Bài giảng Cơ sở công trình cầu: Chương 2 - Trường ĐH Giao thông Vận tải

Bài giảng Cơ sở công trình cầu: Chương 2 Các kết cấu và thiết bị phụ trợ trên cầu, cung cấp cho người học những kiến thức như: Bộ phận mặt cầu; lan can, vỉa hè, lề người đi bộ; Độ dốc, phòng nước và thoát nước trên cầu; Khe co giãn và gối cầu; Khe co giãn và gối cầu. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

2.1 BỘ PHẬN MẶT CẦU

Mặt cầu ôtô – Mặt cầu có lớp phủ BT xi măng

Loại mặt cầu này có lớp vữa đệm và lớp

cách nước giống loại mặt cầu có lớp phủ

bằng bê tông atphalt, trên lớp cách nước là

lớp BT cấp > 28 Mpa, dày từ 6-8cm, có lưới

cốt thép Loại mặt cầu này có cường độ tốt,

chống thấm tốt nhưng sửa chữa khó khăn

hơn loại trên

Trang 2

Mặt cầu ôtô – mặt cầu có lớp phủ bê tông atphan

Thông thường mặt cầu có lớp phủ bêtông atphanlt thường có

cấu tạo bao gồm các lớp sau:

•Lớp bê tông nhựa dày 4-7cm.

•Lớp phòng nước nhằm bảo vệ bản mặt cầu khỏi bị ngấm

nước, có thể gồm: lớp nhựa đường nóng + một lớp vải thô

tẩm nhựa; lớp sử dụng tấm cao su dày 4mm dán trực tiếp

xuống lớp mui luyện thông qua keo dán và tác dụng nhiệt ;

hoặc dung dịch hóa chất được thi công dưới dạng phun trực

tiếp trên măt cầu

•Lớp bê tông bảo hộ hoặc tạo mui luyện (tạo dốc) để tránh

những lực tập trung nguy hiểm, có chiều dày 4-6cm, được

làm bằng bê tông cấp > 28 Mpa Để tăng tác dụng bảo vệ và

độ bền của lớp này thường đặt lưới thép đường kính 4-6mm

với ô lưới 5x5cm hoặc 10x10cm Lưới cốt thép này nhất thiết

phải đặt ở các cầu BTCT lắp ghép có bản mặt cầu hẫng

Trang 3

Mặt cầu bằng thép

Trong cầu thép, để giảm trọng lượng tĩnh tải mặt cầu có thể cấu tạo mặt cầu bằng

thép Trên tấm thép dày 10-12mm được tăng cường bởi các sườn đứng dọc và ngang làm

từ các dải thép bản được hàn đính vào mặt dưới của tấm thép Kết cấu mặt cầu kiểu này

thường được cho tham gia chịu lực cùng với dầm chủ như là một bộ phận của tiết diện

dầm chủ và gọi là “bản trực hướng”, ngoài ra nó còn làm nhiệm vụ của hệ liên kết dọc

trên Phía mặt trên của tấm thép thường được xử lý theo các cách như sau:

• Hàn đính lưới thép lên trên mặt tấm thép mặt cầu, lưới này thường được làm từ các

thanh cốt thép đường kính 6mm thành những ô vuông cạnh khoảng 10-15cm Sau đó,

tiến hành rải một lớp bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng

• Hoặc trên bề mặt tấm thép tiến hành tưới một lớp expoxy, sau đó rải một lớp đá dăm

nhỏ, rồi tiếp tục rải một lớp bê tông nhựa lên trên

Trên thực tế còn có kiểu mặt cầu bằng thép làm dưới dạng sàn mắt cáo rỗng có

trọng lượng rất nhẹ chỉ vào khoảng 130-150 kg/m2 Loại mặt cầu này đáp ứng tốt các

yêu cầu về sử dụng như độ bằng phẳng, độ nhám đồng thời lại không cần bố trí hệ thống

thoát nước nhưng có nhược điểm là đắt tiền

Trang 4

Mặt cầu đường sắt

Mặt cầu có tà vẹt đặt trực tiếp trên dầm

Đây là loại mặt cầu có ray đặt trên tà vẹt,

tà vẹt được kê trực tiếp lên dầm chủ của

cầu Khoảng cách giữa hai dầm chủ

thường nằm trong khoảng 1.8m-2.5m Các

tà vẹt trên cầu thường có chiều dài

2.2m-3m, tiết diện 20x20cm hoặc 20x24cm tùy

vào khổ đường tiêu chuẩn là 1435mm hay

1000mm

Mặt cầu có tà vẹt đặt trực tiếp trên dầm có

ưu điểm là cấu tạo đơn giản, trọng lượng

nhẹ, chiều cao kiến trúc thấp nhưng khó

đảm bảo được sự đồng nhất của tuyến

đường trong đoạn trên cầu với phần ngoài

cầu, khó tạo siêu cao trên đường cong và

khi tàu chạy qua cầu gây tiếng ồn lớn

Trang 5

Ưu điểm của loại mặt cầu này là loại bỏ

được tĩnh tải của lớp ba-lát nặng, giảm

được chiều cao kiến trúc của cầu, tuy

nhiên liên kết giữa ray và bản BTCT

tương đối phức tạp

Trang 6

Mặt cầu đường sắt

Mặt cầu có máng ba-lát

Đây là loại thông dụng nhất hiện nay,

nó gồm ray đặt trên tà vẹt, dưới tà

vẹt là đá balát dày tối thiểu 25cm

Bản mặt cầu BTCT thường có dạng

lòng máng để chứa đá dăm Chiều

rộng của máng balát tối thiểu ở phía

trên là 3.4m đối với khổ đường sắt

1435mm, là 2.6m đối với khổ đường

sắt 1000mm Loại mặt cầu này thích

hợp với các cầu nhỏ, duy tu dễ, giảm

tiếng ồn khi tàu chạy qua cầu

Nhưng loại mặt cầu này có tĩnh tải

và chiều cao kiến trúc lớn

Trang 7

2.2 LAN CAN, VỈA HÈ, LỀ NGƯỜI ĐI BỘ

Lan can

Lan can cầu không những là bộ phận đảm

bảo an toàn cho các phương tiên lưu thông

trên cầu mà còn thể hiện vẽ đẹp kiến trúc

của cầu Vì vậy, kết cấu lan can phải vững

chắc, đẹp và phù hợp với cảnh quan khu

vực xây dựng cầu

Lan can của các kết cấu cầu thép thường

làm bằng thép Cột lan can là những đoạn

thép hình gắn trực tiếp vào đầu mút thừa

đỡ phần đường người đi

Lan can cầu BTCT có thể được hàn nối từ

các thanh hoặc tấm hoặc ống thép hoặc

cũng có thể bằng bê tông cốt thép Dưới

đây là một số loại lan can hiện nay đang

rất được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi

trong các công trình cầu ở Việt Nam

Trang 8

Lan can

a) Lan can phải được bố trí dọc theo các mép kết cấu

cầu nhằm bảo vệ an toàn cho người và phương tiện và

thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Lan can dành cho người đi bộ có chiều cao từ mặt

đường đến đỉnh lan can tối thiểu là 1060 mm.

- Lan can cho xe đạp có chiều cao từ mặt đường đến

đỉnh lan can không nhỏ hơn 1370 mm.

- Các lan can bê tông thiết kế theo các mặt nghiêng về

phía xe cộ phải có chiều cao tối thiểu là 810mm.

- Chiều cao của vách bê tông trong tường phòng hộ bê

tông có mặt phẳng thẳng đứng tối thiểu phải là 685mm.

-Khoảng hở giữa các thanh, các ô lan can không được

vượt quá 150 mm

b) Vật liệu dùng trong hệ thống lan can phải tuân thủ

các qui định của Quy chuẩn này.

c) Lan can đường đầu cầu phải có cấu tạo đầu báo hiệu

chuyển tiếp để các phương tiện giao thông dễ nhận biết

khi vào cầu Hệ thống tường hộ lan can đầu cầu phải có

R1000

130 70

è ng thÐp liª n kÕt

90, L = 300

è ng thÐp liª n kÕt 67.5, L = 300

N2- 13-250 N3- 13-250 8N1- 13

Trang 9

Vỉa hè – lề người đi bộ

Chiều rộng lề người đi bộ của cầu và

hầm phải xác định dựa trên cơ sở tính

toán mật độ, tần suất người qua lại trong

một giờ và tuân thủ qui định sau:

•không nhỏ hơn: 2,25m đối với các cầu

và 3,0 đối với hầm

•Chiều cao khoảng không giành cho

người đi bộ trong hầm không được nhỏ

hơn 2,3m

•Khả năng lưu thông hành khách tính

toán đối với 1m chiều dài mặt cắt ngang

cầu và hầm là 2000 đối với người đi bộ

là 1500 người/h

Chiều rộng lề người đi bộ của cầu và

hầm trong khu vực dân cư cho phép lấy

bằng 1,5m

a)

2 2 25

5 3 38

Trang 10

2.3 ĐỘ DỐC, PHÒNG NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC TRÊN CẦU

Độ dốc dọc và ngang trên cầu  MỤC ĐÍCH ĐỂ LÀM GÌ?

Việc bố trí độ dốc dọc và ngang trên cầu nhằm mục đích thoát nước mặt, ngăn không cho nước mặt thấm xuống kết cấu phần dưới.

Cầu có bố trí độ dốc dọc ngoài mục đích thoát nước mặt nó còn mang ý nghĩa giảm chiều dài cầu, hạ cao độ mặt cầu đến gần với cao độ của mặt đất tự nhiên tại hai đầu cầu, làm giảm khối lượng đất đắp hai đầu cầu, tránh làm các kết cấu tường chắn, mố cầu quá cao

+ Đối với cầu đường ôtô

Độ dốc dọc cầu được qui định không được

lớn hơn 4% trong trường hợp thông thường

và 5% trường hợp cầu trong thành phố và

bất kỳ trường hợp nào cũng không lớn hơn

6%.

Tuyến đường cao tốc có thể làm cầu với độ

dốc dọc hai chiều từ 1%-3% có nối tiếp

bằng đường cong đứng với bán kính cong

3000-120000m, ứng với tốc độ xe từ

80-120km/h.

Độ chênh dốc dọc giữa hai nhịp kề nhau

không được lớn hơn 1.5%-2%

Độ dốc ngang cầu giúp cho cầu thoát nước mặt tốt, thường

độ dốc ngang cầu được thiết kế từ 1.5%-2% Có thể tạo dốc ngang cầu bằng nhiều cách, hoặc thay đổi bề dày lớp vữa đệm, hoặc thay đổi cao độ đá kê gối theo phương ngang cầu hoặc thiết kế dầm có bố trí dốc ngang trên phần bản mặt… Phần đường người đi trên cầu thường làm dốc ngang từ 1%- 1.5% về phía tim cầu.

+ Đối với cầu đường sắt

Độ dốc dọc đối với cầu đường sắt được lấy không vượt quá

ngang để thoát nước, độ dốc đó không nhỏ hơn 3%.

Trang 11

Độ dốc dọc và ngang trên cầu

Trang 12

Lớp phòng nước trên cầu

Với nước mặt không cho phép thâm nhập vào mặt cầu, chảy vào khu vực gối cầu

và đỉnh kết cấu mố trụ Với nước ngầm không cho phép nước ngầm trong phần đất của nền đường đầu cầu ngấm vào từ sau mố Chính vì vậy trên mặt cầu và mặt sau

mố phải dùng lớp phòng nước để cản trở nước mặt và nước ngầm Lớp này che phủ trên bề mặt của bê tông làm nhiệm vụ chống thấm.

Lớp phòng nước này có thể sử dụng nhựa đường đun nóng quét lên bề mặt lớp

bê tông hoặc dùng bao đay tẩm nhựa đường, hoặc vải chống thấm, tôn mỏng

Trang 13

Hệ thống thoát nước trên cầu

Qui định cứ 1m2 bề mặt cầu hứng nước

mưa của cầu thì phải tương ứng với ít

nhất 1cm2 diện tích lỗ thoát nước đối

với mặt cầu ôtô và 4cm2 đối với mặt

cầu đường sắt

Ống thoát nước được bố trí phải đảm

bảo cho nước trên mặt cầu và nước

đọng trong các lớp thoát ra hết và dễ

dọn dẹp khi cần thiết Đường kính ống

tối thiểu bằng 15cm Có thể bố trí các

ống thoát nước đối xứng từng đôi một

qua trục dọc cầu hoặc có thể bố trí xen

kẽ theo trục dọc cầu Khoảng cách giữa

các ống xa nhất là 15m

Trang 14

Hệ thống thoát nước trên cầu

Nếu cầu có độ dốc dọc nhỏ hơn 2% thì cứ khoảng từ 6

-8m bố trí hai ống thoát nước đối diện nhau, đối xứng qua

trục dọc cầu

Với cầu có chiều dài nhỏ hơn 50m và độ dốc dọc lớn hơn

2% thì ở vùng có lượng mưa ít có thể không cần bố trí

ống thoát nước và có biện pháp thoát nước sau mố

Cầu có chiều dài trên 50m độ dốc dọc lớn hơn 2% thì cứ

10 - 15m đặt một ống thoát nước

Chú ý khi bố trí ống thoát nước không cho phép nước

thoát qua ống chảy xuống gây ướt kết cấu phần dưới, hoặc

gây ước kết cấu nhịp cầu Vì như vậy sẽ gây ra làm hư

hỏng và hen rỉ kết cấu nhịp cầu, gối cầu, và các bộ phận

mố trụ cầu

Trang 15

Việc lựa chọn và bố trí các khe co giãn và các gối cầu phải tính đến các biến dạng do nhiệt độ và các nguyên nhân khác phụ thuộc thời gian và phải phù hợp với chức năng riêng của cầu

2.4 KHE CO GIÃN VÀ GỐI CẦU

Khe co giãn bố trí trên cầu đảm bảo cho kết cấu nhịp

có thể chuyển vị tự do dưới tác dụng của hoạt tải, thayđổi nhiệt độ, từ biến và co ngót của bê tông Hay nóicách khác khe co giãn có các tác dụng sau:

• Đảm bảo chuyển vị dọc trục dầm

• Đảm bảo chuyển vị xoay của mặt cắt ngang đầunhịp

• Đảm bảo êm thuận cho xe chạy tránh gây tiếng ồn

• Ngăn nước mặt tràn qua khe xuống gối cầu và kếtcấu mố trụ phía dưới

Khe co giãn phải đảm bảo có độ bền, dễ dàng kiểmtra, bảo dưỡng và thay thế

Vị trí bố trí Khe co giãn

Trang 16

Cấu tạo một số loại khe co gian

Khe co giãn dùng cho kết cấu có chuyển vị nhỏ

Khe co giãn hở: Loại khe co giãn này

dùng cho chuyển vị nhỏ từ 1cm-2cm

trong các cầu nhịp nhỏ dưới 15m hoặc

phía đầu dầm đặt gối cố định chỉ có

chuyển vị xoay Hai đầu dầm được đặt

thép góc, để tránh nước chảy xuống mố

trụ đặt dải thoát nước cao su

Khe co giãn kín: Phạm vi áp dụng

của loại này tương tự như trên trường hợp khe co giãn hở và thường dùng nhất cho các cầu nhịp nhỏ có tầng phòng nước liên tục còn tầng BT bảo hộ gián đoạn qua khe Khe có bộ phận co giãn bằng đồng thau hoặc tôn tráng kẽm Loại này hiện nay ít được áp dụng vì bộ phận co giãn thường bị hư hỏng

BT nhùa

TÊm t«n

§Çu dÇm V÷a nhùa ®- êng

Khe co giãn cao su chịu nén:

Hiện nay trong cầu BTCT nhịp nhỏ, các chuyển vị nhỏ thường được áp dụng loại khe

co giãn cao su chịu nén Tấm cao su đảm bảo chuyển vị đầu dầm, chống thấm nước và dễ thay thế Bề mặt cao su được đặt thấp hơn 5mm so với mặt cầu để tránh hư hỏng do xe

cộ Lớp phủ mặt cầu gián đoạn tại vị trí đặt khe co giãn

Trang 17

Bộ mụn Cụng trỡnh Giao thụng Thành phố và Cụng trỡnh Thủy

Khe co gión dựng cho kết cấu cú chuyển vị nhỏ

Khe co gión cao su bản thộp: Loại khe này

được ỏp dụng cho cỏc chuyển vị từ

1.5cm-2cm, tương ứng với cỏc cầu cú nhịp từ 15m

đến 30m Khe cú gión này cấu tạo gồm một

khối cao su cú cỏc rónh dọc để tăng độ biến

dạng, cỏc bản thộp cú chiều dày 6mm-8mm

nằm trong tấm cao su cú tỏc dụng tăng độ

cứng chịu nộn và chịu uốn của tấm Cỏc tấm

cao su được chế tạo cú kớch thước dài

1000mm, rộng 260mm, dày 50mm, được ghộp

dài bằng keo Cỏc tấm cao su được đặt qua khe

hở giữa hai đầu dầm và neo vào bản BT mặt

cầu bằng cỏc bulụng neo đặt chỡm, đường

kớnh 20mm, cỏch nhau 300mm Khe co gión

loại này cú tuổi thọ cao, dễ thay thế, đảm bảo

xe chạy ờm thuận

150

Tấm cao su

Mặ t đ- ờng xe chạ y

Bu lông neo M20 Vữa không co ngót

Cốt thép định vị 16 Cốt thép chờ 16

150

15 260

Trang 18

Khe co giãn dùng cho kết cấu có chuyển vị lớn

Khe co giãn bản thép trượt: Loại khe

này có thể dùng cho các chuyển vị đến

4-5cm Cấu tạo khe gồm một tấm thép dày

10mm – 20mm phủ trên khe hở giữa hai

đầu dầm, một đầu tấm thép được hàn vào

một thép góc và đầu kia trượt tự do trên

mặt thép góc đối diện Các thép góc được

neo vào đầu dầm nhờ các thép neo Để

tránh nưới rò rỉ xuống gối cầu, dưới khi

có đặt máng thoát nước bằng cao su hoặc

thép hình Nhược điểm của khe co giản

loại này là mặt cầu xe chạy không bằng

phẳng và gây tiếng ồn khi xe qua lại các

mặt tiếp xúc của thép va đập vào nhau, vì

vậy trong các cầu hiện đại nó rất được

hạn chế sử dụng

B¶n thÐp tr- î t B¶n thÐp B¶n mÆ t cÇu

Bu l«ng hµn mét ®Çu ThÐp gãc

M¸ ng cao su

Trang 19

Khe co giãn dùng cho kết cấu có chuyển vị lớn

Khe co giãn kiểu răng lược hoặc răng cưa:

Loại khe co giãn này được áp dụng cho các

chuyển vị lớn khoảng 10cm-15cm Cấu tạo

khe gồm các bản thép được xen vào nhau

Nhược điểm của loại khe này là khi xe chạy

qua gây tiếng ồn

Bu l«ng hµng mét ®Çu ThÐp gãc

M¸ ng cao su

Trang 20

Khe co giãn dùng cho kết cấu có chuyển vị rất lớn

Với các nhịp có chiều dài rất lớn ( lớn hơn 80-100m), độ dịch chuyển có thể lên đến 100-120cm, khi đó những khe co giãn này thường có cấu tạo rất phức tạp, đòi hỏi chế tạo, lắp ráp chính xác và rất đắt tiền Khe

co giản thường được sử dụng trong trường hợp này là khe co giản kiểu môdul

Khe co giãn môđun: Loại khe co giãn này được áp

dụng cho các chuyển vị khoảng 80cm-120cm.

Cấu tạo khe co giãn loại này thường bao gồm có: dầm

đỡ, dầm dọc hình ray, gối trượt, lò xo trượt, lò xo

kiểm tra và các dải cao su Các dầm đỡ được đặt trong

các hốc chừa sẳn, vượt qua chiều rộng khe Các dầm

đỡ có thể trượt hai đầu trên gối trượt theo phương

chuyển động của kết cấu nhịp Trên dầm đỡ có bản

hàn sẵn để đặt dầm dọc hình ray (dọc theo khe), tạo

thành mạng dầm Mỗi dầm dọc được hàn với một dầm

đở để khống chế khoảng cách bên trong của các dầm

dọc như nhau và đảm bảo chiều rộng toàn bộ khe Đầu

dầm dọc có tạo các ngoàm để móc các dải cao su kín

nước Các khe hở giữa các dầm dọc có chiều rộng giới

hạn là 80mm, để đáp ứng các chuyển vị lớn hơn,

người ta tạo thành các xê ri

Trang 21

Gối cầu

Phân loại gối cầu

Theo tính chất làm việc có thể chia làm 2 loại là gối cố định và gối di động.

Gối cố định làm nhiệm vụ truyền áp lực qua một điểm cố định và chỉ cho phép đầu kết cấu nhịp có chuyển vị xoay.

Gối di động truyền áp lực qua một điểm và cho phép đầu kết cấu nhịp vừa có chuyển

vị xoay vừa có thể chuyển vị theo phương dọc hoặc cả phương ngang cầu.

2.4 KHE CO GIÃN VÀ GỐI CẦU

Gối cầu là bộ phận liên kết giữa kết cấu nhịp bên trên với kết cấu phần dưới như mố, trụ cầu Gối cầu có nhiệm vụ truyền áp lực tập trung từ kết cấu nhịp xuống mố trụ ( gồm có phản lực thẳng đứng và nằm ngang), đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp có thể quay hoặc di động tự do dưới tác dụng của hoạt tải và nhiệt độ thay đổi.

Vị trí bố trí gối cầu

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	2,18 MB