Nghiên cứu khả năng ứng dụng cầu dầm liên tục được xây dựng bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn

 Nghiên cứu, xem xét và tổng hợp các quy định của Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 về cách tính toán các mất mát ứng suất, ứng suất cốt thép dự ứng lực ở trạng thái giới hạn cường đ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

*******

LÊ TIẾN DẦN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CẦU DẦM LIÊN TỤC ĐƯỢC XÂY DỰNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮP GHÉP CÁC ĐOẠN DẦM CÓ CHIỀU DÀI LỚN

Chuyên ngành: Xây dựng Cầu - Hầm

Mã số: 605825

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2013

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS LÊ BÁ KHÁNH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp HCM, ngày … tháng … năm 2013

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LÊ TIẾN DẦN MSHV: 11380339

Ngày, tháng, năm sinh: 14/02/1987 Nơi sinh: Hà Tĩnh

Chuyên ngành: Xây dựng cầu- hầm Mã số ngành: 60.58.25

Vấn đề cần giải quyết trong luận văn: Tìm ra phương pháp thi công có mô

men do tĩnh tải gây ra nhỏ nhất, tính toán cụ thể đối với dầm I 18.6m, đưa ra

phương pháp điều chỉnh để dầm làm việc hợp lý trong kết cấu nhịp liên tục

2 Nội dung luận văn

Chương1: Tổng quan về cầu dầm BTCT DƯL được thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Giải pháp thiết kế và thi công

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

II- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 02 tháng 07 năm 2012

III- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 21 tháng 06 năm 2013

IV- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LÊ BÁ KHÁNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được hội đồng chuyên ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

QL CHUYÊN NGÀNH

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

TS LÊ BÁ KHÁNH TS LÊ BÁ KHÁNH

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin được cảm ơn thầy hướng dẫn Lê Bá Khánh Sự hướng dẫn, góp ý, cung cấp tài liệu tham khảo và động viên của thầy trong quá trình thực hiện là một phần rất quan trọng để tôi hoàn thành tốt được luận văn

Tôi cũng xin được cảm ơn các bạn đồng nghiệp tại Công ty TNHH Kỹ thuật Thuận Việt, Công ty Cổ phần Tập đoàn Hằng An quý công ty đã tạo điện kiện, hỗ trợ về thời gian để giúp tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến cha mẹ, anh, chị và bạn bè tôi Sự động viên và hỗ trợ của mọi người là nguồn sức mạnh lớn giúp tôi vượt qua những khó khăn thách thức để hoàn thành tốt luận văn

Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn nên không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô giáo, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

NỘI DUNG

TRANG

1.1.  Mục đích 2 

1.2.  Nhiệm vụ và giới hạn 2 

1.3.  Phương pháp nghiên cứu 3 

1.4.  Ý nghĩa khoa học của đề tài 3 

CHƯƠNG 1: TổNG QUAN Về CầU DầM LIÊN TụC BTCT DƯL ĐựƠC THI CÔNG BằNG PHƯƠNG PHÁP LắP GHÉP CÁC ĐOạN DầM CÓ CHIềU DÀI LớN 4 

1.1.  Giới thiệu chung: 4 

1.2.  Lịch sử phát triển: 4 

1.3.  Đặc điểm 5 

1.3.1.  Mặt cắt sử dụng 5 

1.3.2.  Cấu tạo nhịp và vị trí mối nối 6 

1.3.3.  Các phương pháp nối liên tục dầm 8 

1.3.4.  Các dạng mối nối 11 

1.4.  Nguyên lý làm việc: 15 

1.5.  Cơ sở đánh giá hiệu quả kinh tế 15 

1.6.  Khả năng ứng dụng: 16 

CHƯƠNG 2: CƠ Sở LÝ THUYếT 18 

2.1.  Tổng quan 18 

2.2.  Đặc điểm 18 

2.3.  Tải trọng tác dụng và tổ hợp tải trọng 19 

2.3.1.  Tải trọng 19 

2.3.2.  Tổ hợp tải trọng 20 

2.4.  Vật liệu sử dụng trong dầm dự ứng lực 20 

2.4.1.  Bê tông 21 

2.4.2.  Cốt thép thường 21 

2.4.3.  Cốt thép dự ứng lực 21 

2.5.  Các giới hạn ứng suất 21 

2.5.1.  Các giới hạn ứng suất đối với tao thép dự ứng lực 21 

2.5.2.  Các giới hạn ứng suất đối với bê tông 22 

2.6.  Phương trình bố trí cáp căng sau 24 

2.7.  Các yêu cầu về cấu tạo 27 

2.7.1.  Các yêu cầu về kích thước tối thiểu 27 

2.7.2.  Các yêu cầu về khoảng cách tối thiểu giữa các tao thép và ống gen 28 

2.7.3.  Các yêu cầu về kích thước và vật liệu ống gen 30 

2.8.  Mất mát ứng suất 31 

2.8.1.  Các dạng mất mát ứng suất 31 

2.8.2.  Tính toán mất mát ứng suất trong dầm căng cáp nhiều giai đoạn .43 

2.8.3.  Tổng hợp mất mát ứng suất 50 

2.9.  Ứng xử của dầm qua các giai đoạn thi công 51 

2.9.1.  Giai đoạn 1: Giai đoạn chế tạo dầm, căng cáp giai đoạn 1 51 

2.9.2.  Giai đoạn 2: Thi công mối nối, dầm ngang, bản mặt cầu 52 

2.9.3.  Giai đoạn 3: Căng cáp dự ứng lực giai đoạn 2, tháo dỡ trụ tạm.52  2.9.4.  Giai đoạn 4: Thi công lớp phủ, lan can, gờ chắn 53 

2.9.5.  Giai đoạn 5: Giai đoạn khai thác sử dụng 54 

2.10. Các bước tính toán 56 

CHƯƠNG 3: GIảI PHÁP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 58 

3.1.  Tổng quan 58 

3.2.  Định hướng nghiên cứu 58 

3.3.  Phương pháp thi công nối liên tục các đoạn dầm 58 

3.3.1.  Phương pháp 1: Các đoạn dầm được nối liên tục trên mặt đất trước khi cẩu lắp 59 

3.3.2.  Phương pháp 2: Các đoạn dầm được nối liên tục sau khi đã cẩu

lắp, vị trí nối tại đỉnh trụ 61 

3.3.3.  Phương pháp 3: Các đoạn dầm được nối liên tục sau khi cẩu lắp, vị trí nối cách đỉnh trụ 1 khoảng L, nằm trong vùng có mô men nhỏ 62 

3.4.  Phân tích tính toán 66 

3.4.1.  Đặc điểm phân bố mô men do tĩnh tải giai đoạn 1 66 

3.5.  Các bước thi công 69 

3.5.1.  Trình tự thi công cầu liên tục 3 nhịp có sử dụng trụ tạm 69 

3.5.2.  Trình tự thi công cầu liên tục 3 nhịp không sử dụng trụ tạm 70 

3.5.3.  Các bước thi công chính 71 

3.6.  Ví dụ tính toán 79 

CHƯƠNG 4: KếT LUậN VÀ KIếN NGHị 91 

4.1.  Kết luận 91 

4.2.  Kiến nghị 92 

TÀI LIệU THAM KHảO 93 

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 – Các giai đoạn làm việc của dầm 15 

Bảng 1.2 – So sánh các tóm tắt các công nghệ thi công 16 

Bảng 2.1 – Bảng tổ hợp tải trọng 20 

Bảng 2.2 – Giới hạn ứng suất đối với tao thép dự ứng lực 22 

Bảng 2.3 –Giới hạn ứng suất kéo tạm của bê tông dự ứng lực trước mất mát, kết cấu dự ứng lực toàn phần 23 

Bảng 2.4 – Giới hạn ứng suất nén của bê tông dự ứng lực ở trạng thái giới hạn sử dụng sau mất mát, kết cấu dự ứng lực toàn phần 23 

Bảng 2.5 – Giới hạn ứng suất kéo của bê tông dự ứng lực ở trạng thái giới hạn sử dụng sau mất mát, kết cấu dự ứng lực toàn phần 24 

Bảng 2.6 – Tổng hợp mất mát ứng suất đối với trường hợp căng giai đoạn 1 là căng trước, căng giai đoạn 2 là căng sau trong hoặc ngoài tiết diện 50 

Bảng 2.7 – Tổng hợp mất mát ứng suất đối với trường hợp căng giai đoạn 1 là căng sau trong tiết diện, căng giai đoạn 2 là căng sau trong hoặc ngoài tiết diện 50 

Bảng 2.8 - Trình tự tính toán tổng thể 56 

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 – Cầu Moore Haven, Florida, Hoa Kỳ 5 

Hình 1.2 – Cầu Clearfork Main Street, Texas, Hoa Kỳ 5 

Hình 1.3 – Mặt cắt dầm sử dụng cho cầu dầm liên tục BTCT thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn 6 

Hình 1.4 – Cầu cong kết hợp với bố trí siêu cao 7 

Hình 1.5 – Đoạn dầm trên đỉnh trụ có tiết diện thay đổi 8 

Hình 1.6 – Nối dầm sử dụng cáp dự ứng lực căng sau toàn bộ chiều dài các nhịp (nguồn PCI manual) 9 

Hình 1.7 – Nối dầm sử dụng thanh căng cường độ cao 10 

Hình 1.8 – Chi tiết cốt thép thường mối nối trên đỉnh trụ 11 

Hình 1.9 – Mối nối cốt thép thường trênd đỉnh trụ hoàn chỉnh 12 

Hình 1.10 – Mối nối sử dụng cáp dự ứng lực căng sau toàn bộ chiều dài các nhịp 12  Hình 1.11– Mặt bằng mối nối “khâu” 13 

Hình 1.12 – Mối nối sử dụng keo epoxy 14 

Hình 1.13 – Mối sử dụng bản thép 14 

Hình 2.1 – Hình dạng đường cáp căng sau 25 

Hình 2.2 – Các quan hệ hình học giữa các đường cong parabol bố trí tao thép 26 

Hình 2.3 – Lực kéo bung bê tông ở đoạn cong và bố trí thép ràng buộc 30 

Hình 2.4 – Mất mát do ma sát ở đoạn cong 35 

Hình 2.5 – Biểu đồ thay đổi ứng suất trong sợi cáp trước và sau khi mmưs do tụt neo 36 

Hình 2.6 – Hệ số từ biến 39 

Hình 2.7 – Biểu đồ mô men giai đoạn 1 51 

Hình 2.8 – Biều đồ mô men giai đoạn 2 52 

Hình 2.9 – Biểu đồ mô men giai đoạn 3 52 

Hình 2.10 – Biểu đồ mô men giai đoạn 4 53 

Hình 2.11 – Biểu đồ mô men giai đoạn 5 54 

Hình 3.1 – Thi công nối dầm tại mặt đất 59 

Hình 3.2 – Sơ đồ bố trí cáp giai đoạn 1- phương pháp 1 60 

Hình 3.3 – Sơ đồ cáp giai đoạn 2 – Phương pháp 1 61 

Hình 3.4 – Sơ đồ bố trí cáp giai đoạn 1 – Phương pháp 2 62 

Hình 3.5 – Sơ đồ cáp giai đoạn 2 – Phương pháp 2 62 

Hình 3.7 – Sơ đồ bố trí cáp giai đoạn 1- phương pháp 3a 63 

Hình 3.8 – Biểu đồ mô men dầm liên tục – Phương pháp 3a 64 

Hình 3.9 – Sơ đồ cáp giai đoạn 2 – phương pháp 3a 64 

Hình 3.10 – Biểu đồ mô men dầm đơn - Phương pháp 3b 65 

Hình 3.11 – Sơ đồ bố trí cáp giai đoạn 1- phương pháp 3b 65 

Hình 3.12 – Biểu đồ mô men dầm liên tục – Phương pháp 3b 65 

Hình 3.13 – Sơ đồ cáp giai đoạn 2 – Phương pháp3b 65 

Hình 3.14 – Trình tự thi công cầu liên tục 3 nhịp – Phương pháp 3a 70 

Hình 3.15 – Trình tự thi công cầu liên tục 3 nhịp – Phương pháp 3b 71 

Hình 3.16 – Bố trí cốt thép, ống gen đoạn dầm nhịp biên 71 

Hình 3.17 – Bố trí cốt thép, ống gen đoạn dầm trên đỉnh trụ 72 

Hình 3.18 – Thứ tự cẩu lắp các đốt dầm – Phương pháp 3a 72 

Hình 3.19 – Thứ tự cẩu lắp các đốt dầm – Phương pháp 3b 72 

Hình 3.20 – Sử dụng trụ tạm, trụ vĩnh cửu cố định đoạn dầm trên đỉnh trụ 73 

Hình 3.21 – Sử dụng giá đỡ gắn với trụ vĩnh cửu cố định đoạn dầm trên đỉnh trụ 73 

Hình 3.22 – Sử dụng giá treo thép liên kết tạm thời các đoạn dầm 74 

Hình 3.23 – Vách ngăn giữa 2 đốt dầm trong gai đoạn chế tạo 74 

Hình 3.24 – Mối nối khô 75 

Hình 3.25 – Đổ bê tông tại chỗ mối nối ướt 76 

Hình 3.26 – Bố trí ụ neo đầu dầm 77 

Hình 3.27 – Bố trí van thoát nước 78 

Hình 3.28 – Mặt cắt ngang cầu 79 

Hình 3.29 – Mặt cắt ngang dầm 79 

Hình 3.30 – Sơ đồ bố trí cáp giai đoạn 2 80 

Hình 3.31 – Biểu đồ mô men, ứng suất trong dầm trước khi nối liên tục 81 

Hình 3.32 – Mô men phát sinh trong dầm do căng cáp giai đoạn 2 nối liên tục dầm .81 

Hình 3.33 – Ứng suất trong dầm, bản mặt cầu do căng cáp giai đoạn 2 82 

Hình 3.34 – Mô men trong dầm do tĩnh tải giai đoạn 2 + hoạt tải khai thác 82 

Hình 3.35 – Ứng suất trong dầm, bản mặt cầu do tĩnh tải giai đoạn 2 + hoạt tải khai thác 83 

Hình 3.36 – Mặt cắt ngang cầu 84 

Hình 3.37 – Mặt cắt ngang dầm 84 

Hình 3.38 – Sơ đồ bố trí cáp giai đoạn 2 85 

Hình 3.39 – Biểu đồ mô men, ứng suất trong dầm trước khi nối liên tục 85 

Hình 3.40 – Mô men phát sinh trong dầm do căng cáp giai đoạn 2 nối liên tục dầm

86 

Hình 3.41 – Ứng suất trong dầm, bản mặt cầu do căng cáp giai đoạn 2 86 

Hình 3.42 – Mô men trong dầm do tĩnh tải giai đoạn 2 + hoạt tải 87 

Hình 3.43 – Ứng suất trong dầm, bản mặt cầu do tĩnh tải giai đoạn 2 + hoạt tải 88 

Hình 3.44 – Mô men sơ cấp do căng cáp giai đoạn 2 (VD01) 88 

Hình 3.45 – Mô men sơ cấp do căng cáp giai đoạn 2 (VD02) 89 

Hình 3.46 – Mô men thứ cấp do căng cáp giai đoạn 2 (VD01) 89 

Hình 3.47 – Mô men thứ cấp do căng cáp giai đoạn 2 (VD02) 90 

MỞ ĐẦU

Cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực với những ưu điểm vượt trội như khả năng vượt nhịp xa, hạn chế vết nứt, tiết kiệm vật liệu, giảm độ võng so với dầm bê tông cốt thép thường Nhờ những ưu điểm này, nó đã được sử dụng rộng rãi ở nước

ta trong suốt những năm qua với hai dạng chính là cầu dầm giản đơn và cầu dầm liên tục

Cầu dầm giản đơn có ưu điểm công nghệ thi công đơn giản, thời gian thi công nhanh, chi phí thấp Bên cạnh những ưu điểm nó cũng có những nhược điểm còn tồn tại như: khả năng vượt nhịp còn hạn chế, lưu thông chưa được êm thuận, tính thẩm mỹ không cao…

So với cầu dầm giản đơn, cầu dầm liên tục có những ưu điểm vượt trội hơn như: khả năng vượt nhịp xa hơn, lưu thông êm thuận, tính thẩm mỹ cao…Ở nước ta hiện nay, cầu dầm bê tông cốt thép liên tục chủ yếu thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng, đúc trên đà giáo…Tuy chúng ta đã làm chủ được công nghệ thi công các loại cầu này nhưng do tính phức tạp, chi phí xây dựng cao nên đó chưa phải là một sự lựa chọn hoàn hảo cho nhiều dự án xây dựng cầu

Nếu tận dụng được ưu điểm và khắc phục những hạn chế của hai loại cầu ở trên

sẽ tạo ra được một loại cầu vừa có thể đáp ứng tốt hơn cho nhu cầu sử dụng mà chi phí xây dựng lại phù hợp với khả năng tài chính của nước ta hiện nay

Phương án lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn để trở thành kết cấu nhịp liên tục có lẽ là một sự lựa chọn tối ưu hơn, bởi vì nhịp liên tục sẽ phân bố lại mô men tốt hơn so với nhịp giản đơn Do đó loại cầu này sẽ có tiết diện thanh mảnh hơn, khả năng vượt nhịp xa hơn, chi phí cho kết cấu phần dưới cũng như cho công tác duy tu bảo dưỡng sẽ giảm đáng kể Mặt cắt dầm sử dụng là các dầm giản đơn thông thường vốn đã rất quen thuộc ở nước ta, nên công nghệ thi công sẽ không quá phức tạp, thời gian thi công nhanh Ngoài ra việc ghép nối các đoạn dầm ngắn để

tạo thành kết cấu dài hơn sẽ giải quyết được những vấn đế về trọng lượng cũng như chiều dài trong việc vận chuyển, năng lực thiết bị thi cẩu lắp, mặt bằng thi công chật hẹp

Loại cầu này đã được ứng dụng rộng rãi ở Mỹ từ những năm 1970, với các cầu: cầu Fuller Warren, cầu Moore Haven, cầu Highland View… ở Bang Florida, cầu Klickitat Country, cầu Rock Cut… ở Bang Washington D.C Ở châu Á loại cầu này cũng được Hàn Quốc, Đài Loan đưa vào sử dụng từ năm 1982 Tuy nhiên loại cầu này vẫn còn đang khá mới mẻ ở nước ta và chưa được ứng dụng

Với những ưu điểm vượt trội như vậy, việc nghiên cứu ứng dụng loại cầu thi công bằng phương pháp lắp ghép các dầm bê tông cốt thép dự ứng lực có chiều dài lớn tại Việt Nam mang một ý nghĩa to lớn Tuy nhiên phương pháp tính toán dầm thi công bằng phương pháp này chưa rõ ràng, Tiêu chuẩn thiết kế cầu hiện hành 22TCN 272-05 chưa có các điều khoản quy định riêng Điều này hiện đang là một rào cản cho việc áp dụng phương cầu thi công theo phương pháp này

1.1 Mục đích

Nghiên cứu được thực hiện với mục đích nắm bắt và tạo cơ sở tính toán áp dụng đối với cầu dầm liên tục thi công bằng phương pháp lắp ghép các dầm bê tông cốt thép dự ứng lực có chiều dài lớn, góp phần làm phong phú thêm về công nghệ thi công cầu và mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật lớn hơn

1.2 Nhiệm vụ và giới hạn

Đề tài được thực hiện nhằm tìm hiểu về phương pháp tính toán cũng như công nghệ xây dựng cầu dầm liên tục được thi công bằng phương pháp lắp ghép các dầm BTCT DƯL có chiều dài lớn

Luận văn chỉ nghiên cứu các bước tính toán và thi công loại cầu này đối với một số tiết diện dầm giản đơn thông thường ở nước ta mà chưa đi sâu nghiên cứu

một tiết diện mới phù hợp hơn, vị trí mối nối giữa các dầm được lựa chọn chủ yếu

là theo kinh nghiệm hoặc tiện lợi cho việc thi công mà chưa nghiên cứu tìm ra vị trí tối ưu nhất, chưa xét tới ảnh hưởng của co ngót, từ biến tại vị trí mối nối đến nội lực của toàn bộ cầu

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp:

 Nghiên cứu, đánh giá các tài liệu hiện tại liên quan đến công nghệ cầu dầm liên tục BTCT thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn

 Nghiên cứu, xem xét và tổng hợp các quy định của Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 về cách tính toán các mất mát ứng suất, ứng suất cốt thép dự ứng lực ở trạng thái giới hạn cường độ, các yêu cầu về cấu tạo, các tính toán cần thiết khác, nhằm áp dụng và đề xuất phương pháp tính toán thiết kế đặc trưng cho loại dầm thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn

1.4 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đây là đề tài nghiên cứu về một loại cầu mới nhằm đóng góp những luận điểm khoa học vào cơ sở dữ liệu cầu bê tông cốt thép dự ứng lực được thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn từ đó có thể mở rộng các hướng nghiên cứu để hoàn thiện thêm những hiểu biết về loại cầu này

CHƯƠNG 1: TổNG QUAN Về CầU DầM LIÊN TụC BTCT DƯL ĐựƠC THI CÔNG BằNG PHƯƠNG PHÁP LắP GHÉP

CÁC ĐOạN DầM CÓ CHIềU DÀI LớN

Phần này giới thiệu chung về cầu dầm liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn, lịch sử phát triển cũng như những những đặc điểm của loại cầu này

1.1 Giới thiệu chung:

Cầu dầm liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn là những kết cấu được hình thành từ việc lắp ghép từ các đoạn dầm riêng rẽ tiết diện chữ I, T, U Các đoạn dầm này có thể không được dự ứng lực hoặc dự ứng lực một phần để có khả năng chịu tải trọng bản thân, lực xung kích lúc vận chuyển, tỉnh tải giai đoạn một…Sau đó sử dụng biện pháp căng cáp dự ứng lực sau để gắn kết các đoạn dầm này lại với nhau để tạo thành kết cấu nhịp liên tục có khả năng vượt nhịp lớn hơn

1.2 Lịch sử phát triển:

Loại cầu này lần đầu tiên được nghiên cứu ứng dụng ở Newyork-Mỹ vào năm

1960 với cầu Interstate I-81 Onerda Lake Cầu được thiết kế 3 nhịp liên tục, mặt cắt chữ I, nhịp giữa dài 240 feet (73m) Sau đó loại cầu này tiếp tục phát triển rộng rãi

ở các bang khác của nước Mỹ, ở Canada Cho tới 1982 cầu này mới được các nước

ở châu Á như Đài Loan, Hàn Quốc sử dụng Những năm của thập kỷ 90 chứng kiến

sự phát triển nở rộ với 105 cây cầu loại này được xây dựng Ở thời điểm hiện tại có khoảng 252 cây cầu đã được xây dựng và đưa vào sử Ở nước ta hiện nay loại cầu này vẫn chưa được ứng dụng

Hình 1.1 – Cầu Moore Haven, Florida, Hoa Kỳ

Cầu Moore Haven ở bang Florida, Hoa Kỳ, hoàn thành năm 2000, sử dụng dầm tiết diện chữ I, chiều dài nhịp lớn nhất: 320 feet (97m)

Cầu Clearfork Main Street, Texas, Hoa Kỳ

Hình 1.2 – Cầu Clearfork Main Street, Texas, Hoa Kỳ

Cầu Clearfork Main Street ở bang Texas, Hoa Kỳ, hoàn thành năm 2013, sử dụng dầm tiết diện chữ I, chiều dài nhịp lớn nhất: 220 feet (67m)

1.3 Đặc điểm

1.3.1 Mặt cắt sử dụng

Mặt cắt chữ I, mặt cắt chữ T

Mặt cắt chữ U

Mặt cắt dầm hộp

Mặt cắt dầm lai Hình 1.3 – Mặt cắt dầm sử dụng cho cầu dầm liên tục BTCT thi công bằng phương pháp lắp

ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn

1.3.2 Cấu tạo nhịp và vị trí mối nối

Mỗi nhịp được hình thành từ một, hai hoặc ba đoạn dầm có chiều dài ngắn hơn được nối lại với nhau

Vị trí mối nối có thể được bố trí tại những vị trí sao thuận lợi cho việc chế tạo, vận chuyển, thi công lắp đặt các đốt dầm

Với kết cấu nhịp được hình thành từ những đốt dầm có chiều dài nhỏ hơn điều này cho phép bố trí nhịp cong kết hợp với siêu cao Ngoài ra có thể thiết kế các đoạn dầm có chiều cao thay đổi nhằm làm tăng khả năng vượt nhịp

Hình 1.4 – Cầu cong kết hợp với bố trí siêu cao

Hình 1.5 – Đoạn dầm trên đỉnh trụ có tiết diện thay đổi

1.3.3 Các phương pháp nối liên tục dầm

1.3.3.1 Phương pháp 1: Nối thông qua cốt thép bản mặt cầu

Sau khi các đoạn dầm đã được lắp đặt vào đúng vị trí, việc nối liên tục các đoạn dầm này có thể được thực hiện bằng cách bố cốt thép cốt thép bản mặt cầu để chịu

mô men âm xuất hiện tại các vị trí nối Theo đó phương pháp nối này chỉ được áp dụng cho những mối nối trên đỉnh trụ hoặc tại vị trí tiếp giáp với mố chỉ xuất hiện

mô men âm mà không xuất hiện mô men dương

1.3.3.2 Phương pháp 2: Sử dụng cáp dự ứng lực căng sau

Các đoạn dầm được nối liên tục với nhau nhờ cáp dự ứng lực căng sau Phương pháp này đòi hỏi ống gen phải được đặt sẵn trong suốt chiều dài dầm Do đó

phương pháp này chỉ áp dụng được đố với những dầm có chiều rộng bản bụng lớn hơn 150mm và được mở rộng ở đoạn đầu dầm để có thể bố trí ụ neo

Hình 1.6 – Nối dầm sử dụng cáp dự ứng lực căng sau toàn bộ chiều dài các nhịp (nguồn PCI

manual)

Ứng dụng:

- Phương pháp này có thể nối nhiều đoạn dầm lại với nhau tạo thành dầm có

có chiều dài, khối lượng lớn hơn

- Liên tục hóa nhiều nhịp giản đơn thành kết cấu nhịp liên tục

- Tạo ứng suất trước và làm hạn chế vết nứt cho bản mặt cầu trong phạm vi chịu mô men âm trên đỉnh trụ

- Tạo dầm liên tục để chịu tải trọng do bản mặt cầu và tải trọng ở các giai đoạn sau

- Trong giai đoạn chế tạo và vận chuyển chỉ tạo ứng suất trước một bằng phương pháp căng trước do đó sẽ hạn chế được độ vồng cũng như giảm được cường độ bê tông yêu cầu lúc căng cáp

1.3.3.3 Phương pháp 3: Sử dụng thanh căng cường độ cao

Các thanh cường độ cao ở phần cánh trên cuối của mỗi đốt dầm sẽ được kéo dài

và nối đối đầu với nhau từng đôi một tại vị trí trên đỉnh trụ Các thanh cường độ cao này sẽ chịu mô men âm do trọng lượng bê tông bản mặt cầu, tải trọng chất thêm và hoạt tải khi đưa vào khai thác sử dụng

Hình 1.7 – Nối dầm sử dụng thanh căng cường độ cao

Phương pháp này là sự kết hợp giữa phương pháp 1 và phương pháp 2 nó cho phép tạo được dự ứng lực cho kết cấu mà thi công đơn giản Theo kinh nghiệm phương phương pháp này có thể làm tăng khả năng vượt nhịp của dầm lên 10% So với phương pháp 1 thì phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn Tuy nhiên so với phương pháp 2 thì phương pháp này còn một số hạn chế:

- Không tạo được dự ứng lực cho bản mặt cầu trong vùng chịu mô men âm;

- Chỉ áp dụng được đối với những mối nối trên đỉnh trụ

1.3.3.4 Phương pháp 4: Sử dụng tao cáp dự ứng lực căng trước kéo dài

Các tao cáp trong dầm sẽ được kéo dài, chuyển lên sát với thớ trên sau đó được nối với cáp của đoạn dầm liền kề, tạo ứng suất trước rồi tiến hành đổ bê tông dầm ngang tại ví trí mối nối Phương pháp này các sợi cáp căng trước trong dầm được nối liên tục giống như các bó cáp căng sau nhưng phương có nhiều lợi điểm hơn ở chỗ phương pháp này không cần phải mở rộng khối đầu dầm để phục vụ cho việc

bố trí neo cáp căng sau, không cần bơm vữa lấp đầy ống ghen do đó chi phí sẽ giảm hơn so với phương pháp căng sau Tuy nhiên phương pháp này cũng có hạn chế đó

là thiết bị sử dụng nối cáp, quy trình căng cáp tại mối nối tương đối phức tạp

1.3.4 Các dạng mối nối

Khi nói đến kết cấu lắp ghép, ngoài công nghệ để lắp đặt các phân đoạn lại với nhau thì một vấn đề rất được quan tâm là sự liên kết giữa các phân đoạn đó như thế nào Quá trình thi công này sẽ tạo ra các mối nối giữa các phân đoạn dầm Các mối nối này cần phải được quan tâm đặc biệt trong thiết kế cũng như trong thi công Sự biến dạng và cơ chế truyền tải trọng của mối nối sẽ ảnh hưởng đến sự toàn vẹn về mặt kết cấu của cầu, đến độ võng cũng như khả năng chịu tải cực hạn của nó Ngoài

ra mối nối giữa các phân đoạn cũng cần đượcc quan tâm về mặt kín khít Sự kín khít giữa các phân đoạn là yếu tố quyết định đến việc tính toán khả năng chịu lực của kết cấu Hơn nữa nó còn có chức năng bảo vệ ngăn ngừa các tác nhân có hại từ môi trường xâm nhập vào trong bê tông, làm suy giảm chất lượng của bê tông cũng như cốt thép

1.3.4.1 Mối nối đổ tại chỗ sử dụng cốt thép thường

Mối nối được đổ bê tông tại chỗ để liên kết các đoạn dầm lại với nhau Mối nối loại này có chiều rộng 20-60cm, thường được bố trí trên đỉnh trụ Cốt chịu lực chính

là cốt thép thường được chờ sẵn ở cuối mỗi đốt dầm Dầm sau khi được gác lên đỉnh trụ cốt thép chờ sẽ được nối chồng với nhau để chịu mô men âm Để tăng cứng cho mối nối, có thể kết hợp đổ bê tông mối nối với bê tông dầm ngang, bản mặt cầu

và xà mũ tạo một khối cứng liên kết các nhịp dầm với nhau và liên kết cứng với trụ

Hình 1.8 – Chi tiết cốt thép thường mối nối trên đỉnh trụ

Hình 1.9 – Mối nối cốt thép thường trênd đỉnh trụ hoàn chỉnh

1.3.4.2 Mối nối đổ tại chỗ sử dụng cáp dự ứng lực

Nhìn chung mối nối dạng này cũng giống như mối nối sử dụng cốt thép thường, điểm khác cơ bản nhất là mối loại này được tạo ứng suất trước và cốt chịu lực là thép dự ứng lực căng sau Những bó cáp dự ứng được luồn xuyên suốt các đoạn dầm và được căng kéo để liên kết các chúng lại với nhau Mối nối dạng này có thể được bố trí tại mọi vị trí của kết cấu nhịp nhưng thường tránh những vị trí xuất hiện

mô men cực đại như giữa nhịp, trên đỉnh trụ Chiều rộng mối nối phải đủ để thuận lợi cho công tác bố trí cốt thép cấu tạo, nối ống gen

Hình 1.10 – Mối nối sử dụng cáp dự ứng lực căng sau toàn bộ chiều dài các nhịp

1.3.4.3 Mối nối “khâu”

Mối nối dạng này sử dụng những tao cáp ngắn hoặc những thanh căng cường

độ cao để “khâu” cục bộ khối đầu dầm của các đoạn dầm lại với nhau Khoảng hở giữa 2 dầm được lấp đầy bằng vữa mác cao Các đoạn dầm được mở rộng ở cuối để

bố trí bốt trí ụ neo cũng như để chịu được những lực tập trung do đầu neo truyền vào Mối nối loại này thường được sử dụng cho những cầu dài có nhiều nhịp nếu sử dụng cáp dự ứng lực căng sau thì không hiệu quả vì mất mát ứng suất do ma sát lớn

Hình 1.11– Mặt bằng mối nối “khâu”

1.3.4.4 Mối nối sử dụng keo epoxy

Đây là loại mối nối sử dụng keo epoxy hoặc vữa xi măng mịn để kết dính các đốt dầm lại với nhau Trong thực tế người ta thường sử dụng keo epoxy, vữa xi măng ít được sử dụng Trước khi ghép các đoạn dầm lại với nhau, mặt tiếp xúc đầu mỗi dầm sẽ được quét keo epoxy Sau đó các đoạn dầm được ép chặt với nhau bằng cáp dự ứng lực căng sau hay các thanh bar tạm thời Sau khi đông cứng keo epxy có

chức năng truyền lực nén và lực cắt qua mối nối Mối nối dạng này có chiều dày

Hình 1.13 – Mối sử dụng bản thép

1.4 Nguyên lý làm việc:

Cầu sử dụng kết hợp giữa cáp thi công theo công nghệ căng trước và công nghệ căng sau, được chia thành nhiều giai đoạn thi công Số lượng cáp mỗi giai đoạn căng được tính toán sao cho vừa đủ chịu được nội lực ở các giai đoạn thi công tương ứng Sơ đồ kết cấu nhịp thay đổi qua các giai đoạn thi công:

Bảng 1.1 – Các giai đoạn làm việc của dầm

STT Giai đoạn thi công Tải trọng tác dụng Giai đoạn

căng cáp

Sơ đồ kết cấu nhịp

1 Chế tạo dầm, vận

chuyển, lắp đặt

Trọng lượng lượng bản thân dầm, lực xung kích

Cáp giai đoạn 1

Nhịp giản đơn

Cáp giai đoạn 1

Nhịp giản đơn

3 Thi công lan can,

lớp phủ, hoàn thiện

Trọng lượng bê tông lan can, lớp phủ, tải khai thác

Cáp giai đoạn 2

Nhịp liên tục

1.5 Cơ sở đánh giá hiệu quả kinh tế

Cầu dầm liên tục BTCT thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn tạo được kết cấu nhịp có chiều cao thấp, giảm tải trọng kết cấu nhịp và giảm chiều cao đất đắp đường đầu cầu qua đó làm giảm chi phí do tiết kiệm được vật liệu kết cấu mố trụ cầu, đất đắp đầu cầu và đặc biệt là kết cấu móng mố, trụ cầu Công tác chế tạo, thi công dầm không khác nhiều so với dầm thông thường, chỉ thêm một số công tác như thi công trụ tạm phục vụ cho công tác cẩu lắp dầm, thi công mối nối, căng cáp giai đoạn 2…các công tác này có thể làm tăng chi phí xây dựng Ngoài ra còn một số khó khăn hơn trong quá trình căng cáp giai đoạn hai do quá trình này được thực hiện tại công trường và trên phạm vi nhỏ ở đầu dầm bên dưới mặt cầu Khó khăn trong quá trình này cũng góp phần làm tăng thêm chi phí tuy nhiên hoàn toàn có thể khắc phục được khi công nghệ căng cáp giai đoạn hai được nắm bắt tốt và một số điều chỉnh trong trình tự thi công kết cấu nhịp Quá

trình thi công mặt cầu cũng dễ dàng và tiết kiệm hơn do độ vồng của dầm ban đầu nhỏ, lượng bê tông để bù cao độ do độ vồng giảm so với các cầu dầm thi công bằng phương pháp truyền thống

áp dụng

Tĩnh không dưới cầu khi thi công

Phương pháp thi công dầm

Thời gian thi công Cầu dầm nhịp giản

Cầu dầm liên tục

đúc trên đà giáo cố

Không đảm bảo Đổ tại chỗ Chậm

≤ 85 Liên tục Đảm bảo Đúc sẵn Nhanh

Với những đặc điểm như kết cấu làm việc theo sơ đồ dầm liên tục, không ảnh hưởng tới tĩnh không dưới cầu trong quá trình thi công, dầm chủ được đúc sẵn Nếu được ứng dụng cho những cầu vượt trong đô thị ở nước ta sẽ khai thác triệt để được những tính năng ưu việt của loại cầu này bởi:

- Kết cấu nhịp liên tục sẽ làm giảm chiều cao tiết diện dầm do đó chiều cao đất đắp sau mố giảm, làm giảm phạm vi cần giải tỏa Mặt khác kết cấu nhịp liên tục

sẽ làm cho kết cấu thanh mảnh hơn tạo mỹ quan hơn cho đô thị

- Không ảnh hưởng tới tĩnh không phía dưới trong quá trình thi công

- Kết cấu được lắp ghép từ những khối dầm được đúc sẵn có thể rút ngắn thời gian thi công

- Kết cấu nhịp được lắp ghép từ những đoạn dầm có chiều dài nhỏ hơn do đó có thể thi công trong điều kiện mặt bằng nhỏ hẹp như những vị trí nút giao trong

đô thị

CHƯƠNG 2: CƠ Sở LÝ THUYếT

2.1 Tổng quan

Phần này trình bày và bàn luận các cơ sở lý thuyết chủ yếu liên quan đến tính toán thiết kế cầu dầm BTCT DƯL được xây dựng bằng cách lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn: Đặc điểm làm việc của kết cấu, tải trọng tác dụng, vật liệu sử dụng, các giới hạn ứng suất, yêu cầu cấu tạo, mất mát ứng suất do hiện tượng co ngót từ biến có xét đến quá trình căng cáp nhiều giai đoạn, ứng xử của dầm qua các giai đoạn thi công

2.2 Đặc điểm

Cầu thi công theo phương pháp này là nối các đoạn dầm đã được dự ứng lực trước một phần hoặc không dự ứng lực bằng những bó cáp được căng kéo ở giai đoạn 2, do đó ứng suất trong dầm cũng đi theo những lộ trình phức tạp

Trong giai đoạn chế tạo dầm, ứng suất xuất hiện trong dầm chủ yếu do trọng lượng bản thân, ứng suất của cáp giai đoạn 1 Trong quá trình vận chuyển, cẩu lắp, ứng suất trong dầm được tăng thêm bởi lực xung kích do vận chuyển, cẩu lắp Lúc này kết cấu làm việc như những dầm giản đơn kê trên 2 gối (1 cố định, 1 di động) Trong giai đoạn đổ thi công mối nối, dầm ngang, bản mặt cầu, ứng suất trong dầm được tăng thêm do trọng lượng bê tông ướt của dầm ngang, bản mặt cầu và hoạt tải thi công, kết cấu làm việc như dầm giản đơn kê trên 2 gối

Cho tới khi căng kéo xong cáp giai đoạn 2 thì dầm mới làm việc như một kết cấu hoàn chỉnh Lúc này ứng suất trong dầm được tăng thêm một lượng đúng bằng ứng suất gây ra do cáp giai đoạn 2 Tuy nhiên lực căng của cáp giai đoạn 2 sẽ làm tăng mất mát ứng suất cho cáp đã căng ở những giai đoạn trước điều đó làm tăng tính phức tạp trong công tác tính toán thiết kế đối với loại cầu này

Giai đoạn tháo trụ tạm, thi công lớp phủ, lan can, gờ chắn cũng làm cho nội lực trong dầm thay đổi một lượng tương đương với phản lực của trụ tạm tác dụng lên dầm đặt tại các gối trụ tạm cộng với nội lực do tải trọng phân bố đều của lớp phủ, lan can, gờ chắn gây ra Lúc này dầm làm việc như một kết cấu liên tục hoàn chỉnh sau khi nối

 Tĩnh tải bản mặt cầu, dầm ngang (DC2)

 Lực căng cáp giai đoạn 2 (PS)

 Tải trọng do dỡ trụ tạm (RT)

 Tải trọng do chuyển vị dầm lúc căng cáp giai đoạn 2 (RS)

 Tĩnh tải lan can, gờ chắn, lớp phủ mặt cầu (DW)

 Hoạt tải khai thác HL93 (LL)

 Xung kích của hoạt tải, không xét với tải trọng làn (IM)

 Không xét đến trong phạm vi luận văn: động đất, thay đổi nhiệt độ, gió, lực va, lực hãm…

Phần này trình bày các thông số vật liệu hiện đang được sử dụng trong các thiết

kế dầm bê tông cốt thép dự ứng lực điển hình Các thông số này cũng được sử dụng trong phạm vi luận văn

2.4.1 Bê tông

Cường độ bê tông dầm ở 28 ngày tuổi là 42 MPa, lúc truyền lực (cắt cáp căng trước, căng cáp căng sau) là 38 MPa

Cường độ bê tông bản mặt cầu ở 28 ngày tuổi là 28 MPa

Cường độ bê tông được xác định bằng mẫu trụ tròn 300 x 150 mm

2.4.2 Cốt thép thường

Cốt thép thường dùng làm thép đai có giới hạn chảy 280 MPa, 295 MPa, 390 MPa hoặc 420 MPa Cốt thép thường dùng làm thép dọc có giới hạn chảy 390 MPa hoặc 420 MPa

2.4.3 Cốt thép dự ứng lực

Cốt thép dự ứng lực dùng loại đường kính 12.7 mm độ tự chùng thấp cấp 1860 MPa theo ASTM A 416M, diện tích danh định 98.7 mm2, lực căng 1 tao thép trong các dầm thi công bằng phương pháp căng trước là 13.2 T (129.5 kN)

2.5 Các giới hạn ứng suất

2.5.1 Các giới hạn ứng suất đối với tao thép dự ứng lực

Ứng suất của tao thép do dự ứng lực hoặc ở trạng thái giới hạn sử dụng không được lớn hơn giá trị trong bên dưới:

Bảng 2.2 – Giới hạn ứng suất đối với tao thép dự ứng lực

Loại tao thép

Điều kiện Tao thép khử ƯS dư và

thanh thép trơn CĐC

Tao thép

có độ tự chùng thấp

Thanh thép có

gờ cường

độ cao Căng trước

Ngay trước khi truyền lực fpt  fpES 0.70fpu 0.75fpu -

Ở trạng thái giới hạn sử dụng sau tất cả các

Căng sau Trước khi đóng neo, fsngắn hạn có thể

Tại vị trí neo và chỗ nối ngay sau khi đóng

neo fpt  fpES fpA 0.70fpu 0.70fpu 0.70fpuTại vị trí cuối vùng mất mát do đóng neo

ngay sau khi đóng neo fpt  fpES fpA 0.70fpu 0.74fpu 0.70fpu

Ở trạng thái giới hạn sử dụng sau tất cả các

2.5.2 Các giới hạn ứng suất đối với bê tông

2.5.2.1 Ứng suất tạm thời trước mất mát, kết cấu dự ứng lực toàn phần

Ứng suất nén không vượt quá '

ci

0.60f Giới hạn ứng suất kéo được quy định trong bảng dưới:

Bảng 2.3 –Giới hạn ứng suất kéo tạm của bê tông dự ứng lực trước mất mát, kết cấu dự ứng

lực toàn phần

Vùng chịu kéo được nén trước không có cốt thép dính bám

Không áp dụng

Các vùng khác với vùng chịu kéo được nén trước

và không có cốt thép phụ dính bám

 

' ci

0.25 f 1.38 MPaCầu xây dựng không phân

đoạn

Các vùng có cốt thép dính bám đủ chịu 120 % lực kéo khi bê tông nứt tính toán trên cơ sở tiết diện không nứt

 

' ci

0.58 f MPa

2.5.2.2 Ứng suất ở trạng thái giới hạn sử dụng sau mất mát, kết cấu dự ứng

lực toàn phần

Giới hạn ứng suất nén được quy định trong dưới đây:

Bảng 2.4 – Giới hạn ứng suất nén của bê tông dự ứng lực ở trạng thái giới hạn sử dụng sau

mất mát, kết cấu dự ứng lực toàn phần

Cầu xây dựng không phân đoạn, ứng suất dưới tác dụng của

tổng dự ứng lực hữu hiệu và tải trọng thường xuyên ' 

c

0.45f MPa

Cầu xây dựng không phân đoạn, ứng suất dưới tác dụng của

hoạt tải, ½ tổng dự ứng lực hữu hiệu và tải trọng thường

xuyên

 

' c

0.40f MPa

Ứng suất dưới tác dụng của tổng dự ứng lực hữu hiệu, tải

trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời và tải trọng lúc vận

chuyển & cẩu lắp

Giới hạn ứng suất kéo được quy định trong bảng dưới đây:

Bảng 2.5 – Giới hạn ứng suất kéo của bê tông dự ứng lực ở trạng thái giới hạn sử dụng sau

mất mát, kết cấu dự ứng lực toàn phần

Ứng suất kéo trong vùng chịu nén trước, giả sử các tiết diện không nứt

Kết cấu có tao thép dự ứng lực hoặc cốt thép thường dính bám trong điều kiện không xấu hơn điều kiện ăn mòn trung bình

 

' ci0.50 f MPa

Kết cấu có tao thép dự ứng lực hoặc cốt thép thường dính bám trong điều kiện không xấu hơn điều kiện ăn mòn nghiêm trọng

 

' ci0.25 f MPa

Cầu xây

dựng

không phân

đoạn

Kết cấu có tao thép dự ứng lực không

2.6 Phương trình bố trí cáp căng sau

Trong các cấu kiện căng sau, cáp dự ứng lực thường được bố trí theo dạng parabol Đối với dầm giản đơn, bố trí đường đi của cáp được thực hiện chỉ bằng một đường cong parabol với độ lệch tâm lớn nhất ở giữa nhịp Đối với dầm liên lục, bố

trí đường đi của cáp được thực hiện bằng nhiều đường cong parabol với đường cong

lõm ở vị trí nhịp và các đường cong lồi ở các vị trí đỉnh trụ

Hình 2.1 – Hình dạng đường cáp căng sau

Các quan hệ về hình học của các đoạn parabol được mô tả như hình ở trên Tại

vị trí có độ lệch tâm lớn nhất, e1, parabol 1 và parabol 2 có cùng độ dốc và do đó

nối tiếp trơn tru được với nhau Để parabol 2 và parabol 3 nối tiếp được với nhau,

độ dốc tại vị trí giao nhau phải bằng nhau, do đó:

Điểm uốn phải nằm trên đường thẳng nối các điểm có độ lệch tâm lớn

Thông thường độ dốc của hai parabol gặp nhau tại điểm uốn được cho bởi:

 1 2

2 e ei

l





Đoạn đường cong lồi trên đỉnh trụ là cần thiết để tránh sự thắt nút của cáp dự ứng lực Chiều dài đoạn cong lồi, l , được lựa chọn sao cho ở vị trí đỉnh trụ bán kính cong, R, của cáp dự ứng lực không nhỏ hơn độ cong ứng với cáp dự ứng lực trong các trường hợp cụ thể

Khi xác định vị trí ống gen cần lưu ý là trọng tâm của cáp dự ứng lực không luôn luôn trùng với trọng tâm của ống gen Khi cáp được căng, cáp sẽ được kéo về phía bụng của đường cong ống gen làm giảm độ lệch tâm của cáp dự ứng lực Khi ống gen lớn, sự khác biệt về độ lệch tâm này sẽ rất đáng kể

Hình 2.2 – Các quan hệ hình học giữa các đường cong parabol bố trí tao thép

2.7 Các yêu cầu về cấu tạo

Phần này trình bày tóm tắt các yêu cầu cấu tạo trong 22TCN 272-05 (Bộ Giao Thông Vận Tải, 2005) của dầm dự ứng lực đúc sẵn, bao gồm: các yêu cầu về kích thước tối thiểu của tiết diện, yêu cầu về bố trí tao cáp dự ứng lực và yêu cầu bố trí ống gen đặt sẵn trong dầm

2.7.1 Các yêu cầu về kích thước tối thiểu

2.7.1.1 Chiều cao tối thiểu

Theo điều 2.5.2.6.3 quy định về chiều cao tối thiểu của dầm tiết diện chữ “I” dự ứng lực đúc sẵn:

- Kết cấu nhịp giản đơn là 0.045L (Với L là chiều dài nhịp, chiều cao này bao gồm cả bản mặt cầu);

- Kết cấu nhịp liên tục là 0.04L (Với L là chiều dài nhịp, chiều cao này bao gồm

cả bản mặt cầu);

Tuy nhiên đây là một yêu cầu không bắt buộc, có thể được sử dụng để lựa chọn

sơ bộ chiều cao của dầm

2.7.1.2 Các kích thước khác

Tiêu chuẩn quy định về các kích thước tối thiểu của dầm đúc sẵn như sau:

 Chiều dày cánh trên: 50 mm;

 Chiều dày bụng, dầm không căng sau: 125 mm;

 Chiều dày bụng, dầm căng sau: 165 mm;

 Chiều dày cánh dưới: 125 mm;

Chiều dày 50 mm của cánh trên liên quan đến dầm T bầu sử dụng bản mặt cầu

đổ tại chỗ Chiều dày 125 mm và 165 mm của bụng đã được ứng dụng thành công Chiều dày 125 mm của cánh dưới liên quan đến các mặt cắt hình hộp

Chiều dày tối thiểu của phần bụng còn phải xem xét thêm kích thước của ống gen sử dụng kết hợp với các điều kiện về lớp bê tông bảo vệ đối với ống gen và đối với cốt thép đai

Chiều dày tối thiểu của cánh trên và cánh dưới còn phải kiểm tra điều kiện khả năng thi công như vận chuyển, thi công bản mặt cầu

2.7.2 Các yêu cầu về khoảng cách tối thiểu giữa các tao thép và ống gen 2.7.2.1 Thép căng trước

Khoảng cách giữa các tao thép (bọc hoặc không bọc) ở đầu cấu kiện trong đoạn phát triển lực không nhỏ hơn 1.33 lần đường kính cốt liệu lớn nhất cũng như không nhỏ hơn khoảng cách tim đến tim tao thép (tao 12.7 mm: 44 mm; tao 15.2 mm: 51 mm) Khoảng cách này có thể được điều chỉnh nếu có số liệu thí nghiệm Các giá trị này được chuyển qua từ đơn vị hệ đơn vị inch, thông thường để làm tròn khi chuyển qua hệ đơn vị SI dùng giá trị 45 mm thay cho 44 mm, 50 mm thay cho 51 mm Các thiết kế dầm trong đó có thể dùng cả tao thép 12.7 mm và 15.2 mm thường dùng giá trị 50 mm

Khi các tao thép được bó lại, khoảng cách tối thiểu giữa các bó được quy định không nhỏ hơn 1.33 lần đường kính cốt liệu lớn nhất hoặc 25 mm

Nhóm tao gồm 8 tao đường kính 15.2 mm hoặc nhỏ hơn có thể được bó chung lại trên phương đứng Số lượng tao được bó lại theo các phương khác không vượt quá 4 tao