đề tài thiết kế cầu

Như vậy, với cầu một nhịp sẽ không có trụ mà chỉ có hai mố, cũng có trường hợp cầu không có mố mà kết cấu nhịp được kéo dài một đoạn mút thừa để nối vào nền đường đắp đầu cầu.. - Cầu xe

Phần thứ nhất

TỔNG LUẬN CẦU CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG 1.1 CÁC CÔNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG

Khi xây dựng tuyến đường sẽ gặp phải nhiều chướng ngại khác nhau như sông, suối, mương máng, núi cao v.v… Để vượt qua các chướng ngại đó, bảo đảm tuyến đường liên tục

và chuyển động được an toàn, người ta xây dựng cầu, cống, hầm, đường tràn và các công trình khác gọi là các công trình nhân tạo trên đường

Cầu là công trình vượt qua phía trên chướng ngại vật như sông, suối, khe núi, thung lũng, hoặc vượt qua đường, qua nhà máy, chợ v.v…

Cống là công trình nằm trong nền đắp của tuyến đường nhằm giải quyết cho dòng chảy lưu thông khi giao cắt với tuyến đường Cống đặt dưới mặt đường tối thiểu 0.5m đối với

đường ô tô và 1m đối với đường xe lửa, vì vậy qua vị trí cống tuyến đường vẫn liên tục

Cống chỉ có khả năng thoát một lượng nước nhỏ và vừa, vì vậy người ta xây dựng cống khi tuyến đường đi qua dòng nước nhỏ và vừa, hoặc dòng nước không thường xuyên, lưu lượng không lớn lắm như mương máng, khe rãnh Cống được dùng làm phương án so sánh với cầu

nhỏ

Hầm dùng để dẫn đường xuyên qua núi, trong lòng đất và có trường hợp xây dựng ở trong nước

Đường tràn được xây dựng khi tuyến đường cắt ngang dòng chảy có mức nước không

lớn, lưu lượng có thể thoát qua kết cấu thân đường Một năm chỉ có một vài giờ hoặc hãn hữu một vài ngày nước ngập và tràn qua mặt đường, song xe cộ vẫn qua lại được

Ngoài ra còn có các công trình khác như cầu tràn, tường chắn, bến phà v.v…

Trong số các công trình nhân tạo trên, cầu là công trình phổ biến nhất, vừa phức tạp về cấu tạo, thiết kế và thi công, kinh phí đầu tư tương đối lớn

1.2 CÔNG TRÌNH CẦU I- Các bộ phận và kích thước cơ bản của cầu

1 Các bộ phận cơ bản của cầu

- Kết cấu nhịp: Bộ phận trực tiếp mang đỡ hoạt tải và vượt qua khoảng cách chướng ngại vật Bộ phận chịu lực chính là dầm, dàn, vòm v.v…Kết cấu nhịp còn có phần xe chạy,

đường người đi và lan can, các bộ phận đỡ phần xe chạy, truyền tải trọng cho bộ phận chịu

lực chính, giữa các bộ phận chịu lực chính còn có hệ liên kết để đảm bảo ổn định và độ cứng ngang cầu Kết cấu nhịp được đặt lên gối cầu Có kết cấu nhịp xe chạy trên, chạy giữa,

chạy dưới

- Mố, trụ: bộ phận kê đỡ kết cấu nhịp, tiếp nhận toàn bộ tải trọng và truyền xuống nền đất thông qua kết cấu móng Mố được xây dựng ở hai đầu cầu, mố còn có nhiệm vụ nối tiếp giữa đường với cầu Trụ được xây dựng ở phía ngoài bờ phân chia cầu thành các nhịp Như vậy, với cầu một nhịp sẽ không có trụ mà chỉ có hai mố, cũng có trường hợp cầu không có

mố mà kết cấu nhịp được kéo dài một đoạn mút thừa để nối vào nền đường đắp đầu cầu

- Ngoài ra còn có các bộ phận: đường dẫn vào cầu, công trình dẫn dòng, công trình bảo vệ trụ khỏi bị tàu bè hoặc vật trôi va đập, gối cầu v.v…

Hình 1-1 Các bộ phận cơ bản của công trình cầu

1- kết cấu nhịp; 2- trụ; 3- mố; 4- gối cầu; 5- móng;

6- mô đất đắp ¼ nón; 7- nền đường đầu cầu

2 Các kích thước cơ bản của cầu

- Chiều dài toàn cầu L(m): là khoảng cách giữa đuôi của hai mố hay khoảng cách giữa các

đầu mút của kết cấu nhịp tiếp xúc trực tiếp với đất đắp đầu cầu nếu như cầu không có mố

như cầu mút thừa

- Chiều dài nhịp tính toán ltt: là khoảng cách giữa tim hai gối đỡ kết cấu nhịp

- KhNu độ cầu Lo: là chiều rộng thoát nước dưới cầu, là tổng chiều dài các nhịp tĩnh Lo =

Σloi; loi khoảng cách giữa hai mép đối diện từ mép trụ này tới mép trụ kia (hoặc mố) xác

định tại mực nước cao nhất (MNCN) Trường hợp cầu có mố vùi thì MNCN không tiếp xúc

với tường thân mố, do đó thay vì nhịp tĩnh sát mố khNu độ thoát nước sẽ được lấy trung bình cộng của hai trị số tương ứng mực nước cao nhất và mực nước thấp nhất

- Chiều cao cầu H: là khoảng cách từ mặt xe chạy (hoặc đáy ray) đến mực nước thấp nhất hay đến điểm thấp nhất của mặt đất nếu là cầu vượt hoặc cầu cạn

- Chiều cao khổ gâm cầu Ho là khoảng cách từ mực nước cao nhất đến đáy kết cấu nhịp, để đảm bảo cây trôi không va đập và mắc nghẽn Nếu là cầu vượt thì được tính từ mặt đường

bên dưới đến đáy kết cấu nhịp

Theo quy trình 79: đối với cầu ô tô: nếu không có cây trôi, đá lăn Ho ≥0.5m; nếu có cây trôi, đá lăn Ho ≥ 1m

N goài ra nếu sông có thông thương đường thủy thì chiều cao khổ gầm cầu phải đảm bảo

chiều cao khổ thông thuyền cho các phương tiện đường thủy qua lại

- Chiều cao kiến trúc hkt là khoảng cách từ mặt xe chạy đến điểm thấp nhất của đáy kết cấu

nhịp

- Chiều rộng tính toán của kết cấu nhịp B là khoảng cách giữa trục của hai dầm biên (hay

dàn biên) trên mặt cắt ngang

Khái niệm về các mực nước:

- MNLS - Mực nước lịch sử, là mực nước lớn nhất từ trước đến nay mà người ta điều tra

được

- MNCN - Mực nước cao nhất, là kết quả tính toán ứng với tần suất được quy định tùy theo

loại công trình (1% hay 2%) Nếu nói MNCN ứng với tần suất thiết kế 1% có nghĩa là mực

nước của cơn lũ mà 100 năm mới xuất hiện một lần

- MNTN - mực nước thấp nhất, được đo trong mùa cạn và ứng với một tần suất quy định (1% hay 2%), căn cứ vào MNTN để bố trí nhịp thông thuyền

- MNTT - mực nước thông thuyền, là mực nước cao nhất cho phép tàu bè qua lại, thường lấy với tần suất 5%, từ mực nước này xác định chiều cao khổ gầm cầu của nhịp thông thuyền

II- Phân loại công trình cầu

Có nhiều cách khác nhau để phân loại công trình cầu

Phân loại theo chướng ngại vật cầu phải vượt qua:

- Cầu qua sông, qua suối là loại cầu phổ biến

- Cầu qua đường hay cầu vượt, như cầu vượt N gã Tư Sở, cầu vượt đường sắt v.v…

- Cầu cạn hay cầu dẫn, là cầu được xây dựng ngay trên mặt đất nhằm dẫn lên một cầu chính hoặc nâng cao độ tuyến đường lên để giải phóng không gian bên dưới như cầu dẫn ở hai đầu cầu chính Thăng Long

- Cầu cao, là loại cầu có chiều cao trụ rất lớn được bắc qua các thung lũng sâu như cầu Châu Âu ở Áo

Phân loại theo mục đích sử dụng:

- Cầu ô tô (cầu đường bộ)

- Cầu xe lửa (cầu đường sắt)

- Cầu người đi bộ (cầu bộ hành)

- Cầu hỗn hợp

- Cầu thành phố

- Cầu tàu (dùng ở các bến cảng)

- Cầu đặc biệt dùng để dẫn khí, dẫn dầu, dẫn nước, dẫn cáp điện v.v…

Phân loại theo vật liệu làm kết cấu nhịp

- Cầu gỗ

- Cầu đá

- Cầu bê tông, cầu BTCT

- Cầu thép

Phân loại theo cao độ mặt đường xe chạy

- Cầu có đường xe chạy trên

- Cầu có đường xe chạy dưới

- Cầu có đường xe chạy giữa

Phân loại theo sơ đồ tĩnh học:

Theo sơ đồ tĩnh học của kết cấu chịu lực chính có thể phân chia công trình cầu thành các

- Cầu vòm: đặc điểm cơ bản của hệ vòm là tại vị trí chân vòm luôn xuất hiện thành phần

phản lực theo phương nằm ngang (lực xô)

- Cầu khung: là loại cầu mà mố, trụ được ngàm cứng với kết cấu nhịp tạo thành khung cùng tham gia chịu lực

- Cầu liên hợp: là loại cầu được kết hợp từ các hệ đơn giản hoặc hệ đơn giản được tăng cường các bộ phận chịu lực Bằng cách đó người ta có thể tạo ra những kết cấu chịu lực hợp

lý và có hiệu quả về các phương diện kính tế, kỹ thuật đặc biệt trong các trường hợp nhịp

lớn

- Cầu treo: là loại kết cấu trong đó bộ phận chịu lực chính là các dây làm việc chịu kéo Dưới tác dụng của hoạt tải hệ dầm mặt cầu và dây làm việc như một hệ liên hợp Cầu treo gồm có cầu treo parabol còn gọi là cầu treo và cầu dây văng

Theo quy mô công trình

- Cầu nhỏ: L≤ 25m

- Cầu trung L = 25-100m

- Cầu lớn: L> 100m hoặc có nhịp l≥30m

Theo đặc điểm công trình

Cầu phao, cầu quay, cầu nâng

Theo thời hạn sử dụng

Cầu tạm dưới 5 năm, cầu bán vĩnh cửu 10-50 năm, cầu vĩnh cửu trên 50 năm

Hình 1-2 Các sơ đồ cầu

a,b,c- cầu dầm giản đơn, liên tục, mút thừa; d- cầu dàn; e- cầu khung; f, g- cầu vòm có

đường xe chạy trên và xe chạy giữa; h- cầu liên hợp dầm-vòm; i- cầu treo; k- cầu dây văng

III- Lịch sử tóm tắt và phương hướng phát triển ngành xây dựng cầu

1 Lịch sử tóm tắt

Cầu là công trình nhân tạo, vì vậy lịch sử phát triển của nó gắn liện với sự phát triển của

xã hội Vào thời kỳ khai sơ của loài người, con người dựa vào tự nhiên để vượt qua các con

suối, khe sâu nhờ những thân cây đổ vắt ngang, những dàn dây leo hoặc những cây trôi nổi mắc vào các vật chướng ngại Có thể coi đó là những hình ảnh đầu tiên của cNu dầm, cầu treo và cầu phao ngày nay Người cổ xưa bắt chước các hiện tượng tự nhiên để tạo ra các phương tiện để vượt qua các dòng sông, con suối Di tích của chiếc cầu cổ xưa nhất là cầu qua sông Euphrate ở Babylon được làm bằng thân cây cọ, nhịp dài 9m với tổng chiều dài là 300m (khoảng 2000 năm trước công nguyên)

Thời kỳ chiếm hữu nô lệ, để phục vụ các cuộc chiến tranh giữa các bộ lạc cần thiết phải xây dựng những tuyến đường và các cây cầu, hệ thống giao thông vận tải bắt đầu phát triển

Đầu tiên là cầu gỗ xuất hiện, sau đó là cầu đá Rất nhiều những công trình cầu cổ xưa được

xây dựng cách đây hàng ngàn năm còn tồn tại ở các khu vực Babylon, Iran, La Mã

Hình 1-3 Cầu vòm gang qua sông Severn-Anh năm 1776-1779

Trong xã hội phong kiến, ở giai đoạn sau khi chủ nghĩa tư bản xuất hiện, nhu cầu giao lưu buôn bán ngày càng tăng đã trở thành động lực thúc đNy sự phát triển mạnh mẽ của giao thông vận tải Tuy vậy ở thời kỳ này vẫn chỉ có cầu đá và cầu gỗ, lý luận tính toán chưa có Sang thời kỳ tư bản chủ nghĩa giao thông vận tải phát triển Cầu cống không chỉ tăng về mặt số lượng mà có nhiều thay đổi về dạng kết cấu và vật liệu Bên cạnh cầu đá, cầu gỗ bắt

đầu xuất hiện cầu gang, cầu thép và sau đó là cầu BTCT Về hình dạng kết cấu đã xuất hiện

cầu dầm, cầu dàn và cầu treo Nhờ các ngành toán học và cơ học phát triển mạnh, các công

trình cầu được xây dựng dựa trên cơ sở lý luận tính toán kết cấu và thiết kế với tải trọng

nặng hơn (đầu máy hơi nước ra đời) đồng thời vượt nhịp lớn hơn Năm 1776 một kỹ sư người Nga tên là Ku-li-bin đã thực hiện đồ án thiết kế chiếc cầu vòm gỗ nhịp 310m bắc qua sông Nêva ở Pê-téc-bua Cũng trong thời kỳ này, xuất hiện cầu kim loại, đầu tiên là chiếc cầu bằng gang bắc qua sông Severn (Anh), nhịp 31m vào năm 1776-1779 Bằng dây xích sắt, năm 1741 người Anh đã xây dựng cầu treo đầu tiên nhịp 22m qua sông Tess

Cầu treo có ưu điểm là vượt nhịp lớn và có hiệu quả kinh tế cao Vào năm 1820 khi xây dựng chiếc cầu treo qua sông Tvid (Anh) nhịp dài 110m người ta đã so sánh và thấy giá

thành rẻ hơn 4 lần so với phương án cấu đá Do có nhiều ưu điểm nên sau khi ra đời cầu treo

đã phát triển mạnh, chỉ trong một thời gian ngắn đã được ứng dụng nhiều và đạt tới nhịp hàng trăm mét Năm 1834 ở Thụy Sỹ xây dựng chiếc cầu treo dây cáp nhịp 265m và đến

năm 1848 cầu Virginia (Mỹ) đã đạt được nhịp 308m Tuy nhiên ở thời kỳ này về lý thuyết

tính toán đặc biệt về ổn định động học còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết, do đó đã xảy

ra một số tai nạn đối với cầu treo, như cầu qua sông Meine (Pháp) đã bị sập khi có một đoàn quân đi đều qua cầu làm chết 226 người Những tai nạn cùng với sự hạn chế về khả năng

chịu hoạt tải năng so với các loại cầu khác khiến việc áp dụng cầu treo có xu hướng chững lại và chuyển sang những hệ thống cầu cứng như dầm, dàn, vòm

Hình 1-4 Cầu dàn mút thừa qua vịnh Forth-năm 1890

Những năm cuối của thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX ngành xây dựng cầu phát triển mạnh mẽ

và phong phú về mọi phương diện, cầu BTCT bắt đầu xuất hiện với những công trình được

xây dựng ở Pháp, Đức Hàng loạt các cầu kim loại (chủ yếu là thép) được xây dựng với các

dạng dàn, vòm và đạt nhịp hàng trăm mét trong cuộc chạy đua rất sôi động về chiều dài nhịp

kỷ lục Về cầu dàn thép có cầu qua vịnh Forth (Scotland) dạng mút thừa nhịp 521m được

sây dựng năm 1890 và cầu Quebec (Canada) vượt nhịp 549m (1917), năm 1931 cầu vòm

thép qua vịnh Sydney (Australia) đạt nhịp 503m và bốn tháng sau tại New York người ta

thông xe cầu Bayonne có nhịp 504 m, tiếp đến là cầu Kyll-wan-koul (New York) nhịp 511m

Hình 1-5 Cầu vòm qua vịnh Sydney – năm 1931

Trước nhu cầu vượt qua các con sông rộng, sâu và các eo biển lớn, vào những năm nửa

đầu thế kỷ XX cầu treo được chấp nhận trở lại trên cơ sở hoàn thiện hơn những nghiên cứu

lý thuyết và thực nghiệm, chính thời kỳ này đã có bước nhảy vọt về khả năng vượt nhịp của

cầu treo: năm 1929 cầu treo có nhịp lớn nhất thế giới – cầu Ambassasdor (Mỹ) vượt nhịp 564m, 3 năm sau cầu G Washington ở NewYork (1932) đã vượt nhịp dài 1067m và tiếp theo là Golden Gate nhịp 1280m ở San Francisco (1937)

Năm 1940 ở Mỹ đã xảy ra vụ tai nạn sập cầu treo Tacoma nhịp 853m (công trình mới

hoàn thành được 6 tháng) Đây là vụ tai nạn gây nhiều chú ý và đã thu thập được nhiều số

liệu liên quan, đặc biệt người ta đã quay phim được toàn bộ diễn biến của tai nạn

Hình 1-6 Tai nạn cầu Tacoma năm 1940

Vụ đổ cầu Tacoma không làm các nhà xây dựng lảng tránh cầu treo mà ngược lại đã bổ

sung cho ngành xây dựng cầu những vấn đề cần nghiên cứu hoàn thiện Với các phương hướng chính là tăng cường độ cứng cho dầm chủ và tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để

tìm ra các dạng tiết diện thoát gió, các công trình cầu treo nhịp lớn vẫn được tiếp tục xây

dựng như cầu Verrazano-Narrow ở NewYork nhịp 1298.45m (1964), cầu Humber ở Anh

nhịp 1410 (1981) và kỷ lục về nhịp cuối cùng của thế kỷ XX thuộc về cầu treo

Akashi-Kaikyo (Nhật Bản) với nhịp chính dài 1991m, công trình được hoàn thành năm 1998

Hình 1-7 Cầu treo Tacoma sau khi xây dựng lại

Hình 1-8 Cầu treo Golden Gate

Một dạng cầu treo nữa là cầu dây văng dầm cứng được áp dụng khá phổ biến ở các nước châu Âu bắt đầu từ giữa thế kỷ XX và hiện đang được ưa chuộng Vào khoảng những năm

70 của thế kỷ này những nghiên cứu cho thấy cầu dây văng có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật rất tốt đối với nhịp 200-300 Tuy nhiên đến nay với những thay đổi về quan niệm kết cấu

cũng như công nghệ thi công, tính ưu việt của cầu dây văng còn thể hiện với cả các nhịp có

chiều dài lớn hơn: cầu Normandie bắc qua sông Seine (Pháp) xây dựng xong năm 1994,

nhịp chính dài 856m, cầu Tatara (Nhật Bản) nhịp 890m hoàn thành năm 1999 là nhịp lớn

nhất thế kỷ đối với cầu dây văng

Hình 1-9 Cầu dây văng Normandie - Pháp

Song song với cầu thép, cầu bê tông cốt thép ứng suất trước trong những năm nửa cuối thế kỷ này đã chiếm lĩnh một vị trí quan trọng Với việc sử dụng vật liệu có cường độ cao

cùng với sự phát triển của công nghệ thi công, kết cấu nhịp bê tông cốt thép ứng suất trước đến nay đã đạt được nhịp hàng trăm mét

Ở nước ta từ năm 1960 trở lại đây, nhất là sau khi giải phóng miền Nam 1975, tổ quốc

thống nhất, nhiều cầu thép và BTCT hiện đại được xây dựng trong cả nước Đáng chú ý là

cầu Thăng Long qua sông Hồng ở thủ đô Hà Nội dài trên 5km gồm kết cấu nhịp dàn thép giữa hai bờ sông xe lửa chạy dưới, ô tô chạy trên, mặt cầu ô tô rộng 31m, hệ thống cầu dẫn hai đầu cầu là nhịp BTCT dự ứng lực xây dựng vào năm 70-80 của thế kỷ XX này Những năm gần đây cầu BTCT đã được xây dựng với nhiều cầu lớn như cầu Quán Hàu ở Quảng

Bình, cầu Phù Đổng, cầu Thanh Trì, cầu Vĩnh Tuy ở Hà Nội v.v…

Cầu dây văng cũng được xây dựng nhiều, cầu Mỹ Thuận nối bắc qua sông Tiền Giang với nhịp chính 350m có hai mặt phẳng dây, cầu Bãi Cháy ở Quảng Ninh- cầu dây văng một mặt phẳng dây nhịp dài nhất thế giới 435m

2 Phương hướng phát triển của ngành xây dựng cầu

Cho đến nay ngành xây dựng cầu đã đạt được những thành tựu to lớn về nhiều phương diện, từ những vấn đề về kết cấu công trình đến kỹ thuật công nghệ, sự hoàn chỉnh của lý thuyết đi đôi với những nghiên cứu thực nghiệm đã mở ra khả năng ứng dụng vào thực tiễn những công trình đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt, khả năng vượt nhịp ngày một lớn Thực vậy, một trong những phương án vượt eo biển Gibralta nối Tây Ban Nha với Ma rốc là sử dụng cầu dây văng có sơ đồ 3100+8400+4700m đã cho thấy những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực xây dựng nói chung và ngành cầu nói riêng Phân tích các công trình cầu hiện đại xây dựng trên thế giới trong những năm gần đây thấy rõ các khuynh hướng:

Về vật liệu: sử dụng vật liệu cường độ cao (thép cường độ cao, thép hợp kim, bê tông

mác cao) và vật liệu nhẹ (bê tông cốt liệu nhẹ, hợp kim nhôm), nhằm mục đích giảm khối

lượng vật liệu và giảm nhẹ trọng lượng bản thân kết cấu

Về kết cấu: sử dụng những kết cấu hợp lý áp dụng các biện pháp điều chỉnh ứng suất

nhằm tiết kiệm vật liệu

- Kết cấu bản trực giao

- Kết cấu thép-bê tông cốt thép liên hợp

- Kết cấu ứng suất trước

- Kết cấu dầm tiết diện hộp

- Các sơ đồ cầu treo với các biện pháp tăng cường độ cứng, cầu dây văng, cầu khung dầm

bê tông cốt thép ứng suất trước

Về liên kết và ghép nối: sử dụng các biện pháp liên kết ghép nối có chất lượng cao, thực

hiện đơn giản, tiết kiệm như liên kết hàn và bu lông cường độ cao cho kết cấu thép, dán keo epoxy với kết cấu bê tông

Về công nghệ thi công: có thể nói những tiến bộ về công nghệ thi công đóng một vai trò

đặc biệt quan trọng trong sự phát triển của ngành xây dựng cầu trong thời gian gần đây Các

công nghệ thi công tiên tiến như lắp hẫng, đúc hẫng, đúc đNy cùng với các thiết bị công nghệ hiện đại đã mang lại hiệu quả cao về kinh tế cũng như kỹ thuật

N goài ra lý thuyết tính toán thiết kế vẫn tiếp tục được nghiên cứu và hoàn chỉnh Với

phương tiện máy tính điện tử quá trình tính toán ngày càng đạt được độ chính xác cao bằng

cách xét tới đầy đủ hơn các yếu tố ảnh hưởng (vật lý, hình học) Bên cạnh đó, các nghiên

cứu thực nghiệm được đề cao và tiến hành một cách quy mô Thực tế cho thấy những kết

quả thực nghiệm có ý nghĩa rất lớn trong việc kiểm chứng, bổ sung và hoàn thiện lý thuyết tính toán

CHƯƠNG 2: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ CẦU

2.1 CÁC GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ CẦU

Theo quy định hiện hành, trình tự đầu tư và xây dựng một công trình bao gồm 3 giai

đoạn:

- ChuNn bị đầu tư

- Thực hiện đầu tư

- Kết thúc xây dựng đưa dự án vào khai thác sử dụng

Tuy nhiên trong qua trình thực hiện dự án thì việc thiết kế công trình cầu cũng phân theo giai đoạn sau:

1 Giai đoạn thiết kế sơ bộ:

Thiết kế sơ bộ thuộc bước nghiên cứu khả thi : là đưa ra một vài phương án cầu,các phương án khác nhau về vật liệu kết cấu v.v… trên cơ sở mặt cắt địa chất, điều kiện thuỷ lực thuỷ văn và một số các tài liệu khác đã được xác định từ trước Từ đó chọn ra một phương án thích hợp nhất để thiết kế kỹ thuật và xây dựng

Nội dung công việc thiết kế sơ bộ gồm

- Vẽ lại bình đồ, trắc dọc vị trí cầu

- Tính toán lưu lượng, khNu độ cầu, xác định coa độ vai đường đầu cầu

- Phân chia nhịp và lập các phương án cầu Có thể dùng kết cấu định hình để sơ bộ tính khối lượng, xác định các kích thước cơ bản

- Chọn loại móng và mố trụ dựa vào tình hình địa chất cụ thể và sơ bộ xác định cao độ đáy móng, kích thước cơ bản của móng mố trụ Sơ bộ xác định số lượng cọc và độ sâu chôn cọc

- Lập bảng so sánh khối lượng và giá thành các bộ phận chính của cầu

- Khi so sánh về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cần phải chú ý đến mức độ công nghiệp hoá, cơ giới hoá thi công, việc áp dụng công nghệ mới và đặc biệt hiện nay thì rất cần chú ý đến vẻ

đẹp mỹ quan của công trình cầu

Như vậy sau khi so sánh lựa chọn được phương án thích hợp, lúc đó kết thúc thiết kế sơ

bộ và chuyển sang thiết kế kỹ thuật

2 Thiết kế kỹ thuật:

Phần thiết kế kỹ thuật gồm thuyết minh tính toán và bản vẽ chi tiết các bộ phận

Phần thuyết minh tính toán: Tiến hành tính toán các bộ phận cầu như kết cấu nhịp, mố,

trụ theo các trạng thái giới hạn, đảm bảo các cấu kiện đủ khả năng chịu tải cả tất cả các tải trọng tác dụng

Phần bản vẽ gồm:

Bản vẽ bố trí chung theo chính diện thể hiện cách bố trí kết cấu nhịp có lan can tay vịn,

cách bố trí mố trụ và móng Theo ngang cầu thể hiện bề rộng cầu, bề rộng phần xe chạy và

đường người đi, số dầm chính và thể hiện liên kết ngang Các kích thước cơ bản của cầu được ghi trên bản vẽ bố trí chung cùng với các loại mực nước, các loại cao độ như cao độ

vai đường đầu cầu, cao độ mặt đường xe chạy, cao độ đáy dầm, cao độ đỉnh, đáy móng…Bảng vật liệu chủ yếu cho các cấu kiện

Bản vẽ chi tiết cấu tạo các bộ phận: Cấu tạo móng, mố, trụ, cấu tạo kết cấu nhịp, chi tiết

một số kết cấu liên quan

3 Thiết kế tổ chức thi công:

Thiết kế tổ chức thi công gồm: Bố trí mặt bằng công trường, tính toán bố trí nhân lực, máy móc thiết bị phục vụ thi công, tính toán các kết cấu phụ tạm phục vụ thi công như: Chọn máy bơm, tính vòng vây cọc ván, tính ván khuôn, chọn búa đóng cọc…

Trong phần này chủ yếu các đơn vị nhà thầu đưa ra phương án thi công, từ đó các nhà thầu tự thiết kế ra các biện pháp tổ chức thi công cho từng hạng mục của công trình

2.2 CÁC TÀI LIỆU KHẢO SÁT PHỤC VỤ THIẾT KẾ

1 Lựa chọn vị trí cầu

Đối với cầu nhỏ, cầu trung nói chung vị trí cầu phụ thuộc vào tuyến đường, còn cầu lớn thì vị trí cầu lại quyết định, cần lựa chọn cNn thận để giá thành công trình rẻ nhất Yêu cầu

khi lựa chọn vị trí cầu là:

- Không làm tăng kinh phí xây dựng đường quá mức

- Các tài liệu địa chất thủy văn khu vực định làm cầu phải ổn định

- Nơi dòng sông hẹp nhất và không có khả năng đổi hướng dòng chảy

- Tim cầu nên vuông góc với dòng chảy để dòng chảy êm thuận

- Bảo đảm giao thông đường thủy nếu có

- Phải phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế xã hội hiện tại và tương lai, phục vụ quốc phòng

2 Các tài liệu cần đo đạc điều tra khảo sát ở vị trí cầu

Sau khi lựa chọn được vị trí cầu hợp lý ta cần tiến hành thu thập các tài liệu sau đây tại vị

trí cầu làm cơ sở cho thiết kế

a) Đo vẽ bình đồ khu vực kể cả khu vực dự kiến bố trí công trường và đường đầu cầu,

trắc ngang sông tại vị trí cầu Phạm vi đo đạc về phía thượng lưu bằng hoặc gấp rưỡi chiều rộng sông về mùa lũ, về phía thượng lưu bằng chiều rộng sông về mùa lũ

b) Điều tra thủy văn: điều tra các mực nước MNCN, MNTN, MNTT, MNTC v.v…vận

tốc dòng chảy, độ dốc lòng sông, bề rộng dòng sông, tình hình xói bồi, vật trôi cây trôi vào

mùa lũ Các tài liệu này dùng để phục vụ tính toán khNu độ cầu, đường xói lở, quyết định

chiều cao đáy dầm, thiết kế các công trình bảo vệ và nắn dòng chảy

N goài ra phải xác định thông thương đường thủy, cấp sông, tải trọng tàu bè, các yêu cầu

về luồng lạch

Nếu sông nằm trong khu vực gần biển cần điều tra về ảnh hưởng của thủy triều, khả năng xâm thực và các ảnh hưởng khác của hơi nước mặn

c) Điều tra địa chất công trình: bao gồm công việc xác định vị trí các lỗ khoan và

khoan thăm dò để biết địa chất chỗ xây dựng, lấy mẫu đất đá về thí nghiệm, xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất, cuối cùng vẽ được mặt cắt địa chất của sông tại vị trí cầu thể hiện chiều

dày các lớp đất, loại đất, các tính năng cơ lý của đất v.v…nhằm phục vụ cho việc thiết kế

nền móng, chọn loại móng và chiều sâu đặt móng Trong quá trình điều tra cần phát hiện có hiện tượng cát chảy, đất trượt, xói ngầm, nước xâm thực, phong hóa v.v…không Nhiều trường hợp phải thay đổi thiết kế kỹ thuật và phương pháp thi công do điều tra không chính

xác không đầy đủ

d) Điều tra khí tượng: bao gồm thời tiết, khí hậu, mùa khô, mùa mưa bão, hướng gió, tốc

độ gió, thời gian lũ, nhiệt độ cao nhất, thấp nhất v.v…Các tài liệu này rất cần cho việc bố trí

công trường, vạch tiến độ thi công và cũng liên quan tới thiết kế kỹ thuật chẳng hạn như cần

tính lực gió, tính ảnh hưởng biến dạng do nhiệt độ v.v…

e) Điều tra khả năng cung cấp nhân lực, nguyên vật liệu địa phương, các xí nghiệp

công nghiệp có liên quan cung ứng vật tư, máy móc, thiết bị, năng lượng, phương tiện vận chuyển, đường giao thông sắt, thủy bộ, tình hình cung cấp lương thực, thực phNm, chất đốt

phục vụ sinh hoạt, tình hình an ninh chính trị và phong tục tập quán địa phương Các tài liệu này rất cần cho thiết kế tổ chức thi công nhằm rút ngắn thời hạn xây dựng và hạ giá thành

công trình

2.3 LỰA CHỌN CÁC CÔNG TRÌNH NHÂN TẠO- PHÂN CHIA WHNP- KHỔ

THÔNG THUYỀN- KHỔ CẦU

1 Lựa chọn các công trình nhân tạo

Đối với dòng nước nhỏ, dòng nước không thường xuyên với lưu lượng nhỏ, chiều cao đất đắp lớn dùng cống là hợp lý, cấu tạo và thi công đơn giản, tốn ít vật liệu, mặt đường lại liên tục Cống có thể là cống đơn, cống đôi hay cống ba

Đối với dòng nước thường xuyên hay chu kỳ lưu lượng tương đối lớn cống không thể thoát nước được, hoặc so sánh với cống không có hiệu quả về kinh tế kỹ thuật thì nên xây

dựng cầu nhỏ

Đối với dòng nước lưu lượng lớn hơn (Q>100m3/s) người ta xây dựng cầu trung hay cầu lớn

Đối với cầu nhỏ và cầu trung thường làm cầu BTCT

Đối với cầu lớn thường làm cầu thép, khi không có điều kiện xây dựng trụ có thể làm cầu

treo Khi địa chất là đá không bị lún có thể làm cầu vòm BTCT Đối với cầu vượt đường thường làm cầu khung

2 Phân chia nhịp

Việc phân chia nhịp xuất phát từ yêu cầu kinh tế kỹ thuật và thông thương Trường hợp

có thông thương thì nhịp thông thương phải đảm bảo quy định tối thiểu phụ thuộc vào cấp

sông Các nhịp khác có thể tham khảo kết luận sau đây: “giá thành một nhịp (không kể phần

xe chạy) bằng giá thành một trụ là kinh tế nhất”

Trường hợp sông không thông thương cũng phải xác định vị trí của hai trụ ở nhịp bắc qua

dòng chủ trước để tránh làm trụ ở giữa dòng chủ Từ đó xác định vị trí của các trụ khác và

vị trí mố Khoảng cách các mố trụ phải đảm bảo điều kiện thoát nước

3 Khổ thông thuyền

Nếu trên sông có các phương tiện giao thông đường thủy thì phải bố trí một số nhịp thông thuyền Thông thường là hai nhịp, nhịp xuôi dòng và nhịp ngược dòng Nếu điều kiện dòng sông không cho phép bố trí hai nhịp thông thuyền thì có thể chỉ đặt một nhịp với khNu độ

láy theo kích thước của khổ xuôi dòng N hịp thông thuyền trước hết bố trí ở dòng chủ Khổ

thông thuyền là khoảng không gian trống dưới gầm cầu dành cho các phương tiện giao thông đường thủy qua lại một cách an toàn mà không một kết cấu nào được phép vi phạm

để đảm bảo an toàn giao thông Khổ thông thuyền phải được đặt lọt dưới gầm cầu ở cao độ

MNTT Các kích thước của khổ thông thuyền quy định phụ thuộc vào loại phương tiện vận

tải và cấp sông

thông thuyền (m) Không nhỏ hơn Không nhỏ hơn

Trị số trong ngoặc được dùng khi có sự đồng ý của cơ quan hữu quan

Hình 2-1 Khổ thông thuyền

4 Khổ cầu

Là khoảng không gian trống dành cho phương tiên giao thông qua lại trên cầu an toàn

Hình 2-2 Khổ cầu đường ô tô

Đối với cầu ô tô, chiều cao khổ giới hạn thống nhất là 4.5m, bề rộng K phụ thuộc vào số làn xe Một số khổ cầu được sử dụng hiện nay: K-4.5; K-6; K-7; K-8; K-9; K-10.5; K-14;

K-21; K-8+C+8; K9+C+9 Chiều rộng giải phân cách C phải phù hợp với giải phân cách

của đường đầu cầu, tuy nhiên trong một số trường hợp vì những lý do nhất định có thể giảm kích thước nhưng không được nhỏ hơn 1.2m

Khổ đường người đi có chiều cao 2.5m, chiều rộng lấy bằng bội số 0.75m (tương ứng khả năng thông qua 1000 người trong một giờ) Đối với cầu thành phố cáo khổ từ K-10.5 trở xuống, chiều rộng đường người đi tối thiểu là 1.5m, nếu khổ lớn hơn lấy bằng 2.25m Các

kích thước khác xem trong bảng

(B)

4.5m kể từ

đỉnh phần đường xe chạy

(A)

Chiều cao tiêu chuNn của

đường người đi

Là tải trọng có tính chất di động và không thường xuyên Ví dụ như trọng lượng của ô

tô, xe lửa, đoàn người và các phương tiện vận tải khác là hoạt tải thẳng đứng N goài ra còn

có các tác dụng khác của hoạt tải như áp lực đất do hoạt tải thẳng đứng gây ra, lực hãm

phanh, lực ly tâm, lực lắc ngang là các tải trọng nằm ngang

Bao gồm tĩnh tải và hoạt tải thẳng đứng của ô tô, đoàn người, lực xung kích, áp lực ngang

đất do bản thân và do hoạt tải đi trên lăng thể trượt gây ra Các bộ phận chịu lực chủ yếu của

cầu đều tính với tổ hợp cơ bản Tuy nhiên mỗi bộ phận không nhất thiết phải tính với tất cả

các lực trong tổ hợp Chẳng hạn tính kết cấu nhịp thường không có áp lực ngang của đất

Bao gồm một số lực trong tổ hợp cơ bản và thêm vào tải trọng thi công hay lực động đất

III- Xác định các loại hoạt tải thẳng đứng

Trên cầu ô tô thường có các hoạt tải thẳng đứng như ô tô, xe xích, xe bánh nặng, máy

kéo, các loại máy móc thi công, đoàn người Vì vậy khi thiết kế thường tính với đoàn ô tô

tiêu chuNn và người đi bộ, sau đó kiểm tra với một chiếc xe xích hoặc xe bánh nặng đặc biệt (khi kiểm tra không có hoạt tải đoàn người)

1 Các đoàn xe ô tô tiêu chu\n

Vì có nhiều loại ô tô đi trên cầu khác nhau về tải trọng, khoảng cách, nguồn gốc sản xuất,

nên khi thiết kế người ta quy định một số sơ đồ dựa trên cơ sở thực tế làm tiêu chuNn tính

toán thể hiện cả trọng lượng và cự ly giữa các xe Chiều dài đoàn xe không hạn chế Cự ly

giữa các xe không cho phép nhỏ hơn trong sơ đồ Cho phép tăng cự ly và xếp xe gián đoạn nếu việc làm đó đạt được vị trí bất lợi nhất

Hiện nay có 5 đoàn xe ô tô tiêu chuNn H8, H10, H13, H18, H30

Trong đoàn xe H8, H10, H13 có một chiếc xe nặng gấp 1.3 lần xe tiêu chuNn, như vậy tương ứng băng 10.4T, 13T, 16.9T

Trong đoàn xe H18 có một chiếc xe nặng 30T

Đoàn xe H30 không có chiếc nào nặng hơn

Các đặc trưng kỹ thuật chủ yếu của các đoàn xe ô tô tiêu chuNn xem trong bảng 2-3

Hình 2-3 Sơ đồ các đoàn xe ô tô tiêu chu\n Bảng 2-3 Đặc trưng kỹ thuật các đoàn xe ô tô tiêu chu\n

Loại hoạt tải tiêu chuNn của ô tô

Xe nặng Xe tiêu

chuNn

Xe nặng

Xe tiêu chuNn

Xe nặng

Xe tiêu chuNn

5 Chiều dài tiếp xúc của bánh xe theo dọc cầu m - - 0.2

8 Cự ly tim hai đai xích và hai bánh xe theo

3 Hoạt tải trên đường xe lửa

Được cho dưới dạng các đoàn tàu tiêu chuNn Tải trọng người và các máy móc thiết bị

trên phần bộ hành lấy bằng 1000kg/m2

Hệ số làn xe: Khi tính toán, cần phải xếp tải trọng trên các làn xe sao cho gây bất lợi nhất

cho công trình Thực tế, xác suất các xe cùng lúc xuất hiện trên cầu ở vị trí bất lợi là khó

xảy ra Vì vậy phải kể đến hệ số triết giảm tải trọng, còn gọi là hệ số làn xe

Trong cầu ô tô hoặc cầu đường sắt khi chiều dài đặt tải lớn hơn 25m, hệ số làn xe β lấy như sau:

Trong cầu hỗn hợp, có cả đường xe lửa và đường ô tô, hệ số β có giá trị bằng 0.75

Nguyên tắc xếp xe theo hướng dọc và ngang cầu để xác định vị trí bất lợi nhất và bộ phận nguy hiểm nhất

Theo dọc cầu:

Các bánh xe xếp thành hàng song song với tim cầu Các xe đi theo một chiều và có thể

bố trí gián đoạn với cự ly không nhỏ hơn quy định ở sơ đồ hình 2-3 để đạt được vị trí bất lợi nhất (M,N,Q) lớn nhất

Theo hướng ngang cầu:

Số làn xe có thể một hai hay nhiều hơn phụ thuộc vào khổ cầu rộng hay hẹp Nếu có hai làn xe trở lên, phải đảm bảo khoảng cách giữa hai mép thùng xe cạnh nhau không nhỏ hơn 0.1m và mép thùng xe ngoài cùng không vượt quá phạm vi mặt cầu xe chạy hoặc ra ngoài khổ giới hạn của cầu

Đối với ô tô, cự ly tim hai bánh xe đến mép gờ chắn bánh phải ≥0.5m

Đối với xe xích, mép ngoài đai xích cách mép gờ chắn bánh ≥0.25m

Ta có thể xê dịch các xe theo ngang cầu để có vị trí bất lợi nhất và tìm bộ phận nguy hiểm nhất đưa vào tính toán

XÕp xe xÝch

>=0.1m XÕp xe «t«

Hình 2-6 Sơ đồ xếp xe ngang cầu

Có thể dùng tải trọng tương đương thay thế cho việc xếp xe Trị số tải trọng tương

đương ứng với các dạng đường ảnh hưởng và ứng với mỗi loại hoạt tải có nêu trong quy trình 22TCN18-79

3 Hoạt tải thẳng đứng của đoàn người

Theo quy trình 22TCN18-79 hoạt tải tiêu chuNn của đoàn người là 300KG/m2 Khi kiểm tra với xe xích và xe bánh nặng đặc biệt nặng thì không tính tải trọng đoàn người Khi tính

ván đường người đi bằng gỗ phải kiểm tra thêm lực tập trung 180kG, lực đNy vào tay vịn

theo phương ngang và thẳng đứng là 130kG

4 Các tác dụng của hoạt tải và tải trọng khác

Lực xung kích và hệ số xung kích

Xét đến việc tăng lên của tải trọng do yếu tố lệch tâm của động cơ ô tô, ghồ ghề của mặt đường mà gây ra va cham, chấn động Lực tăng thêm đó gọi là lực xung kích Cầu thép

trọng lượng bản thân nhẹ, tính đàn hồi lớn nên tác dụng xung kích lớn hơn cầu BTCT Hệ

số xung kích phụ thuộc vào loại vật liêu, bộ phận kết cấu, sơ đồ kết cấu, loại tải trọng và chiều dài đặt tải

Đối với kết cấu nhịp cầu thép trên đường ô tô (trừ cầu treo): (1+µ) = 1+

λ

+

5 37 15

Đối với kết cấu nhịp cầu dầm bê tông cốt thép trên đường ô tô: (1+µ) =1.3 khi λ≤5m;

=1.0 khi λ≥50m; nội suy khi 5<λ<45m thì tính (1+µ) bằng cách nội suy

Đối với kết cấu nhịp cầu thép trên đường xe lửa (1+µ) = 1+

λ

+

30 18

Nhưng không nhỏ hơn 1.2 khi tính về cường độ và không nhỏ hơn 1.1 khi tính về độ chịu

mỏi

Không tính tác dụng xung kích đối với cầu gỗ, mố trụ cứng, cầu đá, cống Đối với xe

xích, xe bánh nặng, đoàn người cũng không tính xung kích

Lực lắc ngang

Hiện tượng lắc ngang rất dễ nhận thấy khi ta đi xe lửa, nguyên nhân chính là do đường ray bị lún đàn hồi, cao độ của hai thanh ray không đều nhau, toa tàu có bộ phận giảm xóc (trong cầu ô tô cũng có hiện tượng tương tự) gây ra dao động theo phương ngang Dao động

nàybị chính đường ray (hoặc lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường ) cản trở, tạo nên lực tác dụng theo phương ngang cầu Điểm đặt lực là đỉnh ray (cầu xe lửa) hoặc mặt đường xe chạy

- Đối với xe lửa trên đường đơn lấy dưới dạng tải trọng phân bố đều với cường độ 0.025Z

(T/m) với Z là cấp hoạt tải thẳng đứng của đoàn tàu tiêu chuNn

Lực hãm xe

Khi xe đang chạy trên cầu, phanh lại đột ngột, cũng như xe đang dừng bắt đầu xuất phát

đều gây ra lực quán tính, tác dụng theo phương dọc cầu, gọi chung là lực hãm

Đối với ô tô, lực hãm lấy dưới dạng tập trung đặt ở mặt đường xe chạy, giá trị tiêu chuNn

với một làn xe bằng: 0.3P; 0.6P và 0.9P tương ứng với chiều dài đặt tải 25m; = 25-50; 50m, trong đó P là trọng lượng của xe nặng trong đoàn xe Khi có nhiều làn xe cùng chạy theo một hướng thì lực hãm phải tính với tất cả các làn

Đối với xe lửa, lực hãm lấy dưới dạng phân bố đều đặt ở độ cao 2m tính từ đỉnh ray, giá trị tiêu chuNn bằng 10% tải trọng tương đương (với cầu đường đôi tính lực hãm do một đoàn, khi có từ 3 đường trở lên tính lực hãm do hai đoàn)

Lực ly tâm

Đối với cầu nằm trên đường cong nằm, khi xe chạy qua sẽ có lực quán tính ly tâm tác dụng theo phương ngang cầu, hướng ra ngoài đường cong

- Đối với cầu ô tô (chỉ tính khi R<600m): điểm đặt tại mặt đường xe chạy

- Đối với cầu xe lửa: điểm đặt ở độ cao 2m tính từ đỉnh ray

Độ lớn của tải trọng xem trong quy trình 79

khi không có số liệu về tốc độ gió, có thể lấy:

q=180kg/m2 khi không có tàu, xe trên cầu;

q=100kg/m2 khi có đoàn tàu (cầu xe lửa)

q=50kg/m2 khi có ô tô (cầu ô tô)

F: diện tích chắn gió tính theo đường viền thiết kế

ϕ hệ số đặc gió, ϕ=1 nếu đặc hoàn toàn N goài ra có quy định riêng để chọn ϕ thích hợp

Lực gió chỉ tính cho công trình độc lập, không tính lực gió lên hoạt tải, mố cầu, không

tính lực gió cùng với lực hãm phanh Hệ số giật của lực gió lấy bằng 1.4

Lực va của tàu bè

Đặt ở cao độ MNTT và ở giữa trụ Trị số phụ thuộc cấp sông (xem quy trình)

Lực do tác dụng thay đổi nhiệt độ, lực ma sát ở gối cầu, v.v…

III- Hệ số vượt tải và tải trọng tính toán

Tải trọng tác dụng theo quy trình là tải trọng tiêu chuNn Trên thực tế tải trọng có thể sai khác với tải trọng tiêu chuNn Với tĩnh tải: do một số yếu tố như trọng lượng thể tích của vật

liệu thực tế có thể sai khác với con số lý thuyết; do chế tạo, đo đạc không chính xác v.v…Với hoạt tải: xét đến tải trọng thực tế có thể lớn hơn tải trọng thiết kế (ví dụ xe trọng

tải 5T thực tế có thể chở 5.5-6T)

Vì vậy khi tính toán ta phải lấy tải trọng tiêu chuNn nhân với hệ số n gọi là hệ số tải trọng

để được tải trọng tính toán Ptt = n.Ptc

Với tĩnh tải:

Thép, BTCT, bê tông, đá xây 1.1 và 0.9

Gỗ, đất 1.2 và 0.9

Mặt đường trên cầu ô tô 1.5 và 0.9

Mặt đường xe lửa có máng đá dăm 1.3 và 0.9

Hệ số n lấy giá trị nhỏ hơn 1 khi tính chống lật, chống trượt

Với hoạt tải: gọi là hệ số vượt tải

Đối với tải trọng ô tô và người đi bộ: nh = 1.4

Tải trọng xe xích và xe đặc biệt: nh = 1.1

Tải trọng xe lửa: nh = 1.3 1.15 1.10

Ứng với chiều dài đặt tải λ = 0 50 ≥150m

Hiện nay sử dụng tiêu chuNn thiết kế cầu 22TCN272-05, ngoài ra còn các sổ tay kỹ thuật

và các quy định do nhà nước ban hành

Tiêu chu\n thiết kế cầu 22TCN272-05 (trích, có lược bớt)

Tĩnh không

Khổ thông thuyền:

Với sông không thông thuyền

Đến mặt dưới đáy của kết cấu phần trên:

Trong trường hợp dòng lũ có mang theo số lượng lớn các vật trôi hay bùn đá : 1,0m

Các trường hợp khác : 0,5m Đến tấm kê gối: 0,25m Đến cao độ của mọi công trình điều tiết dòng sông: 0,5m

Với sông thông thuyền, khổ thông thuyền là hình chữ nhật, kích thước lấy theo bảng (lấy

từ TCVN 5664-1992)

Bảng 2-5 khổ giới hạn thông thuyền trên các sông thông thuyền

Khổ giới hạn

- Khổ giới hạn đứng đường bộ:

Khổ giới hạn đứng của các kết cấu đường bộ phải phù hợp với Tiêu chuNn Thiết kế

Đường Cần nghiên cứu khả năng giảm khổ giới hạn đứng do lún của kết cấu cầu vượt Nếu

độ lún dự kiến vượt quá 25 mm thì cần được cộng thêm vào khổ giới hạn đã được quy định

Khổ giới hạn đứng của các giá đỡ biển báo và các cầu vượt cho người đi bộ phải lớn hơn 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 nhỏ hơn 5300mm

- Khổ giới hạn ngang của đường bộ:

Chiều rộng cầu không được nhỏ hơn chiều rộng của đoạn đường đầu cầu bao gồm cả lề hoặc bó vỉa, rãnh nước và đường người đi Khổ giới hạn ngang dưới cầu cần thoả mãn các yêu cầu của Điều 2.3.2.2.1 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

Hoạt tải xe ôtô thiết kế

Trừ trường hợp được điều chỉnh trong Điều 3.6.1.3.1, 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 khi áp dụng được

Tải trọng được giả thiết chiếm 3000mm theo chiều ngang trong một làn xe thiết kế

Xe tải thiết kế

Trọng lượng và khoảng cách các trục và bánh xe của xe tải thiết kế phải lấy theo Hình

2-7 Lực xung kích lấy theo Điều 3.6.2

Trừ quy định trong Điều 3.6.1.3.1 và 3.6.1.4.1, cự ly giữa 2 trục 145.000N phải thay đổi giữa 4300 và 9000mm để gây ra ứng lực lớn nhất

Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, Chủ đầu tư có thể xác định tải

trọng trục cho trong Hình 3.6.1.2.2-1 nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65

Hình 2-7 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 V và thấp hơn, Chủ đầu tư có thể xác định tải trọng xe hai

trục nói trên nhân 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 là phân bố đều trên chiều rộng 3000mm Ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích

Các trạng thái giới hạn

Trạng thái giới hạn sử dụng

Trạng thái giới hạn sử dụng phải xét đến như một biện pháp nhằm hạn chế đối với ứng suất, biến dạng và bề rộng vết nứt dưới điều kiện sử dụng bình thường

Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn

Trạng thái giới hạn mỏi phải được xét đến trong tính toán như một biện pháp nhằm hạn chế về biên độ ứng suất do một xe tải thiết kế gây ra với số chu kỳ biên độ ứng suất dự kiến Trạng thái giới hạn phá hoại giòn phải được xét đến như một số yêu cầu về tính bền của vật liệu theo Tiêu chuNn vật liệu

Trạng thái giới hạn cường độ I, II, III

Trạng thái giới hạn cường độ phải được xét đến để đảm bảo cường độ và sự ổn định cục

bộ và ổn định tổng thể được dự phòng để chịu được các tổ hợp tải trọng quan trọng theo thống kê được định ra để cầu chịu được trong phạm vi tuổi thọ thiết kế của nó

Trạng thái giới hạn đặc biệt

Trạng thái giới hạn đặc biệt phải được xét đến để đảm bảo sự tồn tại của cầu khi động đất hoặc lũ lớn hoặc khi bị tầu thuỷ, xe cộ va, có thể cả trong điều kiện bị xói lở

phá hoại, kết cấu nhịp bị võng quá hoặc rung động quá lớn v.v…

I- Theo quy trình thiết kế cầu cống theo các trạng thái giới hạn 2TCN18-79

1.Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất:

Đảm bảo cho công trình không bị đình chỉ sử dụng do không còn sức chịu lực ( về cường

độ, ổn định, độ chịu mỏi ) hoặc phát triển biến dạng dẻo lớn

Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất, bắt buộc đối với tất cả các loại cầu cống phải dùng các hệ số tính toán sau:

+ Hệ số tải trọng n cho tải trọng tiêu chuNn

+ Hệ số đồng nhất k cho cường độ tiêu chuNn RH

+ Hệ số điều kiện làm việc m

Các hệ số trên được đưa ra để xét đến những khả năng có những sai lệch theo chiều hướng bất lợi so với các thông số và điều kiện tiêu chuNn

Các công thức tính theo trạng thái giới hạn thứ nhất có dạng sau đây:

+ Cường độ tính toán R = m.k RH , RH cường độ tiêu chuNn của vật liệu

m: hệ số điều kiện làm việc, phản ánh sự khác nhau về điều kiện làm việc của vật liệu trong công trình và vật liệu mẫu làm thí nghiệm, sự khác nhau giữa các chi tiết có kích thước lớn với các mẫu thử có kích thước nhỏ

k: hệ số đồng nhất xét tới các chỉ tiêu thực tế của vật liệu sai khác theo hướng bất lợi so với giá trị tiêu chuNn Giá trị của hệ số đồng nhất k luôn nhỏ hơn 1

+ γ - Hệ số triết giảm cường độ tính toán về độ chịu mỏi

2 Tính theo trạng thái giới hạn thứ hai:

Đảm bảo cho công trình không phát sinh biến dạng chung quá lớn như dao động, chuyển

vị, lún, gây khó khăn cho việc sử dụng bình thường

Công thức tính toán:

f ≤ [ f ] Tính theo trạng thái giới hạn thứ hai được tiến hành như sau:

+ Đối với kết cấu nhịp phải tính trị số độ võng thẳng đứng, chu kỳ các dao động tự do theo

hướng thẳng đứng và nằm ngang

+ Đối với mố trụ tính trị số lún và chuyển vị

Sau khi tính toán so sánh độ võng và các chuyển vị khác của kết cấu nhịp, độ lún của mố trụ với các trị số cho phép tương ứng khi thiết kế theo quy phạm

3 Tính theo trạng thái giới hạn thứ ba đảm bảo độ bền chống nứt

Theo trạng thái này phải tính độ mở rộng vết nứt hoặc xuất hiện vết nứt trong các cấu kiện bê tông cốt thép của kết cấu

Công thức tính toán:

∆≤ [ ∆ ]

Sau khi tính toán tiến hành so sánh với các đặc trưng mở rộng và xuất hiện vết nứt trong cấu kiện bê tông cốt thép của kết cấu trong QT Ví dụ độ mở rộng vết nứt đối với BTCT thường QT 79 cho phép không quá 0.2mm Đối với BTCT dự ứng lực không cho phép xuất

hiện vết nứt

II- Theo tiêu chu\n 22TCN272-05

Mỗi cấu kiện và liên kết phải thỏa mãn Phương trình 1 với mỗi trạng thái giới hạn, trừ khi được quy định khác Đối với các trạng thái giới hạn sử dụng và trạng thái giới hạn đặc biệt, hệ số sức kháng được lấy bằng 1,0, trừ trường hợp với bu lông thì phải áp dụng quy

định ở Điều 6.5.5 Mọi trạng thái giới hạn được coi trọng như nhau

ΣηiYi Qi ≤ F Rn = Rr (1.3.2.1-1) với :

ηi= ηD ηR ηl > 0,95 (1.3.2.1-2)

Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại của Yi:

trong đó :

Yi = hệ số tải trọng : hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực

Φ = hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho sức kháng danh định được ghi ở các Phần 5, 6, 10, 11 và 12

ηi = hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan trọng trong khai thác

ηD = hệ số liên quan đến tính dẻo được ghi ở Điều 1.3.3

ηR = hệ số liên quan đến tính dư được ghi ở Điều 1.3.4

ηI = hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác được ghi ở Điều 1.3.5

Ưu điểm:

- Khối lượng riêng nhỏ

- Dễ chế tạo và dễ thi công

Nhược điểm:

- Hay bị hư hỏng do mục, mọt, hà và dễ bị cháy

- Gỗ là vật liệu có tính cơ học không đồng nhất và không đẳng hướng nên việc sử dụng phải

có chọn lọc thích hợp

Để khắc phục những sự cố trên của gỗ thiên nhiên người ta đã áp dụng các biện pháp để

bảo quản sử lý gỗ như phòng chống mục, mọt…

Gỗ sử dụng trong kết cấu chịu lực chính của cầu như cọc, dầm cầu…thường dùng các loại gỗ có tính cơ học cao như đinh, lim, sến, táu, nghiến, trai, kiền kiền…

Gỗ làm cầu cần phải lựa chọn loại cây có thân thẳng và đều (giữa gốc và ngọn không chênh lệch quá 1%) càng ít cành nhánh càng tốt, độ đàn hồi và độ dẻo dai tốt

Trong điều kiện tự nhiên bản thân cây gỗ đã chịu nén chịu uốn dọc và uốn ngang do đoá

gỗ có thể làm dầm chịu uốn làm vì giá cọc chịu nén rất phù hợp ,đó là các bộ phận cơ bản của cầu gỗ

bộ phận chịu lực chủ yếu của cầu như :dầm ,cọc nên dùng gỗ tròn tự nhiên vì nếu cưa thì mất đi một phần gỗ chịu lực đáng kể,nên bóc vỏ và phòng mục bên ngoài

3.2 VẬT LIỆU THÉP LÀM CẦU

Thép là một loại vật liệu xây dựng lý tưởng, cường độ cao, làm việc đẳng hướng (kéo, nén đều tốt) Thép xây dựng chính là một thành tựu to lớn của ngành công nghiệp luyện kim, đã tạo ra khối lượng thép lớn có tính chất cơ học và tính công nghệ đảm bảo các yêu cầu đặt ra và do vậy không ngừng mở rộng phạm vi sử dụng kim loại trong ngành xây dựng cầu trên thế giới

Những đặc trưng cơ học chủ yếu của thép là: giới hạn cường độ, giới hạn chảy, độ dãn dài tương đối khi thí nghiệm theo kéo và độ dai va chạm Trong kết cấu cầu, phổ biến nhất

là loại thép ít cacbon số hiệu CT3 cầu và M16C

Thép làm cầu chủ yếu là hai loại chính:

+ Thép than (cacbon): R0 = 1900kG/cm2, Ru = 2000kG/cm2,

+ Thép hợp kim thấp: R0 = 2000kG/cm2, Ru = 2800kG/cm2,

Các loại thép này có cường độ và độ dẻo khá cao, chịu gia công cơ khí và hàn tốt Những

đặc trưng cơ học chủ yếu của chúng như sau:

Thông số trạng thái CT3 cầu M16C

Giới hạn cường độ σb

(Mpa)

≥ 380 ≥ 380

Giới hạn chảy σc (Mpa) ≥ 240 ≥ 240

Độ dãn dài tương đối

(%)

Môđun đàn hồi 2.1×105 Mpa

Khi hàm lượng Cacbon tăng lên thì cường độ và giới hạn chảy đều tăng theo nhưng lại giảm đột ngột tính dẻo và độ dai va chạm, đó là những tính chất rất quan trọng của kết cấu cầu Khi cho thêm vào thành phần của thép một lượng nhỏ các chất phụ gia hợp kim đặc biệt và có lựa chọn như Silic, Mănggan, Niken, Crôm, Vonfram, Vadani, Titan, đồng sẽ cho phép thay đổi trong một thời gian khá rộng những tính chất cơ học và công nghệ chủ yếu của thép và có được những loại thép mới có giá trị tốt hơn

Việc sử dụng thép cường độ cao sẽ giảm nhẹ trọng lượng bản thân của kết cấu cầu và do

đó tiết kiệm được nhiều trong vận chuyển và lắp ráp Giảm nhẹ trọng lượng bản thân kết cấu

nhịp sẽ làm cho việc xây dựng mố trụ nhẹ hơn, điều này hết sức quan trọng khi điều kiện

địa chất khó khăn

Trong vật liệu thép làm cầu có thể chia làm thép kết cấu và thép liên kết:

+ Vật liệu thép làm kết cấu là các loại thép hợp kim thấp như: 15XCHД, 10XCHД, 12г2MφT, 25Л, 10г2Д

+ Vật liệu thép liên kết :

- Thép đinh tán: CT0 ÷ CT2

- Thép bu lông cường độ cao: CT45, 40X

Thép xây dựng sản xuất trong nhà máy dưới dạng thép cán có các loại mặt cắt khác nhau: thép tấm, thép góc, thép hình các loại ( chữ I,L, T,O, [) Tuy nhiên loại thép tấm là có giá trị nhất

3.3 VẬT LIỆU BTCT LÀM CẦU, VẬT LIỆU CÁCH NƯỚC

Các vật liệu chủ yếu làm cầu BTCT là bê tông, cốt thép thường, cốt thép dự ứng lực (cốt thép cường độ cao) và một số loại thép hình, thép bản

1 Bê tông

Trong QT 79 các mác bê tông theo cường độ chịu nén được dùng cho kết cấu cầu là:150,

200, 250, 400, 450 Tuy nhiên trong thực tế đã dùng cả những mác khác Ví dụ dầm dự ứng lực của cầu Thăng Long trên phần dành cho xe thô sơ đã có mác bê tông 450 Đối với mỗi mác bê tông nói trên QT 79 quy định cụ thể các trị số của cường độ tính toán chịu nén đúng tâm Rn, chịu nén khi uốn Ru, chịu cắt trượt Rc, môđun đàn hồi…

Những trị số này sẽ dược tra trong bảng phụ lục của QT

Các mác bê tông cấp 250 – 300 thường dùng cho các kết cấu lắp ghép bằng BTCT thường Bê tông mác 400 – 450 được dùng cho kết cấu BTCT dự ứng lực

Trong các kết cấu nhịp, đặc biệt trong các kết cấu nhịp dự ứng lực, để đạt được bê tông mác cao có thể áp dụng các biện pháp sau:

- Dùng loại xi măng mác cao Ví dụ PC40 thay cho loại PC30

- Tăng hàm lượng xi măng Đây là biện pháp không kinh tế Nếu tăng quá nhiều xi măng sẽ

có nguy cơ xuất hiện nhiều vết nứt co ngót và vết nứt do chênh lệch nhiệt độ toả ra không nhiều do quá trình thuỷ hoá xi măng ảnh hưởng xấu của từ biến cũng sẽ tăng theo

- Giảm tỷ lệ nước/ximăng Đây là biện pháp tốt nhưng có thể làm giảm tính dễ đổ của bê tông vì hỗn hợp bê tông có thể khô quá Khi đó nên dùng các phụ gia hoá dẻo hoặc phụ gia siêu dẻo Cũng cần dùng các loại đầm rung hiệu quả cao để đầm hỗn hợp bê tông

- Tăng cường cốt liệu, chọn loại đá cứng, cát vàng tốt và sạch không lẫn sét, bụi

- Thiết kế cấp phối hợp lý cho hôn hợp bê tông

Các công trình cầu ở vùng ven biển và vùng môi trường ăn mòn cần loại bê tông đặc chắc, ít lỗ rỗng, nên dùng loại xi măng đặc biệt bền sun phát hoặc dùng các phụ gia siêu hoá dẻo đặc biệt Ngoài ra còn cần dùng các tạo lớp bảo vệ bề mặt chống thNm thấu và ăn mòn Hiện nay hầu hết trên các công trường đều sử dụng phụ gia siêu dẻo để tạo cho bê tông

đạt cường độ sớm Ví dụ đối với dầm dự ứng lực cần có R cường độ tuổi 3 ngày bằng 80%

mác thiết kế (R3 = 80% R28) để tạo dự ứng lực sớm

Trong quá trình thi công việc bảo dưỡng bê tông trong giai đoạn hoá cứng đầu tiên là rất quan trọng Nó sẽ giảm các biến dạng do co ngót, từ biến, hạn chế được các vết nứt ban đầu trên bề mặt kết cấu

Đặc tính quan trọng nhất của cốt thép mà có ảnh hưởng đến độ bền chung của kết cấu

BTCT là giới hạn chảy của thép:

- Đối với nhóm thép A-I thì σc = 2400 kG/cm2

- Đối với nhóm thép A-II thì σc = 3000 kG/cm2

- Đối với nhóm thép A-III thì σc = 4000 kG/cm2

Môđun đàn hồi của cốt thép thanh vào khoảng 2.1×106 kG/cm2 Khả năng biến dạng dẻo của cốt thép được thể hiện qua trị số biến dạng dãn dài tương đối ở thời điểm bị kéo đứt Ví

dụ cốt thép có gờ nhóm A-II có độ dãn kéo đứt là 18% Tính chất này có liên quan chặt chẽ

đến khả năng chịu va đập, chịu uốn gập và khả năng phân bố đều ứng suất trong các nhóm

ghép nhiều thanh cốt thép Để kiểm tra tính chất này thường căn cứ vào thí nghiệm uốn gập thanh cốt thép trong trạng thái nguội

3 Cốt thép D.U.L

Các loại cốt thép thanh hay sợi có cường độ cao hơn 6000 kG/cm2 được quy ước là thép cường độ cao Chúng chỉ được dùng làm cốt thép dự ứng lực Ngày nay các công ty xây dựng lớn quốc tế đều dùng đồng bộ các hệ thống dự ứng lực do các công ty chuyên cung cấp thép trên thế gới như hãng VSL, OVM, HVM… bao gồm: cốt thép cường độ cao, mấu neo, kích…Do đó trong mỗi trường hợp cụ thể khi thiết kế phải chú ý đến cốt thép cường độ cao

Các sợi thép có thể được bện sẵn thành bó sợi xoắn gồm 3 sợi ( kí hiệu K-3), hay 7 sợi (kí hiệu K-7) , hay 19 sợi ( kí hiệu K-19) Các sợi thép có đường kinh từ 3 – 5 mm Khi cần

thiết có thể bện nhiều bó sợi xoắn với nhau Ví dụ kí hiệu K- 2×7 là bện 2 bó sợi K-7 với nhau

Ví dụ cốt thép D.U.L bó xoắn 7sợi 12.7mm của hãng VSL lấy theo Tiêu chuNn ASTM A416 - cấp 270 ( chùng dão thấp):

- Giới hạn chảy : 1670 Mpa

Phần thứ hai

MỐ TRỤ VÀ GỐI CẦU DẦM Chương 3:

MỐ, TRỤ CẦU DẦM 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ, CẦU I- Tỏc dụng của mố trụ cầu

Mố trụ cầu là một bộ phận quan trọng trong cụng trỡnh cầu, cú chức năng đỡ kết cấu nhịp, truyền cỏc tải trọng thẳng đứng và ngang xuống đất nền

Mố cầu là bộ phần tiếp giỏp giữa cầu và đường, đảm bảo xe chạy ờm thuận Mố cầu cũn cú tỏc dụng như tường chắn đất ở nền đường đàu cầu
để nền đường khụng bị lỳn

sụt, xúi lở Mố cầu cú hỡnh dạng khụng đối xứng và chịu ỏp lực một phớa

P

Mũ mố Tường thân

Bệ mố

Tường đỉnh Tường cánh

Nón mố

Hỡnh 3.1 Cấu tạo chung mố

Tường đỉnh là bộ phận chắn đất sau dầm chủ hoặc dầm mặt cầu, cú chiều cao tớnh từ mặt cầu đến mặt kờ gối

Mũ mố là bộ phận để kờ gối cầu, chịu ỏp lực trực tiếp từ kết cấu nhịp truyền xuống Tường thõn là bộ phận đỡ tường đỉnh và mũ mố

Tường cỏnh là cỏc tường chắn đất chống sụt lở của nền đường theo phương ngang cầu Múng mố là bộ phận đỡ tường trước hoặc tường thõn và tường cỏnh

Nún mố là cụng trỡnh chống súi lở, lỳn sụt ta luy nền đường taị vị trớ đầu cầu đồng thời

cú tỏc dụng như một cụng trỡnh dẫn dũng chảy, tuỳ theo độ dốc taluy, vận tốc nước, nún

mố cú thể đắp đất gia cố cỏ, gia cố đỏ hộc hoặc làm dưới dạng tường chắn

Trụ cầu cú tỏc dụng phõn chia nhịp, truyền phản lực gối từ hai đầu kết cấu nhịp, hỡnh dỏng trụ cầu đối xứng theo dọc và ngang cầu và phải đảm bảo cỏc yờu cầu về:

+ Mỹ quan

+ Thụng truyền

+ Va xụ tầu thuyền

Mố trụ là kết cấu phần dưới, nằm trong vùng Nm ướt, dễ bị xâm thực, xói lở, bào mòn

việc xây dựng, thay đổi, sửa chữa rất khó khăn nên khi thiết kế cần chú ý sao cho phù

hợp với địa hình, địa chất, các điều kiện kỹ thuật khác và dự đoán trước sự phát triển của tải trọng

Vì vậy, mố trụ cầu phải đảm bảo những yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật, xây dựng và khai thác Đảm bảo yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật nghĩa là mố trụ sử dụng vật liệu một cách hợp

lý, có kích thước cơ bản được chọn sao cho có trị số nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo về cường

độ, độ cứng, độ ổn định không bị xói lở, lún, sụt Đảm bảo về yêu cầu xây dựng nghĩa là

sử dụng những kết cấu lắp ghép, chế tạo sẵn trong công xưởng, cơ giới hoá thi công

Đảm bảo yêu cầu về khai thác: cho phép thoát nước êm thuận dưới cầu, bảo đảm mỹ

quan của cầu, không cản trở sự đi lại dưới cầu trong cầu vượt, chống bào mòn bề mặt mố trụ

II -Phân loại mố trụ cầu

+ Mố trụ cứng: Kích thước lớn, trong lượng lớn Khi chịu lực biến dạng của mố trụ

tương đối nhỏ có thể bỏ qua Mỗi trụ có khả năng chịu toàn bộ tải trọng ngang theo phương dọc cầu từ kết cấu nhịp truyền đến và tải trọng ngang do áp lực đất gây ra

Loại mố trụ này áp dụng cho cầu nhỏ, cầu trung và cầu lớn

+ Mố trụ dẻo: là mố có dặc diểm: thân mố trụ cóa độ cứng tương đói nhỏ, đầu KCN không được chuyển dịch tịnh tiến (trượt hoặc lăn trên xà mũ) Kích thước thanh mảnh, độ cứng nhỏ gồm: Xà mũ, cọc (cột) Trên mố trụ chỉ có gối cố định hoặc không cần gối Khi

chịu lực ngang theo phương dọc cầu toàn bộ kết cấu nhịp và trụ sẽ làm việc như 1 khung

và khi đó lực tác dụng ngang sẽ truyền cho cho các trụ theo tỷ lệ độ cứng của chúng Lúc này cầu làm việc như 1 khung nhiều nhịp
giảm lực ngang tác dụng lên trụ

Tuy nhiên mố trụ dẻo chịu va xô kém
các sông có thông thuyền, cây trôi không làm được Nhưng với loại mố trụ này cho phép sử dụng vật liệu hợp lý hơn nên giảm được

- Theo phương pháp xây dựng

+ Toàn khối (đổ tại chỗ)

+ Lắp ghép

+ Bán lắp ghép

3.2 CẤU TẠO MỐ, TRỤ DẺO

I Cấu tạo trụ dẻo

Là mố có đặc điểm thân mố trụ cóa độ cứng tương đối nhỏ, đầu KCN không được

chuyển dịch tịnh tiến(trượt hoặc lăn trên xà mũ) Kích thước thanh mảnh, Trên mố trụ chỉ

có gối cố định hoặc không cần gối Khi chịu lực ngang theo phương dọc cầu toàn bộ kết cấu nhịp và trụ sẽ làm việc như 1 khung và khi đó lực tác dụng ngang sẽ truyền cho cho các trụ theo tỷ lệ độ cứng của chúng

Trụ dẻo thường có hai dạng: cọc, cột

1 Trụ dẻo dạng cọc

Đây là dạng chính của trụ dẻo trong các cầu nhịp nhỏ có chiều dài nhịp L ≤ 20m, H≤

6m Tuy nhiên dạng này không áp dụng được trong trường hợp khó đóng cọc: đất rất rắn,

đất lẫn nhiều đá tảng, đá mồ côi hoặc chiều dài cọc dài quá không thích hợp làm trụ dẻo

Trụ cọc thường được áp dụng ở các thung lũng khô cạn vì nó là phương án đơn giản nhất Thường sử dụng sơ đồ 1liên với số lượng nhịp từ 1÷5 hoặc sơ đồ 2, 3 liên

T rô n e o T rô n h iÖ t ® é T rô n e o T rô d Î o

L iª n b iª n L iª n g i÷ a

Hình 3-3 Bố trí trụ dẻo

Các liên được phân cách bởi những trụ đặc biệt gọi là trụ “nhiệt độ” Trụ nhiệt độ có 2 cọc riêng biệt, có 2 xà mũ riêng Có 3 phương án phân chia như sau:

- ltc≤ (40÷45)m làm sơ đồ 1 liên

- Cầu làm 2 liên khi chiều dài 1 liên ≤ (35÷40)m

- Cầu gồm nhiều liên khi chiều dài liên biên ≤ (35÷45)m và chiều dài liên giữa ≤

(40÷45)m

Khi trụ có chiều cao lớn H = 7÷8m, để tăng cường độ cứng theo phương dọc và toàn cầu cũng như giảm bớt nội lực đối với trụ dẻo trong liên người ta bố trí 1 trụ có độ cứng lớn hơn các trụ khác gọi là trụ neo

Vị trí trụ neo:

- Liên biên đặt ở trụ số 2 để chịu đỡ lực ngang cho trụ bờ

- Liên giữa, tại trụ giữa liên, chuyển vị do nhiệt độ đều cả 2 phía

Cấu tạo:

Cọc: Tiết diện cọc thường có dạng vuông hoặc chữ nhật có cạnh lớn song song

phương dọc cầu, cốt thép chủ bố trí trên 2 cạnh ngắn, như vậy sẽ tăng mômen quán tính trụ theo phương chịu lực bất lợi Tuy nhiên để đảm bảo tính mềm của trụ, độ chênh lệch giữa hai kích thước tiết diện cọc không nên lấy lớn quá Tiết diện cọc thường có kích thước: 25×35, 30×35, 35×40

Chiều dài cọc được chọn theo chiều cao trụ và chiều sâu đóng cọc Theo QT 79, cọc

đóng sâu trong tầng đất chịu lực tối thiểu 4m Cốt thép sử dụng trong cọc là cốt thép

thường và cốt thép dự ứng lực Các quy định về cốt thép như hình vẽ sau:

- cự ly theo hướng ngang cầu là 150-250cm,dọc cầu là 70-80cm

Thông thường xà mũ gồm hai loại:

Xà mũ lắp ghép: khi sản xuất người ta ở vị trí cọc hình chóp cụt, kích thước phía dưới rộng hơn kích thước cọc là 5cm

Xà mũ đổ tại chỗ: sau khi đóng cọc đến cao độ thiết kế người ta đập đầu coc khoảng 30-40cm uốn cốt thép toả ra bốn phía rồi dùng cốt thép đai d=6mm quấn lại sau đó dựng cốt thép chủ d=(20÷24)mm và cốt thép xiên dựng ván khuôn và đổ bê tông

25 5 16

Hình 3-6 Cấu tạo xà mũ lắp ghép

Cèt chôi m« men d−¬ng

Cèt chôi m« men ©m Cèt xiªn

Trụ có thể có 1, 2 hay nhiều cột thuỳ thuộc vào khổ cầu và kích thước cột Cột có thể

có tiết diện vuông, chữ nhật hoặc hình vành khăn Cột vành khăn hay được sử dụng do giảm được trọng lượng khi lắp ráp

Cấu tạo: Cũng giống như trụ dẻo nó gồm cọc, xà mũ nhưng khác trụ là trên xà mũ có

tường đỉnh và tường cánh có nhiệm vụ chắn đất

Khi chiều cao đất đắp H ≤ 2m, l ≤ 20m có thể chỉ dùng 1 hàng cọc