Bài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựng

Bài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựngBài giảng Mố trụ cầu đại học xây dựng

Trang 1

Hà Nội, 8‐2013

Tài liệu tham khảo

1 Nguyễn Như Khải, Phạm Duy Hoà, Nguyễn Minh Hùng,

Hà Nội, 2000.

2 Nguyễn Trâm, Nguyễn Tiến Oanh, Lê Đình Tâm, Phạm

Hà Nội, 1997.

3 Bộ GTVT, " Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272.05 ",

NXB GTVT, Hà Nội, 2005.

Trang 2

– Định nghĩa, nhiệm vụ chức năng của trụ

– Định nghĩa, nhiệm vụ chức năng của mố

Trang 3

1.1. Nhiệm vụ, chức năng của mố trụ cầu

• Định nghĩa mố trụ:

– Là bộ phận kê đỡ kết cấu nhịp, tiếp nhận toàn bộ tải trọng từ

kết cấu nhịp và truyền xuống nền đất qua kết cấu móng

• Với trụ ở lòng sông cần có hình dáng hợp lý để ít gây cản

trở dòng chảy và tránh hiện tượng xói dưới bệ móng

Nhiệm vụ, chức năng của mố trụ cầu (t.theo)

– Tải trọng tác dụng lên trụ:

• Trụ cầu chịu áp lực truyền từ kết cấu nhịp

• Với trụ ở dưới sông còn chịu thêm tác dụng của dòng chảy

và lực va đập của tàu bè, cây trôi

L

l 0

tt l l

3

MNTN MNTT MNCN

Trang 4

• Mố cầu?

– Vị trí:

• Mố cầu được xây dựng ở vị trí tiếp giáp giữa đường và cầu

– Nhiệm vụ:

• Đỡ kết cấu nhịp

• Đảm bảo ổn định cho nền đường đầu cầu

• Là kết cấu nối tiếp giữa đường và cầu nên mố cần được cấu

tạo để đảm bảo không thay đổi độ cứng của tuyến đường

một cách đột ngột, giúp xe chạy êm thuận khi qua cầu

Trang 5

• Yêu cầu khi thiết kế mố trụ cầu:

– Mố trụ cầu là công trình thuộc kết cấu phần dưới, thường nằm

trong vùng ẩm ướt => dễ bị xâm thực, xói lở, bào mòn…

– Việc thi công, sửa chữa, thay đổi mố trụ cầu rất khó khăn

 Khi thiết kế cần chú ý thiết kế sao cho phù hợp với địa hình,

địa chất, phù hợp với điều kiện kỹ thuật cụ thể và dự đoán

trước được sự phát triển tải trọng

 Khi thiết kế mố trụ cần đảm bảo những yêu cầu về kinh tế, kỹ

thuật, xây dựng và khai thác

• Kinh tế, kỹ thuật: mố trụ sử dụng vật liệu hợp lý, các kích thước có trị số nhỏ

nhưng vẫn đảm bảo về cường độ, độ cứng, độ ổn định, không bị xói lở, lún,

sụt.

• Xây dựng: thuận tiện cho thi công, dễ cơ giới hóa thi công

• Khai thác: cho phép thoát nước êm thuận dưới cầu, đảm bảo mỹ quan…

1.2. Phân loại mố trụ cầu

• Phân loại theo vật liệu

Trang 6

Phân loại mố trụ cầu (t.theo)

• Phân loại theo hình thức cấu tạo

– Mố trụ nặng

• Có kích thước lớn, khối lượng lớn

• Kết cấu toàn khối nặng nề được làm bằng đá xây hoặc bê

tông

• Kết cấu vững chắc, có độ ổn định cao

• Tốn vật liệu và dẫn đến tốn kém cho kết cấu nền móng

– Mố trụ nhẹ

• Có kết cấu thanh mảnh, được làm bằng bê tông cốt thép

• Khối lượng vật liệu giảm đi đáng kể so với mố trụ nặng

• Phân loại theo đặc điểm chịu lực (theo độ cứng dọc cầu)

– Mố trụ cứng

• Có độ cứng lớn và có khả năng độc lập tiếp nhận toàn bộ

tải trọng ngang truyền từ kết cấu nhịp và từ nền đất đắp

 Được dùng phổ biến ở hầu hết các công trình cầu

– Mố trụ dẻo

• Có độ cứng nhỏ, kết cấu nhịp là những dầm đơn giản kê cố

định lên đỉnh trụ, mố. Chuyển vị tại các gối cầu được đảm

bảo do mố, trụ có độ cứng nhỏ

• Tải trọng nằm ngang theo phương dọc cầu từ kết cấu nhịp

được truyền xuống các trụ và được phân phối tỉ lệ với độ

cứng của mố, trụ

 Ít dùng, thường áp dụng cho các cầu nhịp ngắn (< 12m)

hoặc cầu dẫn

Trang 7

• Phân loại theo hệ thống kết cấu nhịp

– Mố trụ không chịu lực đẩy ngang (cầu dầm)

– Mố trụ có chịu lực đẩy ngang (cầu vòm)

– Mố trụ cầu khung

– Mố trụ cầu treo

• Dây văng

• Dây võng

Trang 13

Các bộ phận của mố cầu (t.theo)

• Xác định kích thước cơ bản của mố

Hình dạng mố và các kích thước cơ bản của mố phụ thuộc vào

các yếu tố sau:

– Điều kiện thủy văn

– Điều kiện địa chất

– Chiều cao cầu

– Chiều dài nhịp

– Bề rộng cầu

– …

Trang 14

 Cao độ đỉnh móng (đỉnh bệ mố):

– Cao độ đỉnh móng có thể chọn dựa vào các điều kiện:

• Điều kiện làm việc của mố trong quá trình khai thác

• Thuận tiện cho thi công

• Tính kinh tế cao

– Với cầu cạn, cao độ đỉnh móng thường đặt tại cao độ mặt đất

(trừ các loại mố vùi)

– Với cầu qua sông, cao độ đỉnh móng thường đặt dưới MNTN

0.5m để đảm bảo yêu cầu mỹ quan và giảm thắt hẹp dòng

chảy

 Cao độ đỉnh mũ mố :

– Cao độ đỉnh mũ mố phải cao hơn MNCN tối thiểu 0.25m để

đảm bảo gối cầu khô ráo trong mùa lũ

– Cao độ đỉnh mũ mố còn phải đảm bảo cho cao độ đáy dầm

cao hơn MNCN tối thiểu

• 1m trong trường hợp sông có cây trôi vật trôi và tối thiểu

• 0.5m trong trường hợp không có cây trôi vật trôi.

Trang 15

đều được chôn trong nền

đường đầu cầu

1. Thân mố; 2. Móng mố; 3. Kết cấu nhịp

Cấu tạo mố cầu (t.theo)

– Đặc điểm mố chữ nhật:

• Khối lượng lớn, rất tốn vật liệu

• Tiếp nối giữa đường và cầu không đảm bảo êm thuận cho

xe chạy

• Các bộ phận bằng thép của phần kết cấu nhịp vùi trong nền

đất dễ bị gỉ

– Phạm vi áp dụng:

• Ít dùng do những nhược điểm về cấu tạo và do tốn vật liệu

=> chỉ dùng cho các cầu nhịp nhỏ, khổ hẹp, lòng sông

không sâu;

• Trong thực tế, với các cầu khổ hẹp đôi khi vẫn áp dụng mô

hình mố chữ nhật nhưng có cấu tạo hoàn chỉnh hơn

Trang 16

Mố chữ nhật cấu tạo hoàn chỉnh:

‐ Cấu tạo thêm tường đỉnh

Trang 17

• 2.2.2. Mố kê

1. Tường đỉnh; 2. Thân mố; 3. Móng mố; 4. Tường cánh; 5. Tường tai

(mố kê áp dụng khi lớp địa chất tốt nằm gần mặt đất tự nhiên)

– Mố kê là một dạng mố chữ nhật có chiều cao thấp, áp dụng

khi lớp địa chất tốt nằm gần mặt đất tự nhiên

– Thân mố đồng thời giữ vai trò mũ mố để đỡ kết cấu nhịp và

tựa lên móng trên nền thiên nhiên

– Tường đỉnh và tường tai được cấu tạo để tránh hiện tượng đất

phủ đầu dầm và gối cầu

– Ngoài ra có thể cấu tạo thêm tường cánh để giữ ổn định cho

nền đường đắp đầu cầu

Trang 18

Đá kê gối; 7. Taluy khối nón; 8. Kết

cấu thoát nước sau mố.

– Mố chữ U là loại mố toàn khối bằng đá xây hoặc bê tông (được

áp dụng phổ biến khi chiều cao đất đắp H = 4‐6m, cá biệt lên

tới 8‐10m)

– Nhiệm vụ của tường thân mố (3)

• Đỡ mũ mố và tường đỉnh

• Làm tường chắn giữ cho

đất nền đường đầu cầu

không bị sụt về phía sông

Trang 19

– Cấu tạo của tường thân mố (3)

• Thân mố vừa chịu áp lực thẳng đứng và áp lực ngang của

đất (theo phương dọc cầu).

• => Chiều dày tường

thân mố giảm dần

theo chiều cao (từ

dưới lên trên) và mặt

trước của tường thân

mố thường được cấu

tạo thẳng đứng

– Nhiệm vụ của tường cánh (5)

• Giữ đất đắp bên trong

được ổn định

• Liên kết với tường thân

mố để giúp tường thân

mố chịu lực tốt hơn

– Cấu tạo của tường cánh (5)

• Trong mố chữ U, tường

cánh được làm thẳng góc

và liền khối với tường thân

mố. Tường cánh tựa trên bệ mố và chiều dày tường giảm

dần dần theo chiều cao (từ dưới lên trên)

Trang 20

• Để giữ ổn định cho đỉnh khối phần tư nón và nối tiếp chắc

chắn giữa đường với cầu, đuôi tường cánh phải ngàm sâu

trong nền đường đầu cầu tối thiểu:

0.65m khi chiều cao

đất đắp < 6m

1.00m khi chiều cao

đất đắp > 6m

• Với mố nặng bằng bê tông, khoảng cách giữa 2 mép ngoài

tường cánh có thể lấy bằng tổng bề rộng cầu

Tuy nhiên, để tiết kiệm có thể lấy khoảng cách này bằng

chiều rộng đường xe chạy => phần đường bộ hành trên mố

ngàm vào tường cánh

Trang 21

– Móng mố (4)

• Móng mố có thể đặt trên nền thiên nhiên, nền cọc, hoặc

giếng chìm tùy theo từng điều kiện địa chất

– Ưu điểm của mố nặng chữ U so với mố chữ nhật:

• Khả năng chịu lực tốt hơn

• Ổn định chống lật tốt hơn, khả năng chống trượt cao hơn

• => trước đây được áp dụng khá rộng rãi trong cầu đường

bộ và đường sắt khổ rộng (hiện nay ít áp dụng do sử dụng

vật liệu BTCT có khả năng tiết kiệm vật liệu hơn)

Mố chữ U bằng đá xây

Trang 22

II

– Mố chữ T thực chất là mố chữ nhật có phần thân sau được thu

hẹp trong khi phần thân trước được giữ nguyên đảm bảo bề

rộng cần thiết để kê gối

• Khối lượng vật liệu giảm đáng

kể so với mố hình chữ nhật

• Tường trước làm nhiệm vụ

chắn đất trượt ra phía sông

• Tường dọc có tác dụng tăng

độ cứng và ổn định chung

của mố đồng thời đảm bảo

tiếp nối giữa đường và cầu.

Trang 23

– Đối với mố chữ T có chiều cao lớn có thể cấu tạo thêm tường

chống phía trước để tăng cường ổn định cho mố.

=> mố có dạng mố chữ thập

• 2.2.5. Mố có tường cánh xiên

– Một biến thể của mố chữ U là mố có tường cánh xiên

• Tường cánh được bố trí xiên góc với tường trước

1. Tường trước;

2. Móng tường trước;

3. Tường cánh xiên;

4. Móng tường cánh xiên.

Trang 24

– Do diện tích chắn đất giảm và hầu như không chịu áp lực đất

đẩy ngang do hoạt tải nên khối lượng tường cánh xiên giảm

=> tiết kiệm vật liệu tường cánh

– Tường cánh xiên có tác dụng hướng cho dòng chảy êm thuận

=> tránh xói lở nền đường

– Mố tường cánh xiên làm việc bất lợi hơn kết cấu có tường

cánh dọc (mố chữ U) đặc biệt là điều kiện ổn định chống lật

của tường trước kém

=> mố tường cánh xiên ít được áp dụng

1. Tường đỉnh; 2. Mũ mố; 3. Tường thân mố;

4. Móng; 5. Tường cánh; 6. Đá kê gối

Trang 25

– Một phần của tường thân

mố được vùi trong mô đất

đường đầu cầu

– Tường cánh của mố vùi có

cấu tạo hẫng được ngàm

vào tường trước và được

chôn vào nền đường

– Để tăng ổn định chống lật,

thân mố được làm nghiêng

về phía nền đường

– Chiều dày tường thân mố tăng dần từ trên xuống; độ nghiêng

của mặt trước từ 3:1 đến 2:1, mặt sau từ 12:1 đến 5:1

2

3

1 6

4

5

MNCN

– Độ dốc taluy của khối nón

ở phần tiếp giáp với mặt

bên mố lấy bằng 1:1 tới

1:1.25; phần ngập nước

lấy không vượt quá 1:1.5

– Điểm giao của khối nón

với mặt trước của mố

phải cao hơn MNCN tối

4

5

MNCN

Trang 26

– Ưu nhược điểm của mố vùi:

• So với mố chữ U, mố vùi có

khả năng tiết kiệm vật liệu

hơn, đặc biệt khi chiều cao

mố lớn.

• Tuy nhiên, do mô đất trước

mố lấn ra phía sông làm thu

hẹp dòng chảy nên nhiều khi

phải kéo dài nhịp để đảm bảo

khẩu độ thoát nước => làm

tăng chi phí kết cấu nhịp.

2

3

1 6

đắp và phần lớn mô đất hình nón nằm ở phía trước mố nên tác

dụng chắn đất của tường trước không còn ý nghĩa quan trọng

như trong mố chữ U

=> có thể khoét lỗ tường trước để tiết kiệm vật liệu.

Trang 27

• Bằng BTCT với chiều dày phụ

thuộc vào kết cấu móng

• Khi bệ mố đóng vai trò là móng

trên nền thiên nhiên thì chiều

dày lấy khoảng từ 0.4 đến 1.0m 1. Tường trước; 2. Tường cánh; 3. Tường

chống; 4. Bệ mố; 5. Bản quá độ

– Chiều dày của tường trước (1)

được xác định trên cơ sở chịu

lực, thường từ 15‐40cm

• Do tường trước bằng BTCT có khả

năng chịu uốn nên chiều dày có

thể giảm nhiều so với mố chữ U

– Các tường chống (3)

• Là sườn tăng cường cho tường

trước và tăng độ cứng chung cho

toàn mố

• Chiều dày từ 20 đến 40cm

Trang 28

– Tường cánh (2)

• Phần trên của tường cánh được

cấu tạo hẫng để giảm khối lượng

tường cánh và bệ mố

• Chiều dài tường cánh bao gồm:

phần tựa trên bệ mố (khoảng ½

chiều cao đất đắp) và phần hẫng

đủ để vùi vào nền đường (tối

thiểu 0.75m)

• Trên phương ngang, có thể cấu tạo

một tường mỏng (8) để liên kết tường

cánh với tường chống tạo thành 1

khoang kín => điều kiện làm việc của

tường cánh sẽ tốt hơn.

8

– Mố chữ U tường mỏng tuy có khối lượng bê tông nhỏ hơn

nhiều so với mố chữ U nhưng tốn cốt thép, thi công phức tạp,

thời gian thi công kéo dài => ít dùng trong thực tế

Trang 30

Mố chữ U bằng BTCT, tuyến Hà Nội – Lạng Sơn

• 2.2.9. Mố vùi tường mỏng

– Thân mố gồm các tường mỏng bằng BTCT (tường dọc)

– Mũ mố được cấu tạo như một dầm BTCT tựa trên các tường

dọc

Trang 31

– Số lượng, khoảng cách giữa các tường dọc phụ thuộc vào:

khối lượng vật liệu

Trang 32

– Mố chân dê là loại mố vùi có thân mố là hai hàng cột (hoặc

cọc), trong đó hàng trước bố trí xiên về phía lòng sông.

– Mố chân dê cho phép giảm vật liệu một cách đáng kể và

thường được áp dụng khi chiều cao đất đắp từ 4‐10m

– Trường hợp mố chân dê sử dụng móng

cọc thì không cần cấu tạo bệ mố mà các

hàng cọc móng được kéo dài và liên kết

trực tiếp với xà mũ

• Hàng cọc trước đóng với độ xiên 1:4 đến 1:7

• Xà mũ có thể lắp ghép hoặc đổ tại chỗ. Trong

thực tế xà mũ thường được đổ trực tiếp để

đảm bảo liên kết chắc chắn giữa cọc với xà

mũ, đồng thời khắc phục các sai lệch khi đóng cọc.

Trang 33

– Mố cột:

• Cấu tạo thân mố bằng các cột tròn bằng BTCT đường kính từ 0.8‐2m,

hoặc kết hợp sử dụng kết cấu móng cọc ống, cọc khoan nhồi.

a) Mố cột lắp ghép; b) Mố cọc ống

Trang 35

tựa trên nền thiên nhiên, nền cọc, hoặc giếng chìm…

• Nếu trụ tựa trên nền thiên nhiên thì bệ trụ làm luôn nhiệm

Trang 36

67Các bộ phận của trụ cầu (t.theo)

Các bộ phận của trụ cầu (t.theo)

• 3.1.1. Mũ trụ

– Mũ trụ trực tiếp chịu áp lực từ kết cấu nhịp truyền xuống nên

thường được làm bằng BTCT cấp C30

Trang 37

– Kết cấu nhịp tựa trên mũ trụ thông qua gối cầu

– Tại vị trí kê gối trên mũ trụ thường cấu tạo đá tảng bằng BTCT

có chiều cao tối thiểu 15cm và đặt các lưới thép chịu lực cục

bộ D = 8‐10mm với mắt lưới từ 5‐10cm

– Trường hợp trên đỉnh trụ bố trí hai loại gối có chiều cao khác

nhau hoặc trong trường hợp đáy kết cấu nhịp không cùng cao

– Trường hợp khi kết cấu nhịp kê trực tiếp lên mũ trụ (không cấu

tạo đá tảng) thì tại vị trí kê dầm bề mặt mũ trụ phải bằng

phẳng và phải bố trí các lưới cốt thép chịu lực cục bộ

– Mặt trên mũ trụ cấu tạo độ dốc thoát nước không nhỏ hơn

1:10 và bề mặt được láng vữa xi măng

– Nếu mũ trụ không làm việc chịu uốn mà chỉ chịu ép mặt cục

bộ, khi đó chiều dày mũ trụ tối thiểu là 40‐50cm và phải bố trí

cốt thép chịu lực cục bộ

Trang 38

– Trường hợp giảm kích thước thân trụ, mũ trụ có thể được:

• cấu tạo dạng công xôn (ví dụ trụ thân hẹp)

• cấu tạo như một dầm chịu uốn (ví dụ trụ cột)

=> Khi đó mũ trụ phải bố trí cốt thép chịu lực trên cơ sở tính

toán theo sơ đồ làm việc. Tiết diện được cấu tạo phải đảm

bảo điều kiện chịu lực và yêu cầu về cấu tạo

– Chiều rộng tối thiểu của mũ trụ theo phương dọc cầu

• at, ap= chiều dài gối (phương dọc cầu)

• tt, tp= khoảng cách từ mép gối tới

mép đá tảng lấy khoảng 15‐20cm

• Ct, Cp= khoảng cách theo phương dọc

cầu từ mép đá tảng tới mép mũ trụ; ≥15cm với nhịp từ 15‐30m;

≥25cm với nhịp từ 30‐100m; và ≥35cm với nhịp lớn hơn 100m.

Trang 39

– Chiều rộng tối thiểu của mũ trụ theo

phương ngang cầu

Trong đó:

• Bmax= khoảng cách giữa tim 2 đá tảng

ngoài cùng

• bp= kích thước gối theo phương ngang cầu

• tp= khoảng cách từ mép gối tới mép đá tảng

• A = chiều rộng mũ theo phương dọc cầu

• bo= khoảng cách theo phương ngang cầu, từ

• 3.1.2. Thân trụ

– Có nhiệm vụ phân bố áp lực xuống

móng đồng thời chịu các lực nằm

ngang theo phương dọc và ngang cầu

– Thân trụ có thể được xây bằng đá,

bằng bê tông và BTCT (tiết diện đặc

hoặc rỗng)

– Mặt cắt ngang thân trụ của cầu vượt

sông cần phải đảm bảo:

• Ít cản trở dòng chảy

• Tránh tạo thành các dòng xoáy gần

trụ và giảm mức độ xói lở đáy sông

• Chịu được va chạm của vật trôi, tàu bè…

r

f)

a)

r r=B/2

r

Trang 40

áp dụng cho cầu cạn, cầu vượt; và cũng có

thể áp dụng cho phần thân trụ nằm trên

MNCN của trụ nằm trong phạm vi lòng sông

để giúp cải thiện chế độ dòng chảy

suối ở vùng núi, nơi mà dòng chảy có lưu

r

• Với trụ nặng: thân trụ làm bằng bê tông toàn khối hoặc xây đá

=> có kích thước lớn và tốn vật liệu

Định dạng
Số trang	274
Dung lượng	32 MB