Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng Nhập môn cầu - Chương 3: Một số cấu tạo chung của cầu để cùng tìm hiểu các kiến thức về cấu tạo mặt cầu bao gồm: Mặt cầu ô tô, mặt cầu đường xe lửa, nhiệm vụ của mặt cầu, phân loại mặt cầu.
Trang 1TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN
Website môn học: http://nhapmoncau.tk/
Link dự phòng:
https://sites.google.com/site/tuyennguyenngoc/courses‐in‐
vietnamese/nhap‐mon‐cau
Hà Nội, 10‐2013
CHƯƠNG III
Một số cấu tạo chung của cầu
Trang 2Nội dung chương 3
3.1. Cấu tạo mặt cầu
– Trực tiếp nhận áp lực của hoạt tải và truyền xuống các bộ phận
chịu lực chính của cầu
Mặt cầu cho đường ô tô
Thường rộng từ 3.5m đến hơn 10m
Vị trí tác dụng của tải trọng theo
phương ngang cầu không cố định
Tải trọng thiết kế nói chung không
giống với tải trọng thực tế
Tải trọng thường nhẹ hơn so với tải
trọng xe lửa.
Mặt cầu cho đường sắt
Bề rộng đủ bố trí ray và đường công vụ
Vị trí tác dụng của tải trọng theo phương ngang cầu cố định Tải trọng thiết kế gần giống với tải trọng thực tế
Chịu tải trọng nặng hơn so với tải trọng cầu ô tô.
Trang 3– Do tiếp xúc trực tiếp với bánh xe của hoạt tải nên mặt cầu phải
thỏa mãn các yêu cầu sau:
• Bằng phẳng để giúp xe chạy êm thuận, không gây xung kích
• Ít hao mòn và có tuổi thọ cao
• Trọng lượng bản thân nhẹ để giảm tĩnh tải
• Phải thoát nước trên bề mặt nhanh chóng:
–Tạo độ dốc ngang cầu từ 1.5% đến 2%
–Tạo độ dốc dọc cầu không lớn hơn 4%
Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
– A> Mặt cầu bằng gỗ
• Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, trọng lượng bản thân nhẹ
• Nhược điểm: tuổi thọ thấp và khó đáp ứng được các yêu cầu khai thác
=>Không được dùng phổ biến trong cầu hiện đại (chỉ gặp trong các
công trình cầu cũ hoặc cầu tạm)
Trang 4Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Kiểu a): Sử dụng 2 lớp ván đặt trên các thanh gỗ bố trí ngang cầu hoặc
trên các dầm gỗ dọc cầu
• Kiểu b): Các tấm ván gỗ được ghép đứng với nhau và trên mặt phủ lớp
bê tông nhựa dày 5‐6cm
a )
b )
Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
– B> Mặt cầu bản bê tông cốt thép
• Mặt cầu BTCT được sử dụng rất phổ biến nhất hiện nay
• Ưu điểm: Chất lượng sử dụng cao, mặt cầu bằng phẳng, khả năng dính bám
của bánh xe tốt, xe chạy êm thuận ít gây xung kích. Ngoài ra, mặt cầu và mặt
đường ngoài cầu có tính đồng nhất.
• Nhược điểm: Trọng lượng lớn => làm tăng tĩnh tải bản thân của kết cấu nhịp.
Mặt cắt ngang cầu dầm thép liên hợp BTCT – Bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ
HÖ dÇm mÆt cÇu
Líp phßng n−íc 4mm
Bª t«ng Asphal 5-7cm
Líp BT l−íi thÐp (D6-10x10) Tmin=5cm 1.5% - 2% 1.5% - 2%
B¶n BTCT
Trang 5• Bản BTCT có thể được: (1) lắp ghép; (2) đổ tại chỗ; hoặc (3) là cánh của
dầm bê tông đúc sẵn
Mặt cắt ngang cầu dầm I bán lắp ghép – Bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ
§Ønh trô
1/2 M CN giòa nhÞp 1/2 MCN trªn trô
MÆt cÇu BTCT
Thanh neo
Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Bản BTCT được bảo vệ khỏi bị nước mưa thâm nhập bằng cách sử dụng
lớp phòng nước kết hợp cấu tạo độ dốc ngang và dọc cầu
• Độ dốc ngang cầu được tạo bởi sự thay đổi chiều dày lớp BT tạo dốc
hoặc các dầm đặt trên các gối có cao độ giảm dần ra hai biên
14000/2 15000/2 500
600 2.0%
600
500 14000/2
15000/2
-Bª t«ng Asphalt T=70mm -Líp phßng n−íc T=4mm -Bª t«ng t¹o ph¼ng Tmin=50mm
2.0%
+6.666
Mặt cắt ngang cầu dầm T thi công lắp ghép.
Bản mặt cầu BTCT là cánh của dầm T đúc sẵn
Trang 6Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Cấu tạo kết cấu mặt cầu bản BTCT
– Lớp phòng nước có chiều dày 1.5‐2cm bằng các lớp giấy dầu hoặc vải tẩm
nhựa và giữa các lớp được quét nhựa nóng chảy
– Trường hợp mặt cầu sử dụng lớp phủ bằng bê tông nhựa thì cần bố trí lớp
BT bảo vệ để bảo vệ lớp phòng nước dưới tác dụng của tải trọng bánh xe.
a )
Lớp phủ bằng bê tông nhựa
b )
Lớp phủ bằng bê tông xi măng
Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Loại mặt cầu có lớp phủ bằng bê tông at phan thường được sử dụng vì
chống thấm tốt, dễ thi công và sửa chữa
• Loại mặt cầu có lớp phủ bằng bê tông xi măng có cường độ tốt hơn bê
tông at phan nhưng có nhược điểm khó sửa chữa hơn
• Trong trường hợp không có lớp phòng nước thì bê tông phải chế tạo có
độ chặt cao và vấn đề thoát nước phải được giải quyết tốt
Trang 7– C> Mặt cầu kim loại (chủ yếu làm bằng thép)
• Gồm một tấm thép dày 10‐12mm được tăng cường bởi các sườn đứng
theo phương dọc và ngang làm bằng thép bản hàn đính vào mặt dưới
của tấm thép
• Lớp phủ mặt cầu có thể bằng bê tông nhựa, bê tông xi măng hoặc bê
tông polime có chiều dày 3‐5cm
• Để đảm bảo dính bám cho lớp bê tông phủ, trên bề mặt tấm thép
người ta hàn đính các lưới cốt thép có đường kính 6‐8mm với bước
lưới 10‐15cm
Líp phñ 3-5cm Luíi cèt thÐp F6
TÊm thÐp =10-12mm Suên t¨ng cuêng
Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Bản mặt cầu bằng thép thường không cấu tạo lớp phòng nước vì các
tấm thép dùng làm mặt cầu là loại thép không gỉ
• Thông thường mặt cầu thép được cho tham gia chịu lực cùng với dầm
chủ như là một bộ phận của tiết diện dầm và gọi là “bản trực giao”
• Để kết cấu “bản trực giao” được cứng hơn, có thể thay các sườn thép
bằng các thép hình như hình sau:
Một số dạng bản trực giao (Orthotropic Steel Bridge Deck)
Trang 8Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Kết cấu mặt cầu bản trực giao còn đảm nhận nhiệm vụ của hệ liên kết
dọc trên. Nhờ vậy, có thể tiết kiệm thép và giảm trọng lượng bản thân
cho kết cấu nhịp
Ví dụ bản trực hướng trong dầm hộp thép
Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
Orthotropic Bridge Deck
Trang 9• Ngoài ra còn có kiểu mặt cầu bằng thép làm dưới dạng sàn mắt cáo
rỗng có trọng lượng rất nhẹ (cỡ khoảng 130‐150kg/m2).
– Ưu điểm: Trọng lượng nhẹ, độ nhám cao, không cần cấu tạo hệ thống
thoát nước. Thời gian thi công nhanh. Sử dụng tốt cho trường hợp cần
giảm tĩnh tải hay trong cầu quân dụng.
– Nhược điểm: Xe chạy không êm, gây tiếng ồn. Công tác gia công chế tạo
phức tạp, giá thành cao.
1‐Dải thép bản chịu lực; 2‐Dải thép bản uốn lượn sóng; 3‐Dầm mặt cầu
1
2
3
3
Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
– Mặt cầu xe lửa có 2 loại:
• Mặt cầu có máng đá dăm
• Mặt cầu có tà vẹt đặt trực tiếp trên dầm chủ hoặc dầm dọc phụ
– (1). Mặt cầu có máng đá dăm
Trang 10Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Ưu điểm: tạo được sự đồng nhất cao giữa đường và cầu nhờ có lớp
đệm đá dăm
• Nhược điểm: làm tăng trọng lượng bản thân của kết cấu nhịp
• Máng đá dăm có thể bằng thép tấm => có ưu điểm nhẹ nhưng dễ bị gỉ
ngay cả khi có cấu tạo lớp phòng nước (khắc phục bằng cách sử dụng
thép không gỉ)
• Máng đá dăm có thể bằng BTCT => có tuổi thọ dài hơn thép tấm và các
cấu tạo thoát nước đơn giản hơn tuy nhiên nhược điểm là trọng lượng
bản rất nặng
• Trong thực tế, máng đá dăm thường được cấu tạo để cùng tham gia
làm việc như một bộ phận của tiết diện dầm chủ để tiết kiệm vật liệu
Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
– (2). Mặt cầu có tà vẹt đặt trực tiếp lên dầm
• Ưu điểm: trọng lượng mặt cầu nhẹ
• Nhược điểm: không tạo sự đồng nhất giữa đường và cầu; khó tạo siêu
cao trên đường cong; gây tiếng ồn khi tàu chạy qua cầu; nước bẩn hay
dầu mỡ có thể rơi lọt qua khe hở giữa các tà vẹt gây mất vệ sinh cho
khu vực dưới gầm cầu
• Đường ray còn có thể được đặt trực tiếp lên trên dầm chủ thông qua
bản đệm ray bằng vật liệu mềm
Trang 11• Ngoài ra, có thể cấu tạo bản bê tông cốt thép làm việc liên hợp với dầm
chủ và đường ray được đặt trực tiếp trên bản BTCT như hình dưới đây: