-Sơ đồ đầm liên tục có thế có khe nối dọc cầu hoặc ngang cầu ở vị trí các đỉnh trụ hoặc trong phạm vi nhịp , + nếu đặt mối nối trên đỉnh trụ thì đơn giản cho việc cẩu lắp , nhưng ở đây c
Trang 1Mục lục đề cương cầu bê tông nâng cao – Cầu Đường Sắt K52 – Chúc các bạn thi tốt!!
Câu 1: Cầu dầm liên tục , cầu dầm hẫng , cầu khung, 2
A, CẦU DẦM LIÊN TỤC 2
B, CẦU DẦM HẪNG 2
C, CẦU KHUNG 3
D, CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG 3
E, CÁC DẠNG MẶT CÁT NGANG -Có thế sử dụng mặt cắt ngang chữ I, T , PI, hộp với nhịp <42m 3
F, MỐI NỐI , PHÂN ĐOẠN KẾT CẤU NHỊP, 4
G, NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CỐT THÉP .4
H, CƠ SỞ TÍNH TOÁN CẦU DẪM HẪNG, CẦU DẦM LIÊN TỤC VÀ CẦU DẦM KHUNG .7
Câu 2: Công nghệ đúc hẫng 8
b Công nghê đúc đẩy : 9
c Công nghệ thi công đúc trên đà giáo di động 9
Câu 3: Cầu Vòm 10
A, Các sơ đồ cầu vòm và cầu dầm-vòm liên hợp 10
B, Cấu tạo và kích thước cơ bản của Cầu vòm BTCT chạy trên có lực đẩy ngang 10
C, Cấu tạo và kích thước cơ bản của Cầu vòm BTCT chạy dưới không có lực đẩy ngang (cầu dầm-vòm liên hợp, cầu vòm bằng ống thép nhồi bê tông) 11
D, Các sơ đồ tính toán nội lực cầu vòm và cầu dầm-vòm liên hợp 11
Câu 4: Cầu dây văng 13
a Đặc điểm chịu lực, ưu nhược điểm phạm vi áp dụng 13
b Các sơ đồ cầu và sơ đồ dây văng 13
c Cấu tạo các bộ phận cầu dây văng 15
d Đặc điểm và trình tự tính toán cầu dây văng 16
e Điều chỉnh nội lực trong cầu dây xiên 17
Câu 5: Nguyên tắc xét đến ảnh hưởng của co ngót từ biến trong bê tông 18
Câu 6: Đặc điểm cầu Extrados 18
Trang 2Câu 1: Cầu dầm liên tục , cầu dầm hẫng , cầu khung,
A, CẦU DẦM LIÊN TỤC
+ là kết cấu siêu
tĩnh , có thể 2, 3
hoặc nhiều nhịp
với chiều dài nhịp
thường được lựa
chọn
L1 (0.6-0.7 )L
Nếu chọn nhịp
biên quá dài thì
công đoạn trên đà
giáo phức tạp ,
moomen dương ở
nhịp biên lớn
+ nếu ≥4 nhịp thì có thể kế hợp vớ dầm + khung liên tục để tang ổn định theo phương dọc cầu ( tăng độ cứng) nếu trụ cầu quá cao thì ngàm cứng
- ƯU ĐIỂM
+giá trị moomen âm tai mặt cất gối lớn hơn gia trị moomen dương tại mặt cắt giữa nhịp vì vậy mà sơ đồ này phát huy hết khả năng làm việc của vật liệu
+mố trụ chỉ cần đặt một gối cố định và một gối di động nên có thể làm nhỏ hơn , tiết kiện vật liệu hơn
+áp lực gối thẳng đứng truyền xuống trụ cầu là áp lực nén đúng tâm hoặc có thẻ lệch tâm ít gây ra ứng suất nén gần như đều trong thân trụ và móng trụ
+ tính chất liên tục của mặt đường xe chạy được đảm bảo cho xe chạy êm thuận vì trắc dọc cầu là đường cong mềm mại , không có điểm gẫy khúc
+ số lượng khe co giãn giảm -> tiết kiệm khe co giãn
+ độ võng cảu dầm liên tục nhỏ hơn độ võng của cầu giản đơn.cùng khẩu độ
- NHƯỢC ĐIỂM
+ khi chiều dài kết cấu nhịp liên tục càng dài thì các chuyển vị do nhiệt độ thay đổi càng lớn đòi hỏi phải làm các khe biến dạng có cấu tạo phức tạp ở đầu kết cấu nhịp
+ các lựu hãm xe chuyền lên gối cố định lớn ảnh hưởng đến việc thiết kế mố trụ
+ dễ bị ảnh hưởng bởi các hiện tượng mố trụ lún không đều sẽ suất hiện nội lực trong kết cấu gây bất lợi
+ đòi hỏi kỹ thuật thi công cao hơn so với cầu dầm giản đơn
B, CẦU DẦM HẪNG
+ trong những mặt cát của đoạn hẫng biểu đồ moomen chỉ có 1 dấu âm do đó chỉ cần đặt cốt thép chủ chịu kéo ở phần phía trên của cá mặt cắt còn trong các dầm đeo của hệ dầm hẫng chỉ có momen dương làm việc như dầm giản đơn vì vậy chỉ cần đặt cốt thép chịu kéo ở phía dưới mặt cắt
+ vật liệu chủ yếu tập trung ở mặt cắt gối do đó kết cấu hịp nhỏ -> có khả năng vượt nhịp tốt hớn so với dầm giản đơn + tiết kiệm vật liệu do không cần xây 2 mố và nhịp hẫng giúp làm giảm tai trọng cho kết cấu nhịp
Trang 3+ trong kết cấu
nhịp suất hiện chỗ
gãy góc trên mặt
đường xe chạy tại
đúng vị trí chốt
tại đó phải đặt khe
biến dạng có cấu
tạo phức tạp dẫn
đến xe chạy không
êm thuận -> rất ít
áp dụng
+ cấu tạo chốt nối
phức tạp , nếu là
dầm đeo thì khe
nối phải xử cẩn
thận ,
+ việc nối dầm
hẫng của caaug
không khe nối
vào nền đường
đầu cầu cần thực
hiện sao cho độ
cúng tang dần ,
phải chế tạo các
bản quá độ
C, CẦU KHUNG
+ đẩy được trụ vào gần bờ do đó đảm bảo khả năng thông thuyền và không cản trở dòng cahyr dưới cầu + giảm tĩnh tải kết cấu và vượt đươc nhịp lớn
+ cả trụ cùng tham gia chịu lựu -> giảm kích thước kết cấu nhịp tang độ cứng theo phương dọc cầu
+ không cần sử dung gối cầu
đà giáo cố định -> tốn kém chi phí làm đà giáo, trụ tạm , cản trở thông xe hoặc thông thuyền dưới cầu lúc đang thi công
+ chịu các ứng lực phụ do co ngót , từ biến, nhiệt độ thay đổi, lún không đều của mố trụ gây ra bất lợi , + đường cong biến dạng của kết cấu khung T dầm đeo hay khung T dầm chốt bị gãy góc tại vị trí chốt dẫn đến bất lợi khi chịu hoạt tải nặng nên không áp dụng được cho cầu đường sắt
D, CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG
Đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo cố định Đúc trên đà giáo di động Đúc hẫng , lắp hẫng , đúc đẩy
E, CÁC DẠNG MẶT CÁT NGANG -Có thế sử dụng mặt cắt ngang chữ I, T , PI, hộp với nhịp <42m
-Khi mà chiều dài kết cấu nhịp lớn thì làm mặt cát hình hộp , để tang ổn định , tang độ cứng chống xoắn( lớn hơn các
Trang 4+ 15-20m nên chọn 1 hộp 3 sườn + >20m nên tách thành 2 đơn nguyên
F, MỐI NỐI , PHÂN ĐOẠN KẾT CẤU NHỊP,
-Tùy theo pp thi
công và khả
năng có sẵn mà
dự kiến phân
chia kết cấu
nhịp thành các
khối lắp ghép
hoặc phân đoạn
đúc , các nhịp
trung bình
(l=40-50m)
thường tận
dụng các dầm
giản đơn chế
sẵn trong nhà
máy
-Sơ đồ đầm liên
tục có thế có
khe nối dọc cầu
hoặc ngang cầu
ở vị trí các đỉnh
trụ hoặc trong
phạm vi nhịp ,
+ nếu đặt mối
nối trên đỉnh trụ
thì đơn giản cho
việc cẩu lắp ,
nhưng ở đây có
moomen âm lớn
-> cốt thép bố trí dày đặc phức tạp , khó thi công
+ nếu đặt mối nối trong nhịp thì bố trí đơn giản hơn nhừng tốn chi phí làm đà giáo , trụ tạm
- Các mối nối thường sử dụng cốt thép DUL để đảm bảo chống nứt,
- Đối với các cầu đầm hẫng nhịp trung bình thì có thể làm khe nối dọc cầu mà không làm khe nối ngang cầu,
- Thường có 2 loại mối nối ,mối nối dán keo epoxy với khe nối ngang là chủ yếu , một số ít mới sử dụng kkh nối dọc cầu ,
- Chiều dài giữa các khe nối ngang cầu được quyết định tùy vào năng lực cẩu lắp của máy, mỗi đốt khoảng 40-60 tấn
G, NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CỐT THÉP
- Trong kết cấu nhịp dầm liên tục , nhịp hẫng , cầu khung bằng BT cốt thép thường , các cốt thép chủ , đai, cốt thép bản được bố trí tương tự như dầm giản đơn,
- Cốt chủ có thể đặt rời tùng thanh hoặc ghép thành các khung cốt thép hàn ,
- Cốt thép chủ được đặt phần lớn ở phần chịu kéo của mặt cắt Vì trong hệ dầm liên tục , dầm hẫng, cầu khung liên tục thì có những đoạn kết cấu chịu cả momen âm và dương nên cốt chủ cso cả phần trên và phần đưới ,
- Một phần cốt chủ được uốn xiên góc 45o thành cốt thép nghiêng
- Ngày nay ít dung hệ dầm liên tục nhiều hpj bê tông cốt thép thường
- Tùy vào phương pháp thi công mà có các sơ đồ bố trí cốt thép sáo cho phù hợp ,
- Trường hợp thi công bằng cách nối dầm giản đơn thành hệ nhịp liên tục
+ thường sử dụng với loại dầm đúc sẵn l=33m Dưới tác dụng của tải trọng bản thận thì mỗi cấu kiện chịu lực giống như đàm giản đơn nên cốt thép được đặt tượng tự như dầm giản đơn BTCT dự ứng lực
+ Để liên kết các đầm giản đơn thì khi chết tạo một số cốt thép thường ở phía trên nhô ra, sau này khi lắp ghép sẽ nối chúng lại rồi đổ BT thành hệ đầm liên tục ,
Trang 5+ kết cấu chỉ làm việc như kết cấu nhịp liên tục khi chịu tĩnh tải giai đoạn sau, gây ram omen âm ở gần trụ nên cần bố trí cốt chủ ở phía trên mặt cắt
- Trường hợp thi công theo pp lắp ghép hay đục tại chôc trên đà giáo
+ Do đà giáo đơc kín phần bên dưới nên các tải trọng trong trong thời gain thi công do đà giáo chịu , vì vậy sơ
đồ bố trí cáp DUL chỉ phụ thuộc vào hình bao nội lực trong sơ đồ khai thác,
+ Đối với cầu rộng cần cáp DUL ngang cầu
Trang 6- Trường hợp thi công theo pp lắp đẩy or đúc đẩy
+ Trong phương pháp này trong quá trình thi công nội lực trong các mặt cắt luôn biến đổi, chỉ momen cả 2 đấu nên sơ đồ đặt cắp DUL trong khai thác và trong thhi công là khác nhau trong khi khai thác cần tháo bớt một số cốt thép DUL phục vụ thi công và lắp thêm một số cốt thép DUL để đảm bảo khai thác an toàn ,
- Trường hợp thi công theo pp lắp hẫng hoặc đúc hầng thì
+ Trong quá trình thi công thì kết cấu chỉ chịu momen âm nên cần bố trí cốt thép DUL ở phần chịu kéo( lớn nhất trên các đỉnh trụ)
+ Khi hợp long tại vị trí hợp long chịu moomen dương vì vậy cần bố trí thêm cáp DUL chịu momen dương, + Khi thi công thường đúc hẫng từ các đỉnh trụ nên cần đặt các thanh DUL để neo đốt trên đỉnh trụ vào đỉnh trụ để ổn định ,
+ Sơ đồ bố trí cốt thép phải phù hợp và đủ chịu lực trong cả quá trình thi công và khai thác,
Trang 7H, CƠ SỞ TÍNH TOÁN CẦU DẪM HẪNG, CẦU DẦM LIÊN TỤC VÀ CẦU DẦM KHUNG
Việc tính toán thiết kế hệ thống siêu tĩnh là phức tạp phụ thuộc vào từng pp thi công mà có các pp tính toán
thiết kế sao cho phù hợp
Nhìn chung ta cần lần lượt giải quyết các bài toán sau,
- Xác định sơ bộ sơ đồ phân nhịp và kích thước kết cấu , sơ bộ mặt cắt ngang ,
- Tính toán nội lực dưới tác dụng của tĩnh tải theo nhiều gia đoạn tùy theo pp thi công ,
- Tính toán nội lực dưới tác dụng cảu hoạt tải
- Tính toán nội lực dưới tác dụng cảu tổ hợp tải trọng cơ bản và tổ hợp tải trọng bổ sụng
- Tính duyệt các mặt cắt đặc trung theo điều kiện cường độ trong giai đoạn thi công và khai thác,
- Tính duyệt mặt cắt về vết nứt trong giai đoạn thi công và khai thác ,
- Tính duyệt mặt cắt đặc trung theeo điều kiện về biến dạng trong quá trình thi công và khai thác ,
- Tinh toán mối nối ,
- Giả các bài toán đặc biệt như
+ bài toán xoắn
+ bài toán ứng suất tập trung ở vùng đặt mấu neo cáp DUL
+ bài toán về gối lún và tình huống hạ dầm xuống gối ,
+ bài toán về ảnh hưởng cảu từ biến
+ bài toán động học ; gió , động đất…
Trang 8Câu 2: Công nghệ đúc hẫng
1 Đặc điểm công nghệ : Là quá trình xây dựng KCN từng đót theo sơ đồ hẫng cho tới khi nối liền thành KCN hoàn chỉnh
2 Áp dụng : Nhịp 70-150m thông dụng 70-130m
3 Ưu điểm :
- Không ảnh hưởng không gian dưới cầu
- Giải phóng được hệ đà giáo phức tạp
- Áp dụng tốt khi cầu vượt qua thung lũng hoặc qua sông sâu có dòng chảy mạnh, sông có thông thuyển Giảm chi phí đà giáo
- Thao tác lặp lại theo chu kỳ Thích hợp thi công KCN có mặt cắt thay đổi
- Trạng thái làm việc của KCN ở giai đoạn thi công gần giống trạng thái làm việc ở giai đoạn khai thác nên giảm các bó cáp DUL tạm thời
4 Nhược điểm
- Mặt bằng thi công hẹp, yêu cầu cao về công nghệ và có đội ngũ thi công lành nghề, chất lượng độ chính xác cao
5 Sơ đồ áp dụng thi công thích hợp : Cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục, cầu treo dây xiên dầm cứng, cầu khung siêu tĩnh và tĩnh định, cầu khung chân xiên, cầu vòm
6 Các trường hợp đúc hẫng : Đúc hẫng từ mố, đúc hẫng từ trụ
7 Phân chia nhịp cầu :
- Các nhịp chính có chiều dài bằng nhau : l1 = const
- Các nhịp biên có chiều dài l2>1/2l1 thường lấy (0,65-0,8)l1
- Nhịp chuyển tiếp có chiều dài (l1+l2)/2
- Nên hợp long nhịp biên trước nhịp giữa
8 Lựa chọn chiều dài đốt đúc :
- Đốt K0 đúc trên đà giáo mở rộng trụ từ 6-12m Đủ để bố trí hệ thống xe đúc và thiết bị thi công các đốt đúc
- Các đốt từ K1 đến Kn có chiều dài từ 3-5m tùy theo năng lực xe đúc, các đốt phải có trọng lượng xấp xỉ bằng nhau
- Đốt hợp long có chiều dài 1-2m
9 Trình tự tính toán thiết kế :
- Chọn sơ đồ nhịp, kích thước chính MCN, phân chia các đốt đúc dầm
- Xác định phương pháp đúc hẫng, thi công đốt hợp long, biện pháp thi công KCN
- Thiết kế mở rộng trụ, trụ tạm, đà giáo
- Sơ đồ tính toán KCN qua các giai đoạn thi công và khai thác
- Tính toán nội lực, phản lực gối của KCN trong giai đoạn thi công và khai thác
Trang 9- Tính toán số bó cáp DUL trong giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác
- Kết hợp giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác => số bó cáp DUL cần thiết
- Tính duyệt MCN đặc trưng theo các TTGH Hiệu chỉnh nếu cần thiết
- Tính toán mối nối các đốt
- Tính toán ổn định chông lật trong thi công
- Tính toán hợp long
- Tính toán ứng suất cục bộ, tính toán xét đến ảnh hưởng của co ngót, từ biến giai đoạn khai thác
- Tính toán hạ KCN xuống gối và tính toán xoắn KCN
b Công nghê đúc đẩy :
1 Đặc điểm công nghệ : KCN được thi công trên bệ đúc đầu cầu, các đốt đúc được nối thành hệ thống liên tục bằng cáp DUL và đẩy dần ra sông tới bờ đối diện KCN được đẩy bằng thiết bị đẩy là kích và trượt trên các bệ trượt đặt
ở bề đúc đầu cầu và đỉnh trụ
2 Ưu điểm :
- Không cần làm đà giáo và không ảnh hưởng tới không gian dưới cầu
- Chất lượng dầm đảm bảo trong điều kiện thi công tốt
- Việc thi công dầm không chịu ảnh hưởng của thời tiết, khí hậu
- Rút ngắn thời gian thi công nhờ đồng thời thi công KCN và mố trụ
- Công trường chiếm ít mặt bằng và không cần nhiều công
nhân
- Chỉ cần sử dụng thiết bị thi công nhẹ, không phụ thuộc
vào nhịp và MCN công trình do đó tái sử dụng được
- Các thao tác lặp lại do đó sẽ đơn giản hóa biện pháp thi
công
3 Nhược điểm :
- Cần bố trí bệ đúc đầu cầu đáp ứng yêu cầu đúc KCN
- Có thể sử dụng cáp DUL tạm thời, gây tốn kém
- Yêu cầu kiểm soát chặt chẽ chất lượng KCN trong quá
trình lao đẩy (cao độ KCN, biến dạng trụ…)
4 Phạm vi áp dụng :
- KCN có chiều cao không đổi, MCN hình hộp hoặc chữ T
kép
- Bán kính cong bằng và cong đứng là hằng số -Nhịp từ 40-60m
5 Phân loại
- Đúc đẩy từ 1 phía : Cầu nhỏ
- Đúc đẩy từ 2 phía : cầu có nhịp chính lớn, hoặc có nhịp chính khác biệt so với nhịp đúc đẩy, cần có đốt hợp long
6 Phân chia nhịp cầu : Cách phân chia hợp lý nhất là các nhịp chính (Lg) bằng nhau Các nhịp bờ Lb=(0,6-0,75)Lg
c Công nghệ thi công đúc trên đà giáo di động
1 Đặc điểm công nghệ
- KCN được đổ bê tông trên đà giáo di động bằng thép tựa trên mố và các trụ hoặc phần KCN đã đúc trước Đà giáo có thể di động từ nhịp này sang nhịp khác
- KCN được đúc tại chỗ theo các phân đoạn Mối nối các phân đoạn đặt ở vị trí có momen nhỏ (L/4-L/5)
- Phạm vi áp dụng : Hợp lý cho các nhịp từ
30-60m, cầu dài thẳng và MCN không đổi
2 Ưu nhược điểm :
- Ưu điểm : Giải phóng không gian dưới cầu
Thuận tiện trong thi công KCN với các thao
tác có tính chu kỳ Thời gian thi công nhanh
- Nhược điểm : Chi phí đầu tư cho bộ đà giáo
lớn Viejc tái sử dụng đà giáo khó khan
3 Phân loại các dạng đà giáo di động : Đà giáo
chạy trên, đà giáo chạy dưới, đà giáo kết hợp
Trang 10Câu 3: Cầu Vòm
A, Các sơ đồ cầu vòm và cầu dầm-vòm liên hợp
Tiết kiệm nhất và cấu tạo đơn giản nhất là cầu vòm không chốt, tuy nhiên đây là sơ đồ kết cấu siêu tĩnh bậc 3 nên có xuất hiện các lực phụ như co ngót, từ biến bê tông do thay đổi nhiệt độ, đặc biệt là do lún mố trụ khi nền đất không
đủ vững chắc
Sơ đồ cầu vòm 2 chốt có 1 bậc siêu tĩnh nên các nội lực phụ cũng nhỏ hơn
Sơ đồ cầu vòm 3 chốt là sơ đồ kết cấu tĩnh định nên không có các nội lực phụ nói trên.Tuy nhiên việc thi công lắp ghép cầu vòm 3 chốt từ các nửa vòm đối xứng tương đối ít phức tạp hơn, cũng không đòi hỏi địa chất thật vững chắc
B, Cấu tạo và kích thước cơ bản của Cầu vòm BTCT chạy trên có lực đẩy ngang
- Cấu tạo: +, Vòm +, Thanh đứng trên
vòm +, Hệ mặt cầu
+, Liên kết ngang giữa các sườn vòm
- Kết cấu vòm chịu lực chính có dạng các
sườn vòm hoặc các cuốn vòm bản
Mặt cắt ngang sườn vòm:hình chữ nhật
đặt đứng, hình chữ I, hình hộp Chiều cao
sườn vòm có thể lấy sơ bộ từ
(1/30-1/60)L nếu mặt cắt hình chữ nhật và
trong khoảng (1/25-1/40)L nếu dùng mặt
cắt chữ I hoặc mặt cắt hình hộp
Chiều rộng cuốn vòm bản hoặc khoảng cách giữa các sườn vòm biên phải được chọn không nhỏ hơn 1/20 L và không được nhỏ hơn (1/5-1/6)f
Bản mặt c56ầu chọn từ 2,5-3m
Hệ dầm và bản mặt cầu kết hợp với hệ cột chống thành hệ khung không gian của kết cấu trên vòm.Khoảng cách các cột trên vòm có thể lấy từ (1/10-1/12)L