Bài giảng Nhập môn cầu: Chương 3 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển (P3)

Phần 3 bài giảng Nhập môn cầu - Chương 3: Một số cấu tạo chung của cầu cung cấp cho người đọc các kiến thức: Phòng nước và thoát nước, nối tiếp giữa đường và cầu, gối cầu, gối cầu bằng thép,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Trang 1

Link dự phòng:

https://sites.google.com/site/tuyennguyenngoc/courses‐in‐

vietnamese/nhap‐mon‐cau

Hà Nội, 10‐2013

3.4. Phòng nước và thoát nước

• Tại sao phải phòng nước và thoát nước?

– Nước tích tụ trên mặt cầu có thể ngấm xuống kết cấu qua

những chỗ hỏng hoặc thi công kém chất lượng của lớp phòng

nước:

• Các bộ phận bằng thép của kết cấu bị gỉ, ăn mòn dẫn đến

không đảm bảo tuổi thọ công trình

– Nước tích tụ trên mặt cầu có thể gây nguy hiểm cho phương

tiện qua lại

 Do vậy cần phải phòng nước và thoát nước!

Trang 2

Phòng nước và thoát nước (t.theo)

• Một số yêu cầu cấu tạo

– Mặt cầu và đường đầu cầu cần phải được thiết kế để đảm bảo

thoát nước mặt cầu một cách an toàn và hữu hiệu

• Ít hư hại nhất đối với cầu nhưng lại đảm bảo an toàn tối đa cho xe cộ

qua lại.

– Mặt cầu (gồm đường xe chạy, đường xe đạp và bộ hành) phải

được cấu tạo độ dốc ngang hoặc siêu cao đủ để thoát nước

tốt theo hướng ngang

– Ngoài ra, cần phải cấu tạo độ dốc dọc cầu cùng với các ống thu

nước và ống thoát nước để nước thoát đi nhanh

Cấu tạo siêu cao

tại cho mặt cầu

trong trường

hợp cầu nằm

trên đường

cong bán kính R.

Trang 3

– Với cầu thẳng, trong mọi trường hợp cần phải cấu tạo

• độ dốc ngang cầu ở phần đường xe chạy từ 1.5‐2% theo hướng từ tim

cầu ra 2 bên và

• độ dốc ngang cầu ở phần đường bộ hành từ 1‐1.5% theo hường từ

ngoài vào phía trong cầu.

Mặt cắt ngang cầu của một trong các phương án thiết kế sơ bộ cầu Phùng (TEDI)

– Độ dốc dọc cầu ô tô tùy từng trường hợp có thể lấy trong

phạm vi 0.5‐3%, cá biệt có thể lấy tới 4%

Trang 4

– Với các cầu rộng (mỗi hướng có trên 3 làn xe) có thể phải thiết

kế đặc biệt cho thoát nước mặt cầu và/hoặc có thể phải dùng

mặt đường nhám đặc biệt để giảm khả năng xe bị quay, trượt

do mất ma sát

– Nước chảy xuống rãnh thu nước cần được khống chế không

cho chảy vào cầu. Rãnh thoát nước ở đầu cầu cần phải có đủ

khả năng thoát toàn bộ nước được gom lại

– Trong những trường hợp rất nhạy cảm về môi trường mà

không thể xả nước trực tiếp từ mặt cầu xuống sông ở phía

dưới cầu cần cấu tạo ống thoát nước gắn dọc theo kết cấu

nhịp cầu và xả ở nơi phù hợp trên mặt đất tự nhiên đầu cầu

– Lớp phòng nước cấu tạo ở phần bản mặt cầu sẽ bảo vệ cho các

bộ phận bằng thép của kết cấu nhịp không bị han gỉ, ăn mòn

1. Làm sạch mặt cầu 2. Rải lớp nhựa dính bám (tack

Trang 5

5. Tưới nhựa đường nóng chảy 6. Rải lớp bảo vệ sau khi tưới

nhựa đường nóng chảy

7. Các tấm bảo vệ được đặt ngay

trên bề mặt nhựa đường nóng

chảy.

8. Hoàn thành việc lắp đặt lớp phòng nước.

• Ống thoát nước

– Ống thoát nước không chỉ để thoát nước mặt mà còn để thu

nhận cả nước xâm nhập chảy trên bề mặt lớp phòng nước

– Cần tuân thủ quy định như sau: cứ 1m2bề mặt cầu hứng nước

mưa thì cần có ít nhất 1cm2diện tích lỗ thoát nước đối với

mặt cầu ô tô và 4cm2đối với mặt cầu đường sắt

– Đường kính ống thoát nước tối thiểu lấy bằng 15cm

– Tim ống thoát nước cách mép đá vỉa từ 20‐40cm. Vật liệu làm

ống có thể là kim loại, sành, sứ hoặc nhựa…

Trang 6

– Có thể xác định khoảng cách giữa các ống thoát nước theo các

nguyên tắc sau:

• Khoảng cách giữa các ống xa nhất là amax= 15m

• Khoảng cách giữa các ống a = 6‐8m nếu độ dốc dọc i ≤ 1%

• Khoảng cách giữa các ống a = 12‐15m nếu:

 Độ dốc dọc 1% ≤ i ≤ 2%, chiều dài cầu ≤ 50m, hoặc

 Độ dốc dọc i > 2%, chiều dài cầu > 50m

• Trường hợp độ dốc dọc i > 2% chiều dài cầu ≤ 50m thì

không cần bố trí ống thoát nước

Trang 7

3.5. Nối tiếp giữa đường và cầu

• Mục đích của kết cấu nối tiếp giữa đường và cầu

– Đảm bảo xe chạy êm thuận

– Giảm hiện tượng xung kích khi xe ra vào cầu

– Tránh sụt lún khu vực đường đầu cầu

Trang 8

Nối tiếp giữa đường và cầu (t.theo)

• (A). Đối với cầu nhỏ, nhịp ngắn (sử dụng mố kê)

– Kết cấu nhịp kê trên trụ đỡ thông qua bản đệm mà không cần

cấu tạo gối, khi đó hầu như không có chuyển vị tương đối giữa

kết cấu nhịp và trụ đỡ

• => Có thể đưa thẳng dầm vào phần đất đắp nhưng cần quét một lớp

nhựa đường để giữ cho nước không thấm vào đầu dầm nằm trong nền

đất đắp.

Phía dưới lớp phủ mặt đường phải cấu tạo một lớp đệm bằng sỏi cát dầy ít nhất là 0.7m

và dài 2m để tránh xảy ra lún ở khu vực đầu cầu.

• (B). Đối với cầu có cấu tạo mố

– Sử dụng bản quá độ:

• Tác dụng của bản quá độ: Làm tăng dần độ cứng nền đường khi vào

cầu.

Trang 9

Cấu tạo bản quá độ:

‐ Bản quá độ được làm bằng BTCT, chiều dày từ 14‐30cm, dài 1.5‐2.5m (có

trường hợp tới 6m) và đặt nghiêng với độ dốc khoảng 10%.

‐ Một đầu của bản quá độ được chốt trên vai kê trên mố hoặc vai kê trên đầu

dầm mút thừa, đầu còn lại gối lên dầm kê bằng BTCT

‐ Bản quá độ thường được thi công lắp ghép với chiều rộng các tấm từ 0.8‐1m

– Sử dụng lớp đệm dốc bằng đất á cát hoặc cát:

• Phần đỉnh mố phải có cấu tạo lớp phòng nước

• Sau mố phải có một lớp đất sét nện chặt dày 20cm, độ dốc 10% kéo

qua mép ngoài của bệ mố khoảng 1m và kết thúc là một rãnh ngầm

bằng đá hộc xếp khan (bố trí theo phương ngang cầu)

• Rãnh dốc từ tim đường ra 2 bên và ở cao độ trên MNCN ít nhất là

25cm.

Trang 10

• (C). Đối với cầu dầm mút thừa (không có mố)

– Cần cấu tạo vai kê ở đầu dầm để đỡ bản quá độ

– Đất đắp và thoát nước cũng tương tự như các trường hợp cầu

có mố

3.6. Gối cầu

• Chức năng của gối cầu

– Trực tiếp nhận tải trọng từ kết cấu nhịp và truyền xuống mố và

trụ cầu

– Cho phép chuyển vị hoặc cản trở chuyển vị của kết cấu nhịp

theo đúng thiết kế

Trang 11

Gối cầu (t.theo)

• Phân loại gối cầu

– Theo tính chất làm việc:

• Gối cố định và gối di động

– Theo vật liệu làm gối:

• Gối bằng thép

• Gối bằng cao su …

– Theo vật liệu làm kết cấu nhịp:

• Gối cho cầu thép

• Gối cho cầu bê tông …

3.6‐1.A. Gối trượt

‐ Gối trượt được cấu tạo bằng

hai bản thép có thể trượt trên

nhau để tạo ra chuyển vị tịnh tiến

=> chỉ áp dụng cho cầu nhịp nhỏ

(L < 15m)

3.6‐1.B. Gối tiếp tuyến

‐ Gối tiếp tuyến được cấu tạo bởi hai bản thép: bản phía trên phẳng, bản

phía dưới có dạng mặt trụ.

=> có thể tạo được chuyển vị xoay và chuyển vị tịnh tiến (L < 18m)

3.6‐1. Gối bằng thép

Trang 14

Gối con lăn (t.theo)

Gối bằng thép (t.theo)

Gối con lăn (t.theo)

‐ Để tiết kiệm thép (hoặc trong điều kiện không có nguồn cung gối thép đúc)

có thể sử dụng gối con lăn bê tông cốt thép (BTCT)

Gối con lăn BTCT

Trang 15

3.6‐1.D. Gối bản lề (gối chốt – pin bearing)

‐ Gối bản lề là một loại gối cố định chỉ cho phép các

chuyển vị xoay

‐ Chủ yếu dùng trong cầu thép

3.6‐1.E. Gối con lắc (rocker bearing)

‐ Gối con lắc là một loại gối di động cho phép các chuyển vị xoay và tịnh tiến

‐ Chủ yếu dùng trong cầu thép

Trang 16

‐ Gối cao su là loại gối được làm từ cao su (tự nhiên hoặc nhân tạo)

‐ Gối cao su cho phép chuyển vị thẳng và xoay

‐ Gối cao su còn có thể cho phép chuyển vị nhiều phương nhờ tấm cao su có

biến dạng cắt

‐ Khi chịu nén, cao su giãn nở ngang => để có thể chịu tải trọng lớn mà không

gây biến dạng quá nhiều thì lớp cao su cần được cấu tạo để hạn chế hiện

tượng nở ngang

3.6‐2. Gối cao su

‐ Được áp dụng rộng rãi cho các cầu ô tô có chiều dài nhịp dưới 40m khi các

chuyển vị không lớn (khoảng từ 0.5‐2.5cm)

‐ Gối được cấu tạo các bản thép dày 5mm nằm giữa các lớp cao su

‐ Các bản thép có tác dụng như các cốt thép làm ngăn cản cao su giãn

nở ngang và do đó tăng độ cứng của gối khi chịu lực thẳng đứng.

‐ Gối cho phép các chuyển

Trang 17

Gối cao su cốt bản thép (t.theo)

Cấu tạo gối cao su cốt bản thép

Trang 19

Trang 20

Tác động của thay đổi nhiệt độ đều

• Ví dụ, cho dầm có nhịp tính toán L = 32.2m sử dụng gối cao

su cốt bản thép một đầu cố định một đầu di động. Giả sử

nhiệt độ giảm so với thời điểm lắp dầm là ∆T = 15oC

 Hệ số giãn nở nhiệt của BT: α = 1.08×10 ‐5 / 1 o C

 Diện tích mặt bằng gối: Ab= 0.158 m 2

Chiều dài dầm sẽ bị co ngắn lại một đoạn là ∆u

Trang 21

Lực gây biến dạng cắt trong gối di động chính là lực tác

dụng lên mố theo phương dọc cầu được tính như sau:

Gối cao su di động chịu biến dạng cắt khi dầm bị co ngắn do nhiệt độ giảm đều

Gối cao su sau khi biến dạng

do dầm bị co ngắn lại một đoạn bằng ∆u

Trang 22

Cấu tạo gối cao su cốt bản thép có thêm bu lông neo (gối cố định)

• Trường hợp kết cấu nhịp sử dụng gối bán cố định ở hai đầu

(gối cao su cốt bản thép không cấu tạo chốt neo)

Khi đó mỗi gối chỉ chịu chuyển vị cưỡng bức là ½∆u. Giá trị

biến dạng cắt chỉ bằng một nửa so với biến dạng cắt của

trường hợp cấu tạo gối “di động – cố định”

=> lực ngang tại gối sẽ giảm đi một nửa: H = 5.3 kN

Gối cao su bán cố định Gối cao su bán cố định

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	2,81 MB