Nguyên lý tính toán thiết kế cầu dầm hộp TS. Lê bá khánh

Giáo trình Tính toán và thiết kế cầu dầm hộp bê tông cốt thép do TS. Lê bá Khánh Giảng viên chính, chủ nhiệm bộ môn Cầu đường đại học Bách Khoa TPHCM biên soạn và giảng dạy. Giáo trình cập nhật các tiêu chuẩn nổi tiếng của thế giới như AASHTO 2007, ACI 318... và nhiều tài liệu nước ngoài khác.

Trang 1

LE BA KHANH

CAU DAM HOP

TAI LIEU THAM KHAO

Trang 2

1 Quy chuẩn Xây dựng là các quy định bắt buộc áp dụng trong hoạt động xây dựng do

cơ quan quản lý nhà nước có thâm quyền vẻ xây đựng ban hành

2 Tiêu chuân Xây dựng là các quy định về chuân mực kỹ thuật, định mức kinh tế - kỹ thuật, trình tự thực hiện các công việc kỹ thuật, các chỉ tiêu, các chỉ số kỹ thuật và các chỉ số

tự nhiên được cơ quan tổ chức có thảm quyền ban hành hoặc công nhận đề áp dụng trong hoạt động xây dựng Tiêu chuẩn xây dựng gồm tiêu chuẩn bắt buộc áp dụng và tiêu chuẩn khuyến khích áp dụng

3 Tiêu chuân xây dựng bắt buộc áp dung là các tiêu chuân xây dung bắt buộc áp dụng liên quan đến xây dựng giao thông do Bộ Xây dựng và Bộ Giao thông vận tải ban hành theo quy định của Nghị định số 179/2004/NĐ-CP của Chính phủ

4 Tiêu chuẩn xây đựng của nước ngoài là các tiêu chuẩn xây dựng cấp quốc gia của các

nước trên thế giới, các tô chức tiêu chuân quốc tế, tô chức tiêu chuân khu vực Việc áp dụng

tiêu chuẩn xây đựng nước ngoài phải theo “ Quy chế áp dụng tiêu chuẩn nước ngoài trong

hoạt động xây dựng ở Việt Nam” do Bộ Xây dựng ban hành kèm theo Quyết định số

09/2005/QĐ-BXD ngày 7/4/2005 của Bộ trưởng Bộ Xây dựng

Lê Bá Khánh — Thiết kế câu dầm hộp, tài liệu tham khảo

Trang 3

10/2008 aps

Chương 2 CÔNG NGHỆ THỊ CÔNG HÃNG

2.1 Công nghệ lắp hãng

Công trình đại diện : cầu Kién thuộc dự án cải tạo nâng cấp QL10 Phần cầu dây văng

có chiều đài 85m+200m+85m rộng 16.7m khánh thành vào ngày 28-9-2003

Ưu điểm : thi công nhanh, chất lượng bê tông các cấu kiện lắp ghép được đảm bảo tốt trong công xưởng, khi căng cót thép thì cường độ bê tông các khối dâm đã đạt khá cao, hạn chế bớt được một phần ảnh hưởng xấu của từ biến và co ngót

Khuyết điểm : phải đùng keo epoxy đẻ nói ghép các đốt, khá phức tạp, chế tạo các khối dâm phải rất chính xác, tại các khe nói đều không có cốt thép thường (trg 8 [1])

'Việc đúc sẵn các khối dầm hộp có 2 cách:

Phương án Longline - toàn bộ các khối dầm được đúc trên 1 bệ đúc có chiều dài bằng với chiều đài nhịp cầu cần đúc đẻ tạo hình dạng đường cong thực tế của cầu trên bãi đúc Sau khi đúc xong toàn bộ các khối được tách ra đẻ vận chuyên và lắp ráp vào vị trí

Phương án Shortline - bệ đúc chỉ đúc được 2 khói đầm liền kề Khối đúc cũ là van

khuôn đầu dầm của khối đúc mới đề tạo hình dạng đường cong thực tế của cầu Phương án này yêu cầu công nhân có tay nghề cao, nhưng chỉ cần một bệ đúc ngắn Bé đúc không được phép lún

Tại cầu Kién đã sử dụng phương pháp Shortline đê đúc 110 khói, tất cả các khối đều có chiều cao 2,2m Mặt tiếp xúc giữa các khói đúc khi lắp ráp dùng keo dán các khói hộp là loại SIKADUR-31 SBA TYPES SO2&SO4 Móng bệ đúc đã dùng 8 cọc khoan nhỏi đường kính 0.8m

Precast segmental construction for long, repetitive structures may be more economical than a cast-in-place solution

Precast segmental solutions are limited by the capacity of transportation and placing

equipment Segments exceeding 250 tonnes are seldom economical Cast-inplace construction

does not have the same limitation, although the weight and cost of the travelers are directly proportional to the weight of the heaviest segment [13]

Trang 4

Typical Balanced Cantilever Segment

1 - Top Slab Keys; 2 - Cantilever Tendons anchored on the segment joint face: “Face

Anchored”; 3 - Top Temporary PT Bars; 4 - Cantilever Tendons anchored in blisters (Similar blister for continuity tendons but it would appear reversed in this view); 5 - Bottom

Continuity Anchor Blister; 6 - Web Shear Keys; 7 - Bottom Slab Key; 8 - Bottom Temporary

PT Bars; 9 - Bottom Continuity Tendons

Trang 5

Bang Na - Bang Pli Bang Pakong Expressway [4]

1ê Bá Khánh — Thiét ké céiu dm h6p, tài liệu tham khảo

Trang 6

Ở Việt Nam cầu bê tông đúc hãng được áp dụng phô biến vào đầu những năm 1990 (Câu

Lai Vu, năm — 120m ở quốc lộ 5 tỉnh Hải Dương: Cầu Hàm luông, khánh thành vào năm

Thi céng câu đúc hang [10]

Uu diém : do cé cét thép cho, việc xử lý các mới nói đơn giản hơn, kết cấu có tính toàn

cũng đòi hỏi trình độ thi công cao

Ngày nay cả công nghệ đúc hang và công nghệ lắp hãng đều có cơ hội áp dụng như nhau Trình tự thi công có ảnh hưởng trực tiếp đến sơ đồ chịu lực của kết cấu (tre 8-9 [1])

Trang 7

10/2008 -6-

2.2.1 Céng nghé duc ban hang

Néu nhip cau > 160m, doan cénh hang c6 thé > 80m Khi đó mômen uồn am rat lớn xuất hiện tại mặt cắt ngàm sát trụ vào lúc thi công các đốt hãng cuối cùng Đẻ khắc phục điều này

có thê đặt 1 trụ đỡ tạm trong phạm vi nhịp đề giảm bớt chiều dài phần hãng Đó là nội dung của phương pháp đúc bán hãng (trg 28 [1])

Hình (trợ 21[1])

Construction Method Superstructure Economical Span

Depth (ft) Range (ft) Span-by-span Precast Constant 6 up to 110

Trang 8

10/2008 age

16- 17 [1]

Có thể vượt qua các khó khăn này bằng những biện pháp sau:

~ Xử lý nhiệt - âm cho bê tông đề rút ngắn thời gian hóa cứng bê tông

~ Tăng nhanh tốc độ hóa cứng của bê tông trong khu vực neo cap DUL

Trang 9

Độ sụt hỗn hợp bê tông tươi cần được khống chế sao cho đạt khoảng 10- 12 em khi đỗ

vào ván khuôn là hợp lý Như vậy tại trạm trộn có thê độ sụt phải đạt khoảng 18-22 cm tuỳ theo tình hình thực tế Vấn đề này sẽ được quyết định qua thí nghiệm tại công trường trong điều kiện thực (Trg 443 [1])

Khái niệm về BT cường độ cao (BT CĐC) [Phạm Duy Hữu

BT CĐC "cô điển" là những bê tông đạt được cường độ bằng hoặc xấp xi gần bằng với

của xi măng Chính vì thế mà giá trị cường độ quy định của BTCĐC luôn thay đồi

Một số ví dụ

3.1.1 Bêtông chất lượng cao

Bê tông có đặc tính cao liên quan đến cải tiến quá trình đồ và làm chặt bê tông sao cho không bị phân tầng, các đặc tính cơ lý lâu dài, cường độ bê tông ở tuổi sớm, độ bẻn, ôn định thê tích, hay thời gian sử đụng trong môi trường khắc nghiệt

Bê tông tự đầm, bắt đầu được đưa vào sử dụng trong công trình vào năm 1988 ở Nhật Bản độ đô bê tông tăng lên, chất lượng bề mặt bê tông tét, công nghệ thi công thân thiện

hon với môi trường đo giảm được tiếng ồn

Trang 10

10/2008 -9-

Trong những năm gần đây, việc áp dụng bê tông có cường độ đến 8OMPa dé thiét ké cau đường bộ sử dụng các cầu kiện đúc sẵn đã trở thành hiện thực ở Nhật Bản, và trong tương lai loại bê tông này cũng sớm được áp dụng cho phương pháp đô bê tông tại chỗ

3.2 Phụ gia cho BT

Ở Việt Nam chỉ cần dùng loại phụ gia bê tông tăng cường độ sớm cao như các phụ gia Sikamen NN (trg 17 [1]) (xem thém phụ lục & (Trg 442 — 443)

3.2.1 Một số phụ gia của Sika (tham khảo) [16]

Sản phẩm cho sản xuất bê tông

cao cấp chobê | C494 loại F quá trình ninh kết, tạo XM

tông

gian ninh kếtvà | C494 loại D & XM

cấp cho bê tông

Các sản phẩm hỗ trợ khác

Tên sản ` Mô tả a Quy cách KỸ Í Nơi sử dụng /Mục | Mật thuật / Chứng acs là độ tiêu thụ

kim loại tiêu chuẩn hoặc đứng mà sau đó

ASTMCI56 | còn thi công các bước

kế

Rugasol ậ Dùng đê tạo bê mặt | 0.25— 0.3

cốt liệu nỗi hoặc tạo bề mặt kết

nối tốt

ván khuôn để tạo bề | 42m”/Ht mit bé tong hoàn

Trang 11

10/2008 -10-

Sikament NN là một dung dịch có hai tính năng vừa là chất siêu hoá đẻo được dùng để

sản xuất bê tông chảy lỏng và là tác nhân giảm nước đáng kế dé dat cường độ ban đầu và cuối cùng cao

Sikament NN phù hợp tiêu chuẩn ASTM C494 Loại E,

Liều lượng điển hình 0.8 — 1.2 lít/100 kg xi măng

Cấp phối điền hình thiết kế cho bê tông 45MPa mẫu lập phương (ở 28°C

Xi măng dùng trong thí nghiệm là Chinfon PC40, Holcim PCB40, Nghi Son PCB40

(Theo Bản Chỉ tiết sản phâm: Ngày phát hành 08.2004; Mã số No 1.1 002; Hiệu đính lần

04; Sikament® NN)

3.3 Cốt thép cường độ cao

3.3.1 Giới thiệu

Đến năm 2010, cáp CĐC vẫn chưa sản xuất được ở Việt Nam Từ sau năm 2000, một số

cáp CĐC được bọc bảo vệ trong ống Polyethylene cũng được sử dụng cho xây dựng cầu ở

bồ sung thi trị số cho phép là 0,25 mm

- Nếu dùng các loại cót thép cường độ cao mà không tạo DƯL., nghĩa là đặt nó thụ động, trong bê tông thì khi đạt dén trị số cho phép của độ rộng vết nứt, trị số ứng suất trong cốt thép vẫn còn là nhỏ so với khả năng chịu kéo của cốt thép cường độ cao Có nghĩa là không kinh tế chứ không phải là không thê dùng cốt thép cường độ cao

Trang 12

Internal tendons have some disadvantages, particularly regarding the fabrication segments with inclined ducts Vertical tendon profiles in webs require shear key bulkheads to accommodate different duct locations at each segment face On occasion, the ducts can dislodge and fill with concrete or, more frequently, cause honeycombing below At the anchorage segment, web tendons must sweep inward for the required tendon anchor width This sharp lateral movement increases frictional losses and cuts across the reinforcing grid In small radius curves (horizontally curving webs, haunched bottom slabs etc.) out-of-plane tendon breakout must be checked Field problems that can develop include increased friction losses due to kinks at joints, unraveling of the duct when threading tendons and grout crossover at joints Lastly, the shear strength is decreased slightly as the effective web width

is decreased by one-half of the duct width

3.3.2.2 External Tendons

External tendons are appealing because the ducts can be installed easier than internal ones Segments can be cast free of internal ducts and anchorage segment details are simpler Friction losses are smaller as wobble becomes negligible External tendons are easier to inspect and also simpler to replace if damaged

External tendons can be extremely corrosion resistant The duct is made of non-corrosive polyethylene, has fewer joints and is isolated within the cross-section Problems can occur however if the box fills with water due to expansion joint leaks or drain overflows or in a high humidity environment In these cases, a watertight duct jointing system is critical (see Item 1.1 "Grouting of Tendons") Some draped external tendons have shown some significant corrosion but not because they were external, rather the duct/anchor system was breached at the anchor In one instance, ducts were pierced to inspect for grout voids This practice is not recommended; one corrosion barrier should not be sacrificed to inspect another

External tendons have some inherent shortcomings Since they are generally positioned further from the extreme cross-section fibers, extemal tendons are less structurally

Trang 13

AASHTO Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges, 2nd Edition, 1999

3.4 Thanh thép cường độ cao (trg 31 [1])

Thanh thép cường độ cao thường được dùng trong kết cấu phụ tạm nhiều hơn là trong kết

cấu vĩnh cửu của cầu Tuy nhiên ở cầu Kiền trên Quốc lộ 10 có đặt các thanh cốt thép doc

DUL (đây là cầu dây xiên - dằm cứng BTCT DƯL lắp hãng)

Để nối cứng tạm thời thân trụ chính với đốt K0 trên trụ nhằm tạo ra một khung cứng

dạng chữ T có khả năng đảm bảo ồn định cho kết cấu dầm đang ở trạng thái hãng trong suốt quá trình đúc hãng, các thanh thép cường độ cao đường kính D = 38-42 mm thường được đặt thẳng đứng trong thân trụ và kéo căng tạm thời Sau khi thi công đúc hãng xong sẽ tháo bỏ các thanh này

Ở cầu Đuống đã dùng thanh DƯU là loại thanh thép cường độ cao tròn trơn phù hợp với Tiêu chuẩn Nhật Bản JISG3109 - 1988, cấp B, loại 2, ký hiệu SBPR 95/120 và có độ tự chùng thấp

* Các đặc tính của thanh DƯU 32:

+ Đường kính danh định của thanh : 32 (mm)

+ Khối lượng danh định : 6.31 (kg/m)

+ Diện tích mặt cắt danh định : 804.2 mm”

+ Giới hạn chảy : 95 kG/mmẺ : Giới hạn bền : 120 kG/mm”

+ Độ dãn dài tối thiểu : 5%; Độ tự chùng tối đa : 1,5 %

+ Tải trọng phá hoại tối thiêu : 96,5 (T)

+ Cút nối thanh DƯ

* Khi sử dụng các thanh DƯ cần phải lưu ý như sau:

+ Không được hàn

+ Không được đẻ chạm mát do hàn

+ Không được uốn cong thanh

+ Không được va chạm mạnh vào thanh vì điều này đễ gây nứt hoặc vỡ ăn:

+ Không được đề thanh bị gi hoặc bị ăn mòn

+ Thanh chỉ chịu lực kéo đúng tâm

1ê Bá Khánh ~ Thiết kế cầu dầm hộp, tài liệu tham khảo

Trang 14

10/2008 yz

Trước khi đặt thanh DUL vao vi trí cần phải kiểm tra bằng mắt thường, tránh các khuyết tật như: nứt, sứt Khi có yêu câu tất cả các thanh DƯL phải được đưa vào kéo thử trên giá tại hiện trường tới lực kéo bằng 0.6 fz„ trước khi sử dụng

Trong bát kỳ trường hợp nào cũng không được sử dụng thanh DƯL quá 80% tải trọng

phá hoại tối thiêu

giãn nở tự do không bị cản trở bởi gối có định hoặc ngàm; đx (toàn bộ) là tổng chuyên dịch

đo toàn bộ các chuyên dịch thành phân nêu trên (Trg 102 [7])

Dâm hộp rộng, kê trên hai gối của

hai trụ đơn khác nhau

Trang 16

10/2008 ease

Chương 4 CÁU TẠO - KÍCH THƯỚC SƠ BỘ

4.1 Khối lượng sơ bộ vật liệu

Khối lượng bê tơng cho 1 m? mat cau (trg 79 [1]):

Vet = 0,35 + 0,45 L/100 (m*/m”): trong đĩ L = chiéu dai nhip (m)

Khối lượng cốt thép DUL doc nhip:

GaegpULaac = 4.5 + 0.5 L (kg/mỶ bê tơng);

hay: 40 + 50 kg/mỶ với loại thép CDC cé fyy ~1400 MPa

Khối lượng cốt thép thường: 100 kg/m < G, < 120 kg/mỶ (kg/mẺ bê tơng)

Như vậy cĩ thẻ nhận xét là chiều đài nhịp càng dài thì các chỉ tiêu vật liệu kết cấu nhịp

đúc hãng càng lớn Nhiều phân tích cho rằng nhịp đúc hãng dài quá 150m sẽ trở nên khơng kinh tế Nếu cần vượt nhịp dai hon nữa thì cĩ thê áp dụng phương pháp đúc bán hãng chăng hạn (với tru tam) (trg 79 [1])

4.2 Bồ trí khe biến dạng

Đối với cầu dài cĩ nhiều nhịp nên làm vài nhịp theo sơ đồ cĩ chốt hoặc cĩ dầm đeo đề

dam bảo chuyên vị nằm ngang tự do của cả hệ thống Các khe biến dạng thường đặt cách

nhau 300 — 600 m Đối với nhịp theo sơ đồ cĩ chốt hoặc cĩ dầm đeo, khơng nên đặt khe biến

dang ở giữa nhịp mà nên đặt chúng ở các điềm cĩ moment uốn bằng 0 ( ~ (0.25 — 0.3) Lạ ) đẻ

giảm độ biến dạng: (tr 63 ~ 64 [1])

Cầu khung — dầm cĩ đầm đeo, hoặc cĩ chốt sẽ tạo ra nhiều khe biến dạng, đường đàn hỏi

của kết cầu nhịp cĩ điểm gãy và xe chạy khơng êm thuận Các chốt hạ gĩi đều gây ra các khĩ khăn cho thi cơng và duy tu sửa chữa kết cấu Từ năm 1995, ở VN hâu hết cầu mới xây dựng đều cĩ sơ đồ siêu tĩnh liên tục nhiều nhịp (trg 19 [1])

Thêm hình đường đàn hồi

4.3 Trắc dọc câu (trg 71 [1]) Static longitudinal design

Ở Việt Nam, nhiều cầu đã áp dụng các tham số điền hình như sau:

— đc mạc = 4%,

~ ao = L5 — 2% hoặc cong parabol

~ Rà„„ = theo TCVN 4054-2005 Bang 19

Bán kính đường cong đứng mặt cầu được lựa chọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố về cao độ đường đâu cầu, cao độ cầu ở nhịp thơng thuyền, độ đốc dọc tối đa cho phép, v.v Nĩi

chung, cầu càng dài, đường cong đứng thường càng cĩ bán kính lớn.Vấn để này phải xét nhiều phương án so sánh mọi mặt kinh tế - kỹ thuật đề quyết định

Trang 17

10/2008 -16-

Chiều đài nhịp thông thuyền > bề rộng khô thông thuyền + 4m (trg 65 [1])

Nếu Lạ < 60 + 70m có thê thiết kế hạ = họ (thường áp dung cho cau trong đô thị)

4.3.1 Parabolically variable depth

® _ Phương trình đường cong đáy dầm : Parabol; Bac 3; gay khúc; (trg 72 [1])

In exeess of 65 m/70 m, very large forces affect the cantilevers, requiring a large deck depth at piers which seems very excessive at the other sections of the span It therefore becomes economically viable to build a deck of variable depth

For these structures, the variation in depth between the crown and the pier is generally parabolic in form The cantilever must be symmetrical in order to guarantee its stability during construction The section of end span which is cast on falsework or built by over- cantilevering is always of a constant depth (the same depth as the crown)

A statistical study carried out for the publication of this guide shows that the following formulas can be applied to a deck on simple supports:

On pier: Ly/hy = 14 + L2/45

At the crown (giữa nhịp): L2/ho = 19 + L2/7

With Z, the length of the main span in meters

This formula is applicable for any value of | included in the field of application for bridges built by the cantilever method (Setra)

Lê Bá Khánh — Thiét ké cau dam hép, tai liéu tham khảo

Trang 18

‘VD : y= (hi — ho) / (Lo/2)” x” + bo (Thanh tri)

4.4 Cấu tạo mặt cắt ngang dầm hộp

4.4.1 Background information

The large overhangs created in the construction phase require the use of a cross section with a high resistance to torsion This is one of the reasons why designers opt for box girders These cross-sections also feature a lower slab which lowers the centre of gravity and allows for efficient cabling on the pier This is of paramount importance, as construction by the cantilever method produces very large negative moments

Mặt cắt ngang dầm hộp có thể coi như gồm 3 bộ phận là bản mặt cầu (bản nắp hộp), các thành hộp và bản đáy hộp Mỗi bộ phận có các chức năng riêng và được lựa chọn kích thước sao cho bảo đảm chức năng riêng của chúng, nhưng tat cả được ghép lại trong một chỉnh thé với những yêu cau chung (Trg 78, 87, 88 [1])

Trang 19

[NEW YORK STATE-dot Prestressed concrete construction manual september 2000]

BING 70mm

Trang 20

ts © (1/25 - 1/35) 12 (trg 99 [1]); ts > 13/30; > 200 mm hoặc > 250 mm nếu ding DUL ngang [5] (đã tham khảo công thức của Jacques Mathivat trg 74 [8])

ty > 350 : để thuận tiện đô BT [5] (có tham khảo công thức của Guyom trg 71[8])

ts > /5/30 : > 200 mm [5]: > t/3 (đề điều hoà sự phân phối nội lực trong hộp): Phải có đoạn vút nối đề nối ban đáy vào thành hộp một cách êm thuận (trg 103 [1])

t được xác định theo ứng suất nén cho phép dưới các tải trọng khai thác [5]: tạ = (2 + 3)

ts (trg 103 [1]):

hy:

- theo 5.14.2.3.10a [6] phải đặt cáp DƯL ngang khi /7 > 4500 mm

-_ theo thiết kế của các cầu đã xây dựng ở VN thì /2 ~ 6m chưa cần đặt cáp DƯU

kiến cho rằng, khi /2 lớn hơn nữa thì cũng chưa cần đặt cáp DƯU ngang (trg 99 II)

-_ 4.6m~7.6m(15°—25'[5])

lạ (0.2 -0.3)Ip:

Trang 21

Đệ (Thái Bình) thì phương án không đùng cáp DƯU ngang vẫn là kinh tế hơn (tre 99 [1])

4.4.2 Simple monocellular box girders

For deck widths of less than 20 m, the most economical solution is almost always a box girder with two webs, featuring two solid slabs

Upper slabs are made from reinforced concrete for widths of up to 15 or 16 m For longer widths, they are often transversally prestressed using low-strength tendons

Doc thém: Krungtheb Road Bridge: of 476 m with a 226 m main span + and 125 m side

spans; The depths varied from 12.5 m at the two main piers to 2.5 m at mid span, and at the

approach connections The bridge deck was a double cell prestressed box girder; 23 m wide; Trên các con đường có chiều rộng lớn, người ta thường làm > 2 kết cấu nhịp độc lập // sát nhau, mỗi KCN có một hộp, chỉ cho 1 chiều chạy và giữa 2 KCN này là đải phân cách

4.4.3 Monocellular box girders with ribs or struts

For deck widths of between 18 and 25 m or more, the most common solution consists of

a box girder with two webs, featuring a ribbed upper slab and a solid lower slab (Fig 2.17) One rib is used per standard segment, i.e one every 3 to 4 m In the narrowest structures, these ribs are made from reinforced concrete and they are of constant depth between the webs When the decks are very wide, the ribs have a more elaborate geometry and are prestressed using medium-strength tendons (12T15 or 19T15)

Trang 22

1sậm 28% 29%

Fig, 2.18 — Example of a wide box girder with struts

These structures are aesthetically very pleasing However, they are somewhat more difficult to construct than a box girder featuring an upper slab with ribs Furthermore, they are restricted in application to structures of a constant depth Indeed, if the depth of the box girder varies, the axes of the struts or the lateral walls must be distorted, which is extremely difficult and costly to carry out Because of this, their use is restricted to structures with a maximum

span of 80 to 90 m

4.4.4 Monocellular box girders with three webs

For widths of between 15 and 20 m, it is possible to design box girders with three webs

ig )

In France, these structures are now very rarely used Indeed:

+ They are difficult and costly to build because two formwork cores must be used

Trang 23

Có một số cầu đã được làm: cầu Pha Lai (Hai Duong, nam 2002; cau Thanh Tri (Ha

Nội) cầu Jonville qua sông Seine (trg 90 [1])

[6.03 Mat cat ngang cau Joinville qua sông Seine

4.4.5 Thanh hộp (vách)

(www fhwa.dot.gov\bridge\segmental\task60.htm)

Số lượng thành hộp nên giam t6i da : (trg 96 [1])

Chiéu day thành hộp phải (trg 97 [1]):

vị trí đặt Ống (trg 33 [1])

©) Du kha nang chịu lực cắt

+ Chiều day can thiét đê cho phép neo cap UST 2?

(trg 105 [1]) 3.5.9.2 Chiều dày tối thiêu của bản bụng dầm (thành hộp dam)

Chiều dày các thành hộp dầm phải xác định theo các yêu cầu đối với lực cắt, xoắn, lớp phủ bê tông và đỏ bê tông Phải dùng các giá trị tối thiêu sau đây:

Các bản bụng dầm không có bó thép căng sau theo phương dọc hoặc phương đứng: 200mm

Các bản bụng đầm chỉ dùng bó thép căng sau theo phương đọc (hoặc theo phương đứng):

Trang 24

Trg 102 [1] Bản đáy hộp thường chịu tác dụng của một số tải trọng sau:

- trọng lượng bản thân của bản đáy hộp

~ lực nén do mô men uốn và lực cắt trong kết cầu nhịp gây ra

- tai trọng của các thiết bị, ván khuôn người trong quá trình thi công

Khối dầm K0 trên đỉnh trụ thường dài cỡ 12- 14 m (đề có đủ diện tích bề mặt cân thiết

cho việc lắp ráp được 1 hay 2 bộ xe đúc lên đó) và có thể tích khoảng 90- 120 mỶ bê tông Như vậy khi đỗ bê tông phải chú ý đến vấn dé toả nhiệt đều đề tránh các vết nứt do co ngót và nhiệt độ (trg 107 [1]) Có th tham khảo thêm (trg 14 [1])

4.5.2 Các khối khác (trg 15 [1])

Chiều đài các đốt khác thường là 3 + 4m, được chọn sao cho tận dụng hết khả năng của

xe đúc, phù hợp với khả năng cung cấp BT đến công trường Theo chiều dài cầu sẽ có từng nhóm đốt có chiều dài bằng nhau Khi chiều dài của đốt lớn thì trọng lượng và giá thành của

xe đúc tăng lên nhanh (trg 15, 107 [1])

Trang 25

10/2008 -24-

4.5.3 Khối hợp long

Có chiều dài khoảng 2 + 4m phải đủ đề nói các ống bọc cốt thép (trg 107 [1])

4.6 Kết cấu vách ngăn ( trg 108, 186, 187 [1] )

Vách ngăn trong dầm hộp BTCT ƯST có thê được bố trí tại : mó, trụ, các vị trí trung

gian và tại các vị trí chót Những khói hộp mà trong đó có các vách ngăn đều là những cấu kiện đặc biệt phải dùng loại ván khuôn riêng đề thi công nên tốn nhiều thời gian và chỉ phí (Trg 188 [1])

4.6.1 Vách ngăn tại vị trí mố và trụ

Vách ngăn ngang trên trụ được đúc liền với đốt K0, chịu trực tiếp các phản lực gối truyền

men uốn, lực cắt, lực nén dọc và mô men xoắn với các trị số đều rất lớn Tại đây còn phải để 1

cục bộ Đó là lý do khiến phải làm vách ngăn ngang này rất day (thường đến 3m) Khu vực này đễ xuất hiện các vết nứt (Trg 186 [1])

- Trong đa số các trường hợp, gối cầu không thẻ đặt thẳng trực tiếp tại vị trí của sườn hộp thì vách ngăn này đóng vai trò truyền lực từ kết cầu nhịp xuống gối cầu

- Tăng độ cứng chống xoắn của mặt cắt ngang hộp

phải thay gối thì vách ngăn chính là nơi đặt kích đẻ

4.6.2 Vach ngan trung gian

Có tác dung làm tăng độ cứng của két cau hộp theo phương ngang tăng độ cứng chống xoắn, giúp phân bé lực theo phương ngang trong trường hợp mặt cắt ngang của hộp có nhiều sườn

Trang 26

10/2008 Z5:

4.7 Các cửa mở đề kiêm tra trong hộp dầm

4.7.1 Có 2 loại cửa mở (access doors)

loại cửa vĩnh cửu đề phục vụ công tác kiêm tra duy tu sửa chữa cầu định kỳ trong quá

1) Design box sections with access doors located at maximum 300 feet spacing

2.) Design entrances to box girders with in-swinging, hinged, solid doors Design doors

in diaphragms with in-swinging, hinged, 0.25-inch mesh screen doors Equip all doors at abutments and entrances with a lock and hasp Require that all locks on an individual bridge

be keyed alike

3.) Provide an access opening through all interior diaphragms If the bottom of the

diaphragm access opening is not flush with the bottom flange, provide concrete ramps to

facilitate equipment movement

4.) The minimum access opening is 32-inches wide x 42-inches tall Indicate on plans that diaphragm access openings are to remain clear and are not to be used for utilities or other attachments If utilities are required, provide additional areas or openings

5.) Analyze access opening sizes and bottom flange locations for structural effects on the girder

6.) Avoid entrance locations over traffic lanes and locations that will require extensive maintenance of traffic operations or that would otherwise impact the safety of inspectors or the traveling public

4.7.2 D Other Exterior Openings

1.) Design each box girder with minimum 2-inch diameter ventilation or drain holes located in the bottom flange on both sides of the box spaced at approximately 50 feet or as needed to provide proper drainage Place additional drains at all low points against internal barriers Locate drains to accommodate bridge grade

2.) Provide drains to prevent water (including condensation) from ponding near post- tensioning components, face of diaphragms, blisters, ribs and other obstructions Show details

on Contract Drawings Include the following:

a.) Specify that drains may be formed using 2-inch diameter permanent plastic pipes (PVC with UV inhibitor) set flush with the top of the bottom slab

b.) A small drip recess, 44-inch by %s-inch around bottom of pipe insert

c.) Drains at all low points against internal barriers, blisters, etc

d.) Drains on both sides of box, regardless of cross slope (to avoid confusion.)

Trang 27

10/2008 -26-

e.) Vermin guards for all drains and holes

£) A note stating, “Install similar drains at all low spots made by barriers introduced to accommodate means and methods of construction, including additional blocks or blisters.” 3.) Require 0.25-inch screen on all exterior openings not covered by a door This includes holes in webs through which drain pipes pass, ventilation holes, drain holes, etc

4.) Design flexible barriers to seal openings between expansion joint segments of adjacent end units to prevent birds from roosting on the box end ledges Barriers should be

UV and weather resistant and easily replaceable [14]

Tham chiéu hinh vé ?? 20/04/2011 Khanh

Chương 5 THỊ CÔNG CÀU ĐÚC HÃNG

5.1 Các bước thi công đúc hãng một câu dâm liên tục 4 nhịp, mặt

cắt thay đỗi (trg 9-13 [1])

1ê Bá Khánh — Thiết kế cầu dầm hộp, tài liệu tham khảo

Trang 33

Các giai đoạn đô bê tông một đốt như sau (hình 1- ) (trg 15 [1])

~ Đồ bê tông bản đáy hộp

~ Đồ bê tông các thành hộp sau khi đã đặt ván khuôn trong, bề mặt tiếp giáp thành hộp với bản đáy hộp thường là bề mặt thăng đứng

~ Đề bê tông bản nắp hộp

Hai giai đoạn sau có thê kết hợp thành một giai đoạn

Kinh nghiệm thi công cho thấy với một xe đúc hãng kiêu cô điền có thê thực hiện một

chu trình trung bình sau 6 + 7 ngày, bao gồm : (trg 15 [1]):

+ 1 ngày kéo căng cốt thép của đốt đã đúc từ tuân lễ trước, tháo ván khuôn và di chuyên

xe đúc tiến lên phía trước đến vị trí sẽ đúc đốt dầm tiếp theo

+2 ngày đặt các cốt thép thường và cốt thép DƯL

+ 1 ngày đô bê tông đốt kết cấu nhịp

+2 ~ 3 ngày Bảo dưỡng bê tông trong khoảng (gồm cả ngày chủ nhật), khi đó cường độ

BT có thể đạt đủ mức cân thiết dé căng cáp DƯL (~ 250 kg/cm2 ?2), khi căng cáp phải quyết định theo kết quả nén mẫu ở hiện trường (tre 17 [1])

Cleaning of form panels

‘Adjust / Close outer and bottom forms

Launch inner web forms,adjust/ciese inner web for

Final survey / check of level / alignment

Trang 34

Elevation and Detail —Typical Cantilever Concrete Segmental Box with Fixed Pier Tables

[14]

5.4 Đặt kết cấu nhịp lên các gối cầu (trg 28 [1])

Sau khi thi công kết cấu nhịp vượt qua các trụ mồ, cần phải tháo

trong lúc thi công và lắp đặt các gối cầu chính thức rồi hạ dàm lên các gối đó Cần lưu ý các ứng suất xuất hiện đo các chuyên vị cưỡng bức khi hạ dầm lên gói

Các gối tạm thường bằng BTCT sẽ được đục phá vỡ dan sau khi gối cầu chính thức đã được đặt sát bên dưới kết cấu nhịp ở đúng vị trí gói Những khe hở có thê được bơm vữa đặc

biệt không co ngót và có cường độ cao dé lap day

5.5 Thi công mặt cầu và hoàn thiện (trg 28 [1])

Nội dung công tác thi công mặt cầu và hoàn thiện không có gì khác so với thi công các loại cầu khác Nói chung các nội dung bao gồm :

~ làm vệ sinh mối nối giữa các đốt dam

~ xử lý các chỗ bê tông bị rỗ và các khuyết tật khác

Trang 35

10/2008 -34-

~ bịt các lỗ thi công, vệ sinh mat dam

~ thi công gờ lan can hệ thống thoát nước mặt cầu

~ thi công lớp chống thấm và gờ chắn bánh

~ thi công lan can, hệ thống cáp quang, đường điện và đèn chiếu sang

- thi công đường bộ hành và đường xe chạy

~ lắp đặt khe co giãn, vệ sinh, hoàn thiện

Chương 6 HỆ THÓNG PHỤC VỤ THỊ CÔNG

6.1 Đà giáo mở rộng trụ (trg 40)

định và trụ tạm khi cần thiết Phần đà giáo mở rộng trụ đề phục vụ thi công đốt K0 trên đỉnh trụ thường được liên kết với các đoạn đầm I thép chôn chờ sẵn ở thân trụ Trên hình 2-1 giới

thiệu cấu tạo đà giáo mở rộng trụ đã áp dụng khi thi công cầu Xương Giang (Bắc Giang)

Đề mở rộng tạm thời khoảng trên trụ nhằm thi công đót đâu tiên, cũng có thê sử dụng các trụ tạm Chúng sẽ kết hợp với đoạn đà giáo nói từ chúng sang trụ chính nhằm tạo một khoảng

mở rộng trụ, đủ diện tích mặt bằng cần thiết cho việc đô bê tông phần đầm bên trên trụ và đặt

xe đúc di động đê thi công các đốt hãng tiếp theo Các trụ này thường bằng kết cấu thép (có

thê là kết cầu UIKM hay kết cấu Bailey) đặt trên bệ cọc cao với các cọc thép tam thời Nếu tru tam ở vị trí trên cạn cũng có thê được đặt trên móng kiểu rọ đá tạm thoi dé giảm giá thành

Dạng công xon có thanh chống xiên xuống bệ móng

Trang 36

235 10/2008

b)

a)

Dạng công xon lắp hãng vào thân trụ

1ê Bá Khánh — Thiết kế cầu dầm hộp, tài liệu tham khảo

Trang 37

10/2008 -36-

* pre bab ~ met ore

Hình 2.1 Đà giáo ván khuôn thi công khối KO, cầu Xương Giang (Bắc Giang)

6.2 Đà giáo đúc BT đoạn nhịp biên (trg 42.)

Đối với cầu có nhiều nhịp liên tục, một phần của nhịp biên gan mé sé được đúc trên đà giáo cố định, đà giáo này có đạng dàn thép được lắp dựng tựa lên các trụ tạm trên mặt đất

giống như các trường hợp thông thường

Cấu tạo của hệ đà giáo này rất đa dạng, tuỳ theo vật tư sẵn có của Nhà thâu, nhưng phải

©_ Đà giáo phải đủ vững chắc và không biến dạng quá mức sai số cho phép trong quá trình đúc bê tông, có xét đến ảnh hưởng của các yếu tố tải trọng, sự chảy của

dòng nước, điều kiện đất nẻn, điều kiện mặt bằng công trường và tình hình giao thông trên khu đất xung quanh đà giáo

Trang 38

Nhiều sự có lún đà giáo đã xảy ra do các nguyên nhân :

Các sai sót này đều dẫn đến nứt đầm BTCT và đã phải sữa chữa tốn kém mà vẫn không dam bao chất lượng dầm như yêu cầu

Trên hình 2-2 giới thiệu một kiểu đà giáo đã áp dụng ở một cẩu trên Quốc lộ 1 Phản đà giáo nằm ngang được ghép từ các khoang hình tam giác của đầm quân dụng kiêu H10 Trung Quốc Phân trụ tạm ghép từ các cấu kiện thép hình Móng trụ tạm trên nẻn cọc bê tông, có bệ

cọc bê tông Như vậy đảm bảo độ lún của trụ tạm và đà giáo là rất nhỏ, có thê khống chế

được

Trang 39

-38-~ 10/2008

Trang 40

10/2008 -30-

6.3 “Xe” đúc

Xe đúc hãng (bao gồm cả ván khuôn treo) có 2 nhiệm vụ:

~ Bảo đảm đúng vị trí hình học của các đốt kết cầu nhịp trong không gian

~ Treo đỡ trọng lượng của các đốt kết cấu nhịp trong thời gian bê tông của chúng hóa cứng và khi đang kéo căng cốt thép DƯL

_ Bộ xe đúc hãng gồm phần ván khuôn treo và một khung đỡ bằng thép được liên kết chắc

chắn với phần kết cấu nhịp đã được làm xong trước đó (trg 44 [1

Bảng 2-5: Xe đúc Trung Quốc Công ty OVM (trg 49 [1])

Định dạng
Số trang	105
Dung lượng	12,47 MB