Chương 7 Thi công mố trụ bằng đá xây
11.12. Cầu TSARITSA ở VONGAGRAD (nước Nga)
12.1.3. Mặt cắt ngang dầm BTCT dự ứng lực đúc hẫng
Phương pháp thi công hẫng thích hợp với nhiều dạng mặt cắt. Dạng mặt cắt ngang hình hộp có thành thẳng đứng hay xiên và có chiều cao mặt cắt thay đổi được áp dụng phù hợp với phương pháp thi công đúc hẫng vì các lý do sau đây :
Trong suốt quá trình thi công hẫng và quá trình khai thác sau đó, phần kết cấu nhịp trên
đỉnh trụ và gần đó chịu mômen âm do tải trọng. ứng suất nén rất lớn sẽ tác dụng ở phần
đáy dầm tại khu vực đỉnh trụ. Phần bản đáy BTCT của hộp tại vị trí này có thể có chiều dày thay đổi để phù hợp với trị số ứng suất nén phát sinh trong nó. Ngoài ra bản đáy hộp còn
đóng vai trò như một bản giằng để đảm bảo ổn định cho các sườn dầm chịu nén.
So với các dạng mặt cắt dầm có sườn, việc bố trí bản đáy hộp BTCT có chiều ngang lớn sẽ nâng cao được cánh tay đòn nội ngẫu lực làm tăng khả năng chịu mômen của kết cấu.
Trong quá trình đúc hẫng, đặc biệt ở các giai đoạn đúc các đốt ở mút hẫng, kết cấu nhịp phải làm việc trong điều kiện kém ổn định như phải chịu các tải trọng gió ngang, chịu các tác động lực do sự di chuyển của các thiết bị thi công, hay do lực căng kéo các bó cáp dự ứng lực không đảm bảo tuyệt đối đồng đều. Khi đó mặt cắt ngang hình hộp thoả mãn điều kiện chống xoắn tốt giúp cho kết cấu nhịp giữ được ổn định dưới các tác động phức tạp của nhiều loại tải trọng nêu trên.
Đối với các kết cấu nhịp dầm liên tục, cầu dầm hẫng, hay các loại cầu khung thì ở khu vực đỉnh trụ đồng thời với trị số mômen nội lực lớn còn phát sinh lực cắt có trị số lớn. Vì
vậy chiều cao mặt cắt dầm tại đây thường chọn H = (1/16 ữ 1/20)Lmax và ở giữa nhịp thường chọn H = (1/30 ữ 1/40)Lmax để phù hợp với yêu cầu chịu lực. Việc thay đổi chiều cao mặt cắt cho phép phân phối vật liệu của kết cấu nhịp một cách hợp lý, tiết kiệm vật liệu đồng thời giảm được trọng lượng bản thân kết cấu. Chiều cao nhỏ nhất của mặt cắt không nên chọn nhỏ hơn 1,5m để tạo điều kiện cho các thao tác thi công trong lòng khối hộp.
1300
564
500
40 50
1510
220
325 400
550
250
1510
450 450
1700
32
450 550
285 45 45
550
300 400
c)
100 20 50
350 125 375 425 75 350
850 850
800
Hình 12.10, a, b, c, d: Các dạng mặt cắt ngang điển hình của cầu BTCT đúc hẫng
1800
360
650 1300 150
540 150
495 1170 495
180
2160
1080 1080
e)
f)
Hình 12.10 e, f: Các dạng mặt cắt ngang điển hình của cầu BTCT đúc hẫng
Việc thay đổi chiều cao mặt cắt có thể thực hiện dễ dàng nhờ việc điều chỉnh cao độ ván khuôn đáy hộp của dạng mặt cắt ngang hình hộp có thành hộp thẳng đứng. Nhưng nếu là các hộp có thành nghiêng thì vấn đề trở nên phức tạp vì như vậy đồng thời phải làm thay
đổi chiều rộng của bản đáy hộp.
A B
A-A
A
B
B-B
Hình 12.11: Thay đổi kiểu dạng mặt cắt ngang theo chiều dài dầm.
Mặt cắt ở gối là hình hộp, mặt cắt giữa nhịp dạng chữ T
Đoạn dầm giữa nhịp phải chịu mômen dương, bản đáy hộp tại đó làm việc ở trạng thái chịu kéo. Nếu là các sơ đồ cầu tĩnh định thì đoạn này bố trí các dầm đeo có mặt cắt chữ T
hoặc chữ I là hợp lý. ở các sơ đồ cầu dầm liên tục thì có thể bỏ bớt bản đáy dầm ở khu vực này để tiết kiệm vật liệu, tuy nhiên cần bố trí một đoạn vượt dốc chuyển đổi để đảm bảo sự truyền lực đồng đều (hình 12.11).
Nếu xét theo quan điểm chịu mômen xoắn thì tốt nhất là cấu tạo bản đáy hộp với độ dày tối thiểu chừng 20cm. Trong trường hợp này có thể bố trí cốt thép dự ứng lực chịu mômen dương ở bản đáy để tránh tập trung quá nhiều bó cốt thép ở sườn dầm.
Tuỳ theo chiều rộng cầu có thể bố trí cấu tạo mặt cắt ngang phù hợp. Nếu B ≤ 13m chỉ nên bố trí một hộp có 2 sườn dầm 13 ≤ B ≤ 18m bố trí một hộp có 3 hoặc 4 sườn dầm. Nếu B > 18m nên bố trí 2 hộp.
ở các cầu mà trên mặt cắt ngang bố trí hai hộp thì mỗi kết cấu nhịp hộp được đúc hẫng một cách độc lập, sau đó tiến hành nối ghép chúng lại thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh. Để giảm tải trọng thi công cho các kết cấu nhịp dài có thể đúc hẫng phần chính của mặt cắt ngang trước tiên, phần cánh hẫng của vỉa hè sẽ được đúc sau khi đã hợp long hoàn chỉnh sơ đồ nhịp.
Chiều dày các sườn dầm phải thoả mãn yêu cầu đủ chịu lực cắt, đồng thời có cấu tạo giúp cho việc đúc bê tông dễ dàng cũng như đủ kích thước để chứa các bó cáp dự ứng lực uốn cong trong sườn dầm. Kích thước hợp lý vào khoảng 35 ữ 45cm, có thể thay đổi chút ít tuỳ theo khẩu độ nhịp.
Chiều dày bản đáy dầm thay đổi theo yêu cầu chịu lực với độ chuyển tiếp từ 1:3 đến 1:5.
Theo yêu cầu cấu tạo nên bố trí chiều dày bản đáy ít nhất là 20cm để dễ bố trí các lưới cốt thép thường. Khi trong bản đáy có đặt các bó cáp thép dự ứng lực thì chiều dày của nó không được nhỏ hơn 3 lần đường kính của ống ghen chứa cáp.
Ngoài ra để chú ý đến sự phân bố lực hài hoà giữa các bộ phận thì chiều dày bản đáy hộp không nên nhỏ quá 1/3 chiều dày thành dầm chính.
Chiều dày bản mặt cầu được xác định theo yêu cầu tính toán. Thông thường có thể chọn trong khoảng 1/20 ữ 1/22 nhịp tính toán của bản. Trong trường hợp nhịp bản quá lớn có thể bố trí thêm các sườn theo phương ngang cầu.
Nếu dùng dạng mặt cắt ngang có thành xiên có thể dùng chiều cao không đổi hoặc chiều cao thay đổi. Dạng mặt cắt dầm có sườn như trên hình 2.6a hiện nay ít dùng.