hàn các cốt thép chủ chịu kéo và cốt thép chủ

chịu nén thành khung cốt thép hàn có xuất xứ từ nước Nga,

những năm 1950 và được áp dụng rộng rãi trong các đồ án

cầu ở nước Nga, Trung Quốc và phía Bắc nước ta

Ưu điểm là tạo ra khung cốt thép vững chắc và đơn

giản thao tác lắp cả khung cốt thép vào trong ván khuôn

(H.3.25d)

Thông thường cần làm hai khung phẳng cốt thép hàn

cho loại nhịp dầm dài L < 21m, có thể làm 3y4 khung cho

nhịp dầm dài tới 24m Do vậy sườn dầm có thể làm hẹp,

chỉ chừng 15y18cm, tiết kiệm được vật liệu, giảm trọng

lượng cẩu lắp của mỗi khối dầm

Hình 3.25

Khi số tầng cốt thép chịu kéo nhiều hơn 4, sẽ tạo ra sựngăn lớp bêtông phía bên ngoài với phía bên trong các tầngcốt thép hàn của khung Để giảm bớt ảnh hưởng xấunày phải tạo ra một tầng trống bằng cách hàn các đoạn cốt

thép cùng đường kính nhưng chỉ dài 20cm ( bằng 6 lần

đường kính ) cách quãng 60y100cm Tuy nhiên, cũng khônggiải quyết triệt để được vấn đề này

Trên thực tế, qua khai thác nhiều năm ở nước ta, loại dầm có khung cốt thép hàn kiểu này dễ xuất hiện cácvết nứt nhỏ ( không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực )

Trên hình 3.26 giới thiệu cấu tạo cả khung cốt thép

chủ dạng khung hàn theo kiểu Nga đối với dầm dài 15,00m.

Các mối hàn liên kết có chiều dày 12mm Cốt thép chủ Ɏ32mm, cốt thép doc phu Ɏ12mm.

Hình 3.26 Khung cốt thép hàn của dầm 15,00m

2- Bố trí cốt thép nghiêng :

Các cốt thép nghiêng thường được uốn nghiêng lên từcác cốt thép chủ chịu kéo căn cứ vào kết quả tính toán -phối hợp trên hình bao mômen và hình bao lực cắt

Góc nghiêng thường là 450 ( đối với cấu kiện cao vàngắn có thể 300)

Khi đặt cốt thép nghiêng rời từng thanh riêng biệtthì chỉ được nối vào một cốt thép chủ không quá hai thanhcốt thép nghiêng

Cần phải uốn, hoặc hàn nối, hoặc buộc thêm cácthanh cốt thép nghiêng một cách đối xứng qua trụcthẳng đứng của mặt cắt ngang dầm để tránh hiện tượngxoắn phụ

Tại chỗ uốn nghiêng cốt thép sẽ xuất hiện các ứng suất

ép dập cục bộ lên bêtông quanh nó Để làm giảm ứng suất này,

phải chọn bán kính uốn cong cốt thép đủ lớn : R = 10d đối với cốt

thép tròn trơn và R = 12d đối với cốt thép có gờ, ở những

chỗ mà cốt chủ không chịu lực, ví dụ như ở đầu dầm giản đơn, có

thể uốn cốt thép với bán kính cong R = 3d ( d : đường kính

CT ).

Theo quy trình cũ 1979, trong đoạn dầm có cốt thép nghiêng,

bất kỳ mặt cắt ngang thẳng đứng nào đều phải cắt qua ít nhất một

cốt thép nghiêng Nếu số cốt thép uốn nghiêng lên từ các cốt thép

chủ và các cốt thép nghiêng phải thêm vào theo kết quả tính toán là

đủ chịu lực nhưng chưa đáp ứng yêu cầu nói trên thì phải đặt

thêm các cốt nghiêng rời khác ( có thể đường kính nhỏ hơn,

ví dụ d = 16mm ).

Trên những đoạn dầm mà cốt đai đủ chịu lực cắt thì không cần

bố trí cốt thép nghiêng nữa

Hình 3.26 đã giới thiệu trường hợp uốn nghiêng cốt

thép với góc 30 0 trong khung cốt thép hàn.

3- Mối nối cốt thép chủ và cốt nghiêng :

Mối nối các cốt thép có thể là mối hàn hay mối buộc

Trong các khung cốt thép hàn kiểu Nga thường dùngmối nối hàn đối đầu ( hàn tiếp xúc ) Các mối nối đượcthực hiện sau khi đặt thanh cốt thép vào khung cốt théphàn hoặc sau khi lắp ghép các cấu kiện Nếu là cốt thépchịu kéo, nên dùng mối hàn có máng đệm

Tại những chỗ có ứng lực tính toán lớn nhất cũng nhưtrong vùng chịu kéo của mặt cắt, các mối hàn nối cốt thép

phải đặt cách nhau lớn hơn 50cm Các thanh cốt thép

có đường kính khác nhau mà tỷ lệ diện tích các mặtcắt ngang của chúng không quá 1,5 thì có thể hàn được vớinhau Chiều dài mối hàn ở chỗ liên kết cốt thép nghiêng

phải ít nhất là 12d nếu hàn một phía và 6d nếu hàn cả hai phía Chiều dày mối hàn ít nhất 4mm.

4- Bố trí các cốt thép khác :

a) Cốt thép dọc phụ :

• Để giảm độ rộng vết nứt do co ngót và phân bố đều chúng

hơn trên dọc dầm cần phải đặt các cốt thép dọc phụ

trên toàn chiều dài, chiều cao khu vực chịu kéo của dầm

cho đến tận sát đáy bản cánh trên

• Trong phạm vi 1/3 chiều cao phía dưới của dầm có đặt các

cốt thép dọc phụ đường kính 8y14mm, cách nhau 10y12 lần

đường kính Trên phạm vi chiều cao còn lại có thể đặt các

• Nói chung, diện tích tổng cộng mặt cắt ngang các cốt thép

dọc phụ là :

• Cốt dọc phụ nên đặt cả những chỗ có ứng suất cục bộ

do tải trọng tập trung và những chỗ có ứng suất kéo mà

trong tính toán thường không xét chính xác hết được

b) Cốt thép đai : (H.3.26; 3.27)

Các cốt đai cùng tham gia chịu lực cắt với cốt thép nghiêng và bêtông, ngoài ra góp phần cùng các cốt chủ, cốt dọc phụ tạo ra khung không gian các cốt thép đủ cứng.

Số lượng, đường kính và cự ly các cốt đai được lấy theo tính toán và đáp ứng đủ các yêu cầu về cấu tạo do quy trình cũ 1979 đề ra.

Mỗi cốt đai chỉ được vòng ôm không quá 5 hàng dọc cốt thép chịu kéo và 3 hàng dọc cốt thép chịu nén

Khi thiết kế phải theo các yêu cầu sau đây :

- Trên đoạn 1/4 chiều dài dầm gần gối hoặc trên đoạn dầm kể từ gối

đến dầm ngang gần nhất, cự ly cốt đai a đ d 30cm.

- Các đoạn dầm còn lại lấy a đ d 50cm, đồng thời a đ d 3/4h.

- Trong các dầm cao h d 50cm, lấy a đ d 20cm.

tính toán thì a đd 15 lần đường kính cốt chủ chịu nén đó

( chiều dài L = 15y20m ) nên lấy cự ly cốt đai đều nhau

trên suốt dầm, riêng đoạn sát gối phải lấy cự ly cốt đai

nhỏ hơn ( 10y15cm )

- Đường kính cốt đai lấy bằng (1/4¸y1/3) của đường kính

cốt chủ và không nhỏ hơn 6mm, nên lấy là 8y12mm.

- Trên đoạn đầu dầm kể từ tim gối ra một khoảng dài

bằng chiều dài chôn cốt thép chủ chịu lực trong bêtông,

các cốt đai phải có đường kính không nhỏ hơn 8mm và

cự ly : a đ d 10cm.

Lớp bêtông bảo hộ tính từ mép ngoài cốt đai và

ở dầm T lắp ghép không có dầm ngang

c) Cốt thép chịu ứng lực cục bộ :

Trên các khu vực mà bêtông chịu ứng lực nén cục bộ lớn cần phòng

ngừa nứt do tăng biến dạng nở ngang khi bị nén mạnh theo một phương

Muốn vậy phải đặt các lưới cốt thép, các cốt thép dạng lò xo Khi bêtông

bị nở ngang do nén dọc n thì trong các cốt thép này sẽ có ứng suất kéo.

Nói chung các lưới cốt thép cục bộ có thể là các cốt thép)8mm,

hàn thành ô lưới 10×10cm, đặt thành 2y3 tầng trên chỗ đặt thớt trên của

gối dầm

d) Đặt cốt thép viền theo các biên dầm :

Nếu biên chịu kéo của mặt cắt dầm có dạng đường gấp khúc hay

đường cong gẫy thì ứng lực kéo trong cốt thép sẽ gây ra hợp lực hướng

ra ngoài biên cấu kiện, các lực này có thể phá vỡ lớp bêtông bảo

hộ, cần đặt như hình 3.28.

Nếu cấu kiện có biên cong thoải thì các cốt thép chịu kéo có dạng

chặt nhờ các cốt đai có mặt cắt đã lấy đủ theo tính toán để chịu toàn bộ

lực phá vỡ lớp bêtông bảo hộ

Cự ly các cốt đai không lớn hơn 10 lần đường kính cốt chủ và không

quá 40cm.

5- Cốt thép trong bản mặt cầu :

Cốt thép trong bản mặt cầu thường đặt thành các lướinằm ngang Sơ đồ đặt tùy theo sơ đồ tính toán của bản( bản hai cạnh, bản bốn cạnh, bản hẫng )

Trong những bản rộng để phân bố đều hơn tải trọngtheo chiều rộng cần đặt các cốt thép phân bố theo hướngngang với nhịp tính toán của bản Lớp bêtông bảo hộ cốt

thép chịu lực của bản phải dầy ít nhất 2,5cm.

Đường kính cốt thép chịu lực của bản được lấy theocác quy định sau :

- Không nhỏ hơn 10mm đối với bản mặt cầu ôtô và

cầu đường sắt

- Không nhỏ hơn 6mm đối với bản vỉa hè

Nói chung, các đồ án thường lấy d = 12y14mm đối với cầu ôtô và d = 14y16mm đối với cầu đường sắt

Theo các đồ án trước đây, số thanh cốt thép chịu lực

trên 1 mét chiều rộng bản thường chọn là 5y11 thanh

tùy theo tính toán Cự ly giữa chúng không lấy quá hai lần

chiều dầy bản

Trong các bản hai cạnh và các bản hẫng, thường lấy

cốt thép phân bố của bản có diện tích mặt cắt ngang tổng

cộng bằng 15y20% so với diện tích cốt chịu lực của bản

Đường kính cốt thép phân bố nên là 8y10mm

Khi đặt cốt thép rời rạc từng thanh trong loại bản đúc

bêtông tại chỗ, khoảng 30% số cốt thép phía dưới có thể

được uốn dần lên phía trên với góc 450hay 300

Trong những bản được tính theo sơ đồ bản bốn cạnh

( bản hai hướng ) thì theo mỗi hướng sẽ chia làm ba dải để

đặt cốt thép theo ba cách khác nhau : hai dải biên rộng 1/4

chiều rộng bản và được đặt cốt thép bằng nửa so với

kết quả tính toán nhưng cư ly cốt thép không quá 20cm

Trong các bản hẫng của cầu ôtô thường chỉ đặt các cốt thép ở gần mép trên để chịu kéo do mômen âm trong bản.

Đối với các bản của cầu dầm T lắp ghép không dầm ngang và có mối nối ở bản thì cốt thép của bản gồm cả lưới

bên trên và lưới bên dưới ( F t = F‘ t) đủ chịu lực mômen uốn đổi dấu trong hướng ngang cầu

Các đồ án điển hình của Nga và Việt Nam thường dùng cốt thép)12mm, cự ly 9cm trong các bản cánh của loại dầm nói trên.

Trên hình 3.29 giới thiệu kiểu dầm chữ T lắp ghép có mối nối ướt ở dầm ngang.

Đặc điểm đáng chú ý là dầm ngang có chiều cao nhỏ và bản là bản hẫng.

Hình 3.28

Nguyên tắc đặt cốt thép

ở các chỗ vút dầm

Hình 3.29 Một kiểu dầm T có dầm ngang

a) Mặt cắt ngang kết cấu nhịp

b) Sơ đồ bố trí các cốt thép trong mặt đứng và mặt bằng

c) Sơ đồ bố trí các cốt thép trong mặt cắt ngang dầm

3.2.4 ĐỒ ÁN ĐIỂN HÌNH CẦU DẦM T LẮP GHÉP TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ :

Bộ đồ án thiết kế điển hình của dầm cầu ôtô nhịp giản đơn bằng BTCT thường, có dầm ngang, được thiết kế với các trị số khác nhau về cấp hoạt tải, khổ cầu, chiều dài toàn dầm

Tải trọng thiết kế : hoặc là đoàn ôtô H-13, xe xích X-60, hoặc là đoàn ôtô H-30, xe bánh nặng XB-80.

Các khổ cầu được xét là : K = 6m

- Các chiều dài toàn dầm được lấy là : L = 9m; 12m; 15m; 18m; 24m.

- Mặt cầu được thiết kế theo hai loại : mặt cầu bêtông nhựa và mặt cầu bêtông xi măng Vì không dự định làm lớp phòng nước nên phải bố trí nhiều ống thoát nước và tạo đủ độ dốc ngang mặt cầu.

Hình 3.32

3.3 Sự phân phối tải trọng :

Có thể tính nội lực trong các bộ phận kết cấu dưới các tác động tĩnh học và động học

Ngày nay, có đủ mọi công cụ để có thể tính toán các kết cấu từ đơn giản đến phức tạp Những phương pháp đơn giản để có thể tính tay với mức độ chính xác đủ thực tế, vẫn có giá trị và được áp dụng rộng rãi trong nhiều trường hợp Chúng dựa trên các giả thiết khác nhau về sơ đồ tính toán, đôi khi có những chỗ chưa chặt chẽ

Tuy nhiên, phương pháp nào cũng đều dựa vào các nguyên tắc chung của cơ học, vì vậy trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 cho phép áp dụng mọi phương pháp tính toán

cơ học hợp lý

Kỹ sư thiết kế cần phải tự xem xét mà quyết định chọn cách tính toán nào cho phù hợp thực tế, đảm bảo an toàn và chất lượng công trình, chịu trách nhiệm pháp lý về kết quả tinh toán của mình.

3.3.1 SỰ DI ĐỘNG CỦA LỰC THEO HAI PHƯƠNG :

• Hoạt tải xe trên cầu ôtô có thể di động theo cả hai phương

ngang và dọc cầu một cách khá tùy thuộc người lái xe

Vì vậy, mặc dù Luật giao thông đường bộ có quy định

về làn xe và trên mặt đường có sơn kẻ vạch làn xe,

nhưng trong khi tính toán kết cấu cầu vẫn phải đề ra các

tình huống xếp xe bất lợi nhất theo cả hai phương dọc và

ngang cầu, kể cả tình huống vi phạm luật giao thông

• Môn “Cơ kết cấu” đã trình bày phương pháp xếp xe

theo dọc cầu và dựa trên các đường ảnh hưởng nội lực

( mômen, lực cắt, lực dọc, phản lực gối ) và các đường ảnh

hưởng chuyển vị để tính toán các trị số bất lợi nhất ( nhỏ

nhất hoặc lớn nhất ) của mỗi nội lực và chuyển vị cần xét

• Khi đó đã giả thiết sơ đồ toàn kết cấu nhịp chỉ là sơ đồ một

dầm chủ đặt theo trục dọc tim cầu, không xét đến sự di

động theo phương ngang của xe và số lượng dầm chủ trong

mặt cắt ngang nhịp

• Khái niệm hệ số phân bố ngang (HSPBN) tải trọng ( không đơn vị ), giá trị của nó thể hiện phần của trị số đại lượng đang cần tính toán tương ứng với một dầm chủ trong mặt cắt ngang nhịp cầu

• Như vậy, mỗi dầm chủ sẽ có các hệ số phân bố ngang riêng cho từng loại tải trọng xe và người, và riêng cho từng đại lượng nội lực ( mômen, lực cắt ) và chuyển vị đang được xét Ví dụ dầm biên và mỗi dầm bên trong đều có riêng các hệ số phân bố theo mômen và hệ số phân bố theo lực cắt đối với mỗi loại hoạt tải.

• Khi thực hành tính toán, đầu tiên cần tính HSPBN do hoạt tải, Sau đó, vẽ các đường ảnh hưởng nội lực rồi xếp tải theo hướng dọc cầu nhằm tìm ra tổng nội lực và chuyển vị đối với cả mặt cắt ngang cầu gồm nhiều dầm chủ

• Tiếp theo, nhân kết quả này với các HSPBN hoạt tải tương ứng với mỗi dầm chủ để tìm ra trị số nội lực mà dầm chủ đó phải chịu tại vị trí mặt cắt đang xét.

• Trước đây, thường dùng các phương pháp tính toán

tham khảo từ các tác giả của Nga nhất là phương pháp

đòn bẩy, phương pháp nén lệch tâm, phương pháp

dầm liên tục trên các gối đàn hồi

• Theo tiêu chuẩn mới về thiết kế cầu 22 TCN 272-05,

các kỹ sư có thể dùng bất cứ phương pháp cơ học hợp lý

nào để tính toán sự phân bố tải trọng, nhưng có gợi ý

một số phương pháp chủ yếu : Phương pháp chuyển vị

và phương pháp lực cổ điển; sai phân hữu hạn; phần tử

hữu hạn; dải băng hữu hạn; phương pháp bản gập; phương

pháp đường chảy dẻo; phương pháp tương tự mạng dầm;

phương pháp chuỗi hay các phương pháp điều hoà khác…

• Người thiết kế có trách nhiệm sử dụng các chương trình

máy tính để phân tích kết cấu và giải trình, sử dụng các

kết quả Tài liệu tính toán và báo cáo thiết kế cần chỉ rõ

tên, phiên bản và ngày phần mềm được đưa vào sử dụng

3.3.2 CÁCH XÉT HOẠT TẢI HL-93, CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG :

Hoạt tải HL-93 được xét trong thành phần tải trọngtham gia vào các tổ hợp tải trọng I, III, IV, và VI.

Tổ hợp hoạt tải xe HL-93 cho một làn đơn được tínhphụ thuộc vào các trạng thái giới hạn như qui định trongĐiều 1.3.2.2 của TC 22 TCN 272-05.

Khi thiết kế cần chọn trị số lớn nhất trong các tổ hợp sau :

1- Với tổ hợp tải trọng để tính theo các trạng thái giới hạn I, III, đặc biệt ( va xe ) và trạng thái giới hạn sử dụng ( nhưng không kể duyệt võng ) :

a) Hiệu ứng của xe hai trục ( có xung kích 25% ) tổ hợp vớihiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, hoặc

b) Hiệu ứng của xe tải thiết kế ( có xung kích 25% ) tổ hợp với tải trọng làn thiết kế

Tuy nhiên, trị số của các thành phần lực trong tổ hợp

này lại thay đổi như sau :

b1 Thông thường ( trừ trường hợp b2 dưới đây ) chỉ dùng

một xe tải 33.24T đặt tại vị trí bất lợi nhất với cự ly giữa

hai trục sau thay đổi 4,3 y 9,0m sao cho tạo được ứng lực

cực trị kết hợp với tải trọng làn

b2 Riêng khi tính mômen và phản lực cho trụ một gối

( trụ của dầm liên tục ) dùng hai xe tải thiết kế đặt cách

nhau 15m, bỏ qua những trục không gây hiệu ứng cực đại (

trục chiếm sang phần ĐAH ngược dấu ) Lấy 90% hiệu

ứng của hai xe nêu trên kết hợp với 90% tải trọng làn

So sánh a, b1 và b2 để tìm giá trị cực đại.

2- Với tổ hợp tải trọng tính theo các trạng thái giới hạn sử dụng về độ võng :

c) Hiệu ứng của một xe tải thiết kế ( xung kích 25% - theoĐiều 2.5.2.6.2 ), hoặc

d) Kết quả tính toán của hiệu ứng của 25% xe tải thiết kế ( có xét xung kích 25% ) tổ hợp với tải trọng làn thiết kế

3- Đối với tổ hợp tải trọng để tính theo các trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy :

e) Hiệu ứng của một xe tải thiết kế ( có xung kích 15% )

nhưng với khoảng cách các trục nặng là 9,0m Không xét

tải trọng làn.

4- Đối với tổ hợp tải trọng để tính theo các trạng thái giới hạn cường độ II : không xét hoạt tải HL-93

Như vậy, hoạt tải HL-93 được biểu diễn dưới 6 dạng a, b1, b2, c, d, e có mức độ tác động khác nhau

Khác với QT–1979 khi tính toán mỏi lại có xu thếgiảm cường độ tải trong.

5- Cách xếp hoạt tải HL-93 trên đường ảnh hưởng :

• Trong Điều 3.6.1.3.1 qui định: “Chiều dài của làn xe

thiết kế hoặc một phần của nó gây ra áp lực làn lớn nhất

phải được chất tải trọng làn thiết kế” Có thể hiểu

tải trọng làn thiết kế sẽ được xếp trên đường ảnh hưởng

giống như bố trí tải trọng rải đều tương đương của QT-79

Khi xếp tải để xây dựng các đường bao nội lực, tải trọng

làn phải được bố trí trên tất cả các phần đường ảnh hưởng

cùng dấu với phần đường ảnh hưởng có đặt xe tải thiết kế

hoặc xe hai trục thiết kế để tạo ra hiệu ứng cực đại

• Ngoài các trường hợp đặt một xe tải thiết kế hoặc xe

hai trục, trường hợp riêng dùng hai xe tải thiết kế,

cũng được bố trí bất lợi trên đường ảnh hưởng như nguyên

tắc xếp hoạt tải xe trực tiếp của QT-1979 và cũng

được kết hợp với tải trọng làn

Hình 3.38 Xếp tải trọng HL-93 trên đường ảnh hưởng

6- Bố trí hoạt tải HL-93 theo phương ngang cầu :

* Số làn xe thiết kế :

• Số làn xe thiết kế được coi là phần nguyên của tỷ số

điều 3.6.1.1.1 ) Như vậy khổ cầu 10m tương đương với

hai làn xe và 10,5m tương đương với ba làn xe

• Tuy vậy trị số chiều rộng 3500mm chỉ để xác định số làn

xe chuẩn trên mặt cắt ngang mà chiều rộng mỗi làn

xe không nhất thiết là 3500mm.

Cũng trong Điều 3.6.1.1.1 còn qui định thêm lòng

đường rộng từ 6000mm ( 6,0m ) đến 7200mm ( 7,20m )

phải bố trí hai làn xe, mỗi làn bằng một nửa lòng đường

Như vậy chiều rộng làn xe biến thiên từ 3000mm (3,0m)

đến 3600mm (3,6m).

e) Các trường hợp cụ thể đặt tải lệch tâm trên mặt cắt ngang cầu :

Hình 3.40 Xếp tải lệch tâm trên mặt cắt ngang cầu

Phân tích cho cầu hai làn xe thông dụng ở nước ta

với các khổ cầu 6,7 ; 8,9 ; 10m, các tải trọng xếp lệch tâm

tối đa trên mặt cắt ngang với:

1- Khoảng cách xa nhất từ mép tải trọng làn tới mép làn xe.

2- Khoảng cách gần nhất giữa hai trục sát nhau của các xe tải đầu kéo

hoặc xe hai trục

3- Khoảng cách trống còn lại của mặt cắt ngang ( phần dư của mặt cắt

ngang )

Kết quả ghi trong bảng sau :

Khi chiều rộng cầu lớn hơn 10,5m phải xếp xe ba làn

với trình tự, ý nghĩa tương tự

3,3 2,8 1,8 0,9 0 0 0

W - 3,6

c

2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,0 1,5 - b

0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,5 0 0,6 a

< 10.5 10

9 8 7,2 7 6

Trường hợp W < 6.0m Trường hợp W = 6-7.2m

Trường hợp W = 7.2m Trường hợp W > 7.2m

Trường hợp tính toán bản mặt cầu của cầu có nhiều

dầm cũng cần bố trí xe theo phương ngang cầu để tạo ra

ứng lực lớn nhất như trên hình 3.42

Hình 3.42

* Hệ số làn xe :

Hệ số làn xe có ý nghĩa xét đến xác suất xảy ra

không đồng thời của các làn xe trên cầu được qui định

trong bảng 3.3 Ứng lực cực hạn của hoạt tải phải được xác

định bằng cách xét mỗi tổ hợp có thể của số làn chịu tải

nhân với hệ số tương ứng ở bảng 3.3

Hệ số làn không được áp dụng kết hợp với hệ số tải

trọng gần đúng qui định trong các điều 4.6.2.2 và 4.6.2.3

3.3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN :

a) Phương pháp đòn bảy b) Phương pháp nén lệch tâm c) Phương pháp dầm liên tục trên gối đàn hồi

1- Phương pháp đòn bảy :

a) Giả thiết và sơ đồ tính toán :

Nếu kết cấu nhịp chỉ có hai hay ba dầm dọc hoặc có nhiều

dầm chủ nhưng độ cứng của liên kết nói chung với nhau là

nhỏ so với độ cứng dầm dọc chủ, có thể giả thiết kết cấu

ngang là dầm đơn giản hoặc dầm hẫng gối chốt lên các dầm

dọc chủ, bị cắt rời trên các dầm dọc chủ đó (trừ ở dầm biên)

b) Nguyên tắc tính toán :

• Như vậy, khi đặt tải lên đoạn kết cấu ngang gối lên hai dầm

dọc chủ nào thì chỉ hai dầm dọc chủ đó tham gia chịu lực

theo ngyên tắc đòn bẩy, nghĩa là theo nguyên tắc tính phản

lực gối của dầm giản đơn ( là dầm ngang )

• Cụ thể là tải trọng từ dầm ngang sẽ phân bố xuống cho hai

dầm chủ theo giá trị tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm đặt

tải trọng đến các dầm chủ theo đúng nguyên tắc phản lực gối

của dầm giản đơn ( đối với dầm chủ ở phía trong ) hay dầm

mút thừa ( đối với dầm chủ ở biên ) Vì vậy, để xác định hệ

số phân bố ngang của dầm chủ nào, cần vẽ đường ảnh hưởng

phản lưc gối của dầm ngang tưa trên dầm chủ đó Hình 3.44 Sơ đồ tính toán theo phương pháp đòn bảy

• Đối với dầm chủ ở phía trong ( như dầm số 2 trên hình vẽ

3.44 ) đường ảnh hưởng là hình tam giác có tung độ là 1

dưới dầm chủ đang xét, là 0 dưới hai dầm chủ sát bên

• Đối với dầm chủ ở biên đường ảnh hưởng có tung độ bằng

1 ở vị trí bên dưới dầm đang xét, tung độ bằng 0 ở vị trí

bên dưới dầm chủ bên cạnh và kéo dài cho phần mút thừa,

như vậy tương ứng dưới đầu mút thừa tung độ sẽ lớn hơn 1

(H.3.44)

• Sau khi đã vẽ được đường ảnh hưởng phản lực cho từng

dầm sẽ xếp tải theo chiều ngang sao cho bất lợi nhất,

từ đó tính được hệ số phân bố ngang cho dầm đang xét

Trên hình 3.44a, phản lực gối A của dầm ngang, tức là

lực tác dụng lên dầm chủ A có đường ảnh hưởng R A Khi

đặt các lực Pilên đường ảnh hưởng đó được trị số của R A:

y i - toạ độ đường ảnh hưởng phản lực R Atại các vị trí đặt tải

Quy ước gọi¦y i = K là hệ số phân bố ngang nghĩa là hệ số phân phối của các lực Pitheo hướng ngang cho dầm

A phải chịu.

Công thức tính toán nội lực lớn nhất tại mặt cắt nào đócủa dầm dọc chủ, khi xét đến hệ số phân bố ngang của cáchoạt tải đối với dầm đó sẽ là :

trong đó : q - tải trọng rải đều tương đương của đường ảnh hưởng

nội lực S đang được xét tại mặt cắt nào đó.

w - diện tích đường ảnh hưởng nội lực S tại mặt cắt đó.

(l + m) - hệ số xung kích của tải trong ; n - hệ số tải trong