Ebook cầu bê tông cốt thép trên đường ôtô (tập 2) phần 1

CẦU KHUNG BÊ TÔNG DƯỨNG L ự c Việc ứng dung bê tông dự ứng lực vào cầu khung đã giải quyết được các vấn đề: - Triệt ticu được các vết nứt; - Áp dụng được vật liệu cường độ cao, giảm trọn

GS.TS LÊ ĐÌNH TÂM

BÊ TÒNG CÓf THÉP TRÊN ĐVÓNG ÔTÕ

TẠP 2*

(Tái bản)

NHẢ XUẤT BẢN XÂY DỰNG

HÀ NỘI -2010

L Ờ I N Ó I Đ Ầ U

Tiếp theo Tập 1 cuốn c ầ u bê tô n g c ố t th é p tr ê n đ ư ờ n g ôtô, đ ể tạo

m ột tà i liệu hoàn chỉnh về cầu bê tông cốt thép, tác giả biên soạn Tập 2

n h ằ m giới thiệu các kiến thức cơ bản về các loại cầu bê tông cốt thép nhịp lớn k h ô n g thuộc hệ dầm đơn g iả n n h ư hệ cầu khungt cầu d ầ m liên tục

th i công đ ẩ y, thi công hẫng, cầu vòm và các cầu hệ liên hợp với dây.

Tập 1: T ừ chương 1 đến chương 7

Tập 2: T ừ chương 8 đến chương 13.

S á c h d ù n g là m tà i liệu g iả n g d ạ y cho chuyên n g à n h c ầ u h ầ m,

C ầu đ ư ờ n g trong các trường đại học, cao đẳng và tru n g học chuyên nghiệp và củng làm tài liệu th a m khảo cho các kỹ sư thiết kế.

Tác g iả x in bày tỏ lòng biết ơn đến các bạn đồng nghiệp trong Bộ m ôn Cầu h ầ m , Khoa c ầ u đường trường Đại học Xây dựng đã g iú p đd, tạo điều kiện hoàn th à n h tòi liệu này.

T rong quá trinh bên soạn sẽ không tránh khỏi thiếu sót, ră t m ong được độc g iả góp ý.

d ạ n g tường m ả n h , hoặc cá c cột giằng với nhau thành khung ngang.

Cẩu k h u n g có khối lượng bê tông nhỏ hơn hệ dầm, ngoài ra có ưu đ i ể m nổi bật vềchất lượng khai thác và bảo quản sửa chữa vì đường đàn hồi trơn tru và ít k h e biến dạng

Do m ố trụ làm bằng bê tông cốt thép, kích thước nhỏ nén có thể thích hợ p c h o các cầu qua đường, cầu cạn trong thành phố, nơi cần dảin bảo khòng gian thông t h oán g và tầm nhìn cho xe cộ và hành khách dưới cầu hoặc sử dụng vào cac mục đích đặc biệt (ví dụ: irong các cầu dẫn nhi ều nhịp có thể tận dụng không gian dưới cầu làm g ar a ôtô, hoặc

k h o chứa hàng hoá )

8.2 C Á C L O Ạ I C Ầ U K H U N G

Cầu k h u n g bê tông cốt thép trên đường ôtô có thể làm dưới dạng:

1 Cầu k h u n g hẫng một nhịp k h ô n g khớp, trụ có dạng các cột m ề m (hình 8 la)

2 Cầu k h u n g m ột nhịp ch ân k hớ p hoặc ngàm với móng (hình 8.1b,c)

3 Cầu k h u n g nhiều nhịp chân n g à m hoặc khớp với Iĩióng (8.1.d,e)

Cầu k h u n g k h ô n g khớp được áp dụ ng rộng rãi vì có cấu tạo đơn giản và ch iề u cao

ki ến trúc thấp d o m ô m e n dương trong dầ m chủ nhỏ hơn Khung chân k h ớ p ít chịu ảnh

hư ởng của các tác đ ộ n g thứ cấp, nhưng cấu tạo khớp phức tạp, điều kiện khai thác, bảo

q u ả n khó khăn, hơn nữa chân khớ p k hôn g được ngập trong nước nên t hư ờng chỉ dùng được c h o cầ u cạn, nơi châ n k h u n g luôn khô ráo

Cầu kh ung m ột nh ịp bê tông cốt thép thường chủ yếu được sử dụng c h o cá c cầu qua đường, cầu cạn và vượt các sôn g suối nhỏ Cầu khung nhiổu nhịp do chiề u d ày c ủ a các trụ cột m ả n h n ên ít được áp d ụ n g vào các nhịp chính ở các sông có t hô ng t h u y ề n hoặc

c â y trôi, m à ch ủ yếu áp d ụn g vào cầu cạn và cầu dẫn lên cầu chính

5

Việc áp d ụ n g bê t ôn g d ư úriii lưc dã c h o phép vượt các nhịp rất dài q u a s ó n e rỘ!:o đạc

biệt có thế áp dụng kết câu lắp iihep tron 2 hệ khung dầm và klumíỉ liên tục (xem chưivnư 9) Cầu khung bê tông dự ứim lực mỏt nhịp có thể đạt được nhịp lừ so 4- 80m

a)

H ì n h 8 1 A \ h ' í iụní ĩ i' (ht kllUỉìg b i ’ Ịò)ỉ\ị c o ! ĩ ỉ h ’Ị) tlìKỜIHị

i ) Khớp; 2) KỈIƯ nòi í>iữa các hen

Iỉê tông d ự ứng lực đà c h o phép ra dời nhiều hệ cầu khung mới (hình 8.2), mà k}'t cảỉ chính là một khung d ạ n g c h ừ Y thi còng hàng (đúc hoặc lãp hãng) Đầu hẫng cánh T 0) thể liẽn kết vứi nhau bằng:

- Liên kết cứng (hình 8.2a) ih\ ta có hệ cầu khung liên tục, trong dó tĩnh tai là n việ;

t h e o SƯ đ ồ thi c ô n g n h ư m ộ t d á m h ẫ n e , SO' đ ồ li ên t ụ c chi làm việc khi c h ị u t ĩ n h u i c h a thêm (sau khi hợp long dấu lìàrì£) và hoạt tái Hệ này íiâv nòi lực phụ lớn khi Cìịu tr biến, co ngót, lún m ổ trự và nhàt là biến thiên nhiệt độ Đò mum anh hưởrm cua cá; bièi

d ạn e có thế:

- Hai đầu hẫng liên kết với nhau bằns khớp di đ ỏ n c dươc theo chiểu dọc (hình s.2b

hê có tên là "cđu k h u n e hẫníỉ".c c

- H a i dáu h ẫ n s liê n kết v ớ nlìa 1 1 băn SI một dám đơn íiiiin (h ìn h 8 2 c ) , họ n à y m a i i i tòi

“cáu khung T d ầ i n đeo"

C ẩu k h u n g h ẫ n g và k h u n r T c á m đ e o là hộ ít \ à khónsi ch Ị Lí a n h liướno c ủ a cá- Y !Cí

dạng phụ, nhưng diều kiên khai :hác không ỉốt xc chạy khõnụ êm thuận vì dường -iài

hổi ẹ ãy k h ú c và trên m ặ t cati c o íihiéu k he co eiãn

CẨU k h u n g bê tông cốt thép thường có thể dùn g cho cầu m ột nhịp (hình 8 l a) hay

nh lềt nhịp, cho các cầu vượt đường (hình 8 le), các cầu cạn tròng thành p h ố (hình 8.1 d),

(hình 8 l e) Đ ể gi ảm ả nh hưởng của nhiệt độ đến m ô m en uốn trong hệ thì c ó the chia

cầ u th àn h nh i ề u liên, m ỗ i liên dài không quá lOOm Cũng cần lun ý rằng ảnh hưởng của biến th iên nhi ệt độ đ ến nội lực trong hệ còn phụ thuộc vào độ m ản h của c hâ n khung, độ

m ả n h c à n g lớn thì m ô m e n uốn càng nhỏ nhưng chịu ổn định lại k ém và ngược ỉại, vì vậy kích thước c h â n k h u n g thường phải chọn nhiều lần để có lời giải thoả m ã n m ụ c tiêu chịu

m ô m e n và lực dọc

Cầu k h u n g nhiều n h ị p thường làm liên tục, ví dụ cầu qua thung lũng Gelđebactal ớ

Đứ c đã c h ọ n hệ k h u n g liên tục 10 nhịp, mỗi nhịp 20m (hình 8.3), cầu rộ ng 20 m có độ dốc dọc 3 ,5%, chiều cao trụ tới 30m

Mặt bằng

' /*_<N ^ /

! 2 ã Õ 3 ^ 2 ã o - l

H ìn h 8.3 Cấu (ịita thung lũng Gelđebactơl ở Đức

Đối với cá c cầu vượt đường thì thường dùng hệ ba nhịp, trong đó nhịp chính la mộ'

k h un g có c á n h hẫng, hai nhịp biên là các nhịp đơn giản tựa trên côn gxôn Hình 8.4 là v:

dụ m ộ t cầu k h u n g ba n h ị p vượt đường sắt Cầu có nhịp chính 14m, có hai cô ng xô n dà: mỗi b ên 3 , 2 m đ ỡ n h ị p đơn giản dài 9m Chiều cao dầ m chủ ở giữa nh ịp hnh = 0,9rn

(0,064/), ở gối h g = l , 7 m ( l , 9 h nh) Cầu rộng 18 ,lm , tựa trên 7 cột tạo th ành khung liêr kết kh ớp với m ó n g Chi tiết bô trí cốt thép thể hiện trên hình 8.6

8 3 2 H ệ d ầ m m ặt cầu

Hệ d ầ m m ặ t cầu tr on g cầu khung cũ ng được cấu tạo theo n g u y ê n tắc c ủ a hé c ầ i

d ầ m bê t ô n g c ố t th é p t hư ờno cồm ban mặt cầu, d ầ m ngang và các d ầ m c hủ , và kh

c ầ n t h iế t c ó thể có d ầ m dọc phu Dầm chủ thường trực tiếp tựa trên các cột chài khu ng (hình 8.5) các c h â n lại liòn kết với nhau thành một khung ngang liên kết ngàn hoặc k h ớ p với móng

Ilìtih 8.6 Bò trí cất thép câu khuiiíỊ bê tỏng cốt llìép thường

8.4 CẦU KHUNG BÊ TÔNG DƯỨNG L ự c

Việc ứng dung bê tông dự ứng lực vào cầu khung đã giải quyết được các vấn đề:

- Triệt ticu được các vết nứt;

- Áp dụng được vật liệu cường độ cao, giảm trọng lượng kết cấu, tăng chiề u dài nhịp, nâng cao chí tiêu kinh tế kv thuật;

- Áp dụng được công nghệ thi công hẫng (lắp hảng và đúc hẫng) không cần giàn giáo, không chịu ảnh hưởng của địa hình, thuỷ văn và thời tiết, đẩy nhanh tốc độ xây dựng;

- Áp d ụ n s được nhiều sơ đồ mới phù hợp với đặc tính chịu lực của vật liệu, tăng chất lượng khai thác và an toàn công trình

Trôn hình 8.7 sú ới thiệu sơ đồ cầu khung một nhịp 72m qua sông Ch p re e ở Berlin (Đức) Cầu tiết diện hộp dược xâv dựng theo phươno pháp đổ bê tông hẫng Kết cấu chịu lực chính gồm hai khung đ ứ n s độc lập so le nhau 4,68m Khung tiết diện h ộ p c h iề u ca o thay đổi: ớ giữa nhịp l,3m, ớ gối 3,2m, chiều dày bản xe chạy 2 6 0 m m , bản đ á y có chiều dày thay đổi từ 150 H- 550m m Chân khung dạng hình tam giác g ồ m một h ộ p h ẫ n g dài 8m, một tườniỉ đứng và một bản xiên, liên kết cứng với nhau và với mó ng Bố trí cốt thép và càu lạo hộp thổ hiện trên hình 8.8

Hình 8.9 thê hiện cầu khunR dự ứng lực nhiều nhịp áp dụng vào cầu dẫn số 4 Bãi

C h á y (Q.iảnsi Ninh) Cầu gồm 3 nhịp theo sơ đồ (21,5 + 30,00 + 21,5) = 73, 00 m Chiều

r ộn g toàn cầu 23m chia thành hai cầu đứng song song, mỗi cầu rộng 1 l , 5 m , g ồ m lan can

0 , 4m , duờns người đi 2,5m, dải phân cách 0,25m, phần xe chạy 8,00m Mặ t cắt n g an g

có hai d.’m chú tiết diện T đúc tại chỗ cao 2 0 0 0 m m , vách dầy 3 0 0 m m , đ á y có bầu d ầ m rộng 8(Xmm, dầy 300mm Chân khung gồ m hai cột bê tông cốt thép tiết diện bát giác, kích thước 1500mm, ngàm vào món g cọc tròn bê tông cốt thép đúc tại c h ỗ đường kính

2 0 0 0 t m r Cốt thép dự ứng lực dọc mỗi d ầ m gồ m 5 bó, mồi bó 12 tao 1 2, 7m m bố trí ỉiên tục q u a cả ba nhịp Cốt dự ứng lực ngang bản mặt cầu dùng i tao 2 i , 8 m m bô' trí cách nhau 0,63m Kích thước tiết diện ng ang tại các trụ và liên kết ngàrn với d ầ m thể hiện tivn hình 8.10

C ầ u được đúc tại chỗ trên giàn giáo cố định

So VÓ I hệ cầu dầm thông dụng, cầu k h u n ạ Bãi Cháy có chỉ tiêu kinh t ế và khai thác tốt h ơ n co chọn liết diện hợp lí và giảm được các gối cầu

Trụ P1

Tỷ lẹ 1:200

Hình 8.10a Mặt cắt iìí>aiìíỊ tại trụ P1

15

đã nói về phương pháp phàn khối ngang áp dụng cho cầu bê tông dự ứng lực kéo sau Nếu các khối phân theo chiều ngang được thi công lièn tiếp từng đốt (đúc hẫng, đúc đẩy) thì eọi là phương pháp phân đoạn Trong kết câu ihi còng phân đoạn thường xuất hiện m ô m en uòn hai dấu do tải trọng thi công hoặc khai thác nên đặc biệt thích hợp với các tiết diện hộp, chịu ổn định lốt troníỉ khai thác cũng như thi công.

Thi công hẫng đã được sử dung từ lâu đổ xây dựng các cầu hẫng bằng gỗ (hình 9'. la), cẩu vòm (hình 9 lb) và cầu khung (hình 9.1c) Phương pháp thi công hẫng chí thực sự được: phát tricn vào khoáníí 1950 khi ra dời bỏ tônsỉ dư ứng lực, irong đó đã sử d ụ n g các

bó cáp cường độ cao chịu cá tải trọng thi công và khai thác đc xây dựng các cẩu d ầm và khung liên tục dự ứng lưc trên toàn thế giới Có thế kc một số cầu bê tông dự ứng lực nhịp lớn thi công hẫng: cầu Medway ở Anh nhịp 152m, cầu Avtozavod ở Matxcơva (Nga) nhịp 148m, cáu Hirosima nhịp 236m và cầu Hamana ứ Nhật Bản, cầu G a te w ay ở

Úc nhịp 260m, cầu Hạ Môn ở Trung Quốc nhịp 270in, cầu Raís un det 2 9 8 m và cầu

Stolmisundet 3 0 lm ớ Na Uy

Khoảno năm 1960, từ ý tưởng của phương pháp thi cỏne hảng các giá v ò m bằng cách treo giá vòm lên các dây tựa trên tháp đế sáng tạo một loại cầu độc đáo cả về chịu lực, thi công và mỹ quan, đã được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế siới là cầu d ây văng Xuất phát từ cẩu d ầm liên tực thi công hảng với các bó cáp nằm trong tiết diện bê tông, đến

bó cáp nằm nsoài tiết diện và nâng cao trên tháp để thành cầu dây vãng Sự xuất hiện cầu bè tôns dự ứns lực và cầu dâv vãno thi cõng hẫng đã thav thế cho cầu giàn thép nhịp lớn trên đirờníi ôtô vào cuối thế kv XX đầu XXI và đã chứng minh tính ưu việt củ a các

c ầ u i l á m b ê t ỏ n s d ư ứnti l ực thi c ô n g h ẫ n s

17

Ị ỉ ình 9.1 ('ác Ịyhươnọ pháp tlii cònọ hổ.h.v rõ ảịự"ì õ í ■ ' ' • ■ ’ • o ‘ ; ^ ' ,-1 ' ’ ‘ ‘ “ *- * 1

ơ nước ta p h ư ơ n g ph áp thi công hẫng bắt (láu được áp dụim khi xây d ự n g cầu R ào (Hải P h ò n g ) k h o ả n g n ăm 1979 -1980 (lắp hẫng), sau đó cong nghệ được á p d ụ n g để xây d ự n g t h à n h c ỏ n g cầu An Dương, cầu Niệm (Hài Phòns) Phương p h á p chỉ thực

sự được ứng d ụ n g rộng rãi vào thời kỳ mớ cửa, huí đầu ùf cầu Plnì Lươ ng n ă m 1996(Hải D ư ơn g ) , c ầ u G ia n h nă m 1998 (Quảng Bình) , chỉ trons vòníĩ 20 n ă m ta đã xây

dự ng được h à n g loạt cầu dám liên tục bầne bẽ t ôn s đự ỨI12 lực nhịp tới 130m trẽn

k h ắ p m ọ i m i ề n đất nước như cầu Tiên Cựu (Hái Phòng), cáu Hoàng L o n g (Th an hHoá), c ầ u Q u á n H ầ u ( Q u ả n g Rình), cầu Rình Lợi (thành phố Hổ Chí M i n h ) , c ầ u Hoà Binh, cầu A n D ư ơ n g II, cẩu Lạc Quần (Nam Định) và các cẩu rất lớn n h ư cầ u dây

vă ng M ỹ T h u ậ n (20 00 ), cáu Kiền (2003)

Hiện nay c ô n g nghệ thi còng hẫrm cáu bê tỏnu dự ứne lực và cáu dâv vang đ a n ” là công cụ hữu hiệu và chú yếu đế xâv dựnu các cầu lớn ờ nước ta

9.2 N G U Y Ê N TẮ C THI CÓNG HANG

Thi cô ng h ẫn g là phương pháp thi công, troim dó cầu dược phân thành nhi ều đoạnliên tiếp, đốt sau nối h ẫn e vó’! dốt trước cho đòn khi hoàn thành cáu Nếu thi có ng h ẫn s

bắt đầu từ hai mô tiến dần vào giữa nhịp, dùng trọng lượng bản thân m ố đ ể đ ả m bảo ổn định thì gọi là thi công hẫng có đối trọng, nếu thi công hẫng bắt đ ầ u từ trụ ra hai phía

c ho đến khi các mũi thi công gặp nhau, trong đó hai cánh hẫng của kết cấ u nh ịp tự cân bằng nhau thì gọi là thi công hẫng cân bằng

Mỗi đoạn sau khi hoàn thành, phải chịu được tải trọng bản thân và trọ n g lượng của các đốt tiếp theo cùng với tải trọng của giàn giáo và thiết bị cần thiết M ỗ i đ o ạ n được liên kết chắc chắn với khối trước ngay sau khi bê tông đủ chịu lực và tạo t h à n h c ơ sở để thi công các đốt sau

N h ư vậy trong quá trình thi công, dưới tác dụng của tải trọng b ản thân, kết cấu chịu

m ô m e n m ột dấu nhu ưiộl dầm hẫng, có trị số lớn nhất tại gối và g i ảm d ầ n tới 0 ở đầu hẫng Tại mỗi tiết diện, trị số m ôm en tăng dần theo tiến trình thực hiện, tức là theo độ dài cánh hẫng Để chịu các m ôm en này, cứ mỗi bước xây dựng lại bổ x u n g cá c bó cáp

d ự ứng lực lên biên trên kết cấu (hình 9.2) và các bó cáp được tăng d ầ n t h e o độ tăng môrrien sau mỗi bước thi công

Trên nguyên tắc không cần đến giàn giáo, trụ tạm nên còn gọi là p h ư ơ n g p há p thi

cô ng tự neo Các bó cáp này chẳng những chịu trọng lượng bản thân kết cấ u trong thi

cô ng m à còn để chịu tĩnh tải và hoạt tải khai thác

Iĩìn h 9,2 Nmiyên lắc thi công hẫng cầu bê tỏiiíỊ dự ứng lực

Thi công hẫng có thể thực hiện bằng phương pháp đúc tại chỗ trên già n g iá o di đ ộng gọi là đúc hẫng, trong đó giàn giáo, ván khuôn treo, có chiều dài bằng c h iề u dài phân đoạn, tựa vào khối trước để đúc các khối tiếp theo, sau khi hoàn th àn h m ỗ i đoạn, ván

k h u ôn được đẩy ra phía trước và quá trình tái diễn cho đến khi kết thúc Phư ơng pháp

đ ú c hẫng đ ảm bảo tính liền khối giữa các đốt đúc, ngoài cốt thép d ự ứng lực, cốt thép thường cũng được bố trí liên tục qua tất cả các tiết diện nên khả n ăn g toàn kh ối và chịu lực cắt tót hơn Nhược điểm của phương pháp đúc hẫng là ánh hưởng c ủ a từ biến và co ngót lớn ho'n, chất lượng của bê tông kém đồng nhất do chò tạo tại chỗ, c hị u ản h hưởng

19

của nhiều yếu tố khó kiểm soai như th.ành phần và chất lượng vật liệu, c h ế độ bảo dưỡng, ý thức c ủ a cán bố, cônsĩ nhân th;am gia thi còniì và ành hướng của thời tiết.

N ếu c á c đ o ạ n được đúc sẵn rồi c h ứ đến lắp ráp tai hiên trường theo p h ư ơ n g p h á p

h ẫ n g c â n b ằ n g thì gọi là lắp hẫng (hiìn.h 9.2b) Các đòt dẩm phân khối th e o c h i ề u

n g a n g đ ư ợ c c h ế tạo tại các xí ng hi ệp s ả n xuất bê tóns hay bãi đúc trên bờ L ắ p hãno

g i ả m đ ư ợ c ả n h h ư ở n g c ủ a từ biến, co ngót do trước khi lăp và căng cốt thép , bê tô n ỵ

d ầ m đã đ ủ k h ô cứn g, n° o ài ra do bê tôma đưoc sản xuất trong xưởng, ít bị ả n h hưởniỉ

c ủ a thời tiết, lại tuân theo một c ô n a inghê thích hợp đươc lặp lại nh iề u lần, dưới sư

g i ám sát c h ặ t c h ẽ củ a các kỹ sư tư v ấ n , nên chãi lượng bẽ tóns được đ ả m b ả o tốt hơn,

đ ồ n g thời tố c đ ộ thi công có thể nhanlh hơn do khôns phái chờ đợi sự đ ó n g cứ ng củ a

m ô m e n d ư ơn g d o hoạt tải

- Thích hợ p để xây dựnsĩ các dầm liên tục, có ưu diếm vé chịu lực, có độ d ư thừa, chỉ tiêu khai thác tốt và tính thẩm rnv cao,

- Thích hợ p với các tiết diện nsang hình hộp có kha nănsi chống xoắn tốt và hệ số sử dụng cao ( x em m ục 9.4.3.1)

- Đ ẩy n h a n h tốc độ thi cồ n s vì có thế tiến hành thi côns từ nhiều mũi, mỗi mũi dược tiến hành từ hai phía trụ Hiện nav tốc độ thi công có the đạt lm/mũi/n^ày

- Nâng cao tay nghề của cán bộ và công nhân thi cỏns do côim việc dược lập lại nhiều lần

Chiều dài nhịp th ôn s dune nhất của cđu liên tục tlìi còns hầna troim k ho ản g 60 4- 150m H i ệ n n a y nước ta đã và đ a n s thi công nhiều cáu liên tục đúc hẫng có nh ịp từ

120 4- 1 3 0m n h ư cầu Phú Lương, cầu Gianh, chiều dài kv lục cua loại cầu này có thể lên đến trê n 3 0 0 m

9.4 C Á C S ơ Đ Ồ CẦU BÊ T Ô N G D ư ÚNG Lực THI C Ô N G H A N G

9.4.1 Cầu k h u n g thi cóng hẫng có đối trọng

Cầu thi công hẫng có đối trọng thường được xây dựng từ mố, trong đó d ầ m được liên kết ng àm vào inố và khi thi công, trọng lượng bản thân mố đả m bảo ổn đị n h cho công trình (hình 9.3a,b) Để tránh m ố cầu quá nặng nề, nâng cao cánh tay đ ò n củ a m ô m e n giữ, có thể xãy dựng trước một nhịp biên trên đà giáo để làm đối trọng thi cô ng nhịp chính (hình 9.3c) Hình 9.4 giới thiệu ví dụ cầu La Grande - Côte ở Pháp, cầu được thi công hảng từ hai mố

H ình 9.3 ư b) Cầu Ỉlỉi côỉĩq húnq ĩừ Ỉ ì i ỉ i mổ;

c) Cầu ỉlìĩ cónẹ hchìg ỉrèn cơ sở nhịp biên đúc trước trên đà giáo

21

62,95 62,95

H ìn h 9.4 c 'ưu La Grcuỉde - Côte ở Pháp ỉhi cônạ lìẫỉìíị từ hai mỏ

Cầ u k h u n g thi c ô n g hẫng từ mố thường bị hạn chế vổ chicu dài nhịp vì m ô m c n lật tại

m ố rất lớn, c h ú n g thường chỉ được áp dụng cho các đicu kiện địa hình thích họp Ví dụ cầu m ộ t nh ịp trong thành phố để vượt các con sông, kênh rạch khi kết cấu trụ ánh hường tới giao th ổng thuỷ dưới cầu

9 4 2 C ầu d ầ m d ự ứng lực thi công hảng can bãnịí

9 A 2 A C ầ u d ầ m tiãnị* vù klĩimịỉ 7' cỏ dám đeo

Cầu d ầ m h ẫ n g có thế thi t ỏ n g hai nhịp biên trẽn giàn giáo, thi cổng hảng hai cánh trên giàn giáo treo, và nhịp đro giữa báng các biên pháp cáu láp thônỵ ihườrìí* cho nhịp giản đ ơn (hình 9.5 a,b)

Cẩu k h u n g T có đ á m đeo là loại cẩu thuộc hộ lĩnh định kót hợp hai [oại kết cấu và hai cổng ng hẹ thi c ô n g riêng biệi: phán trụ có canh lìẫnụ (dạng chữ T) là m ột khum* lĩnh định d ạ n g T có tiết diện n s a n s dạng hộp hay một trụ f ó cánh được llìi còng theo còng nghệ hẫnỉĩ, phần còn lại là các dầm đơn siản kẻ tư do lên dấu hầne khung T (hình 9.5c) thi c ỏ n g theo các phương pháp lao lãp cáu bẽ tóng dự ứng lực thôns thường Như vậy cáu là mộ t hệ tĩnh định cỏ dạng biểu đồ m ò m : n uốn Riồnii như một cẩu khung liên tục, phần k hu n £ T chịu m ô m e n âm thường có tiốt diện hộp đúc hàne hoặc láp ghép theo phương ph áp phân khối ngaim, phấn dam đơn ụiản dó giam trọng lươne vạn chuyển và láp ráp, các khối thường có tiết diện T, 1, u hoặc u imược

Các dá m đơn gian lắp elìóp cua dấm đeo tiết diện T, ỉ được kê trên dám noani’ dầu cánh lìẫns và có số lượn 2 tu ỳ theo trọns lượniĩ cáu láp vá ván chuyên các khói, hoặc bằriR số lượng vách củ a dam hộp cánh T Hình 9.6 ihế hiện mặt cai nuang của cẩu klmnti

T d ầm đeo

Họ k h u n g T d ầ m đ e o d o tòn tại nhiều kh ớp nen mặt cáu thườne k h ô n g h ã n g pháiig,

n h i ề u k h e n ố i , x e c h a y k h ô n u ê m , đ ư ờ ĩ i e d à n hói hị uã y k h úc , kèt c à u c h ị u x u n g kícli

k c m và đ ộ a n t o à n t h ấ p vì k h ó n s có độ d ư tlnìa

Bêtòng trên dán giáo Thỉ công hẫng

1 5 -3 0

18

ìoài 24

Chiều dài và chiều cao dầm đeo thường chọn theo chiều dài nhịp của cầu dầm đơn giản lấp ghép, điều kiện chuyên chứ và phương tiên lao láp (thỏnc thường dưới 33m) Chiều dài c án h h ẫ n g xác định theo điểu kiên chịu lực của cánh chịu mômen âm và 011

đị nh c ủ a m ó n g trụ khi chịu hoạt tải Thôn?, ch ườn 2 chiều dài cánh hẵn° thưòng chọn trong k h o ả n g 0,1 -ỉ- 0,30L, trong đó L là khoảng cách từ tim đến tim trụ Chiều cao tại

m ú t h ẫ n g t hư ờng chọn bằng chiều cao dầm đeo và tăim dần vào trụ khung để thích hợp với biểu đ ồ m ô m e n , thường trong khoảng 0,0'65 H- 0,07 L Biên dưới cánh hẫng có thó'

ch ọn th ẳn g để đ ơ n giản ván khuôn hoặc theo dạng đườna cong đế tăng vè mv quan

Hình 9.7 giới thiệu kết cấu nhịp khung T có dầm đeo, cáu có nhịp chính 84, lm chiểu dài cán h hẫ ng 24m, chiều dài nhíp dầm đeo 24m Cẩu rộng 19rn sổm 4 làn xe ôtỏ 4x3,5 14m và hai lề người đi rộng 2x 2, 5m Trên măt cát ngang, phán cánh háng s ồ m ba ỉ lộp rộng 2,8m, chiều ca o thay đổi từ 1,61 m (ớ đầu hảng) đến 5,7m (ỏ' giáp trụ) Phần dầm (leo

g ồ m 6 d ầ m bán lắp ghép bê tông dự ứng lực tiết diện I cao 1,55m đặt tại vị trí vách hộp

Trê n n g u y ê n tắc d ầm đeo kê lên lên cánh T bằng các gối của dám dơn gián, mội cố định, m ột di độ ng Trên hình 9.8 thể hiện một 2ối cao su cho dam dơn «ián

Gối ^neo prene, neoílon)

H ình 9.8 Sơ íìổ dầm deo tựa ìêỉỉ kiiitỉiíỉ T

9.4.2.2 Càu khỉinq T liên kết khớp tụi giữa nhịp

Để tăng chất lượng khai thác, có thế giảm bớt các khop irong cẩu khung T d ầ m đ eo và lợi dụng tối đa ưu thế của công nghệ thi công hẫng bằng cách kéo dài đoạn hẫng thay cho dám deo, như vậv dầm được thi công hảng hoàn toàn đến khi hai cánh gặp nhau tại giữa nhịp, 'tại điểm giao nhau, để tránh bươi; nhảy về độ vông của hai dầu cánh hẫng khi chịu hoạt túi, phải đặt một liên kết (hình 9.9) Nếu cầu dược thi công hẫng cân bằng hoàn toàn

từ hai trụ bìcn thì nhịp biên có chiéu dài bàng nửa nhịp chính (hình 9.9a) Nếu nhịp biên vừa được thi công cân bàng vừa được thi công hẫng (ừ mổ ra thì ta được các nhịp dài bằng nhuu (hình c) % v Đục điểm của liên kết lì có thể đàm bao đẩm xoay tự do n h ư một khớp, chịu được phản lực dương và âm (hướng lén và xuốno) và có thể đê dầm hẫng di chuyến dọc tự do khi chịu nhiệt độ Iliay dổi ta gọi là khớp irượt Hình 9.10 thể hiện các sơ dồ cấu tạo của khớp trượt

Khớp trượt

Khớp trượt b)

112

/ ' # /

H ình 9.9 c 'úc sơ dồ cầu khung T ỉiẽti kết khớp

ỉỉìn h 9.10 Cúc so' (ỉn khớp irưíV a) Gối con lãn có dây neo chổng ỈIỈIỎ; b) l iianỉi liíiì khớp; c) Nạảtn tnỉcrt

Chiều dài nhịp của cầu khung T có khớp có thế đai các nhịp từ 60 -7- lOOm C h i ề u cao

d á m tại giữa nhịp thuóuo chọn du cao tỉe íhuận 'Ợ1 clio tlVi còns Ví du chọn lơn h ơn 2m

để có thể dỗ dàng chí.; tạo tiết diẹn hòp, chicu cao vlẩm ờ J’ối có thê lây như cầu k h u n a T

đ ầ m đ e o H = 0 , 0 6 5 -ỉ- 0 0 7 0 L Đ á y d ấ m thường chọn theo đani’ dưòìiíi c o n u b ậ c ha i

H ệ cầu khung T c ổ kh.^p được x em là đơn gian vì là hê tĩnh định dirứi tác d ụ n g của tĩnh tải và dự ứng lực 'à chỉ trở thành siêu lĩnh khi chịu hoạt tai Tuy là hệ siêu tĩnh -khi chịt! hoạt tải nhưng toàn hộ c,<nh lìẫna chỉ chịu mỏmen một dâu (âm), do đỏ cốt thép dự ứng lực chủ yêu b ố trí ở biên tivn dám, mỏmen dương chi có ỉ hể xuất hiện rất nhỏ tai tiết diện ^ầ n khớp,

D o tính đơn giản về chịu lực, cầu khunR T có khớp llìi cù\\o hầniỉ dược sử d ụ n g nhiều vào cuỏt t h ế kv X X thav cho hc khuii" T dầm đeo Tuy nhi un hệ có nhicu nhược điếm: lổn tại khớp, có sức kháng uốn tv nu khõnụ, khôna tận dụníi dược vậi liệu cấu t h à n h tiết diệiì, hơn nữa cấu tạo và thi còng khớp phức lạp, tuổi iho khỏnu cao, rất khó du y tu, bảo

q u ả n s ứa c h ữ a và t h a y ihế Niioài ra đưòìvj d ì n hồi bị iiay khúc tại kh ớp l à m xe c h ạ y

k h ô n g ê m t h u ậ n , h ệ c h ị u x u n ụ kích kem, dặc biệl khi dáu hane W\ vỏnu i h e o thời Sỉian

n h ư lừ b i ế n , c o n g ó t ( h ì n h 9.1 1) lún mo tru tìù đườnụ đan lini ikrực trơn tru k h ô n R bị

b ư ớ c n h á y thì c ó t hể c ấu tạo lì lột nnà m Irưựí N e à m trượt chịu dược m ỏ m e n n h ư i m c ó

t hể trươi d o c đè - k h ô n s o cản trờ bi :n daniĩ doc iíìk N.iiàm tnrơt có íhé thưc h i ê n »w bàn 2 các

p i s t o n d đ u c h ị u đ ư ợ c u ố n n h ư n e c h o p h é p bi ến đ a n i i d ọ c do lìhicỉ (ỉỏ C á c b i ê n d ụ n £ (lột

noột tức: thời do hãm xe sẽ được piston dầu triệt tiêu Ví du cấu tạo kết cấ u n g à m trượt được áp dung vào cầu qua sóne Escaut ở Pháp (hỉnh 9.12).

Tuy nhiên cấu tạo ngàm trượt rất phức tạp và tốn kém nên ít được áp dụng trong thực tế

Tao đô vồng ngươc

Pistòng dòng

Xi lanh tĩnh

Hình 9.12 Sơ dồ kểí cấu ngàm trượt cáu (Ịiia SOỊỊ'.’ Escatiỉ Pháp

9 4 2 3 C ầ u d ầ m H ê n l ụ c t h ì c ỏ n ạ h ầ n í ị c â n b ằỉ ìiỊ

Đế tránh mối nôi khớp của cáu khung T có khớp thi công hẫng, có thể thay cấu tạo

k h ớ p b ằ n g liên kết toàn khối b àng c á c h đ ổ bè tô ng tại c h ỗ mối nối m à ta g ọi là h ợ p l on g ( h ì n h 9 13) Kết cấu hợp long toàn khối có các ưu đ iế m sau:

1 Biốn kết cấu t ha nh liên tục t ro0 2 đ ó tiết diện ũiữa n hịp c hịu d ượ c m ồ m e n d ư ơ n g d o tác dụnsi, c ú a tài trọim tĩnh chất t hê m sau khi bè tôỉm h ợp lonu đ ã k h ô c ứ n g và h o ạ i tái

khai thác Trị sô mổmen clươns này sẽ do cốt thép kéo sau dặt ó' biên dưới d ầ m chịu

2 G i á m d ỏ võim niữa nhịp do hoạt tài

3 Đoạn họp lonu đổ loàn khối cỏ tác clụne triệt licu mọi sai sót về chiều dài các đốt

và độ k h ô n " c h ín h x á c cu a vị trí trụ.

4 Cái thiên chát liroìiR khai thác do mặt cầu liên UIC, khòns có khe co dãn và đường

đ à n hổi k h õ n a hi <zàV k h ú c

27

5 Th iết k ế và thi CÔI1« đưn sián, độ iin cậy cao.

6 K h ô n g phải duy tu bảo quản thường xuyên các khe co giãn nên giảm được giá

th à n h kha i thác

Đ ể kết c ấ u nh ịp chuyê n vị dọc và xoay tự do không gây môinen uốn trong kếl cấu trụ, liên kết n g à m trong cầu khung được đổi thành liên kết khớp qua gối di độ n g trên trụ, biến hệ th ành m ộ l dầm liên tuc (hình 9.13)

T r o n g q u á trình xây dựng, dể đám bảo ổn định do tác duns cua tải trọng bản thàn, các thiết bị thi c ô n g và tải tr ọ ns gió phải dùng c ác liên kết tạm, dưới dạng mớ rộng trụ (hình 9.14a), neo tạ m (hình 9.14b) hoặc trụ tạm (hình 9.14 c,d) Sau khi thi công xong, kết càu

ch ố n g đ ỡ tạm được dỡ bỏ để trả lại sơ đồ d ầm liên tục

H ình 9.13 ( 'àit dàni hên lục

T ro ng cầ u d ầ m liên tục ihi công hang, dưới lác iluníi của trọng lượng bân thân (lầm, kết cấu chỉ chịu m ô m e n âm, co trị số lớn nhất tại trụ cầu, inòmen dương ở khoảng giữa nhịp chỉ xuất hiện khi chịu tĩnh tải chất thêm, hoạt tai và trị số cũng không lớn, do dó cầu thích hợp với các tiêt diện có chiều cao thay đổi, trong đó chiều cao lớn tại vị trí có

m ô m e n â m lớn trên trụ cầu và giảm dần ra oiĩra nhịp, chiều cao tại giữa nhịp, nơi chịu

m ô m e n dư ơ n g thường chọn tối thiểu để có thể thi công trong lòns hộp Đường hiên dưới thường c h ọ n theo dạng đường cong bậc hai tạo dáng như một cầu vòm thoải Cầu dầm liên tục thi c ô n g hẫng chủ yếu chịu môm en âm, thớ mặt cầu chịu kéo được hô' trí cốt thép d ự ứng lực, thớ đáy chịu nén nên râ't thích hợp với tiết diện hộp, trong đó bản bê tông dưới chịu n én và thường có chiều dày tăng dần từ giữa nhịp vào gối theo độ tăng

củ a m ô m e n âm

Nế u chỉ d ù n g hệ đúc hẫng cân bằng từ trụ ra hai phía thì ta sẽ có chiểu dài nhịp biên bằng nửa chiề u dài nhịp chính Hè nàv làm việc cân bànạ dưói tác dung của tĩnh tái,

nh ưn g k h i c ó hoạt tải ở n h ị p giữa thì trên mô' chịu phán lực âm, gày phức tạp c h o c ấu tạo

g ố i c h ị u lực h a i c h i ề u Đ ể fr ánb phản lực â m trên gối và tranh thủ chiều dài c ầ u thì n h ịp

biên thường l ấ y lớn h ơn nưa nhịp chính Ch iể u dài nhịp biên xác định trên c ơ s ở k h ô n g

xuất hiện phán lực âm trên mố đồníỉ thời mômen dưưng tại nhịp biên gần bằ ng với móinen dương do hoạt tải và tĩnh tải chất thêm tại nhịp giữa (hình 9.13) N h ị p biên trên n^uvên tắc chỉ thi công hẫng được đoạn bằng nửa nhịp chính, phần còn lại giáp m ố thườnp phải xây dựng trên giàn giáo, hoặc mở rộng inố (hình 9.15a).

Tải trọng gió hoặc thi cồng

H ình 9.14 c úc biện pháp chấn ọ dơ tạm ĩvong thi câng

Cầu dầ m liên tục thi công hẫnu có số nhịp ít nhất là ha tron? đó nhịp biên thường chọn bằng 0,65 “ 0,70L, trong đó L là chiều dài nhịp chính Khi cần kéo dài cầu thì có thể dùn g hê liên tục gồm năm hoặc bẩy nhịp, trong đó các nhịp giữa có chiều dài bằng nhau và chicu dài nhịp biên được chọn giống như cẩu ba nhịp (hình 9.15b) Tr o n g cầu nhiểu hơn ba nhịp các nhịp giữa cùn s có thế chọn dài ngăn khác nhau theo điều kiện điều kiện địa hình và mỳ quan (hình 9.15c) Trường hợp mật cắt sốn g có lòng ch ín h và băi sông rộng thì có thổ chia làm hai phần: phần lòng sông chính dù n g d ầ m liên tục thi

c ồ n s hẫnụ nhịp lớn, phẩn bãi sônií dùn s cổng nshệ thi cồng trên giàn giáo hoặc d ầ m lắp ghép thông thườrm (hình 9.15)

29

2 Phải b ố trí các gối c ầ u tròn trụ làm tănu giá thành dầu tư, t ă n ” giá t h à n h h a o q j ả n ,

sửa chữa và thay thế

Đ ể tránh các cô ng trình hỗ trợ tronụ thi còng, tránh dặt các Rối cầu đắt tiền, ị i ả m

c ô n g sức và c h i p h í b ả o qu ản , ^ứa chữa, thì có thể thav trụ có s ố i đưn g i a n b ằ n ị t r ụ

khung Nếu chi thay một trụ khune còn trên các trụ khác vẫn bố trí các 2ối di đ ộ m , thì biến d ạn g dọc củ a kết cấu nhịp (lo lìliiột dỏ khôns bị cán írơ và cầu khồn^ chịu ứ im s u ấ t

p h ụ d o t h a y đ ổi n h i ệ t đ ộ n h ư n s hiệu quá cua thi côníi klìónu c ao và s i ả m chi p h í gối c ẩ u

k h ô n g n h i ề u C ầ u P h ú L ư ơ n ẹ da c h o n mai p h á p nàv C ầ u Sỉổm p h ầ n c ầ u d ẫ n , m ỗ i htin

g ồ m 2 n h ị p , tiết d i ệ n h ộ p s i ả n đơn liL‘ 1 1 lục nhịp, chiéu dài mỗi n h ịp 3 7 , 6 m , p h a n c ẩ u

c h í n h g ồ m b ổ n n h ị p 6 4 , 8 4 + 102 4- 102 + 6 4 , 8 4 m cau d a m liên lục kêt h ợp k h u m t h i

c ô n g h ả n g , p h ấ n c á u c h í n h có một trụ khung

74.05 36,70

Nếu thay tất c ả các trụ bằng trụ khung thì ta được cầu khung liên tục thi c ô n g hẫng.

U u điểm củ a hệ là đơ n giản troníi thi công và loại bò tất cá các íiối cầu trên trụ, giảm íúáthành đầu tư và chi phí bảo quản, sửa chữa, nhưna dưới tác dụnạ cúa hoạt tái và nhiệt độ thay đổi thì trụ cầu chịu uốn do bị cán trớ biến dạng dọc Mômen uốn t r o n s trụ tỉ lệ thuận với độ lớn c ủ a trụ và ti lệ nghịch với chiểu cao trụ Chon chiều cao và kích thước tiết diện trụ thích hợp có thê đáp ứng được yêu cầu về tính hợp lý, các trụ khi đó làm việc n h ư trụ dẻo Với kỹ thuật thi còng hiên đại các loại cáu khung liên tục, d o tính ưu việt về chỉ tiêu k in h tế kỹ thuật, do phẩm chất khai thác và tuổi thọ cao, đ a n g được các

nhà thiết k ế và xây dựng quan tàm Ớ nước ta công trình cầu khuníì T liên tục thi công

hẫ ng đã được á p d ụ n g vào cầu Tô Châu (Hà Ticn) do Tổng công ty Khảo sát thiết k ế Bộ

Gi ao t h ôn g V ậ n tải thiết k ế năm 1999 (hình 9.16) và hệ cầu khun« đúc trên giàn giáo đang được thực hiện trong cầu dẫn số 4 Bãi Cháy (hình 8.9)

9.4.3 T iết d iện n g a n g cầu thi côn g hẫng

9.4.3.1 K h á i n iệ m về hệ s ố có hiện n i a tiết diẹn

Hệ số có hiệu (p ) của tiết diện chịu uốn dược (lịnh nghĩa như sau:

I

p “ Avv'

T rong đó; I - m ô m cn quấn tính tict diên;

A - d i ệ n lích tièì diện;

V , v ’ - kh oảng cách từ trục trung hoà tới mép trên và mép dưới tiết diện

H ệ s ố c ó h i ệ u t hổ h i ệ n khả năng chịu u ố n c ủa tiết diên, trườn IỊ hợp lí t ư ở n g p = 1,0,

tiết diện c h ữ n h ật p = 0,33, tiết diện hộp p - 0,60

9 4 3 2 D ạ n q tiết diện

Đ ặ c đ i ể m c ủ a c ầ u đ ầ m liên tục và k h u n « thi cònu liảne là chịu m ò m e n hai d ấ u trong thi c ô n g và k h a i t h á c , nê n tiết d iệ n hộ p là loai tiếl diện thích hợp hơn cả t r o n g q u á trình

chịu lực và thi công Sau đày là các ưu điem chính cứa tiết diện hộp:

- T r o n g thi c ô n g h ẫ n g , hệ chủ yếu c h ịu m ô men âm, có trị số lớn nhât ứ k h u vực trụ

c ầu , t h ớ dưới c ủ a tiết d i ệ n c hịu nén Tiết d i ệ n h ộ p có hàn đáy chịu nén, d ẻ d à n g thay đổi tiết d i ệ n đ ể t h í c h h ợ p với đ i ể u kiên chịu [ực và ốn định của biên chịu nén d o c ó đ ộ cứng

ng ang lớn (chiều rộ ng bản đáy lớn)

- T i ế t d i ệ n h ộ p c ó hệ s ố có hiệu tương dối lớn p - 0,60 và trone t rang t há i giới hạn

c ư ờ n g đ ộ, c á n h t a y đ ò n m ổ r n c n lớn ( k h o a n g c á c h ciữa trọim tâm cốt t h é p c h ị u kéo và

bản bê tồng ch ịu nén)

- Tiết diện hộp thích hợp với kết cấu lắp ghép phân khối ngang, ổ n đị n h tốt trong quá trình thi công và chịu lực tốt trong khai thác.

- Tiết diện hộp kín có m ô m en chống xoắn tốt hơn các tiết diện hở, là m g i ảm đ ộ xoay tiết diện ngang khi chịu lực lệch lâm, phân bố tải trọng giữa các vác h d ầ m tốt hơn Tính

c hố ng xoắn có thê cho phép c ấ u tạo tiết diện khô ng cần các giằng n g a n g

- Tiết d iệ n hộp kín toàn cầu thuận tiện c h o việc lưu thông t r o n g lòn g h ộ p k h i c ă n g

k é o các b ó cốt thép trong thi cô n g và dễ k i ểm tra, bảo qu ản, sửa c h ữ a tr o n g q u á trình khai thác

- Tiết diệ n hộp có chiề u cao thay đổi, vách xiên, tạo vẻ m ỹ q u a n tốt h ơ n cá c hệ

d ầ m thẳng

9.4.3.3 Sỏ'lượng hộp trong tiết diện nganq

Trên quan điểm thi công, để giảm nhẹ công tác ván khuôn nên chọn tiết diện hộp một ngàn Tuy nhiên tiết diện hộp một ngăn thường chỉ thích hợp với các cầu hẹp, ví dụ cầu cho hai, ba làn xe, trong đó khoảng cách giữa hai vách khoảng 5 4- 7m Tiết diện hộp một ngãn có sô' lượng vách ít nhất (2 vách) nén giảm được khối lượng vật liệu vì mỗi vách cần

có chiều dày tối thiểu để chịu lực cắt, đê’ chứa ống bọc cáp, cốt thép thường, chiều dày lớp bảo vệ và khoảng trống giữa các cốt thép đủ để thi công Tiết diện hộp m ộ t ngăn, do có chiều dày vách lớn hơn nên có thê bô trí bó cáp xiên và neo trong vách để tăng cường khả nàng chịu cãt của tiêt diện, trong khi ờ tiết diện hộp nhiểu ngăn, d o vách k hô n g đủ dày, cốt thép và neo chỉ có thể bố trí trong bán và ụ neo ngoài vách

Khoảng cách giữa các vách thường xác định iheo diéu kiện uố n n g a n g của bản mặt cầu chịu tĩnh và hoạt tải Theo AASHTO, chiéu dàv tối thicu của bản là 175 m m , nếu xét đến lớp chố ng hao mò n thì chiều dày của bản khoảng 200 -ỉ- 2 5 0 m m , với chiều dày đó khoảng cách giữa các vách thay đổi từ 5000 -4- 7000mm A A S H T O cũ ng q u y định nếu nhịp bản lớn hơn 45 0 0 m m thì cần bố trí cốt dự ứng lực ngang trong bản Chiều dài bản hẫng cũng được chọn trên cơ sở cân bằng m ố m e n âm trên gối bản (vách d ầm ) do bản hẫng và bản trong gây ra để có thể bố trí lưới cốt thép chịu m ô m e n âm liên tục trên gối bản, đồng thời chiều dài bản hẫng cũng kh ông quá lớn, gây m ô m e n uố n cục bộ trong vách Theo kinh nghiệm thiết kế, chiều dài cánh hẫng không nên lấy lớn hơn B/2, trong

dó B là khoảng cách giữa hai vách dầm (hình 9.17a)

Nh ư vậy tiết diện hộp một ngăn chỉ thích hợp cho các cầu có chi ều r ộng B = 9 -H 13m Đối với các cầu rộng hơn (B = 13 -H 18m) thì có thể dùng hộp hai ng ãn bằ ng c ác h thêm một vách vào giữa hộp (hình 9.17b), hoặc bố trí hai hộp nhỏ (B = 18 -í- 2 5 m ) đứ ng song song nhau (hình 9.17c) Tiết diện hộp nhiều ngăn thường không k in h tế vì giá thành c h ế tạo tăng do cấu tạo ván khuôn phức tạp

33

a) b) c)

H ìn h 9.17 Các dạng íỉết diện tìqatiq cua cầu dám hộp thì cônq lìẩtii>

a) Mộĩ nqãn; b) Hai ỉì^ăn; c) Hai hộp dứiỉí’ soiìẹ song

V á c h đứ ng bẽn ngoài có thể bố trí thắng đứng hoậc xiên (hình 9.18) V ác h xiên tạo dán g đẹp hơn và có thể giảm dược chiều rộng trụ và móng, giảm khối lượng bản biên chịu nén trong các dầ m có chiều cao thay đổi, nhưng cấu tạo ván khuôn phức tạp hơn

H ình 9.18 Tiết diện hộp có vách xiên

16,60

H ình 9.19 Ban mật cấu dược tâng ctíữỉìg cúc sườn ng(W}>

Tiết diện hộp một ngăn có nhiều ưu điểm nhưng bị hạn c h ế về chiều r ộng cầu Đ ể có thể áp dụng cho các cầu rộng mà không tăng chiều dày bản mặt cầu thì có thể b ố trí các sườn ng ang bên dưới, biến bản làm việc theo hai phương, như vậy có thể tăng chiều dài nhịp bản mà không tăng chiều dày (hình 9.19) và có thể không cần bố trí cốt thép dự ứng lực ngang trong bản.

Cuối cùng có thể dùng tiết diện hộp nhiều ngăn, trong đó các vách giữa hộp b ố trí thẳng đứng, hai vách ngoài xiên Tiết diện loại này có độ cứng chống xoắn cao, và có hình dạng k h í động học tốt, tuy nhiên rất phức tạp khi chiều cao thay đổi vì vậy chúng thường

có chiều cao không đổi và được sử dụng nhiều trong các cầu dây văng (hình 9.20)

H ình 9.20 Tiêì diện hộp Iiliiéii ngăn a) Cầu Metro Marn la Vallee; b) Tiết diện ngaiìỊi cáu Saint - Cloud

9 4 3.4 C hiều d ày vách

Tr o n g tiết diện hộp, vách dầm làm nhiệm vụ chịu cắt, chứa cốt thép đai, chứa ống bọc cáp, làm lớp bảo vệ và đủ rộng đê có thể đổ bê tông, chiều dày vách cần thoả mãn các điều kiện sau:

a) Ở trạng thái giới hạn cường độ, chiều dày vách tại tiét diện trên trụ, nơi có lực cắt lớn nhất:

T < T

- Lb “ Lh

35

Trong đó: Th - sức kháng cắt có hè số cúa hê tôns.

Ị ỉ inh 9.21 c ấu ỉạo (lai (lư tùtí> lực

b) Chiéu dày tối thiểu của vách theo điổu kiện thi cỏníĩ (hình 9.22).

Còt thép đai thưòno có đườno kính 10 - 16mm với chiều dày lớp b ảo vệ tối thiểu 20inm, k ho ảng rỗng đổ lọt bê tỏng dược quy định lớn hơn 1,5 kích thước to nhất của cốt liệu (giả thiết kích thước lớn nhất cúa cốt liệu là 40mm), vậy chiều d ày nh ỏ nhất của

- Đối với vách dầm không có cốt thép căng sau theo phương dọc hoặc đai dự ứng lực căn g sau: 2 0 0 m m

- Vách d ầ m chỉ có cốt thép căng sau dọc cầu hoặc đai: 300mm

- Vách d ầ m có có ca cốt dự ứnạ lực theo phương dọc và đai: 3 7 5 m m

Chiều dày tối thiếu cúa vách dầm có sườn có thể lấy bằng 175mm

Oeịịịị,

H ình 9.22 Chiền dày tối thiểu của vách theo chén kiện thi công

37

9.43.5 Chiều dày bản trên

9 4.3 5 I Bản kiểu d ầ m

Trong tiết diện hộp thi công hẫng, bản trên đồ n g thời cũng là bản m ặt cầu, chiề u dày được xác định theo điều kiện uốn ngang của bản có nhịp tương đối lớn ( 4 00 0 -r óOOOmm), ngoài ra bản trên còn là chỗ chứa cáp nên chiểu dày thường thay đổi tăng dần về phía vách, tạo t hành vút, nơi b ố trí các bó cáp d ự ứng lực Thông thường có thể cấ u tạo hai vút: vút (1) đ ể đ ả m bảo liên kết chắc chắn bản với vách, vút (2) n h ằm tăng cường tiết diện chịu

m ô m e n âm và m ở rộng diện tích để bố trí cá p d ự ứng lực và neo (hình 9.23)

Trong đó: L - nhịp của bản lấy bằng k ho ản g cách tĩnh giữa hai vách

Công thức này cho chiều dày hơi lớn vì k h ô n g kể đến hiệu ứng vò m c ủ a bản Trên thực t ế có thể lấy chiều dày bản nhỏ hơn mộ t chút khi xét đến ảnh hưởng c ủ a hiệu ứng vòm Đối với các nhịp lớn của bản mặt cầu (lớn hơn 7m) thì có thể áp d ụ n g bản c ó sườn

n g ang (hình 9.19)

The o 2 2T C N 272.01, chiều dày củ a bản trên và dưới k h ôn g được n h ỏ hơn (1/30) ( A 5 14.2.3.10) kh oản g cách tĩnh giữa các vách dầm, nếư nhỏ hơn thì b ố trí th êm các sườn ngang với k ho ản g cách bằng k h oả ng cách tĩnh giữa hai vách hoặc vút d ầ m

Ciiổu dày bản trôn không nhó hơn 2 2 5 m m nêu có neo cốt thép ng ang c ãn g sau và khôr.g nhỏ hơn 2 00 m m ngoài vùng neo đối với bản cãníz trước Phải d ù n g cốt thép dự ứng iực ngang khi nhịp bản (khoảng cách tĩnh giữa hai vách hoặc vút) bằng hoặc lớn hơn 450Cinm Có thể dùng tao cáp 12,7mm hoặc nhỏ hơn ch o bản c ă n g trước.

9 4.3.5.2 Bán hẫng

C.ncu dày bàn hẫnạ: chiều đàv đáu cánh hẫng thườns láv b ằn g chiều dày bản giữa h0, chiều dàv tụi vách lây bằng chiều dàv vút bản giữa nhịp

9.4.3A Chiều dày bán đáy

Chiều dày bản đáy tại giữa nhip h ’ thường xác đinh theo yêu cầu bảo vệ các bó cốt thép chịu mổmen dương: Chiều dày nhỏ nhât thường là 2,5ệ, trong đó (Ị) là đường kính ống bọc cáp Chiều đàv bản đáy còn có tác dụng làm biên dưới chịu nén nên thường có chiều dày

t ă ng J ầ n từ giữa nhịp vào trụ và tại mỗi tiêt d iệ n c ầ n đủ dà y đê c hịu u ố n d o t r ọ n g ỉượng bản

thân, đủ cứng đê đảm bảo ổn định của biên chịu nén, về khía cạnh này vách xiên làm tăng

ổn đính cua bản đáy chịu nén Chiều đàv bản đáy trên trụ trung gian được xác định theo khả Iiăníỉ chịu nén của bê tông dưới tác dụng của tải trọng khai thác tại trạng thái giới hạn cường

độ Tuv theo chieu dài nhịp, chiều dày bản đáy trên trụ có thể dày từ vài chục centimet đến hàng mét Tai vị trí liên kết giữa bản đáy và vách thường bố trí vút, nếu vút có góc nhỏ hơn 45" thì nên mờ cửa sổ đế bò trí đầm dùi khi đổ hê tông (hình t).24)

D i lliuạii liệii t h o cong lác lạo giàn giáo, lắp láp các ilnẻí bi dơ đạc khi kiể m tra, bảo quản cáu trons, giai (loan thiết k ế và thi c ô n g cần cấu tạo các lỗ c h ờ dưới bản đáy

ộ

20,40

hình 9.24a Chiều dày tối thiểu của bản đáy

39

■1

o xr

T iết d iện ngang cấu B en de r

Ván khuôn trong

C ửa sổ

H ìn h 9.24b Chiên dày bủn đáy

9.4.3.7 Chiêu cao dầm và Ỉtìỉỉlì dụỉìiỊ íỈKỜnạ biên (lưới

Cầu tiết diện hộp thi công hẫng thường dùng cho các nhịp lớn (> 60m) Dưới tác

dụ ng của trọng lượng bản thân hệ làm việc theo sơ đồ dám hẩng nén m ò m e n âm tai tiết diện trên trụ thường lớn hơn nhiễu so với môm en đương giữa nhịp, do đó cầu thích hợp với các tiết diện có chiều cao thay đổi, trong dó chicu cao dám thường xác định theo điểu kiện chịu m ỏ m e n âm Chiều cao tiết diện dầm trẽn trụ trung gian H thường lấy:

H ỉn h 9.25 Chiên C(U) dàm và hình (ỉạnạ (Ỉiíửtiìỉ biớỉi (lưới

Chiều cao tiết diện giữa nhịp chỉ chịu mômen dương do tĩnh tải chất thê m và hoạt tải nén có thể lấy nhỏ hơn, nhưng tối thiểu phải đủ đổ thi công trong lòng hộp Chiều cao nhỏ nhất của tiết diện giữa nhịp có thế lấv bằng 2000mm đổ có thể thi cô n g ván khuôn, căng cáp và kiểm tra, sửa chữa trong khai thác Đối với các nhịp lớn trên 80 - lOOm, trị số môrnen dương tăng, cộng với nội lực phụ do từ biến co ngót và nhiệt độ chiều cao tiết diện giữa nhịp có thổ lấy 2500mm Chiều cao của các tiết diên trung gian xác định theo sự thay đổi đường biên dưới, thường lấy theo dạng đường cong bậc hai Biên dưới cong vừa thích hơp với điều kiện chịu lực vừa tạo vẻ mỹ quan Một số trường hợp để đem giản ván khuôn thì có thể tạo đường biên dưới thẳng (hình 9.25) hoặc có chiều cao k h ô n g đổi khi trong lòng h ộp bố trí các ống dẫn nước, hơi hoặc đường xe điện.

9 4 4 C hiều dài các đốt dầm

9 4 4 I C hiều d à i đ ố t trên trụ

Khối trên trụ là khối cơ bản tạo mặt bằng để bô trí giàn giáo treo hoặc cần cẩu lắp hẫng Các khối trên trụ được thi công trực tiếp trên đà giáo, m ở rộng trụ nên chiều dài chủ yếu phụ thuộc vào chiều dài cần thiết của thiết bị thi công hẫng T u ỳ theo các loại

xe đúc hẫng hiện hành, ta có thê thiết kế chiều dài đốt trên trụ là 12m (cầu Tô Châu, cầu Phù Đổng) hoặc 14m (cầu Tiên Cựu, cẩu Phú Lương )

y 4.4.2 Chiêu dài các dốt thi cỏn$ hãnạ

'ĩhi công hẫng là phương pháp thi cóng lần lượt các đốt dầ m hẫng liên tiếp, chiều dài các đốt dầm được xác định trên các nguyên tắc sau:

- Vì neo các bó cốt thép dự ứng lực nằm tại mặt cuối rnỗi đốt d ầ m n ên chiều dài mỗi đoạn và diện tích cốt thép được thiốt k ế sao cho biểu đồ bao vật liệu sát nhất với biểu đồ bao môinen

- C h i ề u dài mỗi đốt dựa trên cơ sở trọng lượng cá c dốt gần như nhau để phù hợp với khả năng chịu tải của giàn giáo treo hoặc của cần cẩu lắp hẫng

- Chiều dài các đốt dựa trên cơ sở tiêu chuẩn hoá kích thước để đơ n giản c h ế tạo, đặc biệt đối với cầu lắp ghép

Nh ư vậy chiều dài các đốt chủ vếu phụ thuộc vào trọng lượng của khối d ầ m và khả năng chịu tải giàn giáo treo hoặc cần cẩu lắp hẫnẹ Gần trụ, các khối có kích thước tiết diện lớn nên chiều dài nhỏ hơn Thông thường chiều dài các khối giáp trụ từ 2,5 + 3,5m, chiều dài các đốt tiếp theo từ 3 -h 5m Ví dụ, cách phân đoạn của m ộ t s ố cầu đã xây dựng

ở Việt Nam như sau (tính từ khối đỉnh trụ ra giữa nhịp): cầu Phú Lương: 3,5m + 5 X 4m

+ 3 X 5 m + 4 , 5 m , c ầ u T i ê n Cựu: 3 , 5 m + 5 X 4 m + 3 X 5 m c ầu T ô C h â u : 2 X 2 , 5 m +11 X

3 m c ầ u Phù Đ ổ n g : 11 X 2,5 + 5 X 3 m, cầu Q u ý Cao: 3 x 3 + 4 x 3 , 5 + 3 x 4 m

41

9.4.4.3 Chiều dài đốt hợp long

Chiều dài đốt hợp long thường chọn đủ rộng để cãn g kéo các bó cốt thép chịu m ô m e n

âm, để thi cô ng cốt thép, ván k h u ôn và đổ bê tông đốt hợp long, trị s ố thường d ù n g khi

sử d ụng m ột xe đ úc từ 2 -ỉ- 3m

9.4.4.4 Cấu tạo khoá chống cắt các đốt dầm đúc sẵn

Nêu các đốt được chê tạo sẵn rồi c h ở đến lắp ráp tại hiện trường Đ ể các m ặt tiếp xúc được ép sát thường dù n g phương pháp đúc in oản, lấy mặt củ a đốt trước làm ván k h u ô n

để đúc đốt sau Đ ể tạo k h ả năng ch ống cắt tại các mặt tiếp xúc phải cấu tạo các k h o á

c hố ng cắt K h o á ch ống cắt có th4,chia thành loại lớn, gồ m từ m ộ t đ ến vài k h o á (hình 9.26a) hoặc loại nhỏ g ồ m nhiều kh oá nh ỏ (hình 9.26b) Các k h oá ch ố n g cắt cũ ng phải được bố trí trong bản trên và dưới tiết diện hộp Cầu tạo của k h oá ở bản có thể là cá c kh oá đơn lớn hơn

Mặt bên

X

\

h : das 1:2 Chi tiết X

H ìn h 9.26 Cấu tạo khoá chống cắt a) Loại gờỉớn; b) Loại gờ nlìỏ

Đối với mối nối loại A, các cáp dự ứng lực phải tạo được ứng suất nén nhỏ nhất ỉà 0,21MPa và ứng suất trung binh bằng 0,28 MPa qua mối nối đến khi keo êpốcx y khỏ cứng