Nghiên cứu giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp và áp dụng cho cầu ngã tư, tỉnh trà vinh

Từ khóa: Bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực, ết cấu nhịp giản đơn, ết cấu nhịp liên tục hóa, cầu dầm giản đơn, cầu dầm liên tục hóa, công nghệ liên tục, giải pháp liên tục hó

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ VĂN CHÍ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP VÀ ÁP DỤNG

CHO CẦU NGÃ TƯ, TỈNH TRÀ VINH

Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN MỸ

Đà Nẵng - năm 2019

và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Với th i gian nghiên cứu và năng lực c a bản thân c n hạn chế, luận văn chắc chắn hông tránh hỏi những thiếu sót, tồn tại Em rất mong nhận được những ý iến đóng góp từ phía quý thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn./

Trân tr ng cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác./

Tác giả luận văn

Lê Văn Chí

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP VÀ ÁP DỤNG CHO

CẦU NGÃ TƢ, TỈNH TRÀ VINH

H c viên: Lê Văn Chí Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 8580205 Khóa K36

Tóm tắt:

Ở Việt Nam nói chung và tỉnh Trà Vinh nói riêng, cầu dầm đơn giản được áp dụng rộng rãi do

ết cấu này có nhiều ưu điểm như được tiêu chuẩn hóa, cơ giới hóa, công nghệ thi công đơn giản và đặc biệt nó phù hợp với năng lực c a các nhà thầu hiện nay Tuy nhiên, ết cấu nhịp giản đơn vẫn tồn tại một số nhược điểm như khe co giãn trên trụ cầu gây ra xung kích, gây cảm giác hó chịu cho ngư i tham gia giao thông và việc duy tu bảo dưỡng tốn ém Hơn nữa, ết cấu dầm giản đơn thư ng hông hiệu quả inh tế hi nhịp lớn ể hắc phục những nhược điểm đó, giải pháp công nghệ liên tục hóa các dầm giản đơn thành dầm liên tục là một giải pháp cần thiết vừa mang ưu điểm c a cầu dầm liên tục vừa có ưu điểm c a cầu dầm giản đơn Giải pháp liên tục hóa này giảm được mômen dương ở giữa nhịp do xuất hiện mômen âm trên gối cầu, giảm được số he co giãn tạo điều iện cho xe chạy êm thuận trên cầu, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp và hệ thống thoát bên dưới cầu được giảm đáng ể Luận văn áp dụng giải pháp liên tục hóa ết cấu nhịp trong công tác thiết ế và thi công cầu Ngã Tư thuộc tỉnh Trà Vinh

Từ khóa:

Bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực, ết cấu nhịp giản đơn, ết cấu nhịp liên tục hóa, cầu dầm giản đơn, cầu dầm liên tục hóa, công nghệ liên tục, giải pháp liên tục hóa, cầu Ngã Tư

RESEARCH SOLUTIONS CONTINUOUSTIRED STRUCTURE AND APPLY FOR

NGA TU BRIDGE, TRA VINH PROVINCE

Abstract:

In Vietnam in general and Tra Vinh province in particular, simple girder bridges are widely applied because this structure has many advantages such as standardization, mechanization, simple construction technology and especially it is suitable suitable with the capacity of current contractors However, the simple span structure still has some disadvantages such as expansion joints on piers that cause a shock, causing discomfort to the road users and costly maintenance and maintenance Moreover, simple girder structures are often not economically effective at a large span To overcome these disadvantages, the technological solution to continuously simplify simple beams into continuous beams is a necessary solution that brings both the advantages of a continuous girder bridge and the advantages of a simple girder bridge This continuous solution reduces the positive torque in the middle of the span due to the presence of a negative torque on the bearings, reducing the number of expansion joints to facilitate smooth running on the bridge, low maintenance costs and drainage systems underneath the bridge is greatly reduced The thesis applies the solution of continuous span structure in the design and construction of Nga Tu Bridge in Tra Vinh Province

Keywords:

Reinforced concrete, pre-stressed reinforced concrete, Simple metronome texture, continuous rhythmic structure, imple girder bridge, girder bridge continuous, continuous technology, solution of continuousization, Nga Tu bridge

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iv

CÁC KÝ HIỆU vii

CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

DANH MỤC CÁC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng nghiên cứu 2

4 Phạm vi nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Bố cục luận văn: 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC 4

VÀ LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU 4

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 4

1.1.1 Trên thế giới 4

1.1.2 Ở Việt Nam 7

1.2 TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU 10

1.2.1 Ưu điểm 10

1.2.2 Phạm vi ứng dụng 10

1.2.2.1 Trên thế giới 10

1.2.2.2 Tại Việt Nam 11

Kết luận Chương 1 12

CHƯƠNG 2 CÁC GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP 13

2.1 KHÁI NIỆM LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP 13

2.2 MỘT SỐ GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP 13

2.3 LÝ THUYẾT TỔNG QUÁT TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP 16

2.3.1 Tổng quan về lý thuyết tính toán 16

2.3.2 Các trạng thái giới hạn 17

2.3.2.1 Trạng thái giới hạn sử dụng 17

2.3.2.2 Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn 18

2.3.2.3 Trạng thái giới hạn cường độ 18

2.3.2.4 Trạng thái giới hạn đặc biệt 18

2.4 TRÌNH TỰ GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP TRONG THI CÔNG 21

2.4.1 Giai đoạn 1 21

2.4.2 Giai đoạn 2 21

2.4.3 Giai đoạn 3 21

2.4.4 Giai đoạn 4 22

2.5 KIỂM TOÁN KẾT CẤU NHỊP THEO CÁC GIAI ĐOẠN 22

2.5.1 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 22

2.5.1.1 Kiểm toán ứng suất kéo nén trong bê tông 22

2.5.1.2 Lực căng cáp có hiệu 25

2.5.1.3 Kiểm toán võng 29

2.5.2 Kiểm toán theo trạng thái cường độ 1 30

Kết luận Chương 2 33

CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP LIÊN TỤC HÓA 34

CẦU NGÃ TƯ THUỘC TỈNH TRÀ VINH 34

3.1 GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ CẦU NGÃ TƯ 34

3.2 MÔ HÌNH VÀ CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 35

3.2.1 Thông số kỹ thuật chung 35

3.2.1.1.Thông số kỹ thuật về mặt cắt ngang cầu 35

3.2.1.2.Thông số kỹ thuật về dầm cầu Ngã Tư 35

3.2.2 Thông số kỹ thuật về kết cấu nhịp 35

3.2.2.1 Kết cấu nhịp giản đơn cầu Ngã Tư 35

3.2.2.2 Kết cấu nhịp liên tục hóa 36

3.3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP GIẢN ĐƠN CẦU NGÃ TƯ 36

3.3.1 Lựa chọn các thông số tính toán 36

3.3.1.1 Thông số hình học 36

3.3.1.2 Thông số về vật liệu bê tông 36

3.3.1.3.Thông số về vật liệu thép cường độ cao 36

3.3.2 Các bước mô hình tính toán 36

3.3.2.1 Mô hình và tải trọng 36

3.3.2.2 Kết quả nội lực 37

3.4 TÍNH TOÁN LIÊN TỤC HÓA CẦU NGÃ TƯ 37

3.4.1 Lựa chọn các thông số tính toán 37

3.4.1.1 Thông số hình học 37

3.4.1.2 Thông số về vật liệu bê tông 37

3.4.1.3 Thông số về vật liệu thép cường độ cao 38

3.4.2 Trình tự thi công 38

3.4.3 Nội lực 39

3.4.3.1 Nội lực dầm ở giai đoạn dầm làm việc tĩnh định chịu tải bản thân DC1 39

3.4.3.2 Nội lực giai đoạn 3, liên tục dầm thi công bản mặt cầu và lớp phủ 39

3.4.3.3 Nội lực giai đoạn 4 giai đoạn đưa xe vào khai thác 40

3.4.3.4 Nội lực theo trạng thái cường độ 1 41

3.4.3.5 Nội lực theo giới hạn sử dụng 1 41

3.4.3.6 Kết quả nội lực 42

3.4.4 Tính toán cáp dự ứng lực tăng cường tại mặt cắt gối cầu 42

3.4.4.1 Sơ bộ tính khối lượng cáp dự ứng lực 42

3.4.4.2 Bố trí thép 44

3.4.4.3 Kiểm toán theo TTCĐ 1 45

3.4.4.4 Kiểm toán TTCĐ sử dụng 1 46

3.5 SO SÁNH NỘI LỰC CỦA CẦU DẦM NHỊP ĐƠN GIẢN VÀ CẦU DẦM ĐÃ LIÊN TỤC 47

Kết luận Chương 3 49

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

Kết luận 50

Kiến nghị 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CÁC KÝ HIỆU STT Ký hiệu Đơn vị Giải thích ý nghĩa

17 ftao mm2 Diện tích 1 tao cáp

30 Ag mm2 Diện tích tiết diện quy đổi về bê tông

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

2.2 Hệ số tải tr ng cho tải tr ng thư ng xuyên do tích lũy biến dạng 20

3.5 Bảng so sánh nội lực giữa nhịp đơn giản và nhịp liên tục 47

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

1.2 Cầu Calix ở Pháp, bê tông cốt thép ứng suất trước nhịp chính

1.3 Cầu Koror Babelthuap ở Mỹ và cầu Schottwien ở o 5 1.4 Cầu Honshu-Shi o u Nhật Bản nhịp chính dài 490m 6

Số hiệu

3.15 Mặt bằng bố trí cáp dự ứng lực bản mặt cầu 44 3.16 Mặt cắt ngang dầm hi đã bố trí cáp ở bản mặt cầu 44

3.18 Biểu đồ so sánh nội lực dầm nhịp giản đơn và dầm liên tục

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam đang trong trong giai đoạn phát triển, nền inh tế hội nhập với toàn cầu và ngày càng sâu rộng Cơ sở hạ tầng ngày một được chú tr ng đầu tư, tuy nhiên vẫn chưa tương xứng với sự phát triển c a nền inh tế

Nước ta có hệ thống sông ng i chằng chịt, nhất là các tỉnh miền Tây Nam Bộ trong đó có tỉnh Trà Vinh, nhu cầu xây dựng cầu để phục vụ đi lại, vận chuyển hàng hóa là rất lớn Vì thế trong th i gian tới, hối lượng xây dựng và nâng cấp công trình cầu mang tính cấp thiết

Kết cấu nhịp giản đơn được sử dụng há rộng rãi bởi tính cơ giới hoá, dễ vận chuyển và dễ lắp đặt Tuy nhiên, nhược điểm c a ết cấu dầm nhịp đơn giản nhiều nhịp là vị trí các he co giãn, hông chỉ gây sốc xe hi chạy qua, gây hó chịu cho hành hách và ngư i điều hiển phương tiện giao thông, giảm tốc độ hi lưu thông qua cầu, tạo lực xung ích lớn tác dụng vào cầu, công tác bảo dưỡng các he co giãn cũng phức tạp và tốn ém ể tăng sức chịu tải, tạo sự êm thuận trong lưu thông và giảm chi phí duy tu sửa chữa các he co giãn, nâng cao hiệu quả hai thác, đồng th i nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu, nên việc sử dụng sơ đồ dầm liên tục trong đó mômen dương c a sơ đồ tính toán ết cấu nhịp liên tục hóa nhỏ hơn so với nhịp giản đơn và có hả năng vượt hẩu độ lớn hơn

Tăng sức chịu tải hi liên tục hóa ết cấu nhịp so với sơ đồ dầm giản đơn, tận dụng hiệu quả tính năng cơ lý c a vật liệu bê tông và cốt thép hi đồng th i chịu mômen âm và mômen dương do tĩnh tải với cùng giá trị, giảm số lượng các he co giãn dẫn đến giảm giá thành đồng th i giảm sốc cho các phương tiện khi lưu thông qua cầu, giảm lực hãm c a đoàn xe cho các trụ cầu, giảm phản lực gối cầu do hoạt tải, giảm biên độ dao động c a các nhịp cầu hi chịu tải tr ng động đã đặt ra yêu cầu cần tìm giải pháp công nghệ để giải quyết vấn đề này

Trước vấn đề trên cần đưa ra giải pháp xử lý, việc ứng dụng “Giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp” vào quá trình xây dựng và nâng cấp cầu là rất cần thiết Mục

đích làm giảm tối đa các vị trí he co giãn, tăng hả năng chịu tải, đảm bảo mỹ quan,

an toàn ổn định hơn cho công trình cầu, cải thiện hả năng vượt hẩu độ cho dầm giản đơn là rất thiết thực, vừa có tính hả thi về cơ sở hoa h c, vừa có triển v ng ứng dụng vào thực tiễn

2 Mục tiêu nghiên cứu

ề tài nghiên cứu về một số công nghệ ứng dụng để liên tục hóa ết cấu, lý thuyết tổng quát, tính toán cụ thể để so sánh giữa nhịp giản đơn và nhịp liên tục Chứng minh tính hả thi c a giải pháp liên tục hóa ết cấu nhịp ứng dụng cho ết cấu nhịp giản đơn dầm bê tông cốt thép dự ứng lực Làm giảm sốc cho các phương tiện và

hành khách hi lưu thông qua cầu, tăng sức chịu tải, từ đó tăng thêm hả năng hai thác cho công trình cầu

3 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực, cầu bê tông cốt thép, cầu bê tông cốt thép dự ứng lực

Nghiên cứu ết cấu nhịp giản đơn, ết cấu nhịp liên tục hóa cho cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực

Các hình thức cấu tạo, công nghệ xây dựng, lý thuyết tổng quát tính toán c a việc ứng dụng công nghệ ết cấu nhịp liên tục hóa cho cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực

Tính toán mô hình liên tục hóa cụ thể đối với cầu Ngã Tư, tỉnh Trà Vinh

4 Phạm vi nghiên cứu

ề tài nghiên cứu cầu dầm bê tông cốt thép, cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực, giải pháp liên tục hóa ết cấu các nhịp

5 Phương pháp nghiên cứu

- Khảo sát, thu thập số liệu từ thực địa và hồ sơ công trình

- Lý thuyết tổng quát để tính toán và phân tích số liệu cho ết cấu nhịp giản đơn, ết cấu nhịp liên tục

- Ứng dụng chương trình để tính toán, phân tích số liệu cho ết cấu nhịp

Chương 2: CÁC GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP

2.1 Khái niệm liên tục hóa ết cấu nhịp

2.2 Một số giải pháp liên tục hóa ết cấu nhịp

2.3 Lý thuyết tổng quát tính toán ết cấu nhịp

2.4 Trình tự giải pháp liên tục hóa ết cấu nhịp trong thi công

2.5 Kiểm toán ết cấu nhịp theo các giai đoạn

Kết luận chương 2

Chương 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP LIÊN TỤC HÓA CHO CẦU NGÃ TƯ THUỘC TỈNH TRÀ VINH

3.1 Giới thiệu sơ bộ về cầu Ngã Tư

3.2 Mô hình và các thông số tính toán

3.3 Tính toán ết cấu nhịp giản đơn cầu Ngã Tư

3.4 Tính toán liên tục hóa cầu Ngã Tư

3.5 So sánh nội lực c a cầu dầm nhịp đơn giản và cầu dầm đã liên tục

Kết luận chương 3

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC

VÀ LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1.1 Trên thế giới

Cầu bê tông cốt thép xuất hiện đầu tiên vào những năm 70 c a thế ỷ XIX, sau

hi xi măng được phát minh vào hoảng năm 1825, việc đặt thép vào bê tông xuất hiện lẻ tẻ vào những năm 1835-1850 Từ năm 1855 trở đi, bê tông cốt thép mới chính thức ra đ i tại Pháp

Năm 1875, Joseph Monier đã xây dựng cầu bê tông cốt thép đầu tiên dài 15,24m và rộng 3,96m (Hình 1.1) Kỹ sư ngư i Pháp Francois Hennebique đã phát triển mặt cắt ngang dạng chữ T Ông và các công sự c a mình như ỹ sư ngư i Thụy

Sĩ Robert Maillart đã xây dựng một vài cầu v m bê tông cốt thép nổi tiếng ở Châu u Những cầu bê tông cốt thép c a Maillart được xem là biểu tượng về thẩm mỹ

Hình 1.1 Cầu BTCT đầu tiên

Giai đoạn cuối thế ỷ XIX cầu bê tông cốt thép ch yếu là cầu nhịp nhỏ – cầu bản, dầm v m Năm 1896 xây dựng cầu v m nhịp 45m

Giai đoạn đầu thế ỷ XX cầu bê tông cốt thép đã phát triển mạnh mẽ Ngoài dạng đơn giản, ngư i ta đã bắt đầu làm cầu liên tục, cầu hung, dầm công xon nhịp đến 30-40m Trong giai đoạn này cầu thư ng dùng phương pháp đổ bê tông liền hối

và là bê tông cốt thép thư ng nên nhịp nhỏ

Th i ỳ đầu trong lịch sử c a bê tông cốt thép, năm 1888 một ngư i Mỹ tên là

P H Jac son ở San Francisco đã có ý tưởng éo căng sợi thép trong bê tông, ết quả

ết cấu sẽ hỏe hơn nhiều so với iểu bê tông cốt thép Những cuộc thí nghiệm c a Jac son đã hông bao gi thành công vì do những sợi thép th i ỳ đó hông đ chịu

éo Năm 1930 Eugène Freyssinet – ngư i Pháp bắt đầu sử dụng sợi thép cư ng độ cao và đã mở ra một hái niệm mới hác trong ngành xây dựng – bê tông cốt thép ứng suất trước

Bê tông cốt thép ứng suất trước ra đ i đầu tiên ở Pháp ngay từ những năm 30

c a thế ỷ XX đến cuối những năm 1940 thì phát triển mạnh, từ những năm 50 xây dựng những cầu dầm giản đơn sử dụng BTCT ƯST và từ những năm đầu c a thập ỷ

60 h đã sử dụng công nghệ hẫng Năm 1964 đã xây dựng cầu Orleron dài 2832m gồm

46 nhịp (nhịp chính 79m) bằng phương pháp lắp hẫng, cầu Calix dài 1200m gồm 3 nhịp chính 113+156+113 ở hai b có cầu dẫn nhịp 70m (Hình 1.2)

ình 1.2 Cầu Calix ở háp, bê tông cốt thép ứng suất trước nhịp chính 156m

Song song với công nghệ lắp hẫng, ở Pháp cũng phát triển nhiều công trình đúc hẫng (thư ng sử dụng cho các nhịp 80-130m) ví dụ cầu dầm liên tục Gennevilles gồm phần cầu chính có 5 nhịp đối xứng, cầu treo dây văng Brontonne bắc qua sông Sein có nhịp chính dài 320m bê tông cốt thép ứng suất trước tiết diện hình hộp Công nghệ này cũng được sử dụng ở nhiều nước Ví dụ: Cầu Beldoif ở ức có L=208m Ở Nhật có cầu Hi oshima-Ohashi nhịp 236m, cầu Hamana nhịp 240m Ở Mỹ có cầu Koror Babelthuap có nhịp giữa dài 240,7m và tại o cầu Schottwien nhịp giữa dài 250m (77,75+162,5+250+142,25) xây dựng 1986-1989 (Hình 1.3)

Hình 1.3 Cầu Koror Babelthuap ở Mỹ và cầu Schottwien ở o

Trong những năm 30-40 c a thế ỷ XX cầu bê tông cốt thép phát triển mạnh, xây dựng được những cầu lớn, áp dụng ết cấu lắp ghép, bán lắp ghép trong xây dựng cầu Trong th i ỳ này ở Nga đã xây dựng những cầu v m nhịp đến 116m, 120m Cầu

v m qua ênh đào Mátxcơva nhịp 116m gồm 4 làn đư ng sắt Cầu v m ở Thụy iển nhịp 181m, Tây Ban Nha nhịp 205m Th i ỳ này ở Pháp, ức ngư i ta đã xây dựng cầu bằng bê tông cốt thép ứng suất trước

Những năm 50 ở Liên Xô xây dựng cầu nhịp 40-70m Năm 1952 xây dựng cầu

v m qua sông Dnhep nhịp tới 228m

Năm 1961 cầu Ablozavodal có 3 nhịp (36,4+148+36,4)m là cầu hung dầm có hớp L=148m (là cầu hung có nhịp dài thứ 2 sau cầu Medway ở Anh nhịp 152m)

Bê tông cốt thép ứng suất trước được sử dụng rộng rãi trong xây dựng cầu ở Châu u trong nửa đầu thế ỷ 20, ở Mỹ bắt đầu chậm hơn Cầu bê tông cốt thép ứng suất trước lớn đầu tiên được xây dựng ở Mỹ là cầu Walnut Lane ở Philadelphia, Pennsylvania được xây dựng vào năm 1956

Ngoài các hệ dầm hung, v m, các hệ liên hợp treo cũng được nghiên cứu áp dụng, chiếc cầu dây văng có dầm cứng bê tông cốt thép được xây dựng đầu tiên vào năm 1925 qua sông Tem-pun ở Tây Ban Nha theo sơ đồ (20,1+60,3+20,1)m Sau đó vào hoảng những năm 60 c a thế ỉ XX, do ảnh hưởng c a các cầu dây văng dầm thép được xây dựng ở ức, dầm cứng bê tông cốt thép đã được áp dụng để tham gia chịu nén Cầu dây văng hầu như đã được thiết ế thay thế cho các cầu dàn thép trên

đư ng ô tô Hàng loạt cầu dây văng hiện đại dầm cứng bê tông cốt thép đã được xây dựng Năm 1962 xây dựng cầu Ma-ra-cai-bô ở Vênêzuêla có nhịp 235m Năm 1971 xây dựng cầu qua sông Main ở ức có nhịp chính dài 300m Năm 1977 cầu Brontonne

ở Pháp, nhịp 320m, một mặt ph ng dây Năm 1991 cầu Honshu-Shi o u, ở Nhật Bản, nhịp chính 490m (Hình 1.4), dầm cứng bằng bê tông cốt thép tiết diện hộp

ình 1.4 Cầu onshu-Shikoku Nhật Bản nhịp chính dài 490m

Ngoài cầu dây văng thuần túy các nhà thiết ế c n áp dụng dầm cứng vào cầu treo, cầu bê tông cốt thép dự ứng lực ngoài nâng cao trên tháp (Extradose)

1.1.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, cầu BTCT được xây dựng từ th i Pháp thuộc với các dạng như cầu dầm hoặc dàn đơn giản, cầu dầm hoặc dàn mút thừa,…được thi công theo phương pháp đúc tại chỗ Các ết cấu này thư ng có 2 dầm ch hoặc dàn ch , bản mặt cầu dầm d c, dầm ngang Bề rộng đư ng ô tô hoảng 4-5m, và các cầu đư ng sắt đơn tuyến hổ đư ng 1m, các cầu này có chiều dài nhỏ hơn 20-30m Một số dạng dầm liên tục với chiều dài nhịp 30-40m Cho đến nay sau một th i gian dài sử dụng hoặc do sự tàn phá qua các th i ỳ chiến tranh nhiều cầu bị phá h y hoặc hư hỏng, xuống cấp phải thay thế bằng những cầu mới (Cầu Ba Càng – Quốc lộ 1 tỉnh Vĩnh Long, sơ đồ cầu: 14,5+30+14,5m, (Hình 1.5), tuy nhiên hiện nay một số cầu được xây dựng từ th i Pháp thuộc hiện vẫn c n đang sử dụng như cầu ầu Sấu QL1 Thành phố Cần Thơ, Cái Xếp hoặc cầu mút thừa có dầm treo như Cầu Cái Bư ng – Quốc lộ 80 ồng Tháp sơ

đồ cầu 10+13,6+10 (m) (nhịp đeo dài 8,7m, công xon dài 2,4m) chiều rộng cầu 5,2m Cầu v m mút thừa Tân Lợi

Hình 1.5 Cầu Ba Càng – Quốc lộ 1 tỉnh Vĩnh Long

Những năm sau háng chiến chống Pháp chúng ta đã xây dựng lại một số cầu với ết cấu dầm giản đơn lắp ghép tiết diện chữ T, được liên ết ngang bằng mối nối hàn tại dầm ngang hoặc bản mặt cầu bê tông cốt thép đổ tại chỗ Kết cấu bê tông cốt thép sử dụng cho cầu nhịp nhỏ như cầu bản hay cầu dầm với nhịp dưới 22m Khi ết cấu bê tông cốt thép ƯST phát triển chúng ta đã ứng dụng thiết ế xây dựng cầu Ph

Lỗ (Hà Nội) nhịp 18m ến những năm đầu thập ỷ 70 đã thiết ế và xây dựng các cầu bê tông cốt thép ứng suất trước nhịp 24m, 33m (cầu Thăng Long, Hà Nội)

Tại miền Nam trước 1975, xây dựng rất nhiều cầu bê tông cốt thép ứng suất trước sử dụng ch yếu là ết cấu nhịp 24,7m; 24,54m (bán lắp ghép); dầm bụng cá: 12,5m; 15,6m; 18,6m; 21,6m…Các ết cấu nhịp này ch yếu được chế tạo tại nhà máy

bê tông Châu Thới

Sau này thống nhất đất nước chúng ta đã xây dựng nhiều cầu nhịp trung bình và nhịp lớn Ví dụ cầu An Dương, cầu Rào… dạng cầu hung dầm nhịp 63m (cánh T dài 39m, dầm treo dài 24m) Sau sự cố cầu Rào, cầu Bo Thái Bình thi công bằng phương pháp đúc hẫng (cánh T dài 28m, dầm treo dài 33m)

ặc biệt trong những năm gần đây đã áp dụng những công nghệ tiên tiến trong việc thi công cầu bê tông cốt thép ứng suất trước, ví dụ công nghệ đúc hẫng có:

+ Cầu Phú Lương tại thành phố Hải Dương, tỉnh Hải Dương nằm trên QL5 dài 490,7m (2×37,4+64,75+2×102+64,75+2×37,4);

+ Cầu Sông Gianh – Quốc lộ 1 tỉnh Quảng Bình dài 746,4m (37,4 +58 + 90,6 +3×120+90,6+58+37,4) (Hình 1.6)

ình 1.6 Cầu Sông Gianh

+ Cầu uống (Cầu Phù ổng) – Quốc lộ 1 (mới) tuyến Hà Nội – Lạng Sơn huyện Gia Lâm – Hà Nội dài 929m sơ đồ cầu: 65+7x100+65+3 33 (m); gồm 9 nhịp liên tục thi công bằng phương pháp đúc hẫng và 3 nhịp giản đơn thi công bằng phương pháp bán lắp ghép (PCI) Chiều rộng toàn cầu 15m, phần cầu liên tục tiết diện hình hộp (2 sư n) chiều cao thay đổi từ 6m (trên trụ) và 2,5m (giữa nhịp) Mặt cầu sử dụng

bê tông cốt thép ứng suất trước Gối cầu sử dụng loại semi-fixed (bán cố định) trên các trụ P3, P4, P5, P6 hoàn thành tháng 12 năm 2000

+ Cầu áp (Cầu Như Nguyệt) Quốc lộ 1 (mới) tuyến Hà Nội Lạng Sơn – Thị xã Bắc Ninh – Tỉnh Bắc Ninh dài 428m, sơ đồ cầu: 4 33+65+100+65 +2 33 (m); mặt cắt ngang tương tự như cầu uống, hoàn thành tháng 12 năm 2000

+ Cầu Hoàng Long (Hàm Rồng) Quốc lộ 1, qua sông Mã – tỉnh Thanh Hóa nhịp chính là cầu hung dầm liên tục 3 nhịp sơ đồ: 75+130+75 (m) chiều cao dầm thay đổi

từ 7,5m (trên trụ) và 2,75m (trên mố); chiều rộng toàn cầu 12,8m Và một nhịp giản đơn dài 49,4m, tiết diện hình hộp có chiều cao hông thay đổi (2,75m)

+ Ngoài ra c n có một số cầu lớn hác: Cầu Quán Hầu (Quảng Bình), sơ đồ cầu phần đúc hẫng 64,84+2x102+64,84 (m); cầu Bắc Giang (Thị xã Bắc Giang – Tỉnh Bắc Giang), sơ đồ cầu: 45+55+90+55+45 (m)

Công nghệ đúc đẩy: Cầu Mẹt Tuyến (Hà Nội – Lạng Sơn), Cầu Hiền Lương vượt sông Bến Hải, nhịp dẫn cầu Quán Hầu (Quảng Bình)

Hiện nay chúng ta đã thi công xong một số cầu đặc biệt lớn như: Cầu Mỹ Thuận (Vĩnh Long) là cầu dây văng dầm cứng bê tông cốt thép có nhịp chính 350m, Cầu Kiền (Hải Ph ng) cầu dây văng nhịp chính 200m, Cầu Bãi Cháy (Quảng Ninh) cầu dây văng một mặt ph ng dây ỷ lục thế giới về chiều dài nhịp chính 435m Cầu Thuận Phước ( à N ng) cầu treo dây võng nhịp 125+405+125 m (Hình 1.7)

Hình 1.7 Cầu Thuận hước Đà Nẵng

Cầu dây văng Cần Thơ (Hình 1.8) bắc qua sông Hậu có chiều dài nhịp chính dài 550m lớn nhất Việt Nam ở th i điểm hiện tại

Hình 1.8 Cầu Cần Thơ nhịp chính dài 550m

Ngoài việc xây dựng các cầu vượt sông, một trong những vấn đề đang được quan tâm hiện nay là việc thiết ế và thi công các công trình cầu trong thành phố Ch trương này nếu được thực hiện sẽ làm giảm đáng ể hiện tượng ùn tắc giao thông ở

th i điểm hiện tại và trongtương lai

1.2 TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU

Hiện nay cầu bê tông cốt thép ết cấu giản đơn đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng như Việt Nam nói chung và địa bàn tỉnh Trà Vinh nói riêng Vì cầu bê tông cốt thép ết cấu giản đơn có nhiều tính năng ưu việt như thi công đơn giản, dễ lắp đặt, mang tính cơ giới cao, đã được tiêu chuẩn hóa và đặt biệt phù hợp với năng lực

c a phần lớn các nhà thầu hiện nay Tuy nhiên, việc sử dụng ết cấu giản đơn tồn tại nhiều nhược điểm làm giảm tính năng hai thác c a công trình cầu Có thể ể đến là

hả năng vượt nhịp, cầu tồn tại nhiều he co giãn, đư ng đàn hồi hông liên tục hiến cho xe lưu thông qua cầu hông êm thuận và xuất hiện lực xung ích, tốn ém cho công tác duy tu, bảo dưỡng, Trong hi đó, giải pháp liên tục hóa ết cấu nhịp sẽ hắc phục đáng ể những nhược điểm c a ết cấu nhịp giản đơn Vì vậy, hiện nay công nghệ LTH ết cấu nhịp đang bắt đầu được sử dụng rộng rãi để nâng cao hiệu quả hai thác c a công trình cầu, như giảm tối đa các he co giãn, tăng hả năng chịu tải, đảm bảo mỹ quan, an toàn ổn định hơn cho công trình cầu, cải thiện hả năng vượt hẩu

độ, lưu thông qua cầu êm thuận,

1.2.1 Ƣu điểm

Giải pháp liên tục hóa ết cấu nhịp có được những ưu điểm như:

- Làm việc với sơ đồ liên tục thuần túy cho nên giải pháp liên tục nhịp sẽ làm giảm được số lượng he co giãn, tạo điều iện cho phương tiện đi lại giảm xung ích

và làm giảm chi phí bảo dưỡng các he co giãn trên cầu

- Sơ đồ làm việc liên tục có đư ng đàn hồi liên tục Vì vậy, phương tiện di chuyển trên cầu có cảm giác êm thuận hơn so với hi di chuyển trên cầu có ết cấu giản đơn

- Sau hi liên tục hóa ết cấu nhịp sẽ làm giảm đáng ể mômen dương ở giữa nhịp, tăng hả năng chịu tải c a công trình cầu

- Nếu mối nối các nhịp giản đơn thành nhịp liên tục xuất hiện mômen âm (-) làm giảm trị số tuyệt đối c a mômen dương (+) tại mặt cắt giữa nhịp làm giảm ích thước và vật liệu ết cấu tạo hả năng vượt nhịp lớn hơn

- Khi liên tục hóa sẽ làm giảm ích thước mũ trụ do chỉ bố trí một gối trụ cầu dầm liên tục chỉ chịu tải tr ng th ng đứng tác dụng đúng tâm và làm giảm mômen uốn lệch tâm, tiết iệm được ích thước thân trụ và nền móng

- Do sự phân phối tải tr ng giữa các nhịp ề nhau mà mômen do hoạt tải ết cấu liên tục giảm 20% so với ết cấu giản đơn có cùng chiều dài nhịp

1.2.2 Phạm vi ứng dụng

Công nghệ liên tục hóa dầm cầu đơn giản đã được ứng dụng từ rất sớm ở các nước phát triển trên thế giới, trong những năm gần đây cũng áp dụng há nhiều tại Việt Nam

1.2.2.1 Trên thế giới

Tại Mỹ, ết cấu bản liên tục nhiệt được sử dụng hông chỉ cho các cầu xây

mới mà c n áp dụng để thay thế các he co giãn đã bị hư hỏng c a các cầu hiện hữu

có yêu cầu cải tạo, nâng cấp Từ những năm 2000 và sau đó đã có nhiều nghiên cứu

và công trình cầu được ứng dụng xây dựng như, cầu US 90 vượt sông Pascagoula (Hình 1.9), cầu SR 10 vượt sông Escambia, cầu Firestone Boulevard vượt sông Los Angeles

Hình 1.9 Cầu US 90 ở oa Kỳ

Tại Hàn quốc đã thực hiện việc nối liên tục hóa bằng phương pháp căng cáp

dự ứng lực nối xuyên qua các dầm ch trong cùng một liên ết tạo thành ết cấu nhịp liên tục hóa hoàn toàn Dầm ch thư ng được chế tạo s n trong nhà máy theo phương pháp căng sau

Ở Úc tồn tại hai dạng nối liên tục nhiệt Một là dùng giải pháp nối bản mặt cầu giống giải pháp đã thực hiện ở cầu Mỹ Thuận Hai là, nối liên tục trên dầm ngang

Ở ức và Nga, giải pháp đặt ra ch yếu là nối bản liên tục nhiệt và chỉ có ết cấu bản mặt cầu chịu toàn bộ nội lực phát sinh do hoạt tải và tĩnh tải giai đoạn hai cùng tác động hác như co ngót, từ biến, thay đổi nhiệt độ

1.2.2.2 Tại Việt Nam

Kết cấu nhịp liên tục nhiệt được áp dụng đầu tiên cho mặt cầu dẫn đư ng ôtô cầu Thăng Long dưới sự trợ giúp kỹ thuật c a các chuyên gia Liên Xô trước đây

Một số cầu nằm trên quốc lộ 18 như cầu Cầm, cầu cạn nhà ga sân bay Quốc tế Nội Bài, cầu Gián Khẩu (Hình 1.10), cầu Mai Pha, Chi Lăng trên quốc lộ 1A, cầu Tân

ệ trên Quốc lộ 10 bắc qua Sông Hồng nối giữa hai tỉnh Nam ịnh và Thái Bình, cầu Quý Cao…

Một số cầu ở Thành phố Hồ Chí Minh như Cầu Long Kiểng nằm trên Hương

lộ 34 huyện Nhà Bè và một số cầu nằm trên Quốc lộ 1A như cầu An Lập, cầu Bình Thuận,…

Một số công trình cầu giàn thép cũng sử dụng bản liên tục nhiệt như cầu Chương Dương bắc qua Sông Hồng ở Hà Nội, cầu Bến Thuỷ bắc qua sông Lam

Cầu Hoà Xuân được đầu tư xây dựng mới nằm trên tuyến đư ng nối từ đư ng

Cách mạng Tháng Tám đến đư ng ven sông Tuyên Sơn – Tuý Loan (giao tại vị trí

đư ng T18) bắc qua sông Cẩm Lệ thuộc địa phận phư ng Hoà Cư ng Bắc quận Hải Châu và phư ng Hoà Xuân quận Cẩm Lệ, thành phố à N ng, Cầu Hùng Vương ở Phú Yên,

ình 1.10 Cầu Gián Khẩu ở tỉnh Ninh Bình

Tổng ết các cầu đã sử dụng bằng bản liên tục nhiệt cho đến nay chất lượng rất tốt, nổi bật nhất như ở phần nhịp dẫn cầu Thăng Long

Kết luận Chương 1

Với sự phát triển c a hoa h c và công nghệ, cùng với nhu cầu đầu tư và sửa chữa các cầu ngày càng lớn, nên việc sử dụng bê tông cốt thép dự ứng lực cho các công trình cầu ngày càng rộng rãi và phát triển mạnh mẽ Với những ưu điểm c a bê tông cốt thép dự ứng lực dần được ứng dụng cho giải pháp liên tục hóa ết cấu nhịp bởi những lợi thế hơn h n so với nhịp giản đơn Một số giải pháp liên tục hóa ết cấu nhịp sẽ được trình bày trong chương 2

CHƯƠNG 2 CÁC GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP

2.1 KHÁI NIỆM LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP

Liên tục hóa ết cấu nhịp là liên ết những dầm cầu giản đơn thành một hệ liên tục thuần túy, sao cho dưới tác dụng c a lực d c, nhiệt độ, tĩnh tải phần II, hoạt tải cùng các tác nhân hác như co ngót, từ biến bê tông làm việc như hệ liên tục

Kết cấu nhịp cầu dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép là dạng ết cấu hi chúng làm việc với nhau thì chúng phát huy tốt hả năng chịu lực c a mỗi loại vật liệu như hả năng chịu nén tốt c a bê tông và chịu éo tốt c a thép đồng th i đảm bảo hiệu quả inh tế,

2.2 MỘT SỐ GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP

Việc liên tục hóa các dầm đơn giản có các giải pháp hác nhau tùy thuộc vào mức độ liên tục hóa theo yêu cầu cần sử dụng Các phương án liên tục hóa có thể là:

- Liên tục hóa chỉ phần bản mặt cầu (liên tục nhiệt)

- Liên tục hóa toàn bộ cả bản mặt cầu và phần dầm ch bằng phương pháp đổ

bê tông và cốt thép thư ng nối cứng đầu dầm (Phương pháp này há hiệu quả với các nhịp có chiều dài nhỏ)

- Liên tục hóa toàn dầm sử dụng các bó cáp dự ứng lực căng sau d c cầu (căng ngoài hoặc căng trong)

- Liên tục hóa bằng cách đổ bê tông nối cứng thân trụ và hai đầu dầm thành hệ khung cứng

- Liên tục hóa toàn bộ phần bản mặt cầu và dầm ch , sử dụng cáp dự ứng lực căng trong bản mặt cầu tại đỉnh trụ

Có thể chia thành 5 loại liên tục hóa hi hông bố trí thép dự ứng lực theo phương d c cầu, mà chỉ sử dụng mối nối liên tục thông qua đổ bê tông mối nối tại chỗ

và bố trí cốt thép thư ng chịu lực, dưới đây sẽ trình bày chi tiết một số phương pháp liên tục hóa:

(1) Phương pháp 1: Liên tục bản dạng liên kết chốt (Hình 2.1)

ây là phương pháp c a Maunsell Theo đó, ết cấu nhịp được thiết ế và thi công theo sơ đồ dầm giản đơn nhiều nhịp theo phương pháp truyền thống ết hợp với dầm ngang và bản nối tại đầu dầm Tại vị trí trên trụ, bố trí hai hàng gối, sơ đồ ết cấu vẫn giống như phương pháp giản đơn truyền thống

Những thanh thép chốt dài được bố trí chính giữa bản theo chiều cao để liên

ết bản giữa hai nhịp với nhau, loại bỏ he biến dạng tại đỉnh trụ và cho phép áp dụng mối nối xoay chìm trong bản mặt cầu ể có thể xoay được, thanh thép chốt được

lồng vào trong một ống b c hông dính bám với bê tông xung quanh tại vị trí he biến dạng Cùng với đó phần bản và đầu dầm bên dưới có nhồi lớp vật liệu đàn hồi cả bên trên và bên dưới thanh chốt

Hình 2.1 Liên tục dầm bằng phương pháp chốt

(2) Phương pháp 2: Dầm ngang liền khối (Hình 2.2)

Phương pháp này c n g i là phương pháp Mattoc , các dầm bê tông cốt thép

dự ứng lực được thi công theo từng nhịp như xây dựng cầu nhiều nhịp giản đơn Sau

đó các dầm ngang đổ tại chỗ, bao b c lấy các đầu dầm, sẽ được xây dựng tại mỗi trụ Mối nối biến dạng chỉ được bố trí tại hai mố mômen âm tại cuối các dầm thông thư ng đ i hỏi phải có thép dự ứng lực và bố trí ở phần bản đổ tại chỗ và được neo đ vào phần trong c a ết cấu nhịp Mômen dương tại vị trí dầm ngang nối cuối dầm ch được chịu bằng cách liên ết các cốt thép tại bản đáy c a dầm trước hi đổ bê tông dầm ngang Chiều cao xây dựng tương tự như ết cấu nhịp gối giản đơn Các dầm bê tông cốt thép dự ứng lực được xếp vào hai hàng gối tạm th i hoặc vĩnh cửu trên đỉnh trụ, sau đó đổ dầm ngang liền hối bao b c lấy đầu dầm với chiều sâu ngàm hoảng

lm

Hình 2.2 Liên tục dầm bằng biện pháp dầm ngang liền khối

Hình 2.3 Một số hình ảnh liên tục nhịp bằng dầm ngang liền khối

(3) Phương pháp 3: Dầm ngang hẫng (Hình 2.4)

Phương pháp dầm ngang hẫng hay phương pháp Pritchard là phương pháp

tương tự phương pháp Mattoc dầm bê tông cốt thép sẽ ngắn hơn đáng ể so với hẩu

độ nhịp, với yêu cầu thi công dầm phải được ê trên đà giáo trụ tạm Một dầm ngang liền hối đổ tại chỗ trên đỉnh trụ và bao b c lấy đầu dầm ch đúc s n Liên tục theo phương d c cầu được đảm bảo bằng cốt thép trong phần bản liên tục, ch yếu là cốt thép thư ng, nhưng đôi hi là thép dự ứng lực, bố trí cả phần trên và phần dưới c a dầm ch Khả năng chịu lực theo phương ngang được đảm bảo bằng cốt thép thư ng hoặc cốt thép dự ứng lực, một số thanh đi xuyên qua phần cuối c a thân dầm ch Dầm ngang được ê trên một hàng gối đặt tại tâm trụ

Hình 2.4 hương pháp sử dụng dầm ngang hẫng

(4) Phương pháp 4: Cầu toàn khối

ây là phương pháp Hambly, phương pháp này cũng tương tự như phương pháp Mattoc ngoại trừ việc liên tục hoá ết cấu nhịp cũng được thực hiện cùng với hai mố, ết quả là toàn bộ cầu thành một thể thống nhất, loại bỏ hoàn toàn mối nối Toàn bộ dịch chuyển theo phương d c cầu được chuyển thành chuyển vị trượt c a mố hay chuyển vị đỉnh trụ hi móng trụ là móng c c

(5) Phương pháp 5: Liên tục bản mặt cầu - liên tục nhiệt (Hình 2.5)

Liên tục bản mặt cầu hay phương pháp Kumar, kết cấu nhịp liên tục nhiệt là

ết cấu được tạo ra bằng cách nối ết cấu nhịp dầm hoặc bản giản đơn với nhau ở mức bản mặt cầu, sao cho dưới tác dụng c a lực ngang và nhiệt độ, cầu làm việc như

hệ dầm liên tục, c n dưới tác dụng c a tải tr ng th ng đứng vẫn làm việc như dầm giản đơn

Hình 2.5 hương pháp liên tục nhịệt

2.3 LÝ THUYẾT TỔNG QUÁT TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP

2.3.1 Tổng quan về lý thuyết tính toán

Tính toán thiết ế liên tục hóa ết cấu nhịp dựa trên tiêu chuẩn TCVN 11823:2017

Cầu được thiết ế theo các trạng thái giới hạn quy định để đạt được các mục tiêu thi công được, an toàn và sử dụng được, có xét đến các vấn đề hả năng dễ iểm tra, tính kinh tế và mỹ quan

Bất ể dùng phương pháp phân tích ết cấu nào thì phương trình (2.1) luôn luôn cần được thỏa mãn với m i ứng lực và các tổ hợp được ghi rõ c a chúng

Mỗi cấu iện và liên ết phải thỏa mãn Phương trình (2.1) với mỗi trạng thái giới hạn, trừ hi được quy định hác ối với các trạng thái giới hạn sử dụng và trạng thái giới hạn đặc biệt, hệ số sức háng được lấy bằng 1,0 M i trạng thái giới hạn được coi tr ng như nhau

Triết lý thiết ế ết cấu theo Tiêu chuẩn LRFD:

η Qi i i  R = Rn r (2.1) Trong đó:

 = hệ số tải tr ng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực;

 = hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho sức kháng danh định;

ηi = hệ số điều chỉnh tải tr ng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan tr ng trong khai thác;

ηD = hệ số liên quan đến tính dẻo;

ηR = hệ số liên quan đến tính dư;

ηI = hệ số liên quan đến tầm quan tr ng trong khai thác;

+ Sử dụng II: Tổ hợp tải tr ng dự iến để iểm soát giới hạn chảy c a ết cấu thép và trượt c a mối nối bu lông cư ng độ cao chịu ma sát tới hạn do hoạt tải xe

+ Sử dụng III: Tổ hợp tải tr ng trong phân tích d c liên quan đến kéo trong ết cấu phần trên bê tông cốt thép dự ứng lực để iểm soát nứt và liên quan đến ứng suất kéo ch trong bản bụng c a dầm bê tông phân đoạn

+ Sử dụng IV: Tổ hợp tải tr ng chỉ liên quan đến kéo trong cột bê tông dự ứng lực để iểm soát nứt

2.3.2.2 Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn

Trạng thái giới hạn mỏi phải được xét đến trong tính toán như một biện pháp nhằm hạn chế về biên độ ứng suất do một xe tải thiết ế gây ra với số chu ỳ biên độ ứng suất dự iến

Trạng thái giới hạn phá hoại gi n phải được xét đến như một số yêu cầu về tính bền c a vật liệu theo Tiêu chuẩn vật liệu

+ Mỏi I: Tổ hợp tải tr ng gây mỏi và nứt gẫy dòn, với tuổi th chịu mỏi vô hạn + Mỏi II: Tổ hợp tải tr ng gây mỏi và nứt gẫy dòn, với tuổi th chịu mỏi hữu hạn Hệ số tải tr ng cho các tải tr ng khác nhau trong một tổ hợp tải tr ng thiết ế được lấy như quy định trong Bảng 3 M i tập hợp con thoả đáng c a các tổ hợp tải

tr ng phải được nghiên cứu ối với mỗi tổ hợp tải tr ng, m i tải tr ng được đưa vào tính toán và có liên quan đến cấu iện được thiết ế bao gồm cả các hiệu ứng đáng ể

do tác dụng c a xoắn, phải được nhân với hệ số tải tr ng tương ứng với hệ số làn lấy theo iều 6.1.1.2 TCVN 11823-2017 nếu có thể áp dụng

2.3.2.3 Trạng thái giới hạn cường độ

Trạng thái giới hạn cư ng độ phải được xét đến để đảm bảo cư ng độ và sự ổn định cục bộ và ổn định tổng thể được dự ph ng để chịu được các tổ hợp tải tr ng quan

tr ng theo thống ê được định ra để công trình cầu chịu được trong phạm vi tuổi th thiết ế c a nó

+ Cư ng độ I: Tổ hợp tải tr ng cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xe tiêu chuẩn c a cầu không xét đến gió

+ Cư ng độ II: Tổ hợp tải tr ng liên quan đến việc sử dụng cầu cho các loại xe đặc biệt theo quy định riêng hoặc đánh giá cầu để cấp phép cho xe đặc biệt qua cầu, không xét đến gió trong cả hai trư ng hợp

+ Cư ng độ III: Tổ hợp tải tr ng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc vượt quá 25m/s

+ Cư ng độ: Tổ hợp tải tr ng liên quan đến cầu có tỷ lệ giữa ứng lực do tĩnh tải với hoạt tải trong ết cấu phần trên rất lớn

+ Cư ng độ V: Tổ hợp tải tr ng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn c a cầu với gió có vận tốc 25m/s

2.3.2.4 Trạng thái giới hạn đặc biệt

Trạng thái giới hạn đặc biệt phải được xét đến để đảm bảo sự tồn tại c a công trình cầu hi động đất hoặc lũ lớn hoặc hi bị tàu th y, xe cộ va, có thể cả trong điều iện bị xói lở

+ ặc biệt I: Tổ hợp tải tr ng có tải tr ng động đất Hệ số tải tr ng hoạt tải, EQ

γ được xác định trên cơ sở quy định c a dự án

+ ặc biệt II: Tổ hợp tải tr ng liên quan đến lực va c a tầu thuyền và xe cộ, lũ iểm tra và một số hiện tượng thuỷ lực với hoạt tải đã chiết giảm mà chính là một phần

c a tải tr ng xe va xô, CT Các trư ng hợp tính lũ iểm tra không tổ hợp với CV,CT

Kết quả được tổng hợp theo Phương trình 1 Phần 1 bộ tiêu chuẩn này và nhân với hệ số điều chỉnh tải tr ng lấy theo iều 4.2 TCVN 11823-2017

Các hệ số phải ch n sao cho gây ra tổng ứng lực tính toán bất lợi nhất ối với mỗi tổ hợp tải tr ng, cả trị số cực hạn âm lẫn trị số cực hạn dương đều phải được xem xét

Trong tổ hợp tải tr ng nếu tác dụng c a một tải tr ng làm giảm tác dụng c a một tải tr ng khác thì phải lấy giá trị nhỏ nhất c a tải tr ng làm giảm giá trị tải tr ng kia ối với tác động c a tải tr ng thư ng xuyên thì hệ số tải tr ng gây ra tổ hợp bất lợi hơn phải được lựa ch n theo Bảng 2.3 Khi tải tr ng thư ng xuyên làm tăng sự ổn định hoặc tăng năng lực chịu tải c a một cấu iện hoặc c a toàn cầu thì trị số tối thiểu

c a hệ số tải tr ng đối với tải tr ng thư ng xuyên này cũng phải được xem xét Trị số lớn hơn c a hai trị số quy định cho hệ số tải tr ng TU phải được dùng để tính biến dạng, còn trị số nhỏ hơn dùng cho các tác động khác Trong phân tích giản hóa ết cấu phần dưới bằng bê tông ở trạng thái giới hạn cư ng độ, giá trị 0,50 cho γTU có thể sử dụng khi tính toán hiệu ứng lực, nhưng phải lấy với mô men quán tính mặt cắt nguyên

c a các cột hoặc thân trụ Khi sử dụng phân tích chính xác với toàn bộ ết cấu phần dưới bằng bê tông ở trạng thái giới hạn cư ng độ, giá trị 1,0 cho γTU phải được sử dụng khi phân tích với mô men quán tính c a mặt cắt đã bị nứt một phần Với ết cấu phần dưới trong trạng thái giới hạn cư ng độ, giá trị 0,5 cho γPS, γCR và γSH có thể vận dụng tương tự khi tính toán các hiệu ứng lực trong ết cấu không phân đoạn, nhưng phải áp dụng ết hợp với mô men quán tính mặt cắt nguyên c a cột hay thân trụ Với ết cấu phần dưới bằng thép, giá trị 1,0 cho γTU , γPS , γCR và γSH phải được

áp dụng Khi đánh giá ổn định tổng thể c a hối đất sau tư ng chắn cũng như mái đất

có móng hoặc không có móng, móng nông hay móng sâu đều cần đánh giá ở trạng thái giới hạn sử dụng dựa trên tổ hợp tải tr ng sử dụng I và với hệ số sức kháng phù hợp theo iều 5.6 và iều 6.2.3 Phần 11 TCVN 11823-2017 ối với các ết cấu hộp dạng bản phù hợp với các quy định c a iều 9 Phần 12 c a TCVN 11823-2017, hệ số hoạt tải c a hoạt tải xe LL và IM phải lấy bằng 2,0

Hệ số tải tr ng tính cho gradien nhiệt TG γ cần được xác định trên cơ sở một dự

án cụ thể riêng Nếu không có thông tin riêng có thể lấy TG γ bằng:

• 0,0 ở các trạng thái giới hạn cư ng độ và đặc biệt

• 1,0 ở trạng thái giới hạn sử dụng khi không xét hoạt tải, và

• 0,50 ở trạng thái giới hạn sử dụng khi xét hoạt tải

Hệ số tải tr ng cho lún, SE γ, nên được xem xét trên cơ sở c a từng dự án cụ thể Trong trư ng hợp thiếu các quy định cụ thể, SE γ, có thể lấy bằng 1,0 Tổ hợp tải

tr ng có xét lún cũng phải áp dụng khi không lún ối với cầu thi công phân đoạn, phải xem xét tổ hợp sau đây ở trạng thái giới hạn sử dụng:

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL + PS

Bảng 2.1 ệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng

Bảng 2.2 ệ số tải trọng cho tải trọng thường xuyên do tích lũy biến dạng

Bảng 2.3 ệ số tải trọng cho tải trọng thường xuyên

2.4 TRÌNH TỰ GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP TRONG THI CÔNG

Tùy vào mỗi cách chế tạo dầm và loại dầm mà có các giai đoạn thi công và giai đoạn làm việc c a dầm hác nhau Ở đây sẽ trình bày về dầm I căng sau

Trình tự thi công dầm bê tông cốt thép dự ứng lực và liên tục ết cấu nhịp, chia làm 4 giai đoạn chính

2.4.1 Giai đoạn 1

Giai đoạn lắp các dầm đã đúc s n lên mố trụ

- Công tác vận chuyển và lắp đặt dầm vào vị trí gối phải được tiến hành chính xác, đúng quy trình

2.4.2 Giai đoạn 2

Liên tục dầm bằng việc đổ dầm ngang, đổ bản mặt cầu trên phạm vi trụ, căng

éo thép dự ứng lực

+ ổ bê tông phần bản mặt cầu và dầm ngang tại vị trí mối nối Phạm vi phần

đổ bê tông bản mặt cầu là 0.2L cho mỗi phía (L là chiều dài nhịp), trước hi đổ phải lắp đặt ống gen trước để bố trí cáp dự ứng lực;

+ Sau hi bê tông phần mối nối đạt cư ng độ, tiến hành căng cáp dự ứng lực liên tục ết cấu nhịp

2.4.3 Giai đoạn 3

Thi công bản mặt cầu (phần c n lại), lớp ph bản mặt cầu

+ ổ bê tông phần bản mặt cầu (phần c n lại);

+ Thi công lớp ph bản mặt cầu

2.4.4 Giai đoạn 4

Thi công các hạng mục hoàn thiệnvà đưa cầu vào hai thác

+ Hoàn thiện các hạng mục như lan can, thoát nước, chiếu sáng, và đưa cầu vào khai thác

2.5 KIỂM TOÁN KẾT CẤU NHỊP THEO CÁC GIAI ĐOẠN

2.5.1 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng

Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng là việc tính toán đảm bảo rằng công trình cầu sẽ được hai thác trong điều iện làm việc bình thư ng Như độ võng hông được vượt quá giới hạn, những vết nứt hông được phát triển lớn hơn quy định,

Việc tính toán sẽ sử dụng ết quả nội lực c a trạng thái giới hạn sử dụng

2.5.1.1 Kiểm toán ứng suất kéo nén trong bê tông

Việc iểm tra ứng suất trong bê tông c a ết cấu dự ứng lực nhằm đảm bảo hông có sự phát sinh vết nứt trong bê tông và đảm bảo bê tông hông bị nén hoặc éo quá giới hạn

iều iện : fc  fc (2.4) Trong đó:

c

f : ứng suất ( éo, nén) trong bê tông do ngoại lực gây ra tính theo TTGHSD

 fc : ứng suất éo hoặc nén giới hạn c a bê tông, được quy đinh ở bảng 2.4 và bảng 2.5

Bảng 2.4 Giới hạn ứng suất nén trong bê tông

 ối với các cầu hông thi công phân đoạn và do

tổng c a lực dự ứng lực có hiệu và các tải tr ng

thư ng xuyên gây ra

 ối với các cầu thi công phân đoạn, ứng suất do

tổng c a lực dự ứng lực có hiệu và các tải tr ng

thư ng xuyên gây ra

 Do tổng lực dự ứng lực có hiệu tải tr ng thư ng

xuyên, các tải tr ng nhất th i, và tải tr ng tác

dụng hi vận chuyển và bốc xếp

0,45f’c (MPa)

0,45f’c (MPa)

0,60f’c (MPa)

Bảng 2.5 Giới hạn ứng suất kéo trong bê tông

 Trong các vùng hông phải là vùng chịu éo

c a cấu iện được nén trước và hông có cốt thép dính bám

 Trong các vùng có cốt thép dính bám (thanh

C C hoặc thép DƯL) đ để chịu lực éo trong

bê tông được tính toán với giả định mặt cắt không nứt, cốt thép được bố trí cấu tạo theo mức ứng suất bằng 0,5 fy, nhưng hông vượt quá

0,25 f  1,38(MPa)

, c

0,63 f (MPa)

, c

0,415 f (MPa)

Các cầu

xây dựng

phân đoạn

Các ứng suất d c ở các mối nối trong miền chịu

éo được nén trước

 Các mối nối với lượng tối thiểu cốt thép có dính bám bổ sung triển hai qua mối nối, đ để chịu lực éo tính toán ở mức ứng suất 0,5 fy;

với các bó dự ứng lực trong hoặc ngoài

 Các mối nối hông có lượng tối thiểu cốt thép

có dính bám hai triển qua các mối nối

, c

0,25 f (MPa)

Không cho kéo

Ứng suất ngang qua các mối nối

Không cho kéo

, c

0,5 f (MPa)