I. Đặc điểm chung:
Bộ phận chịu lực chính của cầu là dây cáp chịu kéo được làm bằng cốt thép cường độ cao dạng bó sợi (còn gọi là cáp dự ứng lực). Cáp dự ứng lực có thể chịu đến 80% toàn bộ tải trọng tác dụng lên cầu.
Cầu treo có trọng lượng bản thân nhỏ nên vượt được nhịp rất lớn, đồng thời có khả năng lắp ráp cầu treo không cần đà giáo. Nhờ có ưu điểm này nên việc thi công cầu treo qua các sông sâu, thung lũng, khe suối rộng rất thuận tiện, nơi mà việc xây dựng các loại cầu khác rất khó khăn và tốn kém.
Tuy nhiên, cầu treo có nhược điểm chính là do sử dụng vật liệu thép có cường độ cao nên độ cứng của cầu nhỏ, độ võng do hoạt tải lớn, dao động lớn nhất là dưới tác dụng của gió và các tải trọng tác dụng theo chu kỳ.
Như đã nêu ở mục 10.2.III, cầu treo dây cáp võng và cầu dây văng là hai loại cầu treo được sử dụng rộng rãi trên thế giới..
II. Cấu tạo cầu treo:
1. Cầu treo dây cáp võng:
Loại này được sử dụng để vượt các sông ở miền núi, tải trọng nhỏ trên các đường dân sinh, đường bộ hành.
Trong phạm vi nhịp, dây cáp chịu lực có dạng đường cong parabol. Hai đầu dây cáp được neo vào hố thế bằng khối bê tông trong mố cầu. Dầm cứng đỡ mặt xe chạy được treo vào cáp dự ứng lực bằng các dây treo thẳng đứng.
Tỷ số
10 1 7 1÷ L =
f , f được gọi là đường tên (hình 13.1).
L Dây cáp
chịu lực chính
Cột tháp D©y treo
Dầm cứng
Hè thÕ
f h
H
Hình 13.1- Các bộ phận của cầu treo dây cáp võng a). Cáp chủ chịu lực:
Cáp chủ được chế tạo dưới dạng bó sợi thép cường độ cao, cường độ giới hạn 16.000÷18.000 KG/cm2, đường kính sợi từ 2,5÷7mm, mặt ngoài sợi thép được mạ kẽm chống rỉ và chống các chất ăn mòn. Các sợi được bện lại thành tao, các tao được bện thành bó cáp, khoảng rỗng giữa các sợi và các tao chứa đầy dầu (hình 13.2).
Hình 13.2- Các dạng mặt cắt ngang của cáp chủ b). Cột tháp:
Cột tháp có thể được làm bằng bê tông cốt thép, chân cột được ngàm cứng trong khối bê tông của thân mố. Đối với cầu treo dây cáp võng, cột tháp thường bằng thép có dạng chữ H, chân cột liên kết khớp với mố, loại này dễ chế tạo, thi công đơn giản.
Chiều cao cột tháp H L
÷
= 7
1 3 1
c). Dây treo:
Dây treo đứng trong cầu treo dây cáp võng thường làm bằng thép tròn hoặc bằng dây cáp. Dây treo đơn giản và thông dụng nhất là thép tròn, có thể dùng một hay nhiều thanh, đầu các thanh này có ren để bắt đai ốc hoặc có lỗ để bắt bu lông chốt đầu (hình 13.3).
Thép đúc Bu lông chốt Thanh treo đứng
DÇm thÐp
Hình 13.3- Liên kết dây treo với dầm cứng d). Dầm cứng:
Mặt cắt ngang cầu có thể gồm hai hay nhiều dầm cứng hoặc chỉ có một dầm hộp. các dây treo liên kết với dầm cứng tại các vị trí dầm ngang.
Cầu treo hiện đại sử dụng bản trực hướng bằng thép bản có các sườn tăng cường phía dưới, các bản này vừa làm nhiệm vụ mặt xe chạy, vừa là một thành phần của dầm chính; đồng thời liên kết chắc chắn các dầm chính theo phương ngang cầu.
Chiều cao dầm cứng f L
÷
= 70
1 50
1 (hình 13.1).
2. Cầu dây văng:
Loại này được sử dụng để vượt các sông lớn ở đồng bằng có thông thuyền, chiều cao cầu lớn, tải trọng lớn trên các tuyến đường cấp cao. Ưu điểm của cầu dây văng là có độ cứng lớn hơn nhiều so với cầu treo dây cáp võng.
Để vượt nhịp lớn L tới vài trăm mét, dầm cứng thường được làm bằng bê tông cốt thép dự ứng lực mặt cắt ngang hình hộp. Dầm được giữ bởi các dây cáp dạng bó sợi thép cường độ cao, liên kết với đỉnh hoặc thân trụ tháp và phân tỏa đối xứng hai bên trụ tháp hình nan quạt.
H h Dầm cứng
chịu lực chính Dây cáp
L
Trụ tháp
Hình 13.4- Các bộ phận của cầu dây văng
Cầu dây văng có trụ tháp chữ H thường có hai mặt phẳng dây như cầu Mỹ Thuận, cầu Bính, cầu Kiền … trường hợp trụ tháp chữ A có một mặt phẳng dây như cầu Bãi Cháy.