›
›

Bài giảng Cầu bê tông cốt thép - Nguyễn Duy Thảo

pdf 388 trang ngocly 3390
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cầu bê tông cốt thép - Nguyễn Duy Thảo", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_cau_be_tong_cot_thep_nguyen_duy_thao.pdf

Nội dung text: Bài giảng Cầu bê tông cốt thép - Nguyễn Duy Thảo

  1. ®¹i häc ®μ n½ng TR−êng ®¹i häc b¸ch khoa Khoa x©y dùng cÇu ®−êng Gi¸o ¸n m«n häc ThiÕt kÕ cÇu bª t«ng cèt thÐp Biªn so¹n: GVC.ThS Lª V¨n L¹c NguyÔn Duy Th¶o
  2. CHƯƠNG 1: ĐĐỊỊNHNH NGHNGHĨĨAA VVỀỀ CCÁÁCC CÔNGCÔNG TRÌNHTRÌNH NHÂNNHÂN TTẠẠOO TRÊNTRÊN ĐƯĐƯỜỜNGNG ((ĐƯĐƯỜỜNGNG ÔÔ TÔTÔ vvàà ĐƯĐƯỜỜNGNG SSẮẮTT))
  3. 1.KHÁI NIỆM VỀ CẦU CỐNG VÀ TẦM QUAN TRỌNG CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN ĐƯỜNG 1.1. Định nghiã: + Cầu là công trình nhân tạo để cho đường giao thông vượt qua các chướng ngại vật như: - Sông suối, khe núi, vực sâu. - Vượt qua đường phố, khu dân cư (cầu cạn, cầu vượt)
  4. *Cống là gì ? CÀÕT DOÜC CÄÚNG TAÛI KM0 + 33.62 CHÊNH DIÃÛN CÄÚNG TL 1/100 TL 1/100 HAÛ LÆU THÆÅÜNG LÆU HAÛ LÆU 350 THÆÅÜNG LÆU 50 250 50 155/2 155/2 25 10.47 25 2% 2% 9.80 9.80 20 20 1 .5 : 1 1. 10 40 4010 20 1: 5 91 91 8.55 8.61 8.61 8.55 1 % 30 30 30 30 50 80 100 ÂAÏ DÀM ÂÃÛM DAÌY 30CM 70 60 75/275/2 60 70 40 150 40 120 60 60 120 40 100 40 305/2 305/2 CHIÃÖU DAÌI CÄÚNG Lc = 6 m + Cống là công trình nhân tạo đặt dưới nền đường, cho dòng nước không lớn chảy qua, xe chạy qua cống không có cảm giác bị thay đổi đột ngột.
  5. 1.2. Tầm quan trọng của các công trình nhân tạo trên đường: +Giao thông là điều kiện tất yếu cho sự trao đổi hàng hóa, giao lưu văn hóa giữa các vùng. +Giao thông thuận lợi là tiền đề cho sự phát triển
  6. +Đảm bảo an ninh quốc phòng toàn dân. Cầu Long biên dài 2291m xây dựng năm 1902. Kinh phí 6.2 triệu Franc. Được báo chí nước ngoài mô tả “Cầu to đẹp và tráng lệ như một con rồng xanh bồng bềnh trên mặt nước”
  7. +Đảm bảo an ninh quốc phòng toàn dân. +Đặc biệt đối với địa hình ở nước ta với một mạng lưới sông ngòi và kênh mương dày đặc thì vai trò của các công trình cầu cống trong mạng lưới giao thông càng được nâng cao.
  8. 1.3. Các môn học có liên quan: -Các mộn học chủ yếu liên quan đến môn học thiết kế cầu: + Cơ học kết cấu. + Sức bền vật liệu. + Kết cấu bêtông + Kết cấu thép, gỗ. + Cơ học đất, nền móng. + Địa chất công trình. + Thủy văn, thủy lực. + Vật liệu xây dựng + Phương pháp tính toán.
  9. 2.C2.CÁÁCC BBỘỘ PHPHẬẬNN VVÀÀ KKÍÍCHCH THTHƯƯỚỚCC CCƠƠ BBẢẢNN CCỦỦAA CÔNGCÔNG TRÌNHTRÌNH CCẦẦUU 2.1. Kết cấu nhịp: -Kết cấu nhịp bao gồm : +Dầm cầu, bản mặt cầu, +lan can tay vịn, +Lề bộ hành -Kết cấu nhịp có nhiệm vụ: + Vượt chướng ngại vật. + Kê đỡ mặt cầu
  10. 2.2. Trụ cầu: (ở giữa) 2.3. Mố cầu: (ở phía hai bờ) Mố cầu cũng có nhiệm vụ như trụ, ngoài ra nó còn có tác dụng chắn đất đầu cầu, chịu áp lực của đất và là vị trí chuyển tiếp từ nền đường vào cầu. 2.4. Mô đất hình nón: Mô đất hình nón có tác dụng gia cố, chống xóa lở mố. 2.5. Gối cầu: Gối cầu được bố trí trên đỉnh mố, trụ cầu và thường đặt trên các đátảng bằng BTCT.
  11. 2.6. Các kích thước cơ bản: + Mực nước: -MNCN -MNTN -MNTT -MNTK -MNTC +Chiều dài: -Chiều dài toàn cầu L: k/c tính từ hai đuôi mố -Nhịp tĩnh không l0: khoảng cách giữa hai trụ (hoặc giữa mố∑ và trụ) tại MNCN. -Chiều dài toàn nhịp: l (chiếu dài cấu tạo dầm) -Khẩu độ cầu L0= Σlo: là bề rộng mặt thóang gầm cầu tại MNCN
  12. BOÁ TRÍ CHUNG CAÀU B A CHIEÀU DAØI TOAØN CAÀU (L) KEÁT CAÁU NHÒP l1 Δ l1 Δ l2 Δ l1 Δ l1 1 :1 ,25 1 :2 lo1 lo2 h1 lo3 lo4 lo5 MNCN : 119.5 H MNTT : 115.0 H1 MOÁ CAÀU TRUÏ CAÀU MNTN : 114.0 7 : 1 7 : 1 : 1 1 : 7 7 1 7 : 7 : 7 1 : 1 1 : 7 1/2 B - B 1/2 A - A TYÛ LEÄ : 1/50 TYÛ LEÄ : 1/50 Leà boä haønh (T) Phaàn xe chaïy (B/2) Phaàn xe chaïy (B/2) Leà boä haønh (T) LAN CAN, TAY VÒN - LÔÙP BEÂ TOÂNG ATPAN DAØY 5CM - LÔÙP BAÛO VEÄ BAÈNG BTCT DAØY TB 5CM - LÔÙP PHOØNG NÖÔÙC DAØY 1CM - LÔÙP MUI LUYEÄN DAØY TRUNG BÌNH 5CM 1,5%Ù 1,5%Ù MOÂ ÑAÁT HÌNH NOÙN 123.08
  13. + Chiều cao: -Chiều cao gầm cầu H: là khoảng cách từ đáy kết cấu nhịp tới MNCN hay MNTT -Chiều cao cầu H1: là khoảng cách từ mặt đường xe chạy đến MNTN. -Chiều cao kiến trúc h1: là khoảng cách từ mặt đường xe chạy đến đáy KCN. + Chiều rộng: Phải đảm bảo đủ rộng để xe cộ (lưu lượng xe), tàu và người đi bộ đi qua. B: bề rộng phần xe chạy T: bề rộng phần người đi
  14. ξ.3 3.PHÂN LOẠI & CÁC HỆ THỐNG CẦU BTCT 3.1. Phân loại: Có nhiều cách phân loại tùy theo những tiêu chuẩn và căn cứ khác nhau. Sau đây là một số phân loại thông dụng: 3.1.1. Dựa vào chướng ngại vật mà cầu vượt qua: * Cầu vượt suối, sông,biển
  15. Cầu vượt qua khe, vực sâu, thung lũng
  16. Cầu vượt qua công trình, khu dân cư, đường giao thông
  17. ξ.3 3.1.2. Dựa vào mục đích sử dụng: * Cầu dành cho người đi bộ
  18. Cầu dành cho đường sắt Cầu dành cho đường ô tô
  19. Cầu xuyên qua núi, qua biển Hầm
  20. ξ.3 3.1.3. Dựa vào vật liệu xây dựng: *Cầu gỗ, tre
  21. *Cầu gỗ tại Đức
  22. ξ.3 * Cầu đá:
  23. ξ.3 Cầu kim loại (gang,thép ):
  24. ξ.3 Cầu bê tông, bê tông cốt thép
  25. ξ.3 3.1.4. Dựa vào sơ đồ làm việc: 3.1.5. Dựa vào hình dạng MCN của kết cấu chịu lực chính: -Kết cấu nhịp bản -Kết cấu nhịp có sườn -Kết cấu nhịp mặt cắt hình hộp 3.1.6. Dựa vào phương pháp thi công: -Cầu lắp ghép. -Cầu đỗ tại chỗ (toàn khối). -Cầu bán lắp ghép.
  26. 3.2. Các hệ thống cầu bê tông cốt thép: 3.2.1. CÇu dÇm: +CÇu dÇm ®¬n gi¶n +CÇu dÇm mót thõa + CÇu dÇm liªn tôc.
  27. 3.2.1.1 CÇu dÇm ®¬n gi¶n: + BiÓu ®å m« men chØ cã mét dÊu (d−¬ng) + ChiÒu dμi nhÞp <= 40 m (®Æc biÖt th× <= 60-70m). T¹i c¸c gèi chØ tån t¹i ph¶n lùc th¼ng ®øng. l M +
  28. + TiÕt diÖn mÆt c¾t ngang gåm cã c¸c d¹ng sau: *D¹ng B¶n: Dïng cho nhÞp ng¾n: -Lnhịp<= 9m: BTCT th−êng TD Bản hình chữ nhật (toàn khối) 8 15 25 25 -l<= 18m: BTCT øng suÊt tr−íc -Lnhịp<= 18m: BTCT øng suÊt tr−íc 940 310 320 310 LÖÔÙI N2 6 30 5 7 235 300 LÖÔÙI N1 980 35
  29. TD Bản hình chữ nhật (lắp ghép) Cầu bản ƯST lắp gép (Đường Hồ Chí Minh)
  30. * D¹ng DÇm: Dïng cho nhÞp dμi . Bª t«ng cèt thÐp th−êng: §−êng «t« l = 10 -22m §−êng s¾t l = 8-16m 1800 273 900 900 150 150 615 200 170 200 615 360 1000 140 200 VAÏT 20 x 20 450
  31. . Bª t«ng cèt thÐp øng suÊt tr−íc: §−êng «t« l = 15-40m §−êng s¾t l = 16-33m Dầm chữ T căng sau
  32. * ¦u ®iÓm cÇu dÇm ®¬n gi¶n: -TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®¬n gi¶n, -Bè trÝ cèt thÐp dÔ dμng. -S¬ ®å kết cấu tØnh ®Þnh → kh«ng ¶nh h−ëng bëi c¸c yÕu tè lón → ¸p dông cho ®Þa chÊt vμ mãng bÊt kú. -Thi c«ng dÔ tiªu chuÈn ho¸, c¬ giíi hãa s¶n xuÊt dÔ thi c«ng h¬n so víi c¸c lo¹i cÇu kh¸c, dÔ l¾p ghÐp vμ cÈu l¾p thuËn lîi. *Nh−îc ®iÓm cÇu dÇm ®¬n gi¶n : - Tèn vËt liÖu (so víi s¬ ®å kh¸c) . - Kh«ng v−ît ®−îc nhÞp lín .
  33. 3.2.1.2.CÇu dÇm mót thõa: * CÇu mót thõa mét nhÞp: l1 l2 l1 * CÇu mót thõa cã dÇm ®eo: l®eo l1 l2 l1
  34. * ¦u ®iÓm cÇu dÇm mót thõa: Gi¸ trÞ M t¹i gi÷a nhÞp gi¶m ®i do cã m« men gèi → v−ît nhÞp lín h¬n so víi dÇm ®¬n gi¶n. Víi BTCT th−êng l2 cã thÓ ®¹t ®Õn 50-60m Víi BTCT ¦ST l2 cã thÓ ®¹t ®Õn 150m. Trong cÇu mót thõa cã dÇm ®eo cã thÓ ®iÒu chØnh néi lùc nhê thay ®æi vÞ trÝ cña khớp, hoÆc thay ®æi ®èi träng ë mót thõa. Do biÓu ®å lμm viÖc chÞu lùc hîp lý . Trô cã mét hμng gèi ë gi÷a → trô chÞu nÐn ®óng t©m. *Nh−îc ®iÓm dÇm mót thõa: -Lùc xung kÝch lín (xe ch¹y kh«ng ªm thuËn) → cÊu t¹o khíp rÊt phøc t¹p. - Bè trÝ cèt thÐp, cÊu t¹o v¸n khu«n khã kh¨n.
  35. 3.2.1.3.CÇu dÇm liªn tôc: + D¹ng cã chiÒu cao dÇm kh«ng thay ®æi: h=const l1 l2 l1 + D¹ng cã chiÒu cao dÇm thay ®æi theo ®−êng gÊp khóc: h H l1 l2 l1
  36. + D¹ng cã chiÒu cao dÇm thay ®æi theo ®−êng cong: H h l1 l2 l1 CÇu s«ng Gianh theo s¬ ®å cÇu dÇm liªn tôc nhiÒu nhÞp biªn cong
  37. * ¦u ®iÓm cÇu dÇm liªn tôc: -Chiô lùc hîp lý h¬n→ tiÕt kiÖm vËt liÖu h¬n so víi dÇm ®¬n gi¶n. -Kh¶ n¨ng v−ît nhÞp cña dÇm liªn tôc lín h¬n nhiÒu so víi dÇm ®¬n gi¶n. . Víi BTCT th−êng l = 30-60m . Víi BTCT ¦ST l = 60-300m -§èi víi c¸c gèi di ®éng chØ tån t¹i mét thμnh phÇn ph¶n lùc th»ng ®øng → trô chÞu nÐn ®óng t©m. -§−êng ®μn håi liªn tôc → xe ch¹y ªm thuËn. -§é cøng tèt h¬n → ®é vâng nhá h¬n. -D¸ng kiÕn tróc, mü quan ®Ñp → øng dông phï hîp víi c¸c c«ng tr×nh cÇu nhÞp lín, cÇu trong ®« thÞ
  38. * Nh−îc ®iÓm CÇu dÇm liªn tôc: -S¬ ®å kÕt cÊu siªu tÜnh, do ®ã rÊt nh¹y víi c¸c t¸c ®éng cña nh÷ng yÕu tè sau: . Mè trô bÞ lón, nghiªn lÖch . ¶nh h−ëng cña biÕn thiªn nhiÖt ®é, co ngãt vμ tõ biÕn cña bª t«ng . Qu¸ tr×nh c¨ng kÐo cèt thÐp øng suÊt tr−íc. -BiÓu ®å m« men cã hai dÊu, do ®ã ph¶i bè trÝ cèt thÐp vÒ hai phÝa cña dÇm → phøc t¹p cho thi c«ng. -Tèn nhiÒu v¸n khu«n giμn gi¸o. -C«ng t¸c thi c«ng ®ßi hái tr×nh ®é kü thuËt cao vμ m¸y mãc hiÖn ®¹i.
  39. 3.2.1.4.CÇu khung: CÇu khung th−êng ®−îc lμm: CÇu v−ît qua b·i c¹n, nót giao th«ng, CÇu t¹o d¸ng bÊt kú cho phï hîp yªu cÇu kiÕn tróc. Cầu Waxian (China) Cầu khung (vượt qua đường ô tô ) Lnhịp = 420 m Cầu khung - Dầm l®eo
  40. * ¦u ®iÓm: -Trô vμ kÕt cÊu nhÞp cïng tham gia chÞu lùc. -M« men t¹i c¸c vÞ trÝ trong kÕt cÊu nhÞp nh×n chung lμ nhá → tiÕt kiÖm vËt liÖu. - Kh¶ n¨ng v−ît nhÞp kh¸ lín L >= 40m * Nh−îc ®iÓm: - CÊu t¹o thi c«ng phøc t¹p. - DÔ ph¸t sinh øng suÊt phô trong hÖ siªu tÜnh.
  41. 3.2.1.5.CÇu vßm: + Ph©n lo¹i theo s¬ ®å: . Vßm 3 khîp . Vßm 2 khîp . Vßm kh«ng khîp . Vßm 1 nhÞp hoÆc vßm nhiÒu nhÞp. + Ph©n lo¹i theo cao ®é mÆt ®−êng xe ch¹y: . CÇu vßm cã ®−êng xe ch¹y d−íi Phương án 2 Cầu CaiYuanba (China) Lnhịp = 420 m
  42. . CÇu vßm cã ®−êng xe ch¹y trªn Cầu Ponte da Amizade (Brazil) Lnhịp = 290 m . CÇu vßm cã ®−êng xe ch¹y gi−a (kÕt hîp hai d¹ng trªn) Phương án 1 (P/án chọn) Cầu CaiYuanba (China) Lnhịp = 420 m
  43. * ¦u ®iÓm: - H×nh thøc ®Ñp → t¹o vÏ mü quan kiÕn tróc. -TËn dông kh¶ n¨ng chÞu nÐn cña vËt liÖu (khi chän trôc vßm hîp lý) -V−ît nhÞp lín l = 90-100m. HiÖn nay ®· ®¹t 500m. -TËn dông ®−îc vËt liÖu ®Þa ph−¬ng → gi¸ thμnh x©y l¾p rÎ. * Nh−îc ®iÓm: - Cã lùc x« ngang H → chØ phï hîp víi ®Þa chÊt tèt. - Mòi tªn vâng f lín → chiÒu cao kiÕn tróc hkt lín. -Thi c«ng phøc t¹p, ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao - Khã tiªu chuÈn ho¸ → Ýt dïng.
  44. 3.2.1.6.HÖ liªn hîp - hÖ treo ( cÇu treo): . CÇu treo d¹ng Parabol: Cầu Golden Gate (Mỹ) Nhịp chính L = 1280m . CÇu treo d©y v¨ng ®ång quy dÇm cøng (h×nh qu¹t) 30,0 30,0
  45. . Cầu treo dây văng Rotterdam – Hà Lan -Nhịp chính bố trí hai mặt phẳng dây dạng nhài quạt -Nhịp biên ngắn hơn bố trí hai dây neo
  46. . CÇu treo d©y v¨ng song song: CÇu Rama hai nhÞp d©y v¨ng -NhÞp chÝnh 300m bè trÝ hai mÆt ph¼ng d©y d¹ng nhμi qu¹t -NhÞp biªn ng¾n h¬n bè trÝ mét mÆt ph¼ng d©y song song 160 m Concrete Tower Stay Cables ( 2 Stay Cables ( 1 planes) plane) 300 m Main Span Composite Girder Back Anchor PostSpans Tensioned ConcreteSpan Box Girder
  47. §Æc ®iÓm lμm viÖc cña cÇu treo-cÇu d©y: C¸c d¹ng cÇu treo thùc chÊt lμ hÖ liªn hîp trong ®ã +C¸c d©y v¨ng chÞu kÐo +DÇm cøng chÞu uèn vμ nÐn - Kh¶ n¨ng v−ît nhÞp rÊt lín: Kỷ lôc vÒ v−ît nhÞp cña cÇu d©y v¨ng ®−îc thèng kª . CÇu ST Nazaire - 1975 (Ph¸p) l = 404m . CÇu Skarnsundet - 1991 (Nauy) l = 502m . CÇu Th−îng H¶i - 1993 (Trung Quèc) l = 602m . CÇu Normandie - 1995 (Ph¸p) l = 856 m . CÇu Tatara - 1999 (NhËt) l = 890m . CÇu treo qua vÞnh Messina (Italia) l = 3300m
  48. * ¦u ®iÓm: - Kh¶ n¨ng v−ît nhÞp rÊt lín. - KÕt cÊu thanh m¶nh, t¹o mü quan kiÕn tróc rÊt ®Ñp -Sö dông vËt liÖu chÞu kÐo cã c−êng ®é rÊt cao, vμ chÞu lùc rÊt lín → tiÕt kiÖm vËt liÖu x©y dùng cÇu -Trong qu¸ tr×nh thi c«ng Ýt ¶nh h−ëng ®Õn ®iÒu kiÖn th«ng th−¬ng d−íi cÇu. -Sö dông ph−¬ng ph¸p l¾p ghÐp rÊt thuËn lîi
  49. * Nh−îc ®iÓm: -ổn ®Þnh theo ph−¬ng ngang cÇu kÐm, rÊt nh¹y c¶m víi c¸c t¸c t¸c ®éng cña giã b·o vμ c¸c lùc t¸c dông cã tÝnh chÊt chu kú. -HÖ thèng d©y c¸p dÔ chÞu ¶nh h−ëng cña m«i tr−êng n−íc mÆn, ®é Èm lín, cã nång ®é hãa chÊt cao Sự cố sập Cầu Tacoma -Mỹ - Năm 1940 Tạo động lực nghiên cứu & phát triển kết cấu cầu dây
  50. 4.SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG TRÌNH CẦU 4.1.Lịch sử phát triển công trình cầu: Lịch sử phát triển của nó luôn gắn liền với sự phát triển của xã hội con người. + Cầu gỗ, đá được xây dựng từ thế kỷ 18 trở về trước nhìn chung thì loại cầu này vượt nhịp nhỏ và chịu tải trọng nhỏ. Cầu Gard bằng đá ở Avion (France) Cầu An Tế bằng đá (China) được được xây dựng năm 13 TCN xây dựng năm 605
  51. + Đến cuối thế kỷ 18 đã xuất hiện cầu kim loại. Cầu vòm kim loại (gang) ở Anh đầu tiên từ năm 1776-1779 + Khi có vật liệu thép được chế tạo xuất hiện cầu giàn thép . Cáöu Firth of Forth åí Scotland xáy dæûng nàm 1890 nhëp 521m,
  52. -Vào những năm 50 của thế kỷ 19 ra đời vật liệu BTCT do Monier tìm ra. Năm 1875 Monier làm cầu BTCT đầu tiên là cầu vòm dài 16m rộng 4m dành cho người đi bộ Cầu BTCT đầu tiên do Monier (France) thiết kế (1875-1877) Cầu vòm bản Lnhịp =16m rộng 4m, dùng cho người đi bộ
  53. Nữa sau thế kỷ 19 là giai đọan phát triển nhanh nhất các Khoa học kỹ thuật: Lý thuyết CHKC, SBVL đã thúc đẩy ngành cầu phát triển. -Khoảng vào năm 1860 phát minh ra móng giếng chìm → giải quyết vấn đề xây dựng trụởvùng nước sâu Tóm lại trong thế kỷ 19 đã có những tiến bộ rõ rệt về lý luận, cấu tạo về vật liệu cũng như phương pháp xây dựng cầu. Tạo điều kiện cho sự phát triển vượt bậc về kỹ thuật làm cầu ở thế kỷ 20.
  54. Cáöu Golden Gate âæåüc xáy dæûng nàm 1937 bàõc qua vënh San Francisco , bang California Hoa Kyì
  55. Cáöu AKASHI-KAKYO (NHÁÛT BAÍN) coï nhëp chênh L=1991m Kyí luûc låïn nháút thãú giåïi hiãûn nay, âæåüc hoaìn thaình nàm 1998
  56. *Dự án Cầu Gibraltar
  57. *Dự án Cầu Gibraltar
  58. *Dự án Cầu Gibraltar
  59. LLịịchch ssửử phpháátt tritriểểnn ccầầuu ởở ViViệệtt NamNam -Thời phong kiến: Cầu gỗ, đá, gạch Dạng dầm đơn giản, vòm bán nguyệt bắt qua sông suối nhỏ. Chùa Cầu Hội An xây dựng vào thế kỷ 17, trụ bằng đá và mặt cầu bằng gổ
  60. -Thời Pháp thuộc (kháng chiến chống Pháp). Hình thành hệ thống đường bộ, đuờng sắt trong cả nước: Cầu dầm thép, giàn thép như cầu Long Biên nhịp 130m Cầu Hàm Rồng nhịp 160m. Cầu Long biên (Hà Nội) làm bằng thép được xây dựng vào năm 1902
  61. -Thời kỳ năm 1945 đến nay: CÇu Th¨ng Long nhÞp liªn tôc 112m cã 2 tÇng hoμn thμnh 1986
  62. Một số hình ảnh trong quá trình thi công Cầu Sông Hàn-Đà Nẵng
  63. Cầu treo dây văng Mỹ Thuận thông xe 21-5-2000 có các thông số kỹ thuật và quy mô như sau: . Tổng chiều dài 1535m, rộng 24m. (nhịp chính 150 + 350 + 150 m) . Chiều cao tháp trụ 120m. . Tổng số dây cáp treo 128. . Chiều dài cáp 600m; . Tổng trọng lượng cáp 750 tấn (treo) . Độ cao thông thuyền 37,5m. . Tổng chi phí đầu tư 90 triệu USD úc
  64. Thi công Tháp Cầu Mỹ Thuận
  65. Khởi công Cầu Cần thơ nhịp chính L= 500m đầu năm 2004
  66. Cầu Bãi Cháy Cầu – Quảng Ninh. Cầu một mặt phẳng dây Sơ đồ nhịp 215.5+435+215.5 Cầu Bãi Cháy – Cầu CDV một mặt phẳng dây lớn nhất thế giới hoàn thành năm 2006
  67. Cầu Bãi Cháy trong quá trình thi công
  68. Cầu Bãi Cháy trong Ngày thông xe đầu tiên vượt sông Lục Ngạn
  69. Cầu Bãi Cháy – Kết cấu siêu mảnh, phù hợp với cảnh quan, tạo điểm nhấn về kiến trúc cho khu du lịch Tuần Châu – Quảng Ninh
  70. Cầu Thuận Phước – Đànẵng Cầu dây võng hiện đại đầu tiên của Việt nam Sơ đồ nhịp chính 124.36 + 405 + 124.36m THAM GIA TƯ VẤN CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU THUẬN PHƯỚC T.P. ĐÀ NẴNG.
  71. ChCh−−¬¬ngng 2:2: nhnh÷÷ngng vÊnvÊn ®®ÒÒ cc¬¬ bb¶¶nn trongtrong thiÕtthiÕt kÕkÕ vvμμ thithi cc««ngng ccÇÇu.u.
  72. 2.1.c¸c b−íc tiÕn hμnh khi thiÕt kÕ c«ng tr×nh cÇu 1. LËp dù ¸n: (lËp luËn chøng kinh tÕ kü thuËt) -Kh¶o s¸t, ®iÒu tra s¬ bé - Nªn râ sù cÇu thiÕt cña viÖc ®Çu t− x©y dùng c«ng tr×nh. - HiÖu qu¶ kinh tÕ ®¹t ®−îc cña viÖc x©y dùng c«ng tr×nh. - §Ò xuÊt mét ph−¬ng ¸n v−ît s«ng. -TÝnh gi¸ thμnh kh¸i tãan (dù to¸n tæng qu¸t) cña c«ng tr×nh → so s¸nh chän ph−¬ng ¸n tèi −u. - KÕt luËn vμ kiÕn nghÞ c¸c cÊp cã thÈm quyÒn phª duyÖt. 2. ThiÕt kÕ kü thuËt: - Kh¶o s¸t ®Þa h×nh xung quanh cÇu - Kh¶o s¸t ®¹i chÊt: - ThiÕt kÕ vμ tÝnh to¸n tÊt c¶ c¸c bé phËn cña c«ng tr×nh cÇu - LËp dù to¸n thiÕt kÕ. 3. ThiÕt kÕ thi c«ng: - ThiÕt kÕ kü thuËt thi c«ng. - Tæ chøc thi c«ng.
  73. 2.2.2.2. cc¸¸cc quyquy ®®ÞnhÞnh vvμμ titiªªuu chuchuÈÈnn ddïïngng ®Ó®Ó thiÕtthiÕt kÕkÕ ccÇÇuu I. Khæ cÇu: -Lμ phÇn tØnh kh«ng ®¶m b¶o Xe cé vμ ng−êi ®i bé qua l¹i an toμn. 1/2 B - B 1/2 A - A TYÛ LEÄ : 1/50 TYÛ LEÄ : 1/50 Leà boä haønh (T) Phaàn xe chaïy (B/2) Phaàn xe chaïy (B/2) Leà boä haønh (T) LAN CAN, TAY VÒN - LÔÙP BE TOÂNG ATPAN DAØY 5CM - LÔÙP BAÛO VEÄ BAÈNG BTCT DAØY TB 5CM - LÔÙP PHOØNG NÖÔÙC DAØY 1CM - LÔÙP MUI LUYEÄN DAØY TRUNG BÌNH 5CM 1,5%Ù 1,5%Ù MO ÑAÁT HÌNH NOÙN 123.08
  74. II. Khæ gÇm cÇu: 1. Khæ cÇu qua s«ng: -§Ó ®¶m b¶o cho tμu bÌ qua l¹i d−íi s«ng ®−îc thuËn lîi, ng−êi ta - quy ®Þnh mÆt c¾t ngang kho¶ng kh«ng d−íi cÇu gäi lμ khæ gÇm cÇu. - Khæ gÇm cÇu phô thuéc vμo tõng cÊp s«ng, ®−îc lËp thμng b¶ng tra Độ sâu đảm bảo B Cấp B H h thông thuyền Nhịp sông Nhịp ngược (m) (m) (m) xuôi I >2 >=140 >= 120 >=13.5 >=5 II 1.6-2.6 140 100 12.5(10) 4 III 1.1-2.0 120 80 10 .5 IV 0.8-1.4 80 60 10(7) 2.5 V 0.6-1.1 60 40 7 2.0 VI 0.45-0.8 40(30) 20 3.5 1.5 VII = 0.5m
  75. 2. Khæ cÇu qua ®−êng: -§èi víi cÇu v−ît qua ®−êng «t« cÊp I, II, III th× : + H = 5m. + B = chiÒu réng ®−êng bÞ v−ît. -§èi víi cÇu v−ît qua ®−êng ®i¹ ph−¬ng: + B = 6m + H = 4,5m -§èi víi cÇu v−ît qua ®−êng th« s¬ kh¸c: + B = 4m + H = 2,5m.
  76. III.T¶i träng vμ c¸c hÖ sè tÝnh to¸n: 1. T¶i träng cè ®Þnh: +TÜnh t¶i b¶n th©n : g1 +TÜnh t¶i c¸c líp mÆt cÇu, lan can tay vÞn :g2 2.T¶i träng di ®éng: (Ho¹t t¶i) 2.1.Ho¹t t¶i « t«: *§oμn xe H30: Doüc Cáöu 12 T 12 T 6 T 12 T 12 T 6 T 12 T 12 T 6 T 1.6 6 10 1.6 6 10 1.6 6 Ngang Cáöu >=0.5 1.9 1.1 1.9
  77. Doüc Cáöu 12 T 6 T 12 T 12 T 6 T 12 T 6 T *§oμn xe H18: 6 10 1.6 6 10 6 Ngang Cáöu >=0.5 1.9 1.1 1.9 Doüc Cáöu 0.7P 0.3P 0.7P 0.3P 0.7P 0.3P 0.95P 0.35P *§oμn xe H13; H10: 4 8 4 4 4 8 4 Ngang Cáöu >=0.5 1.7 1.1 1.7
  78. 12 (T/m) Doüc Cáöu 2.2.Ho¹t t¶i xe xÝch; 5 xe ®Æc biÖt: Ngang Cáöu >=0.6 *Xe xÝch XB60: 2.6 20 T 20 T 20 T 20 T Doüc Cáöu 3x1.2 m *Xe ®Æc biÖt HK80: Ngang Cáöu >=0.65 2.7
  79. 2.3. Ho¹t t¶i theo 22TCN272-05: Ho¹t t¶i xe «t« trªn mÆt cÇu hay kÕt cÊu phô trî ®−îc ®Æt tªn lμ HL-93 sÏ gåm mét tæ hîp cña: +Xe t¶i thiÕt kÕ hoÆc xe 2 trôc thiÕt kÕ, vμ T¶i träng lμn thiÕt kÕ 2.3.1 Xe t¶i thiÕt kÕ: + Cù ly gi÷a 2 trôc 145.000N ph¶i thay ®æi gi÷a 4300 vμ 9000mm ®Ó g©y ra øng lùc lín nhÊt. 35 kN 145 kN 145 kN 4300 mm 4300 mm tíi 900mm + §èi víi c¸c cÇu trªn c¸c tuyÕn ®−êng cÊp IV vμ thÊp h¬n, Chñ ®Çu t− cã thÓ x¸c ®Þnh t¶i träng trôc cho trong H×nh bªn vμ nh©n víi hÖ sè 0,50 hoÆc 0,65. 600 mm nãi chung 300mm mót thõa cña mÆt cÇu Lμn thiÕt kÕ 3600 mm
  80. 2.3.2 Xe hai trôc: + Xe ®Æc biÖt gåm hai trôc 110KN + Cù ly gi÷a 2 trôc c¸ch nhau 1200mm + §èi víi c¸c cÇu trªn c¸c tuyÕn ®−êng cÊp IV vμ thÊp h¬n, Chñ ®Çu t− cã thÓ x¸c ®Þnh t¶i träng trôc cho xe hai trôc b»ng c¸ch nh©n víi hÖ sè 0,50 hoÆc 0,65. 2.3.3 T¶i träng lμn: + T¶i trän lμn gåm t¶i träng ph©n bè ®Òu 9.3 N/mm xÕp theo ph−¬ng däc cÇu. Theo ph−¬ng ngang cÇu, t¶i träng nμy ®−îc ph©n bè theo chiÒu réng 3000mm. T¶i träng lμn ph¶i xª dÞch theo ph−¬ng ngang ®Ó g©y hiÖu øng lín nhÊt. + T¶i träng lμn kh«ng tÝnh hÖ sè xung kÝch IM
  81. 2.4.Ho¹t t¶i ®oμn ng−êi: C−êng ®é ®oμn ng−êi qn = 300 ; 400 (kg/m2) +Theo 22TCN272-05: - T¶i träng ng−êi trªn CÇu « t« qn = 3x10-3 Mpa = 305.8 (kg/m2) -§èi víi CÇu chØdμnh cho ng−êi ®i bé hoÆc xe ®¹p: qn = 4.1x10-3 Mpa = 417.9 (kg/m2) - Kh«ng tÝnh hÖ sè xung kÝch IM ®èi víi t¶i träng ®oμn ng−êi
  82. 3. Lùc ly t©m: Chỉ tính khi cầu nằm trên đường cong. 3.1. Cầu ôtô: -Lực ly tâm xem như phân bố đều nằm ngang đặt tại cao độ mặt đường công thức xác định như sau: ⎧ P ≥ 0.15 khi R 600m thì bỏ qua ảnh hưởng của lực ly tâm. -Khi cầu có nhều làn xe thì lực ly tâm phải tính cho toàn bộ hoạt tải có xét đến hệ số làn xe.
  83. 4. Lùc giã (W): Gió thổi vào một diện tích chắn gió F sẽ làm phát sinh lực gió. Lực gió phụ thuộc vào tốc độ gió của từng vùng khác nhau. Cường độ gió w và lực gió W xác định như sau: γ .V 2 V 2 w = = ⇒ W = K.w.F 2.g 16 Trong đó: γ = 1.23 kg/m3 : Tỷ trọng của không khí. V: vận tốc của gió. g: gia tốc trọng trường. K: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng của kết cấu. + Giàn rỗng kiểu dầm: 2 giàn ( K= 0.4) 3 giàn ( K= 0.5) + KCN kiểu đặc, trụ đặt, gỗ, mặt cầu xe chạy : K= 1 + Lan can,tay vịn: K= 0.3-0.8
  84. Trong trường hợp không có số liệu quan trắc thực tế, cường độ gió có thể lấy gần đúng theo quy trình như sau: Quy trình Quy trình Liên Xô Các trường đường Ghi chú hợp sắt Đường sắt Đường ôtô Không có xe 225 180 (VN:180) 180 (VN:180) (kg/m2) Có xe 125 100 (VN:100) 50 (VN: 50) (kg/m2)
  85. 5. Lực hãm: (lực khởi động) 5.1Cầu ôtô: Lưc hãm là lực tập trung nằm ngang hướng dọc cầu tại cao độ mặt đường xe chạy và phụ thuộc vào λ . . Lực hãm T = 0.3P khi λ 50m Trong đó: P: Trọng lượng xe nặng nhất trong đoàn xe. Cầu có nhiều làn thì tính cho tất cả các làn và hệ số làn. Gối cố định truyền 100% lực hãm xuống mố trụ cầu Gối di động tiếp tuyến truyền 50% lực hãm xuống mố trụ cầu Gối di động con lăn truyền 25% lực hãm xuống mố trụ cầu
  86. 6. Lực lắc ngang: TLn Lực lắc ngang ôtô coi như lực phân bố đều, nằm ngang tác dụng theo phương ngang cầu, đặt ở cao độ mặt đường xe chạy, cường độ không phụ thuộc vào số làn xe. - Với H10-H13: TLn = 0.2 T/m - Với H30 : TLn =0.4T/m. - Với HK80 xem như lực tập trung: TLn = 5 T - Với HT60 Xem như lực tập trung: TLn =4T
  87. 7. Lực va chạm tàu bè: - Tải trọng này đặt vào giữa chiều rộng hay dài của mố trụ ở cao độ MNTT tính toán, phụ thuộc vào tải trọng tòan phần của tàu, xác định như sau: Tải trọng tính toán (T) Tải trọng Dọc theo tim cầu Ngang cầu toàn phần Hạ lưu( Có thông Không thông Thượng của tàu(T) không có thuyền thuyền lưu nước) 12000 100 50 125 100 8000 70 40 90 70 4000 65 35 80 65 2000 55 30 70 55 500 25 15 30 25 250 15 10 20 15 100 10 5 15 10 Chú ý: với mố trụ có bố trí hệ thống chống va thì không xét tải trọng này
  88. 8. Lực ma sát gối cầu: - Khi KCN chuyển vị dưới tác dụng của nhiệt độ, cũng như của hoạt tải. Trong gối cầu sẽ xuất hiện lực ma sát. Đólà lực nằm ngang, hướng dọc cầu, truyền cho cả hai gối di động và cố định có trị số là: T = f*N Trong đó: N: phản lực gối do tỉnh và hoạt tải (không xét 1+μ) f: hệ số ma sát trong gối di động. f = 0.25 khi ma sát là ma sát lăn (gối con lăn ) f = 0.5 khi ma sát là ma sát trượt (gối tiếp tuyến ) * Chú ý: Lực ma sát chỉ tính khi mố trụ đặt trên nền đávàcác bộ phận của mố trụ liên kết trực tiếp với gối cầu. - Lực ma sát coi như tác dụng tại trung tâm của khớp gối cố định cũng như đỉnh của khớp gối dưới trong gối di động. - Lực ma sát và lực hãm không được tính đồng thời với nhau trong cùng một tổ hợp khi tính gối cầu, thường dùng trị số lớn hơn trong hai loại trên để tính toán.
  89. 9. Tổ hợp tải trọng: Trong tính toán ta phải chọn tổ hợp tải trọng ở trạng thái bất lợi nhất có khả năng xảy ra đối với công trình. - Người ta đã phân ra làm 3 tổ hợp: + Tổ hợp tải trọng chính: đối với bộ phận chịu lực chủ yếu của cầu thì THC bao gồm: Trọng lượng bản thân Hoạt tải đoàn xe, người Lực xung kích, lực ly tâm, áp lực đất + Tổ hợp tải trọng phụ: là tổ hợp có xét thêm: Lực hãm xe, lực lắc ngang, gió, Lực do thay đổi nhiệt độ, co ngót từ biến. + Tổ hợp đặt biệt: là tổ hợp có xét đến các lực Lực động đất, lực va Lực do thi công
  90. 10.C¸c hÖ sè tÝnh to¸n: 10.1.HÖ sè v−ît t¶i (hÖ sè siªu t¶i): nt STT Lo¹i tai träng HÖ sè 1 Träng l−îng ban th©n (trõ cÇu gç) 1.1;0.9 2 Täng l−îng mÆt cÇu ®−êng s¾t cã ®¸ bal¸t 1.3;0.9 3 Träng l−îng líp mÆt cÇu «t« ë phÇn xe ch¹y vμ bé hμnh 1.5;0.9 4 Träng l−îng kÕt cÊu gç 1.2;0.9 5 ¸p lùc ®Êt lªn mè trô 1.2;0.9 6 t¸c dông cña co ngãt 1.0 7 Nghiªn lón mè trô 1.5;0.5 8 Tai träng giã: chÝnh, phô, ®Æc biÖt 1.5;1.2;1 9 Lùc va: TH phô, ®Æc biÖt 1.1;0.8 10 ®éng ®Êt (TH®Æc biÖt) 1.0 11 Lùc thi c«ng 1.3 12 Tai träng ®−êng s¾t 0<λ<50m 1.3-0.003λ 13 Tai träng «t« 1.4 14 Xe ®Æc biÖt 1.1
  91. 10.2. HÖ sè xung kÝch (1+μ): + ®èi víi cÇu bª t«ng trªn ®−êng «t« ë d¹ng hÖ dÇm hoÆc khung hÖ sè xung kÝch ®−îc lÊy nh− sau: λ ≤ 5m →1+ μ =1.3 λ ≥ 45m →1+ μ =1.0 5 25m hệ số làn xe phụ thuộc số làn xe m và lấy theo bảng sau: Số làn xe 2 3 >=4 m β0 0.9 0.8 0.7
  92. CHCHƯƠƯƠNGNG 3:3: NGUYÊNNGUYÊN LÝLÝ CCẤẤUU TTẠẠOO CHUNGCHUNG CÔNGCÔNG TRÌNHTRÌNH CCẦẦUU
  93. 3.1.SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT & CÁC BỘ PHẬN CHUNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP Các bộ phận chính bao gồm : ξ1. + Kết cấu thượng bộ + Kết cấu hạ bộ + Ngoài ra còn có mô đất hình nón và các công trình điều chỉnh dòng nuớc như kè, gia cố lòng sông
  94. + Kết cấu thượng bộ: *Dầm chủ, dầm ngang (nếu có) *Bản mặt cầu *Các lớp mặt cầu ξ2. + Kết cấu hạ bộ *Mố ,trụ cầu *Móng mố, trụ cầu 1/2 B - B 1/2 A - A TYÛ LEÄ : 1/50 TYÛ LEÄ : 1/50 Leà boä haønh (T) Phaàn xe chaïy (B/2) Phaàn xe chaïy (B/2) Leà boä haønh (T) LAN CAN, TAY VÒN - LÔÙP BEÂ TOÂNG ATPAN DAØY 5CM - LÔÙP BAÛO VEÄ BAÈNG BTCT DAØY TB 5CM - LÔÙP PHOØNG NÖÔÙC DAØY 1CM - LÔÙP MUI LUYEÄN DAØY TRUNG BÌNH 5CM 1,5%Ù 1,5%Ù MOÂ ÑAÁT HÌNH NOÙN 123.08
  95. 3.2.CẤU TẠO CÁC LỚP MẶT CẦU ĐƯỜNG Ô TÔ I. T¸c dông cña CLMC: - Trùc tiÕp chÞu t¶i träng b¸nh xe - ChÞu t¸c ®éng trùc tiÕp cña c¸c yÕu tè nh−: giã m−a -Chèng mμi mßn cho dÇm bª t«ng. II. Yªu cÇu cÊu t¹o ®èi víi c¸c líp mÆt cÇu: -B»ng ph¼ng, ®ñ ®é nh¸m, chèng hao mßn -Cã ®é ®μn håi nhÊt ®Þnh. -§¶m b¶o chèng thÊm vμ tho¸t n−íc tèt →bè trÝ ®é dèc ngang, →líp chèng thÊm - LÔÙP BE TOÂNG ATPAN DAØY 5CM - LÔÙP BAÛO VEÄ BAÈNG BTCT DAØY TB 5CM - LÔÙP PHOØNG NÖÔÙC DAØY 1CM →èng tho¸t n−íc trªn cÇu. - LÔÙP MUI LUYEÄN DAØY TRUNG BÌNH 5CM 1,5%Ù 1,5%Ù
  96. Lớp phủ Lớp bảo vệ Lớp phòng nước Lớp đệm Bản mặt cầu III.Cấu tạo các lớp mặt cầu: φ =1.2 − 3 Lmmớp đệm: Có tác dụng tạo phẳng và độ dốc ngang cầu Dùng vật liệu là hỗn hợp vữa xi măng, tạo độ dốc ngang i = 1-2% Bề dày của lớp đệm phụ thuộc vào độ dốc ngang và bề rộng của cầu. - Trường hợp bản mặt cầu đã có độ dốc ngang, ta rải đều lớp đệm dày 1-1,5cm.
  97. 2. Lớp phòng nước: Chống thấm nước từ trên mặt cầu xuống kết cấu bên dưới có bề dày thường là 01cm . Bitum Giấy dầu 3. Lớp bảo vệ: Bitum Bảo vệ lớp phòng nước (thường dùng khi lớp trên là BTN) -Cấu tạo lớp bảo vệ: Dùng lưới thép dạng ô vuông 5x5 cm hoặc 10x10 cm. Bê tông M200 hoặc cao hơn, có chiều dày từ 3-5 cm. 4. Lớp phủ: là lớp trên cùng thường được dùng trong hai loại sau đây: - Bê tông nhựa dày 5-7 cm (1 lớp), nếu 2 lớp thì lớp dưới 4- 4.5 cm lớp trên 2-2.5 cm. - Bê tông xi măng: dày 6-8 cm, M300, lúc này lớp phủ đặt trực tiếp lên lớp phòng nước (bỏ lớp bảo vệ).
  98. 3.3.THOÁT NƯỚC TRÊN CẦU -Trong quá trình khai thác và sử dụng, dưới tác dụng của: + Tải trọng và Các yếu khác xuất hiện vết nứt trong kết cấu. ÆNước mưa sẽ thấm qua vết nứt gây han gỉ cốt thép Æ giảm tuổi thọ công trình. Thoát nước tốt trên cầu là tăng cường bảo vệ cho KCN *GIẢI PHÁP ĐỂ TĂNG CƯỜNG THOÁT NƯỚC TRÊN CẦU: + TẠO ĐỘ DỐC NGANG CẦU VÀ DỌC CẦU 0 0 id /00 in /00 kÕt cÇu c¸c líp Lo¹i cÇu trung trung bình mÆt cÇu Lín nhÊt Lín nhÊt bình CÇu nhá BTN vμ BTXM 10-20 Theo T/c 15-20 15-20 MÆt ®−êng ®¸ cña trung bình 10-20 20 15-20 dăm ®−êng CÇu lín BTN vμ BTXM 10-20 30 15-20 15-20
  99. + Cách tính toán bố trí thoát nước trên cầu: -Để đảm bảo thoát nước: 1m2 mặt cầu có >=1cm2 ống thoát nước. Ngoài ra còn phải căn cứ vào chế độ mưa của từng vùng. Ở nước ta thường lấy 2cm2/1m2. - Khoảng cách giữa các ống thoát nước Lống = 2%; Lcầu = 2%; Lcầu >50m thì Lống = 10 - 15m + Cấu tạo và cách bố trí: - Ống thoát nước có thể làm bằng gang, chất dẽo (nhựaPVC), hoặc bê tông. Đường kính trong nhỏ nhất 15cm, đầu thò ra ít nhất 10cm. - Ống thoát nước nên bố trí đối xứng. Ống thoát nước
  100. 3.4.KHE BIẾN DẠNG TRÊN CẦU * Tác dụng và các yêu cầu kỹ thuật của khe biến dạng: +Bảo đảm sự biến dạng tự do cho KCN do: -Hoạt tải và sự thay đổi nhiệt độ gây ra. +Tạo bằng phẳng cho mặt cầu, xe chạy êm thuận, giảm xung kích và tránh thoát nước xuống mố trụ cầu. +Khi chỉ có hai gối cố định trên trụ cầu Æ cấu tạo khe nối nhỏ và đơn giản (chỉ có góc xoay). +Trường hợp có gối di động thì phức tạp hơn vì có cả chuyển vị thẳng do ôtô và sự thay đổi nhiệt độ gây ra. +Khe biến dạng thường được bố trí tại tiếp giáp giữa: -Mố và nhịp -Nhịp và nhịp
  101. * Cấu tạo khe biến dạng dùng bản thép: Lớp Bitum Lớp phủ Bản thép chống thấm Lớp phòng nước Lớp bảo vệ Kết cấu nhịp Kết cấu nhịp 4cm Bản thép đậy -Loại này có cấu tạo liên tục qua khe biến dạng -Bản thép chống thấm ngăn nước không thấm xuống dưới khi có vết nứt trên bề mặt lớp phủ. -Thường được áp dụng khi Lnhịp <= 15m
  102. * Cấu tạo khe biến dạng dùng tấm cao su:
  103. Khe co giản bằng tấm cao su hiện nay đang áp dụng phổ biến do một số ưu điểm sau: -Khả năng chịu lực tốt. -Độ đàn hồi tốt Æxe chạy êm thuận -Dễ thay thế khi bị hư hỏng -Áp dụng cho cầu có chiều dài nhịp lớn (L<100m)
  104. 3.5.LIÊN KẾT CẦU VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU + Nền đường đầu cầu tiếp giáp với cầu có độ cứng khác độ cứng của cầu: Æ gây xung kích khi xe chạy vào cầu Æ phá họai nền đuờng và KCN (cục bộ tại vị trí tiếp giáp). Do vậy phải chuyển tiếp độ cứng từ nền đường vào cầu bằng cách: + Lớp phủ trên cầu và nền đường giống nhau + Dùng các biện pháp chống lún cho mô đất. + Thay đổi dần độ cứng từ nền đường vào cầu: -Bản giảm tải -Cấp Phối Đá Dăm giảm tải.
  105. *Dùng cấp phối đá dăm giảm tải: >2m >70cm Biện pháp này thường chỉ áp dụng đối với các loại Cầu nhỏ
  106. *Dùng bản giảm tải (Bản quá độ): >2m 10% Biện pháp này thường áp dụng đối với các loại cầu sử dụng mố nhẹ: như mố chân dê, mố lắp ghép
  107. *Dùng lớp cấp phối đá dăm hoặc cuội sỏi: Biện pháp này thường áp dụng đối với các loại cầu sử dụng mố nặng: như mố chữ U .
  108. 3.6.LỀ BỘ HÀNH VÀ LAN CAN 6.1.Lề bộ hành: +Là phần dành cho người đi bộ qua lại trên cầu. Do vậy để an toàn thông thường được làm cao hơn mặt đường 20-40cm. +Ngoài ra có thể lợi dụng phần đường người đi bộ để bố trí ống dẫn điện, nước, thông tin * Yêu cầu cấu tạo: -Bề rộng của lề bộ hành (T) phải đủ rộng và phụ thuộc vào lưu lượng người đi bộ.Bề rộng T bội số 25cm và >=75cm -Phải bằng phẳng, thoát nước tốt -An toàn và bền vững. •Một số dạng cấu tạo : -Có thể lắp ghép hoặc toàn khối -Sơ đồ làm việc dạng dầm hoặc công-xon
  109. *Lề bộ hành dạng toàn khối: T Đávĩa 20cm >=8cm 20-40cm +Loại này thường áp dụng cho cầu đổ tại chổ. Cấu tạo toàn khối nên làm tăng độ cứng tổng thể của kết cấu. Tuy nhiên thi công phức tạp và tốn nhiều ván khuôn và đàgiáo. +Để an toàn đávĩa thường làm bằng bê tông Mác thấp.
  110. *Lề bộ hành dạng lắp ghép (ghế bộ hành): T Đávĩa 20-40cm Sườn tăng cường >=6cm +Loại này thường áp dụng cho cầu lắp ghép. Sườn tăng cường được bố trí ngay tại cột lan can để tăng cường độ cứng cho ghế bộ hành.
  111. *Lề bộ hành dạng lắp ghép khi T>=2m : T>=2m Đávĩa Đávĩa Sườn tăng cường 20-40cm Sườn tăng cường >=6cm
  112. 6.2.Lan can – tay vịn: - Lan can để đảm bảo an toàn cho người đi bộ qua lại trên cầu và trang trí cho cầu. + Yêu cầu cấu tạo: -Đẹp, bền chắc, dễ thi công chế tạo -Có thể làm bằng gang đúc, thép, Inox, bê tông có kích thước sau: 16x16; 18x18; 20x20
  113. Tuy nhiên hiện nay do sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao thông và nhằm khai thác triệt để khả năng lưu thông trên cầu, đường đi được cấu tạo đồng mức với phần xe chạy và được phân cách bằng vạch sơn trắng rộng 20cm. Lúc này lan can và tay vịn cũng sẽ được cấu tạo đặc biệt để chống lại lực va của xe cộ khi có sự cố trên cầu 500 T Vạch sơn 600 trắng rộng 20cm 550
  114. 3.7. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN CẦU *Bố trí chiếu sáng theo phương ngang cầu Vùng ° tối Vùng 60 hd > B.cotang60o tối hd Vùng hd > 0.6B sáng B *Bố trí chiếu sáng theo phương dọc cầu Vùng 12 Vùng 12 0° 0° tối tối Vùng Vùng hd sáng sáng L=2.hd.cotang120°˜3.5hd Chú ý: Đảm bảo độ sáng của đèn theo quy định
  115. CHCHƯƠƯƠNGNG 4:4: CCẦẦUU BBẢẢNN BÊBÊ TÔNGTÔNG CCỐỐTT THTHÉÉPP
  116. 4.1.ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN LOẠI 1.1. Đặc điểm: -Là cầu nhịp nhỏ có tiết diện ngang là một tấm hình chữ nhật hoặc gần ξ1. như hình chữ nhật Cầu Bản BTCTƯST (Đường Hồ chí Minh) (dạng đặc hoặc rỗng). + Ưu điểm: -Cấu tạo đơn giản, dễ thi công. -Chiều cao kiến trúc nhỏ, tiết kiệm đất đắp đầu cầu. + Nhược điểm: -Khả năng vượt nhịp kém 1.2. Phạm vi sử dụng: - Thường áp dụng khi chiều dài nhịp l = 2-9m : áp dụng cầu bản BTCT. l = 10-24m : áp dụng cầu bản BTCTƯST
  117. 4.2.CÁC SƠ ĐỒ CẦU BẢN 2.1. Loại mố nặng: Loại Mố rời Loại Mố liền + Ưu điểm: (so với mố rời) - ổn định chống lật, trượt tốt hơn so với mố rời. -Khối lượng, kích thước nhỏ ( tiết kiệm vật liệu. - Thoát nước tốt (dòng sông có dạng máng). + Nhược điểm: (so với mố rời) -Chịu lực phức tạp, cốt thép nhiều và bố trí khó khăn.
  118. 2.2. Loại mố nhẹ: (rất phổ biến) 1/2 CÁÖU TOAÌN KHÄÚI 1/2 CÁÖU LÀÕP GHEÏP 1/2 CÁÖU TOAÌN KHÄÚI 1/2 CÁÖU LÀÕP GHEÏP CHÄÚT LIÃN KÃÚT b Gia cäú loìng säng 4-5m THANH CHÄÚNG BTCT THANH CHÄÚNG BTCT Mố chịu tải trọng ngang do áp lực đất và làm việc như một dầm kê trên hai gối. +Gối trên là KCN +Gối dưới là thanh chống. -Mố có thể toàn khối hoặc lắp ghép.
  119. •Sơ đồ tính của hệ: M -Hệ làm việc như khung 4 khớp. Đây là hệ biến hình, nó ổn định được nhờ đất đắp ở hai mố cân bằng. Để khử mô men M (do áp lực đất gây ra) ta đặt chốt lệch tâm . +Chú ý: Đất đắp sau mố phải được đầm kỹ cho kết cấu ổn định Khi thi công phải đắp đất đều và đối xứng hai bên mố để cân bằng áp lực đất. chú ý phải lắp bản nhịp rồi mới được lắp đất.
  120. 2.3. Cầu bản mút thừa: * Ưu điểm: -Tiết kiệm vật liệu hơn so với cầu bản đơn giản -Loại này có thể kê đầu dầm trực tiếp lên đất, không phải xây mố ( tránh được áp lực đất lên mố ). * Nhược điểm: -Lực xung kích ở đầu công-xon lớn (phá hoại KCAĐ).
  121. 2.4. Cầu bản liên tục: * Ưu điểm: -Tiết kiệm vật liệu hơn so với cầu bản đơn giản -Khắc phục được nhược điểm của cầu bản mút thừa * Nhược điểm: -Thi công khó định hình hóa kết cấu -Khả năng vượt nhịp bị hạn chế. (L<50-60m)
  122. 4.3.CẤU TẠO MẶT CẮT NGANG CẦU BẢN ξ3.3.1. Cầu bản toàn khối: có 2 loại: TD Hình chữ nhật TD dạng mui luyện ⎛ 1 1 ⎞ h = ⎜ ÷ ⎟l ⎝18 20 ⎠ +TD dạng chữ nhật áp dụng khi khổ cầu nhỏ +TD dạng mui luyện áp dụng khi khổ cầu rộng
  123. * Một số yêu cầu về cấu tạo: CÄÚT THEÏP CÁÚU TAÛO ξ3. h CÄÚT THEÏP CHËU LÆÛC l -Cốt thép chịu lực không nhỏ hơn φ10,thường φ14 - φ16 (có⎛ 1 1 th⎞ ể φ20). h = ⎜ ÷ ⎟l ⎝18 20 ⎠ -Số thanh chịu lực /1m rộng bản: 5-14/thanh. -Số thanh uốn không cần tính: 1 thanh thẳng thì có 1 thanh uốn lên,góc uốn từ 30o –45o -Cốt cấu tạo φ8 - φ10; đặt cách khoảng 20-25cm.
  124. 3.2. Cầu bản lắp ghép: 3.2.1. Ưu và nhược điểm: + ưu điểm: dễ công xưởng hóa; thi công cẩu lắp nhanh. + Nhược điểm: Tính toàn khối kém, mối nối phức tạp. 3.2.2. Các loại tiết diện: 3.2.2.1. Tiết diện đặc: Mối nối Khối lắp ghép 100 100 3.2.2.2. Tiết diện rỗng: Mối nối Khối lắp ghép
  125. 3.2. Cầu bản bán lắp ghép: Cầu bản bán lắp ghép gồm hai phần: + Cấu kiện đúc sẵn: thường bố trí phía dưới có tiết diện HCN hoặc chữ T ngược bằng BTCT hoặc BTCT ƯST. + Phần đổ tại chỗ: bằng BTCT thường ở bên trên có mục đích liên kết các khối lại với nhau để cùng chịu tải trọng giai đoạn II (hoạt tải, tải trọngđ2 ). (Tiết diện hình thành theo hai giai đoạn) * CAÏC DAÛNG MÀÛT CÀÕT NGANG PHÁÖN ÂUÏC SÀÔN 3 1 2 2 2 4 1. Cäút theïp cæåìng âäü cao 2. Cäút theïp thæåìng 3. Cäút theïp chåì liãn kãút ngang
  126. *Một số dạng cầu bản bản lắp ghép Bê tông đổ tại chổ Bản lắp ghép Ván khuôn đổ bê tông sau Cốt thép chờ liên kết ngang
  127. * Một số dạng cầu bản bản lắp ghép Bê tông đổ tại chổ Cốt thép dọc mối nối
  128. * Một số dạng cầu bản bản lắp ghép Ván khuôn BTCT Ván khuôn thép để lại trong kết cấu Cốt thép cường độ cao
  129. 3.3. Cầu bản ứng suất trước: Thường áp dụng cho L<=24m -Dùng cốt thép sợi rời φ3-5, hoặc dạng tao 7 sợi, đường kính tao φ12.7-15.2mm -Bê tông Mac 400-500 -Thi công có thể toàn khối hoặc lắp ghép -Kích thước khối lắp ghép tùy thuộc vào phương tiện lao lắp, thông thường bề rộng khối lắp ghép từ 90-105cm. -Neo có thể hình khuyên, hình nón hoặc neo OVM.
  130. Ưu điểm: -So với dạng BTCT thường loại cầu bản BTCTƯST tiết kiệm vật liệu hơn rất nhiều: +Bê tông giảm được 20-30% +Cốt thép thường giảm 2-3 lần. -Trọng lượng bản thân giảm nhiều, thi công cẩu lắp dễ hơn. 1/2 MAËT CAÉT II-II - 1/20 940 310 320 310 LÖÔÙI N2 6 30 5 7 235 300 LÖÔÙI N1 980 35
  131. Cầu bản ƯST lắp ghép trên đường Hồ Chí Minh
  132. * Một số kích thước cơ bản của khối dầm bản lắp ghép: Khối lượng vật liệu cho 1 bản Trọng K/c tim chiều dày Nhịp l (m) lượng lắp tt trụ (m) bản (m) (m) CTƯST CTthường Bê tông ráp (T) (m) (kg) (m3) 6 5.6 6.05 0.3 83/69 130 1.24 3.1 9 8.6 9.05 0.45 117/110 189 2.23 5.6 12 11.4 12.05 0.6 180/158 283 3.4 8.5 15 14.4 15.05 0.6 301/285 345 4.25 10.7 18 17.4 18.05 0.75 410/396 465 5.71 14.3 *Chú ý: Tử số: dùng tao 7 sợi Mẫu số: dùng cốt thép rời.
  133. 14,89 12,90 1,2 10,5 1,2 8-7,5 1,1 1,0 1,0 40 16 Cầu bản ƯST áp dụng phù hợp cho cầu vượt trong đường đô thị (do chiều cao kiến Vaûch sån tràõng Vaûch sån tràõng 2% 2% trúc nhỏ) 250 R 0 9 R 0 5 0 = 0 0 5 = 0 5 5 9 1 1 0 = 0 0 1043 = R 0 R KÃÚT CÁÚU NHËP CÁÖU BAÍN COÏ KHOEÏT LÄÙ (CÁÖU VÆÅÜT NGAÎ TÆ VOÜNG)
  134. ChCh−−¬¬ngng 55 CCÇÇuu ddÇÇmm ®¬®¬nn gigi¶¶nn BB££ TT¤¤NGNG CCèètt ThÐpThÐp thth−−êng.êng.
  135. 5.1. kh¸i niÖm chung 1.1.Nguyªn lý lμm viÖc: Khi chiÒu dμi nhÞp L t¨ng lªn → sö dông cÇu b¶n kh«ng hîp lý n÷a, do kh«ng ph¸t huy hÕt kh¶ n¨ng lμm viÖc cña vËt liÖu → tèn vËt liÖu → kh«ng kinh tÕ → chuyÓn sang sö dông cÇu dÇm. TD kết cấu dầm TD kết cấu bản
  136. *C¸c d¹ng tiÕt diÖn cña kÕt cÊu dÇm: -D−íi t¸c dông cña t¶i träng , sinh ra M → thí d−íi chÞu kÐo, thí trªn chÞu nÐn. -Bá qua sù chÞu kÐo cña bª t«ng, xem nh− cèt thÐp chÞu V× xem phÇn bª t«ng nμy kh«ng lμm viÖc nªn bá bít ®Ó tiÕt kiÖm vËt liÖu vμ gi¶m nhÑ träng l−îng → TiÕt diÖn ngang cã d¹ng nh− sau: I, T, π ,†
  137. +−u ®iÓm: -CÇu dÇm tiÕt kiÖm vËt liÖu h¬n nhiÒu so víi cÇu b¶n. -Träng l−îng b¶n th©n/1m dμi nhá h¬n → kh¶ n¨ng v−ît nhÞp lín h¬n nhiÒu so víi cÇu b¶n. -VÒ ph−¬ng diÖn chÞu lùc, biÕn d¹ng còng tèt h¬n. -DÔ tiªu chuÈn hãa cÊu kiÖn, dÔ ®Þnh h×nh hãa kÝch th−íc →rÊt hiÖu qu¶ trong viÖc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò l¾p ghÐp - ThuËn tiÖn cho chÕ t¹o, vËn chuyÓn, lao l¾p ë c«ng x−ëng.
  138. * Nh−îc ®iÓm: -Bè trÝ cèt thÐp t−¬ng ®èi dμy vμ chÆt → ®æ bª t«ng khã, dÔ bÞ ræ bÒ mÆt → .gi¶m tuæi thä cña kÕt cÊu. - VËn chuyÓn lao l¾p dÔ bÞ mÊt æn ®Þnh. - ChiÒu cao kiÕn tróc lín. -Tèn vËt liÖu h¬n so víi cÇu dÇm BTCT¦ST 2. Ph¹m vi ¸p dông: -CÇu dÇm ®¬n gi¶n BTCT th−êng ®−îc sö dông trong c¸c cÇu cã nhiÒu nhÞp: L=7.5 - 20m : th−êng dïng BTCT th−êng L=20 - 42m : th−êng dïng BTCT¦ST.
  139. 5.2. cÇu dÇm ®¬n Gi¶n toμn khèi I. Ph¹m vi sö dông : -Th−êng ¸p dông víi BTCT th−êng, nhÞp L<=22m - Khi kh«ng cã ®iÒu kiÖn l¾p ghÐp mμ cã ®iÒu kiÖn lμm giμn gi¸o, v¸n khu«n thuËn lîi II. ¦u vμ nh−l îc≤ 20m ®iÓm cña dÇm toμn khèi: + ¦u ®iÓm: -Cã ®é cøng tèt do chóng t¹o thμnh mét khèi; truyÒn lùc ngang tèt. - Kü thuËt thi c«ng kh«ng yªu cÇu cao l¾m. -Cã thÓ sö dông vËt liÖu ®Þa ph−¬ng. + Nh−îc ®iÓm: - Thi c«ng ®ßi hái giμn gi¸o, v¸n khu«n. -Thêi gian thi c«ng l©u Æ TiÕn ®é thi c«ng chËm. -Phô thuéc nhiÒu vμo ®iÒu kiÖn tù nhiªn m«i tr−êng.
  140. II. CÊu t¹o b¶n mÆt cÇu: HÃÛ DÁÖM PHÆÏC TAÛP Bản mặt cầu Dáöm doüc phuû hb hdn Dáöm chuí h Hệ dầm phức tạp Dáöm ngang chỉ áp dụng khi: +Khoảng cách gữa l1 hai dầm chủ 5-6m Dáöm chuí Dáöm ngang Dáöm doüc phuû l1 l2
  141. HÃÛ DÁÖM ÂÅN GIAÍN Bản mặt cầu hb hdn Hệ dầm đơn Dáöm chuí Dáöm ngang Dáöm chuí Dáöm chuí giản chỉ áp dụng khi: +Khoảng cách Dáöm chuí Dáöm chuí Dáöm chuí gữa hai dầm l1 chủ 2-3m Dáöm ngang l1 l2
  142. * C¸c yªu cÇu vÒ cÊu t¹o của bản mặt cầu: hb >= 10cm hb >= 1/25 lb: b¶n kª 2 c¹nh hb >= 1/30 lb: b¶n kª 4 c¹nh -ChiÒu dμy líp bª t«ng b¶o vÖ >=2cm. - Cèt thÐp chÞu lùc trong b¶n mÆt cÇu >=10mm -Sèl−îng cèt thÐp /1m réng cña b¶n 5-14 thanh -Cèt ph©n bè (cèt cÊu t¹o) ®−îc lÊy tõ 15-20% cèt thÐp chÞu lùc - Khi bè trÝ cèt rêi, uèn 30% cèt thÐp lªn biªn trªn, vÞ trÝ uèn th−êng lμ 1/4l, 1/6l so víi s−ên dÇm, gãc uèn th−êng lÊy 30-450 . - Khi bè trÝ l−íi cèt thÐp hμn , kh«ng cÇn uèn xiªn
  143. -§èi víi b¶n kª 4 c¹nh, th−êng chia lμm 3 d·i bè trÝ cèt thÐp: +Hai d·i ngoμi mçi d·i lÊy réng 1/4 c¹nh ng¾n. +Trong c¸c d·i biªn, cèt thÐp ®−îc bè trÝ gi¶m 50% so víi l−îng thÐp tÝnh to¸n,nh−ng k/c c¸c cèt thÐp >= 20cm vμ >= 2hb. Khu vực cho phép giảm b/4 50% lượng thép tính toán b/2 b Khu vực bố trí 100% thép tính toán b/4 a/4 a/2 a/4 a
  144. III. DÇm chñ: -Lμ bé phËn chÞu lùc chÝnh cña kÕt cÊu, sè l−îng dÇm chñ chän phô thuéc vμo khæ cÇu, th−êng lμ tõ 2-6 dÇm -NÕu 2 dÇm chñ c¸ch nhau Dáöm doüc phuû 5-6m ÆBè trÝ dÇm däc phô (dÇm ngang tÝnh to¸n) Dáöm chuí h Dáöm ngang -NÕu dÇm chñ c¸nh nhau 2-3m → chØ cã dÇm ngang. Dáöm chuí Dáöm ngang Dáöm chuí Dáöm chuí 1 1 -Chiều cao dÇm chñ: h = ( ÷ )l 8 16 - BÒ réng s−ên dÇm : b >= 8cm : dÇm l¾p ghÐp b >= 12cm: dÇm toμn khèi
  145. Bề rộng sườn dầm còn xác định theo các điều kiện sau: 1 1 +Theo kinh nghiệm: b = ( ÷ )h 6 7 +Theo điều kiện chịu cắt: b ϕ = = 0.12 ÷ 0.2 : Sườn cốt thép dạng khung h0 = 0.25 ÷ 0.5 : Sườn cốt thép dạng rời +Theo điều kiện bố trí cốt thép Bố trí dạng khung: Co >= 2Φ ; 5cm b b m = 3 – 5 cm b >= 2(m+Φ) + Co Bố trí dạng rời: Co’ >= Φ; 3cm Co' m Co m m m b >= 2m + nΦ + (n-1)Co’ Φ Φ Φ
  146. * Một số quy định về cốt thép trong dầm chủ: - Đường kính thép lực Φ>16 (cầu nhỏ); Φ>20 (cầu trung) -Với thép AI (CT3: tròn, trơn) 2 đầu uốn móc câu. -Với thép AII (CT5: có gờ) uốn móc vuông. -Cốt thép chịu lực dạng khung hàn: . Chiều cao của chồng cốt thép H dạng khung: H = 1m . Số lượng thanh cốt thép trong khung hàn >= 5 thì phải bố trí thanh đệm có L>= 6Φ -Cốt thép chịu lực ở dạng rời thì: Bố trí 2 dãy khi hdc 1m - Để tận dụng có thể uốn cốt thép chịu kéo ở dưới lên để chịu cắt.
  147. -Cốt đai Φ=8-10, khoảng cách giữa các cốt đai được tính toán nhưng = 20% và >=2 thanh. -Mối nối giữa các thanh cốt thép, tốt nhất là mối nối hàn điện tiếp xúc bằng phương pháp nóng chảy. -Chiều dài đường hàn tại cốt xiên: Lhàn >=12Φ: hàn một bên; >=6Φ: hàn hai bên Chiều dày tối thiểu của đường hàn là 4mm. -Trong phần đầu dầm, cốt thép được uốn với các góc 450, 900 theo cung tròn và có bán kính uốn >=3d. -Trong phạm vi gối tựa bố trí lưới cốt thép Φ=10-12; kích thước mắt ô lưới: 10x10, 10x15, 15x15.
  148. Cốt xiên phụ Cốt đai Cốt chịu lực Cốt giá (cốt dọc)
  149. IV. Dầm ngang: -Dầm ngang có tác dụng: +Tăng dộ cứng theo phương ngang cầu của KCN Nhưng thi công phức tạp. khó tiêu chuẩn hóa và sản xuất Æ Xu hướng chung là ít sử dụng dầm ngang (chỉ bố trí theo cấu tạo gồm 3 dầm ngang cho một nhịp - -Chiều cao dầm ngang: + hdn >= 2/3hdc. -Bề dày dầm ngang: + b = 20cm: Đỗ tại chỗ (có khi b = 40cm) + b = 15cm: Lắp ghép -Khỏang cách giữa các dầm ngang: 4-6m (tính toán)
  150. V. Dầm dọc phụ: -Khi khoảng cách dầm chủ: d↑→ Lbản ↑→ hb ↑ -Để ↓ hbản → dùng dầm dọc phụ. -Số lượng dầm dọc € d; và được bố trí xen kẻ vào giữa các dầm chủ. - Thường ít dầm chủ là kinh tế→ thi công đơn giản nhưng chiều cao kiến trúc lớn. - Ít dầm chủ→phải bố trí dầm dọc phụ để giảm kích thước cho bản → Chiều cao dầm chủ tăng → tăng độ cứng cho tiết diện. -Chỉ bố trí dầm dọc phụ khi có dầm ngang tính toán hddp = (0.3 – 0.5) hdc bddp = 15 – 20 cm
  151. 3.DẦM BTCT ĐƠN GiẢN LẮP GHÉP & BÁN LẮP GHÉP I.Ưu và nhược điểm của kết cấu lắp ghép(so với kết cấu toàn khối) 1.Ưu điểm: +Chế tạo, sản xuất dầm ở nhà máy→ đảm bảo chất lượng bê tông tốt hơn so với đổ tại chỗ→khả năng cơ giới hóa cao, dễ sản xuất hàng loạt. +Tiết kiệm vật liệu, thi công nhanh, ván khuôn được sử dụng nhiều lần, lắp ráp cầu có thể không cầu giàn giáo → giá thành nhỏ hơn so với tại đổ chỗ. 2. Nhược điểm: - Tính làm việc không gian kém hơn . - Thi công đòi hỏi thiết bị lao lắp phức tạp (khắc phục bằng CK bán lắp ghép)
  152. II. Các Yêu cầu chung khi phân khối lắp ghép: -Trọng lượng khối lắp ghép phù hợp với phương tiện vận chuuyển, lao lắp và phương pháp thi công. -Cấu tạo đơn giản, thi công dễ, mối nối chắc chắn và cố gắng giảm thiểu, giảm bớt khối lượng công tác tại hiện trường → thi công nhanh chóng. III. Các phương pháp Phân khối: Có 3 phương pháp phân các khối lắp ghép -Phân khối theo chiều dọc. -Phân khối theo chiều ngang. -Phân khối theo chiều dọc, ngang.
  153. 1.Phân khối theo chiều dọc: Mối nối BT đổ sau Dầm I lắp ghép Mối nối BT đổ sau Dầm ChữΠlắp ghép
  154. Dầm chữΠlắp ghép *Ưu điểm: +Dễ thi công +SX hàng loạt +Mối nối thứ yếu Căng CT CĐC theo phương ngang +Lắp ráp nhanh +Mối nối đơn giản *Nhược điểm: Trọng lượng khối lắp lớn Dầm I lắp ghép →thi công phải có thiết bị chuyên dụng Ví dụ: Ld=20m→P=30T;Ld=30m→P=50T;Ld=40m→P=80T
  155. 2.Phân khối theo chiều ngang: Theo chiều dọc cầu KCN được chia thành nhiều đoạn nhỏ, khi thi công được lắp ráp lại với nhau K3 K2 K1 K1 K2 K3 K0 Vị trí neo cáp CĐC Cốt thép CĐC liên kết khối dầm căng dọc cầu đúc sau vào khối dâm đúc trước Các khối dầm K3 K2 K1 K0 K1 K2 K3
  156. *Ưu điểm: +Trọng lượng khối lắp ghép nhỏ 10-30cm +Vận chuyển và cẩu lắp dễ dàng Keo Epoxy giữa hai *Nhược điểm: khe nối +Số mối nối thứ nhiều +Mối nối bố trí vào vị trí chịu lực chủ yếu. 10-30cm → Để khắc phục áp dụng Kết cấu bản lắp ghép Keo Epoxy giữa hai khe nối
  157. ChCh−−¬¬ngng 66 CCÇÇuu ddÇÇmm ®¬®¬nn gigi¶¶nn BB££ TT¤¤NGNG CCèètt ThÐpThÐp øøngng suÊtsuÊt trtr−−íícc
  158. 6.1. KHÁI NiỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCTƯST I. Bản chất của kết cấu BTCTƯST: -K/c BTCT thường là bị nứt khi khai thác. Theo kinh nghiệm cho thấy khi bê tông bị biến dạng tương đối ε = (0.15-0.2)mm/1m dài →Bê tông nứt. -Lúc đó ứng suất trước trong cốt thép vẫn rất nhỏ: 2 σ a = ε a .Ea = ε b.Ea = 210 ÷300(kg / cm ) -Bề rộng khe nứt được xác định theo công thức: an =ψ .σ a .ln / Ea -Khi σa↑→an↑→bề rộng khe nứt mở rộng → cốt thép bị ăn mòn → phá hoại công trình → hạn chế sử dụng vật liệu cường độ cao trong dầm BTCT thường ( để khống chế bề rộng khe nứt)
  159. * Nguyên lý làm việc của BTCTƯST: NT NT M M + - T *Biểu đồ ứng suất do căng cốt thép CĐC NT MT + NT + - = - - Do tải trọng Do cốt thép CĐC Tổng cộng - + - = - +
  160. II. Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng: 1. Ưu điểm: -Sử dụng vật liệu cường độ cao → giảm được kích thước và trọng lượng bả thân → vượt nhịp lớn. Lượng cốt thép giảm trung bình ≈ 30% -Khống chế được khe nứt, bảo vệ cốt thép → tăng tuổi thọ công trình -Độ cứng ↑→ độ võng ↓→ Lnhịp ↑ . -Chịu các tải trọng trùng phục, động, chịu mỏi tốt hơn so với bê tông thường. 2. Nhược điểm: -Chế tạo phức tạp do đòi hỏi phải neo,kích 3. Phạm vi áp dụng: -Sử dụng rộng rải công trình cầu và các công trình khác.
  161. 6.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO DẦM BTCT ƯST I. Phương pháp căng trước khi đổ bê tông: (phương pháp căng trước) Cốt thép CĐC Neo ngầm Neo tạm Bệ căng Neo vào bệ 2. Nguyên tắc chế tạo: -Luồn và mắc cốt thép ƯST vào bệ và kích neo vào bệ. - Dùng kích để căbg cốt thép đạt đến lực căng trước. -Lắp đặt các cốt thép thường. - Đổ bê tông dầm và bảo dưỡng bê tông. -Hạ kích, cắt cốt thép và lấy neo (bằng vữa bê tông )
  162. 3. Nguyên lý làm việc: Sau khi đúc dầm và bê tông đã đông cứng → xã kích → lực nén truyền lên bê tông nhờ lực dính bám giữa cốt thép và bê tông và tại vị trí neo ở đầu cốt thép. 4. Các loại bệ căng cốt thép CĐC: a.Bệ cố định: Thường sử dụng trong công xưởng, nhà máy chế tạo dầm. b. Bệ di động: Được đặt trên các đường ray di chuyển đến các dây chuyền sản xuất : ván khuôn → lắp đặt cốt thép → đổ bê tông → sấy hấp Được sử dụng trong các nhà máy có năng suất cao.
  163. 5. Ưu và nhược điểm: + Ưu điểm: -Lực dính bám giữa cốt thép ƯST và bê tông tốt → đảm bảo cho công trình chịu lực gần như BTCT hơn. - Căng kéo đơn giản và kéo cốt thép một lần → hạn chế tối đa sự mất mát ứng suất do nén đàn hồi. -Sản xuất hàng loạt với chất lượng được đảm bảo. + Nhược điểm: - ảnh hưởng do co ngót và từ biến lớn → giảm ứng suất căng trước trong bê tông. -Xây dựng bệ căng cốt thép rất tốn kém -Kích thước của kết cấu bị hạn chế bởi bệ căng.
  164. II. Phương pháp căng sau khi đổ bê tông: (PP căng sau) 1.Sơ đồ chế tạo: Liền khối Phân khối ngang Neo ngoài Rãnh luồn cốt thép 2. Nguyên tắc chế tạo: -Lắp dựng ván khuôn, cốt thép thường. -Tạo rãnh (các ống gen) để đặt các bó cốt thép ƯST - Khi bê tông đông cứng (đủ cường độ) → luồn bó cốt thép cường độ cao → dùng kích căng cốt thép đạt lực căng trước → neo lại → xã kích → trong bê tông sẽ xuất hiện lực nén trước. -Cắt cốt thép, bơm vữa vào rãnh cốt thép để liên kết cốt thép với bê tông dầm.
  165. 3. Ưu - nhược điểm: + Ưu điểm: -Không cần bệ căng đắt tiền → sử dụng hiệu quả với mọi kết cấu nhịp: lớn và nhỏ; toàn khối và lắp ghép. -Đặc biệt cho phép sử dụng những kết cấu tiến bộ như lắp hoặc đúc từng đốt gắn lại với nhau (công nghệ thi công hẫng). + Nhược điểm: - Công tác căng kéo và neo phức tạp hơn. -Lực dính bám giữa cốt thép và bê tông kém hơn so với phương pháp căng trước.
  166. 6.3: CẤU TẠO NEO – KÍCH - CỐT THÉP CĐC I. Cốt thép: 1. Đối với phương pháp căng trước: -Có các hình thức như sau: +Cốt thép thanh +Cốt thép sợi dạng rời hoặc tao -Các loại này dùng cho kết cấu cầu bản, dầm đặc, bản rỗng (loại có cốt thép dây đàn); Lnhịp ≤ 20m, lực căng trước nhỏ. -khoảng cách tỉnh không lấy như sau: ≥1cm,Ø : sợi ≥3cm,1.5Ø : thanh, tao
  167. 2. Đối với phương pháp căng sau: Chủ yếu thường dùng loại bó cốt thép Bó 1 lớp Bó nhiều lớp Lổ bơm vữa Dây thép buộc Lò xo Ø2-3 Ø3-5 Dây thép buộc Lò xo Ø2-3 Lổ bơm vữa Bó gồm Tao 7 nhiều tao sợi Ø5 Lổ bơm vữa
  168. II. Neo, kích: 1. Loại căng trước: - Dùng các loại neo ngầm trong bê tông, có các loại hình thức sau: 2d 4d Thép CĐC Neo cái d D=2,5d Neo hình khuyên 4d 1cm Bản Thép d'>=2d Thép hình khuyên Neo chỉ dùng với Thép CĐC lực căng nhỏ→ dầm có cốt thép d dây đàn.
  169. + Neo quả trám: L I II D II I I-I II-II Kích thước neo Loại bó (sợi 24 32 48 56 Φ5) D(mm) 80 100 120 160 L(mm) 200 257 300 350
  170. 2. Loại căng sau: 1 Vỏ neo 73 3 1:1 0 1:15 Ø59 Ø55 Ø65 Ø59 Ø120 2 1 Bê tông Neo hình côn 60 20 30 30 2 Lỏi neo 1:1 0 1:15 12 Ø46 Ø59 Ø50 43 30 73
  171. Kích Fresinet: BT lấp đầu neo 1 6 2 3 6 4 5 1 : Xi lanh di động 4 : Khe bơm dầu 2 : Xi lanh cố định 5: Neo, đệm neo hình côn 3 : Pit-tông đóng lõi neo6: Cốt thép cường độ cao
  172. Khi lực căng của bó tăng đến 100 tấn → Neo cốc Cốt thép CĐC Có đầu uốn 8 cong ngàm vào bê tông 2 9 1 BÊ TÔNG 5 DẦM 4 6 7 1: Bê tông Mac 500-700 5: Vỏ neo 8: Thân kích 2: Đai thép tròn 6: Khung kéo 9: Pit-tông kéo 4: Vòng thép đệm 7: Chân chống
  173. 6.4: CẤU TẠO DẦM BTCT ƯST TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ I.Phân loại: Chủ yếu là kết cấu lắp ghép và bán lắp ghép. II. Nguyên lý cấu tạo: 1.Mặt cắt ngang: Dầm T lắp ghép Dầm I bán lắp ghép d d/2 d d/2
  174. Tiết diện giữa nhịp Tiết diện đầu dầm bb bb b h b1=b+2(8÷10)cm h b =36÷40cm b =(60-62)cm 1 b1 (1÷1,5)h 1 b b +Tiết diện dầm có nhiều loại: chữ nhật, chữ I, chữ T yêu cầu chung sao cho tiết kiệm vật liệu (kinh tế ). +Thông thường ta chọn các kích thước tối thiểu nhưng phải đủ để bố trí cốt thép và các yêu cầu cấu tạo.
  175. 2. Các kích thước cơ bản: a. Bản mặt cầu: giống như bê tông thường b. Dầm chủ: + Sườn dầm: b ≥ 12cm: đối với kết cấu đổ tại chỗ. b ≥ 8cm: đối với kết cấu lắp ghép. Đối với dầm T thường lấy b = 14 ÷ 16cm (20cm) + Chiều cao dầm chủ: h = (1/15 ÷ 1/20)L + K/cách giữa các dầm chủ d phụ thuộc vào khổ cầu, loại dầm. Chọn trên cơ sở so sánh tính tóan điều kiện kinh tế giữa dầm và bản +Theo kinh nghiệm với loại dầm chữ T lắp ghép d= 1.6 đến 2.5m
  176. *Một số kích thước định hình cầu dầm ChiÒu dμi k/c tim h h(cm b(cm b P/1dÇ toμn bé l (m) trô h/l (c tt ) ) m (m) (m) m) 12 11.4 12.05 90 1/12.7 16 15 16.8 15 14.4 15.05 90 1/16 16 15 20.9 18 17.4 18.05 120 1/14.5 16 15 28.4 24 23.4 24.05 120 1/19.5 16 15 37.6 33 32.2 33.05 150 1/21.4 16 15 57.5
  177. 3. Bố trí cốt thép ứng suất trước: a. Đối với dầm căng trước: 15÷20cm 20÷25 20÷25 0,3l 0,4l + Đối với loại nhịp nhỏ: L ≤ 20m . Số bó uốn xiên chiếm (1/4÷1/5) tổng số bó. . Uốn tại vị trí cách đầu dầm (0.3 ÷ 0.4)L + Nhịp lớn hơn: . Số bó uốn xiên chiếm 1/3 tổng số bó. . Uốn tại 2 ví trí cách đầu dầm 0.3l hoặc 0,4l Nên bố trí các bó đối xứng qua mặt phẳng dầm.
  178. b. Đối với dầm căng sau: 15÷20cm 30÷40 R1=4 30÷40 R2=4+(1÷2)m R3=4+(2÷4)m (0,15÷0,4)l - Các bó cốt thép được uốn cong và chiếm 30÷40 % tổng số bó. Các điểm uốn nên bố trí so le từ (0.3÷0.4)L - Các bó được uốn lên trên nên có cùng mặt phẳng đối xứng với trục của tiết diện dầm. - Vị trí neo phải tạo mặt vuông góc với bó cốt thép . - Bán kính uốn cong ≥ 4m; các bó kề hau lấy sai khác nhau từ 1 đến 2m và lấy tăng dần từ dưới lên.
  179. c. Các quy định về cách bố trí cốt thép ứng suất trước: Cốt thép bố trí dạng Cốt thép bố trí dạng sợi rời (dây đàn) tao, cụm m c 4 ÷ 5 , 3 =1,5cm > 3cm 5cm >=1cm và Ø 2cm >=5cm và Ø =5cm 4÷5cm >
  180. d.Cốt thép thường trong dầm BTCT ƯST -Dầm BTCT dây đàn: Øđai= 6÷10 ađai≤0.75h,đoạn đầu dầm ađai ≤ 20÷ 30cm. -Dầm dùng bó, tao cốt thép: Ø≥8; ađai≤20cm: khi b≤20cm, ađai≤1.5b: khi b>20cm -Trong đọan đầu dầm (<1/2h): ađai≤10cm và Ø≥10. -Cốt dọc ở sườn dầm là cốt gờ Ø8÷10, a=15 ÷ 20cm -Cốt đai và cốt dọc ở sườn dầm liên kết → lưới. -Cốt thép ở bầu dầm liên kết thành khung. Ngoài ra còn phải bố trí các lưới thép chịu ứng suất cục bộởvị trí neo cốt thép cường độ cao và vị trí kê gối cầu.
  181. Cốt thép chịu lực của BMC Cốt thép cấu tạo của BMC Cốt đai Cốt dọc sườn dầm
  182. III. Các hệ thống bốt trí ƯST trong dầm đơn giản: 1.Bố trí cốt thép thẳng: M T MT NT N e T NT NT Căng cốt thép → lực nén NT và MT = NT*e Tại thớ dưới và trên xuất hiện các ứng suất: N M * y σ d = T + T d T F I N M * y σ t = T − T t T F I
  183. ứng suất tại thớ trên & dưới do tải trọng và căng kéo cốt thép cường độ cao: M N M σ d = − max y + ( T + T y ) I d F I d M N M σ t = min y + ( T − T y ) I t F I t * Nhận xét: -Cốt thép CĐC bố trí thẳng → tại gối sẽ không tránh khỏi việc xuất hiện các ứng suất kéo → bố trí cốt thép căng trước ở bên trên từ 15÷20 % cốt thép ở biên dưới. →Phương pháp này không có lợi: tốn vật liệu, không tăng được khả năng chịu cắt của tiết diện. Nhưng căng kéo cốt thép đơn giản→áp dụng cho nhịp nhỏ, cầu bản (cốt thép dây đàn)
  184. 2. Bố trí cốt thép uốn cong N T NT ax ex x - Khi kéo cong cốt thép CĐC→ nội lực trong dầm: . Lực dọc: N = NT. cosαx . Lực cắt : Q = NT. sinαx . Momen : M = NT.ex Tạo ex và αx hợp lý → MT có thể triệt tiêu Mtải trọng gây ra - Trị số của lực cắt truyền lên bê tông: Q = Qtải trọng -NT* Sinαx → Q giảm Phương pháp này hợp lý hơn phương pháp bố trí cốt thép thẳng. Nhưng công tác căng kéo cốt thép và bố trí neo, kích phức tạp hơn.
  185. Kết hợp cả hai phương pháp trên → bố trí cốt thép dạng gãy khúc (áp dụng cho kết cấu căng trước) Neo chuyển hướng cốt thép
  186. ChCh−−¬¬ngng 77 MMèè && trôtrô ccÇÇuu
  187. 7.1.KHÁI NiỆM CHUNG VỀ MỐ & TRỤ CẦU Mố trụ cầu là bộ phận quan trọng của công trình cầu, có chức năng: -Kê đỡ kết cấu nhịp truyền các tải trọng xuống nền đất. -Trụ cầu có tác dụng phân nhịp -Mố cầu có tác dụng có tác dụng chắn đất đầu cầu và tiếp nối giữa đường và cầu. 1. Các yêu cầu chung của mố trụ cầu: -Thủy lực: chịu tác dụng thủy lực của dòng chảy -Cơ học: chịu các tải trọng tỉnh, động, va chạm. - Môi trường: nhiệt độ, độ ẩm, tác nhân xâm thực - Thông thương dưới cầu: đảm bảo theo các yêu cầu thông thương, tầm nhìn an toàn cho tàu bè qua lại. -Hình dáng - kích thước : đẹp và thoát nước tốt -Thi công dễ dàng, nhanh chóng và sản xuất hàng loạt.
  188. 2. Phân loại mố trụ cầu: a.Phân loại theo vật liệu: +Mố trụ đá +Mố trụ bê tông +Mố trụ BTCT +Mố trụ thép (tháp cầu treo) b. Phân loại theo hình dạng, kết cấu mố trụ: +Mố trụ nặng +Mố trụ nhẹ. c. Phân loại theo đặt điểm chịu lực: +Mố trụ cứng +Mố trụ dẻo. d. Phân loại theo hệ thống kết cấu nhịp
  189. 7.2. CẤU TẠO MỐ CẦU I. Các bộ phận của mố cầu: + 1:Tường đỉnh: là bộ phận chắn đất sau dầm chủ + 2: Xà mủ mố là bộ phận có kê đỡ kết cấu nhịp + 3: Tường trước (thân mố) → tường chắn đất, kê đỡ tường đỉnh và xà mủ mố. 50 50 =75 + 4: bệ mố→đỡthân =25cm 1 mố và tường cánh truyền 25 1, 1: 5 1÷ tải trọng xuống móng 6 1: (hoặc nền đất). 2 7 5 : H 1 +5: Tường cánh: ổn định ÷ 4 : 3 1 nền đường đầu cầu. (0,35÷0,4)H + 7: Mố đất hình nón: giữ 30÷50 30÷50 taluy nền đường đầu cầu, 4 hướng cho dòng chảy êm thuận. Ngoài ra còn có đákê gối cầu, bản quá độ, tường tai
  190. II. Một số loại mố sử dụng phổ biến hiện nay: 1. Mố chữ nhật: (mố nặng) Thân mố móng mố Mố chữ nhật Mố kê +Ưu điểm: -Cấu tạo đơn giản, dễ thi công. + Nhược điểm: -Tốn vật liệu, tiếp nối đầu cầu không êm thuận -Dễ gây han gỉ kết cấu nhịp → áp dụng cho cầu nhịp nhỏ, sông không sâu. +Để khắc phục nhược điểm → mố kê
  191. 2. Mố chữ U : -Khi Hmố lớn, Bcầu rộng để tiết kiệm vật liệu → mố chữ U -Mố chữ U có thể làm bằng đáxây hoặc bê tông -Áp dụng khi Hđất đắp 4÷6m (8÷10m). - Mố chữ U có khả năng chịu lực tốt ổn định chống lật và trượt cao áp dụng phổ biến cho cầu ôtô và đường sắt. - Mô đất hình nón (chỉ đắp sau mố) →↑khẩu độ cầu. Mố chữ U Mố chữ U cải tiến 50 50 =75 =25cm 25 1, 1: 1÷ 1: 5 : H 1 ÷ 4 : 1 (0,35÷0,4)H 30÷50 30÷50
  192. 3. Mố vùi: (mố nặng) - Khi Hđất đắp ≥ 5÷6m và có thể đạt đến 20m → mố chữ U sử dụng vật liệu quá lớn → dùng mố vùi. 50 50 ½mặt sau mố Chính diện mố =25 5 0 =50 ÷ 1 0 0 =150 50 5 0 MNCN ÷ 2 1 H 1 / 0 2 / 1 0 1 ÷ 5 ÷ 5 , / 1 3 ÷ / 1 1 1 (0,4÷0,5)H -Thân mố nằm trong mô đất đầu cầu →↓kích thước mố đáng kể (có thể cấu tạo dạng rỗng) - Thân mố cấu tạo nghiên về bờ→↓khả năng ổn định
  193. -So với mố chữ U, mố vùi có khả năng tiết kiệm vật liệu hơn nhất là khi chiều cao mố lớn. Nhưng do mố đất trước mố lấn ra phía sông → làm thu hẹp dòng chảy → phải kéo dài nhịp để đảm bảo dòng chảy → tốn vật liệu kết cấu nhịp lớn hơn . Do vậy khi chọn phương án mố vùi hay mố chữ U cần phải so sánh trên mọi phương diện.
  194. 4. Mố chữ U tường mỏng: (mố nhẹ) -Sử dụng cốt thép trong thân mố chữ U → giảm các kích thước đến tối thiểu → mố chữ U tường mỏng. Chính diện Mố U tường75 mỏng ½Mặt sau Mố U TM 5 2 15÷40 300÷600 H 1: Tường trước 1 3 2: Tường cánh 4 0,25a a=(0,4÷0,5)H 3: Tường chống ½Mặt bằng Mố U tường mỏng Mố U cải tiến 25-30 =75 =25cm 40÷60 25 1, 4: Bệ mố 1: 1÷ 1: 20÷40 5 5: Bản giảm tải : H 1 ÷ 4 : 1 30÷50 50-100 30÷50 30÷50
  195. -Để giảm khối lượng phần tường cách và bệ mố→ phần trên tường cánh được cấu tạo hẫng . -Trên phương ngang cầu, cấu tạo thêm tường mỏng liên kết tường cánh với tường chống → tạo thành khoang kín → tường cánh làm việc tốt hơn -Mố chữ U tường mỏng có khối lượng bê tông nhỏ hơn nhiều so với mố nặng nhưng lại tốn nhiều cốt thép & thi công phức tạp → ít được sử dụng. Để khắc phục thường thay đổi một số các kích thước hoặc bỏ bớt một số bộ phận: tường chống, tường mỏng → Mố chữ U cải tiến.
  196. 5. Mố chân dê: -Làloại có thân mố là hai hàng cọc (cột), trong đó hàng trước bố trí xiên về phía lòng sông. Loại này chịu lực ngang kém nhưng cho phép giảm vật liệu một cách đáng kể và thi công đơn giản. 75 Mô đất trước mố /4 ÷1 1/3
  197. 7.3. CẤU TẠO TRỤ CẦU I. Các bộ phận của trụ cầu: 1 1 2 1: Đátảng kê 2 gối cầu 3 2: Xà mũ trụ cầu 3 3: Thân trụ cầu 4: Bệ trụ cầu 4 4 5: Móng trụ cầu 5 5
  198. +Đátảng: -Trực tiếp chịu áp lực từ KCN truyền xuống, thường được làm bằng BTCT Mác ≥ 300. -hđátảng ≥ 15cm. Cốt thép trong đátảng chịu lực cục bộ có Ø=8-10; a = 5-10cm + Xà mũ: -Thường được làm bằng BTCT Mác 200÷300. -Chiều cao xà mũ hxà mũ ≥ 40÷50cm -Mặt trên của xà mủ phải cấu tạo dốc thoát nước không nhỏ hơn 1:10, bề mặt láng vữa xi măng. + Thân trụ: -Phân bố áp lực →móng, chịu các lực nằm ngang theo phương dọc và ngang cầu. -Thân trụ có thể được xây bằng đá, bằng bê tông và BTCT, tiết diện đặc hoặc rỗng.
  199. - Hình dạng mặt cắt ngang thân trụ→ít cản trở dòng chảy → ít tạo nên các dòng xoáy ở gần trụ và giảm sự xói lởở đáy sông. Ngoài ra, nó còn chịu các lực va chạm tàu bè, cây trôi vào mùa lũ Tiết diện HCN Tiết diện Vát nhọn B B r = 0,3 m R=B/2 45÷120° B B Tiết diện bán nguyệt Tiết diện Vát nhọn+bán nguyệt
  200. + Bệ trụ: -Có nhiệm vụ truyền tải trọng từ thân trụ→móng → nền đất -Bệ trụ xây bằng đá, bê tông hoặc BTCT. -Khi bệ trụ nằm ở nơi khô thì bệ trụ (mặt trên) thấp hơn mặt đất tự nhiên ≥ 0.5m. -Khi trụ nằm trong nước thì bệ trụ thường thấp hơn MNTN ≥ 0.5m -Kích thước bệ trụ phụ thuộc vào số lượng cọc và cách bố trí cọc.
  201. II. Cấu tạo một số loại trụ cầu: 1. Trụ nặng: B 0 = 1/1 10÷15cm 10÷15cm 40 100÷150cm = 1 0 : 2 4 : 0 1 ÷ H ÷ 1 0 : 4 2 : 0 1 40÷50 ~ 0,2H 40÷50 - Thân trụ có thể xây bằng đá, nhưng lớp đá ngoài cùng phải có khả năng chống phong hóa tốt. - Thân trụ bằng bê tông → bố trí cốt thép Ø=10÷14; a=10-20cm → chống co ngót, lực va chạm
  202. + Trụ nặng sử dụng vật liệu khá lớn (bê tông) → bố trí thép vào thân trụ→thu hẹp kích thước thân trụ theo phương ngang cầu → trụ thân hẹp. + Chiều dài phần hẫng của trụ có thể từ 1.5 ÷ 3m . + So với trụ nặng, nó có thể giảm được 40 đến 50% khối lượng vật liệu thân và bệ trụ, dáng vẽ mỹ quan hơn nhưng tốn nhiều cốt thép hơn. B B 40 htt = 40÷50 40÷50
  203. 2. Trụ cột: -Làloại có kết cấu thanh mãnh → tiết kiệm vật liệu nên được áp dụng rất rộng rãi. Thân trụ gồm các BTCT có tiết diện hình tròn, chữ nhật, dạng đặc hoặc rỗng. -Số lượng cột phụ thuộc bề rộng cầu. Cầu Milau – France: Cầu vượt thung lũng từ Pháp-Bỉ. Cầu dài 2460m rộng 32m - Trụ cột cao 340m D=150÷300cm D=150÷300cm
  204. 150÷300 400÷500 D=80÷200cm
  205. Cầu trụ cột Trên Đường Hồ Chí Minh A-A A A MNCN
  206. 7.4. MỐ TRỤ DẺO I. Khái niệm và sơ đồ tính: 1. Khái niệm: Thân mố trụ dẻo có độ cứng nhỏ, KCN là những dầm đơn giản kê cố định trên xà mủ (liên kết chốt). Khi đótải trọng nằm ngang theo phương dọc cầu (lực hãm xe, áp lực đất lên mố) sẽ phân phối cho các trụ theo tỷ lệ với độ cứng của chúng và biến dạng dọc trụ của được đảm bảo nhờ sự mềm dẻo của mố trụ. Liên kết Cọc BTCT chốt Sơ đồ tính:
  207. II. Cấu tạo mố trụ dẻo theo phương dọc cầu: -Do các trụ cùng tham gia chịu lực với KCN → giữa độ cứng của trụ và Lnhịp có quan hệảnh hưởng lẫn nhau. - Để đảm bảo cho thân trụ đủ chịu lực, (chịu uốn) đống thời vẫn giữ được độ mềm dẻo cần thiết → chiều dài tích lũy biến dạng của KCN ≤ 60m (thường 40÷45 m) L<60m l = 60m l = 60m
  208. -Khi chiều cao trụ tương đối lớn, trong mỗi liên ta bố trí một trụ tăng cường độ cứng gọi là “Trụ neo“. Liên biên Liên gi?a Trụ Trụ neo neo Cấu tạo mặt cắt ngang Trụ dẻo Trụ neo 60 264 40 ÷ 50 60 ÷ 70 H = 5÷7 m H = 30x30 40x40 = 4m 140 ÷ 200
  209. ChCh−−¬¬ngng 88 tÝnhtÝnh toto¸¸nn nnééii llùùcc trongtrong kÕtkÕt cÊucÊu nhÞpnhÞp CCÇÇuu BB££ TT¤¤NGNG CCèètt ThÐpThÐp
  210. 8.1.TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG BẢN MẶT CẦU MÚT THỪA KẾT CẤU LẮP GHÉP 1.1 Tải trọng tác dụng: * Tỉnh tải: 3 -Trọng lượng bản thân: g1 ; n1=1.1 (γ=2.5T/m ) -Trọng lượng các lớp mặt cầu, lan can, tay vịn: g2 ; n2 = 1.5 hoặc 0.9 .Lớp bê tông asphalt : (γ=2-2.3T/m3) .Lớp phòng nước : (γ=1.5T/m3) . Khi tính toán có thể lấy trọng lượng lượng riêng trung bình của các lớp mặt cầu: γ = 1.8 (T/m3) * Hoạt tải: - Thường tính với bánh xe nặng của ôtô, xe xích HT60, xe đặc biệt HK80.
  211. *Sự phân bố tải trọng bánh xe lên bản mặt cầu được xét như sau: +Trường hợp đặt một bánh xe: Theo phæång doüc Cáöu Theo phæång ngang Cáöu a1=a2+2ΔH P P/2 b1=b2+2ΔH 0 450 ΔH 45 ΔH a2 b2 a1 b1 Trong đó: a2 = 0.2cm lấy chung cho xe ôtô, HK80 b2 = 60 cm: H30; b2 = 30cm: H10; b2 = 40cm: H13; b2 = 70cm: HT60; b2 = 80cm: HK80. a1 x b1: diện tích phân bố áp lực hoạt tải tác dụng lên bản.
  212. +Trường hợp đặt hai bánh xe: Theo phæång doüc Cáöu Theo phæång ngang Cáöu P P/2 P/2 0 450 ΔH 45 ΔH a2 c a1 2.b1 a1=a2+2ΔH b1=b2+2ΔH 2b1=c+b1=c+b2+2ΔH
  213. 1.2. Tính nội lực của bản mút thừa trong KC lắp ghép: * Nguyên lý tính toán: -Nội lực được xác định trên 1m chiều rộng bản -Lực tập trung của bánh xe P/2 P/2 được quy về tải trọng phân bố có giá trị là: P0 ΔH P 2 45 P0 = a * b1 b1 lb b1 = b2 + ΔH 45 a = a + 2ΔH 1 2 a a1 a = a1 + lb lb/2 a: Chiều rộng làm việc của bản, xác g1+g2+Po định theo Trimosenco
  214. Mô men tính toán tại tiết diện ngàm: l 2 P *l 2 M tt = (n g + n g ). b + n (1+ μ). 0 b 1 1 2 2 2 h 2 Lực cắt tính toán tại tiết diện ngàm. tt Q = (n1 g1 + n2 g 2 ).lb + nh .(1+ μ).Po .lb
  215. +Khi chiều rộng của cánh lớn áp lực do hoạt tải chỉ truyền xuống bản ta tính như sau: b1 = b2 + ΔH P/2 a1 = a2 + 2ΔH ΔH 45 a = a1 + 2lb − b1 b1 Mô men tính toán tại ngàm: lb 2 tt lb M = (n g + n g ). + n (1+ μ).P .b .(l − b / 2) 45 1 1 2 2 2 h 0 1 b 1 a a1 Lực cắt tính toán tại ngàm: b1/2 Po tt g1+g2 Q = (n1 g1 + n2 g 2 ).lb + nh .(1+ μ).Po .b1
  216. 8.2.TÍNH NỘI LỰC TRONG BMC MÚT THỪA KẾT P/2 CẤU TOÀN KHỐI G2 G1 2.1.Xác định tải trọng tác dụng: *Tĩnh tải: ΔH 45 -Trọng lượng bản thân bản mặt cầu : XO g1 (T/m) ; nt= 1.1 X2 X1 -Trọng lượng các lớp mặt cầu : g2 (T/m) ; nt= 1.5 hoặc 0.9 -Trọng lượng phần lề bộ hành : 45 a a1 gbh(T/m) ; nt= 1.1 xo -Trọng lượng lan can, tay vin : b1 G (T) ; n = 1.5 hoặc 0.9 1 t G2 -Trọng lượng đávĩa : g1+g2 gbh G1 G2 (T) ; nt= 1.1 Các tải trọng tĩnh tải tính cho1m rộng Po của bản (theo phương dọc cầu)
  217. *Nội lực tính toán do tĩnh tải gây ra: x 2 x M tt = (1.1* g +1.5* g ). 2 +1.1* g * x (x + 1 ) +1.5*G * x +1.1*G * x t 1 2 2 bh 1 2 2 2 2 1 1 tt Qt = (1.1* g1 +1.5* g 2 ).x2 +1.1* g bh * x1 +1.5*G2 +1.1*G1 *Hoạt tải: Theo Trimosenko sự làm việc của bản toàn khối tốt hơn so với bản lắp ghép → góc truyền ứng suất 45o xuất phát từ mép ngoài của diện đặt tải -Bề rộng làm việc của bản theo phương dọc cầu: a = a1 + 2.xo a1 = a2 + 2.ΔH -Bề rộng làm việc của bản theo phương ngang cầu: b1 = b2 + 2.ΔH
  218. -Cường độ phân bố của hoạt tải tác dụng lên bản: P / 2 Po = a.b1 -Nội lực tính toán do hoạt tải gây ra: x 2 M tt = n (1+ μ).P . o h h 0 2 tt Qh = nh (1+ μ).P0 .xo Nội lực tổng cộng trong bản mặt cầu: tt tt tt M = M t + M h tt tt tt Q = Qt + Qh
  219. +Khi chiều rộng của cánh lớn áp lực do hoạt tải chỉ truyền xuống bản ta tính như sau: b1 = b2 + 2.ΔH a1 = a2 + 2.ΔH a = a1 + 2lb − b1 Nội lực tính toán tại tiết diện ngàm do hoạt tải gây ra tt M h = nh (1+ μ).P0 .b1.(xo − b1 / 2) tt Qh = nh .(1+ μ).Po .b1
  220. Lưu ý: +Khi xếp hoạt tải phải đặt cách mép đávĩa một một đoạn nhất định là m phụ thuộc vào từng loại xe: m = 0.5m : Xe H30,H18 m = 0.6m : Xe xích XB60 m = 0.65 m : Xe đặc biệt HK80 Ngang Cáöu 1.9 1.1 1.9 m +Bề rộng làm việc của bản a : a ≤1.2 m: Đối với Xe đặc biệt HK80 a =1m: Đối với xe xích XB60
  221. 8.3.TÍNH NỘI LỰC TRONG BẢN MẶT CẦU THEO SƠ ĐỒ BẢN KÊ HAI CẠNH CÓ NHỊP LÀM VIỆC VUÔNG GÓC VỚI PHƯƠNG XE CHẠY 3.1.Nguyên lý tính toán: -Nội lực được xác định trên 1m chiều rộng bản -Tính như dầm đơn giản rồi nhân với hệ số kể đến tính chất ngàm của nó (hệ số ngàm K) M = K.Mo K.M Trong đó: o I Mo : Mô men trong hệ II M : Mô men trong hệ I K’.Mo Mo K : hệ số ngàm II
  222. 3.2.Xác định mô men: 3.2.1.Trường hợp đặt một bánh xe: +Tải trọng tác dụng: -Tĩnh tải bản thân bản : g1 (T/m) P/2 -Tĩnh tải CLMC : g2 (T/m) +Hoạt tải: ΔH 45 a1 = a2 + 2.ΔH b2 b1 b1 = b2 + 2.ΔH Chiều rộng làm việc của bản a a1 l 2 b1 a = a + b ;a ≥ l 1 3 3 b Po Cường độ phân bố của hoạt tải: g1+g2 P / 2 Po = a.b1 lb
  223. +Mô men tính toán tại giữa nhịp bản: l 2 P .b b M tt = (n .g + n .g ). b + n (1+ μ). o 1 (l − 1 ) o 1 1 1 2 8 h 4 b 2 Trong đó: nh: hệ số vượt tải của hoạt tải nh =1.4: xe ôtô nh =1.1: xe xích, xe nặng (1+μ): hệ số xung kích; (1+μ) =1.3: xe ôtô (1+μ) =1 : xe xích, xe nặng
  224. 8.3.2.2.Trường hợp đặt hai bánh xe: Ta coi hai vùng đặt tải đó sẽ tạo ra diện đặt tải chung có chiều dài là: C c + b1 = c + b2 + 2.ΔH P/2 P/2 a1 = a2 + 2.ΔH ΔH 45 lb 2.lb a = a1 + ≥ b2 3 3 b1 b1 +Khi ΔH dày hoặc lb lớn diện đặt tải của hai trục bánh xe a a1 cách nhau 1.6m có thể trùng C+b1 lên nhau (a>1.6m), xác đinh a: Po g1+g2 1 ⎛ lb ⎞ d lb a = ⎜d + a1 + ⎟ ≥ + 2 ⎝ 3 ⎠ 2 3 lb
  225. Cường độ phân bố của hoạt tải: P P1 = a.(c + b1 ) Mô men tính toán tại giữa nhịp bản: 2 tt lb P1.(c + b1 ) ⎛ (c + b1 ) ⎞ M o = (n1.g1 + n1.g 2 ). + nh (1+ μ). ⎜lb − ⎟ 8 4 ⎝ 2 ⎠ 8.3.2.3.Xác định hệ số ngàm K: Hệ số ngàm K phụ thuộc vào sơ đồ tĩnh học của bản và hệ số n xác định như sau: 0.001D.l 3 n = b ()cm2 G.I x
  226. Trong đó: E.h3 D = b ()kg.cm :Độ cứng trụ của bản 12.(1−υ 2 ) 1 n ⎛ a ⎞ I = ⎜ i − 0.63⎟.δ 4 (cm 4 ) :Mô men chống xoắn x ∑⎜ ⎟ i 3 1 ⎝ δ i ⎠ của dầm :Bề rộng và chiều cao của các ai ;δ i : tiết diện hình chữ nhật của dầm. G = 0.435*E (kg/cm2) : Mô đun chống trượt của vật liệu
  227. Sau khi xác định được n, tra bảng xác định được hệ số ngàm K theo bảng 18-trang104 – Sách TK Cầu BTCT & Cầu Thép – N.I.Polivanov Tiế t diệ n n (cm2) tí nh 100 Loạ i bả n toá Mo men tí nh toá n so vớ i Mo n Min Max Min Max Min Max Tạ i dầ m giữ a -0.8 0.25 -0.8 0.25 -0.8 0.25 Bả n liên tụ c Tạ i dầ m biên -0.8 -0.65 -0.5 Ở giữ a nhị p -0.25 0.5 -0.25 0.6 -0.25 0.7 Tạ i dầ m -0.8 -0.65 -0.5 Bả n mộ t nhị p Ở giữ a nhị p0.50.60.7 +Trong tính toán sơ bộ có thể lấy hệ số ngàm K như sau: *Tại tiết diện giữa nhịp K = 0.5 : khi hb/hd ≤1/4; K = 0.7 : khi hb/hd >1/4; bản kê trên dầm thép. *Tại tiết diện gối: K = -0.7
  228. 8.3.3.Xác định Lực cắt: III Bản được coi như dầm đơn giản , để xác I II định lực cắt ta dùng lb đường ảnh hưởng +Lực cắt tính toán : ao=a1>=lb/3 ax1 ax2 a=a1+lb/3>=2lb/3 tt tt tt 45 Q = Qt + Qh l x2 =(n .g + n .g ).( b − x ) x1 1 1 2 2 2 o dah QI P ⎛ y ⎞ 1 x yx1 yx2 + nh .(1+ μ). ∑⎜ ⎟ ⎜ ⎟ xo dah QII 2 ⎝ ax ⎠ 1 1 yx1 yx2
  229. 8.4.TÍNH NỘI LỰC TRONG BẢN MẶT CẦU THEO SƠ ĐỒ BẢN KÊ HAI CẠNH CÓ NHỊP LÀM VIỆC SONG SONG VỚI PHƯƠNG XE CHẠY 8.4.1.Nguyên lý tính toán: -Trường hợp này thường gặp ở kết cấu bản mặt cầu chỉ kê lên dầm ngang, nhịp của loại bản này thường khá lớn (3-4m) -Bề dài tải trọng theo chiều dọc của nhịp trong trường hợp này tương đối nhỏ nên có thể xem như những lực tập trung khi tính toán -Nội lực được xác định trên 1m chiều rộng bản -Tính như dầm đơn giản rồi nhân với hệ số kể đến tính chất ngàm của nó (hệ số ngàm K) M = K.Mo
  230. P/2 P/2 8.4.2.Xác định mô men: Hæåïng xe chaûy +Tải trọng tác dụng: -Tĩnh tải : g1 (T/m) lb lb/2 -Tĩnh tải : g2 (T/m) +Hoạt tải: -Chiều rộng làm việc của bản c1 tương ứng với một dãy bánh xe b c2 lb b = b1 + ;b1 = b2 + 2.ΔH 3 c1 d/4 d b ≥ 2lb / 3: HK80; b ≤ 0.5(c1 + c2 ) : H30 g1+g2 -Theo Winkle M trong dầm max lb xo d đơn giản do hoạt tải tập trung gây âah Mxo xo ra tại TD cách gối một đoạn là xo: y1 y2
  231. l d x = b − d: k/cách hai trục xe theo phương dọc cầu o 2 4 (H30: d = 1.6m) Mô men tính toán lớn nhất trong dầm đơn giản do tĩnh tải và hoạt tải gây ra (hoạt tải H30): x (l − x ) P M tt = (n g + n g ) o b o + n .(1+ μ). (y + y ) o 1 1 2 2 2 h 2.b 1 2 Trong đó: (lb − xo ) (3xo − lb ) y1 = xo . ; y2 = xo . lb lb
  232. Chú ý: +Khi hoạt tải là xe đặc biệt HK80 → Mmax tại giữa nhịp → số trục xe xếp được lên đah khá nhiều (có thể xếp gần vào trong gối) → bề rộng làm việc của bản phải tính riêng với từng trục xe. Mô men lớn nhất tại giữa nhịp: 2 tt lb ⎛ P lb P 1 lb ⎞ M o = (n1 g1 + n2 g 2 ) + nh .⎜ . + 2. . (. −1.2)⎟ 8 ⎝ 2.b 4 2.b ' 2 2 ⎠ Trong đó: b,b’ : bề rộng làm việc ứng với vị trí xếp xe lên đah (giả thuyết nhịp bản chỉ xếp đối xứng được 3 trục xe HK80) +Nhân với K → M trong sơ đồ làm việc thực tế của bản. Cách xác định K tương tự như khi tính bản kê hai cạnh có nhịp làm việc vuông góc phương xe chạy.
  233. 8.4.3. Xác định lực cắt: Bản được coi như dầm đơn giản , để xác định lực cắt ta dùng đường ảnh hưởng I II +Lực cắt tính toán : II I lb tt tt tt Q = Qt + Qh bo=b1>=lb/3 bx1 bx2 b=b1+lb/3 l =(n .g + n .g ).( b − x ) 1 1 2 2 2 o 45 x2 P ⎛ y ⎞ x1 + n .(1+ μ). ⎜ x ⎟ dah QI h 2 ∑⎜ b ⎟ ⎝ x ⎠ 1 yx1 yx2 xo dah QII 1 1 yx1 yx2
  234. 8.5.TÍNH NỘI LỰC TRONG BẢN MẶT CẦU THEO SƠ ĐỒ BẢN KÊ BỐN CẠNH 8.5.1.Nguyên lý tính toán: -Bản làm việc theo hai phương. -Nội lực được xác định trên 1m chiều rộng bản theo hai phương (tách 1m theo phương dọc và ngang cầu ) -Tính như dầm đơn giản rồi nhân với hệ số kể đến tính chất ngàm ở hai đầu. Hãû IHãû II M = K.Mo Trong đó: 1m Mo: Mô men xác định la trong hệ II 1m M : Mô men trong hệ I K : số kể đến tính chất Hãû I ngàm ở hai đầu Hãû II lb
  235. 8.5.2.Xác định mô men: +Xét bản kê 4 cạnh chịu tải trọng P như hình vẽ. +Theo B.G.Galerkin sẽ gây ra mô men theo các phương trong hệ II xác định như sau: M a = α.P Hãû IHãû II M b = β.P Trong đó: 1m α,β : là các hệ số tra bảng P (Phụ lục 12-.I.Polivanov) a1 la phụ thuộc vào các tỷ số : b1 1m l b a Hãû I b ; 1 ; 1 Hãû II la la la lb
  236. +Mô men do tĩnh tải: Trường hợp đặc biệt khi tải trọng P = q.la.lb (q: trọng 2 lượng bản /1m ) phân bố trên diện tích : a1=la; b1=lb Chú ý: *Khi tải trọng đặt không đúng tâm của bản, áp dụng nguyên lý cộng tác dụng → mô men cần tìm. +Trường hợp tải trọng không đúng tâm như sau: M = α .P −α .P b1 a m m n n mm M b = β m .Pm − β n .Pn a1 Trong đó: nn la αm;βm: tra bảng ứng với mmmm n n α ;β : tra bảng ứng với nnnn n n m m Pm;Pn: tải trọng ứng với mmmm;nnnn lb
  237. m nnm p qqp +Trường hợp tải trọng lệch tâm như la hình sau: q q p p m n n m +Mô men phân phối cho các phương: lb 1 M = ()α .P −α .P −α .P +α .P a 4 m m n n p p q q 1 M = ()β .P − β .P − β .P + β .P b 4 m m n n p p q q
  238. Chú ý: +Các công thức trên chỉ đúng khi : la lb thì thay mẫu số bằng lb và tử số bằng la tt tt *Mô men tính toán trong sơ đồ thực: M = K.Mo -Tại ½ nhịp: tt tt tc M1/ 2 = 0.525[M t + nh .(1+ μ).M h ] -Tại gối: tt tt tc M 1/ 2 = −0.75[M t + nh .(1+ μ).M h ] Trong đó: tt Mt : M do tĩnh tải gây ra, xác định theo B.G.Galerkin tt Mh :M do hoạt tải gây ra, xác định theo B.G.Galerkin
  239. 8.5.2.Xác định lực cắt: +Khi tính toán coi tải trọng phân bố theo hướng la;lb tỷ lệ nghịch với độ võng của M các dầm giả tạo đó fa +Tại điểm M xét tải trọng phân bố g sẽ phân phối cho Các phương l ;l là g và g a b a b fb g = ga + gb Mặt khác tại M ta có: g .l 4 g .l 4 f = f → a a = B. b b a b E.I E.I 4 4 g.lb g.la ⇒ g a = B 4 4 ; gb = 4 4 la + B.lb la + B.lb
  240. Trong đó: B: là hệ số phụ thuộc vào tính chất liên kết ở các cạnh la B=1la B=1 laB=2 la B=5 lb lb lb lb +Với tải trọng tập trung : Ta có quy luật phân bố theo các phương la;lb là Pa và Pb với: P = Pa + Pb P.δ b P.δ a Mặt khác : Pa .δ a = Pb .δ b ⇒ Pa = ; Pb = δ a + δ b δ a + δ b Trong đó: δa;δa : là độ võng của dầm có nhịp la;lb do P=1 gây ra có xét đến tính chất liên kết ở hai đầu (tra bảng 19) +Sau khi phân bố g và P theo các phương la;lb → Q như t/hợp bản kê hai cạnh, có xét đến bề rộng làm việc .
  241. 8.6.TÍNH NỘI LỰC TRONG BẢN MẶT CẦU CỦA KẾT CẤU NHỊP KHÔNG CÓ DẦM NGANG. Tính toán bản của kết cấu nhịp không có dầm ngang là bài toán không gian phức tạp → dùng các phương pháp gần đúng xác định nội lực từ hai trường hợp đặt lực như sau: + Nội lực do tải trọng cục bộ. + Nội lực do bản làm việc không gian với KCN. Nội lực nhận được bằng cộng hai kết quả lại với nhau. 8.6.1.Xác định nội lực do tải trọng cục bộ: Nội lực của bản do tải trọng cục bộ tính như bản kê hai cạnh.
  242. 8.6.2.Xác định nội lực do bản làm việc với kết cấu nhịp: +Tách và xét 1m chiều rộng bản tại tiết diện giữa nhịp dầm chủ→bản như dầm liên tục kê trên các gối tựa đàn hồi là các dầm chủ. +Vẽ đah các phản lực gối đàn hồi Ri theo các công thức hoặc phương pháp tra bảng. +Từ đah các phản lực Ri vẽ các đah mô men tại các tiết diện gối và giữa nhịp bản, đah lực cắt Q khi cho lực P=1 di chuyển theo phương ngang cầu. Tung độ đah M, Q tại các tiết diện có thể biểu diễn qua các công thức sau đây:
  243. r 123 a3 a2 a1 x P=1 xr KHI P=1 ÅÍ BÃN TRAÏI TIÃÚT DIÃÛN r r Mr Qr R1 R2 xr r Mr KHI P=1 ÅÍ BÃN PHAÍI TIÃÚT DIÃÛN r Qr R1 R2 *Khi lực P=1 ở bên trái *Khi lực P=1 ở bên phải tiết diện tính toán “r” : tiết diện tính toán “r” M r = −()x − xr + ∑ Ri .(0.5ai − xr ) M r = ∑ Ri .(0.5ai − xr ) trai trai Q = −1+ R r ∑ i Qr = ∑ Ri trai trai
  244. Sau khi vẽ các đah, ta tiến hành xếp tải lên đah nội lực tính toán. Tải trọng tác dụng bao gồm: *Hoạt tải đoàn người: Pn = 0.3-0.4 T/m *Hoạt tải của dãy bánh xe là Po’’= 0.5Ktđ Trong đó: Ktđ : tải trọng tương đương của ô tô hoặc xe đặc biệt, tra với đah dạng parabol có chiều dài chất tải bằng chiều dài nhịp của dầm chủ.
  245. 8.7.KHÁI NIỆM HỆ SỐ PHÂN PHỐI NGANG CỦA TẢI TRỌNG VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PPN CỦA TẢI TRỌNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÒN BẨY. Công trình Cầu là hệ không gian phức tạp → Việc tính toán chính xác các phản ứng của hệ không gian sẽ rất phức tạp → Trong phân tích thiết kế Cầu thường phân tích theo sơ đồ phẳng→ Việc chuyển đổi phân tích từ sơ đồ không gian về sơ đồ phẳng được thực hiện thông qua một giá trị hệ số, đólàhệ số phân phối ngang của tải trọng Đây là một vấn đề cơ bản cần phải giải quyết trong lĩnh vực thiết kế công trình nói chung.
  246. 8.7.1.Định nghĩa HSPPN của tải trọng: (η) Hệ số phân phối ngang của tải trọng (gọi tắt là HSPPN) là áp lực truyền lên phân tố dầm đang xét khi đặt tải lên đah áp lực theo phương ngang cầu. Ví dụ minh họa: 0.5 d 1.1 d Tiến hành xếp xe bất lợi P/2 P/2 P/2 P/2 lên đah theo phương 12 ngang ta tìm được áp Dah R1 y2 y3 y4 lực tác dụng lên dầm 1: y1 P P P P ⇔ .y + .y + .y + .y 2 1 2 2 2 3 2 4 1 = P . y = P.η 2 ∑ i oto ηôtô : được gọi là HSPPN của tải trọng ô tô
  247. → Để xác định HSPPN cần tiến hành hai bước: + Thiết lập đah áp lực lên các dầm theo phương ngang cầu, hiện nay áp dụng theo ba phương pháp như sau: * Phương pháp đòn bẩy * Phương pháp nén lệch tâm * Phương pháp dầm liên tục kê trên các gối tựa đàn hồi. + Xếp tải lên đah áp lực đó để xác định HSPPN •Xe ô tô, xe đặc biệt : 1 η = . y oto,XDB 2 ∑ i • Đoàn người : ηng =ω
  248. 8.7.2.Xác định HSPPN của tải trọng theo phương pháp đòn bẩy: 7.7.2.1.Giả thuyết tính toán: -Độ cứng của hệ liên kết ngang là vô cùng bé → các dầm dọc được coi là độc lập, không liên kết với nhau -Dầm ngang được xem như những dầm đơn giản hoặc mút thừa. 8.7.2.2.Nguyên lý phân bố tải trọng: Tải trọng phân bố xuống các dầm dọc theo quy luật đòn bẩy, tức là tải trọng phân bố tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm đặt lực đến dầm tính toán.
  249. 8.7.2.3.Sơ đồ và cách tính: Pn 123 n Wn P/2 P/2 Dah R1 1 yi P/2 P/2 Dah R2 1 P/2 P/2 P/2 P/2 Dah R3 1 yi -Từ giả thuyết tính toán của phương pháp đòn bẩy ta vẽ đah áp lực lên các dầm chủ như trên → HSPPN theo công thức sau: 1 η = . y η = ω oto,XDB 2 ∑ i ng
  250. 8.7.2.3.Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng: *Ưu điểm: -Phương pháp tính đơn giản, dễ áp dụng *Nhược điểm: -Đây là phương pháp gần đúng → có sai số *Phạm vi áp dụng: -Sử dụng khi KCN có: + EJngang không chắc chắn + Liên kết ngang không liên tục + Cốt thép trong dầm ngang ít + Bản mặt cầu bị cắt đứt theo chiều dọc cầu. -Áp dụng cho KCN có 2-3 dầm chủ, TD hình hộp. -Tính toán với các tiết diện gần trong phạm vi gối của KCN có nhiều dầm chủ. -Tính toán lực cắt trên suốt chiều dài nhịp.
  251. 8.8.XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN PHỐI NGANG CỦA TẢI TRỌNG THEO PHƯƠNG PHÁP NÉN LỆCH TÂM. 8.8.1.Giả thuyết tính toán: -Hệ liên kết ngang có độ cứng EJngang → ∞ -Khi chịu tải trọng kết cấu ngang chỉ có chuyển vị mà không có biến dạng (chuyển vị thẳng và xoay toàn khối) 8.8.2.Nguyên lý phân bố tải trọng: -Tải trọng phân bố xuống các dầm như trong kết cấu chịu nén lệch tâm. -Đường ảnh hưởng áp lực có dạng thẳng
  252. 8.8.3.Sơ đồ và cách tính: Áp lực do lực P=1 đặt lệch tâm tác dụng lên dầm thứ “i” xác định như sau: xo EJngang P=1 M=1.xo P=1 1 2 a3 a2 a1 AÏp læûc do P=1 P=1 AP M=xo AÏp læûc do M=xo i M Ai AÏp læûc täøng cäüng
  253. P +Do P=1 đặt đúng tâm: AP = i n +Do M=xo đặt đúng tâm: Ta có: M M =1.xo = ∑ Ai .ai (1) M M M A1 A2 Ai M M ai = = = → Ai = A1 a1 a2 ai a1 M M ai A1 2 (1) ⇒ M = xo = ∑ A1 .ai = ∑ai a1 a1 M xo.a1 M xo.ai ⇒ A1 = 2 → Ai = 2 ∑ai ∑ai
  254. → Áp lực lên dầm thứ “i” do tải trọng P=1 đặt lệch tâm là: P M 1 xo .ai Ai = Ai + Ai = ± 2 n ∑ai Chú ý: -Khi vẽ đah lên các dầm ta chỉ cần tính hai tung độ tại dầm 1 và 1’ → đah áp lực lên dầm tính toán: * Đah áp lực lên dầm 1: 1 a .a -Tung độ tại 1 và 1’ : 1 1 y1;1' = ± 2 n 2.∑ai * Đah áp lực lên dầm 2: -Tung độ tại 1 và 1’ : 1 a1.a2 y1;1' = ± 2 n 2.∑ai
  255. +Sau khi vẽ đah áp lực, chất tải lên đah → HSPPN 0.5 d 1.1 d P/2 P/2 P/2 P/2 1 2 Wn Dah R1 yi y1' y1 1 η = . y η = ω oto,XDB 2 ∑ i ng
  256. 8.8.4.Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng: *Ưu điểm: -Xác định được ngay dầm làm việc bất lợi nhất -Áp dụng thuận lợi vì xác định HSPPN dưới dạng một công thức tường minh. *Nhược điểm: -Giả thuyết EJngang→∞ là rất ít gặp trong thực tế→kết quả tính toán trong nhiều trường hợp không phù hợp với thực tế chịu lực của công trình. *Phạm vi áp dụng: -KCN có dầm ngang độ cứng lớn -Áp dụng trong kết cấu dầm thép liên hợp bản BTCT -Áp dụng khi tính toán sơ bộ.
  257. 8.9.XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN PHỐI NGANG CỦA TẢI TRỌNG THEO PHƯƠNG PHÁP DẦM KÊ TRÊN CÁC GỐI TỰA ĐÀN HỒI. 8.9.1.Giả thuyết tính toán: -Độ cứng EJngang = const → dưới tác dụng của tải trọng tiết diện ngang vừa có chuyển vị vừa có biến dạng. -Xem dầm ngang như một dầm liên tục kê trên các gối tựa đàn hồi là các dầm chính. 8.9.2.Nguyên lý phân phối tải trọng: -Tải trọng phân bố xuống các dầm chính tương tự như trường hợp phân bố tải trọng lên các gối đàn hồi của một dầm liên tục. Sự phân bố của tải trọng phụ thuộc vào độ cứng của dầm dọc, dầm ngang. EJngang càng lớn, tải trọng càng phân bố cho nhiều dầm. -Đường ảnh hưởng sẽ có dạng cong.
  258. 8.9.3.Sơ đồ và cách tính: EJngang = const k 01 r n k' P=1 k 0 1 r n k' P R nr P=1 M P=1 k 01 r n k' dk d P R nk Từ lý thuyết về dầm liên tục trên các gối tựa đàn hồi (phương trình 5 mô men) → xác định đah áp lực lên các gối đàn hồi và lập thành bảng (Phụ lục 10)
  259. +Các giá trị trong bảng tra phụ thuộc vào số lượng nhịp và hệ số phụ thuộc vào tỷ số độ cứng của dầm chủ và dầm ngang (α) : d 3 α = ' 6.E.J .Δ P Trong đó: J 5 p.l 4 dam.ngang Δ = . J'= J1m.rongban + P a 384 E.J dam J .d 3 α =12.8 dam J ' .l 4
  260. *Cách tra bảng: +Khi P=1 di động trên các gối từ o-n : tiến hành tra bảng 1/ trang 478-481/ Phụ lục 10 -TK Cầu BTCT & Cầu thép) P để xác định các giá trị tung độ Rnr P Rnr : Phản lực tại gối “n” do lực P=1 đặt tại gối “r” gây ra +Khi P=1 đặt tại đầu mút thừa, phản lực tại gối “n”: P P M Rnk = Rno + d k .Rno M Rno : Phản lực tại gối “n” do mô men M=1 đặt tại gối “o” gây ra (tra bảng 2-phụ lục 10). Giá trị trong bảng tra là M d.Rno do vậy ta phải chia giá trị tìm được cho d → Công thức được viết lại như sau: d R P = R P + k R M nk no d no
  261. *Trình tự các bước tiến hành khi xác định HSPPN theo phương pháp dầm liên tục kê trên các gối tựa đàn hồi: + Xác định các số liệu ban đầu của kết cấu nhịp: khoảng cách, kích thước dầm chủ; khoảng cách, kích thước dầm ngang (nếu có) + Xác định Jdầm chủ; Jdầm ngang + Xác định hệ số mềm α P +Tra bảng xác định các tung độ đah: Rnr M +Tính tỷ số dk/d sau đótra bảng xác định: d.Rno +Tính các tung độ tại mút thừa theo công thức: P P M Rnk = Rno + d k .Rno +Vẽ đah áp lực lên các dầm, xếp xe bất lợi để xác định HSPPN.
  262. 8.9.4.Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng: *Ưu điểm: -Kết quả tính toán khá chính xác . -Đây là phương pháp tổng quát nhất so với hai phương pháp: đòn bẩy và nén lệch tâm. Hay nói cách khác: α→0: Trở thành phương pháp nén lệch tâm α→∞ : Trở thành phương pháp đòn bẩy. *Nhược điểm: -Khó suy luận được dầm bất lợi ngay để thiết kế. -Chưa đề cập đến yếu tố xoắn trong KCN. *Phạm vi áp dụng: -Sử dụng hợp lý khi 0.005 ≤α≤1.5 -Cầu có khổ rộng , TD ngang có biến dạng rõ rệt -Nếu số nhịp trong mặt cắt ngang >8 trong tính toán chỉ dùng 8 nhịp, vì ảnh hưởng của các nhịp tiếp theo không đáng kể.
  263. 8.9.5.Sự thay đổi hệ số phân phối ngang của tải trọng: +Đối với các tiết diện gần phạm vi gối, hai phương pháp NLT & DLTTCGĐH sẽ không chính xác . +Tại các tiết diện gần gối ta xác định theo phương pháp đòn bẩy sẽ cho kết quả chính xác hơn. Sự biến đổi HSPPN có thể lấy theo hình sau: η η η' η' 1 1 1 1 (8-6)l (8-6)l - Thường chỉ tính toán sự thay đổi HSPPN cho thành phần nội lưc có giá trị lớn tại gối, và thiên về an toàn có thể lấy HSPPN theo phương pháp đòn bẩy khi tính toán lực cắt Q trên suốt chiều dài nhịp.
  264. THEO PHÆÅNG NGANG CÁÖU Dáöm doüc phuû 8.11.TÍNH TOÁN NỘI LỰC hb TRONG DẦM DỌC PHỤ h1 Dáöm chuí h CỦA KẾT CẤU NHỊP Dáöm ngang lb 8.11.1.Xác định tải trọng tác dụng: 8.11.1.1.Tĩnh tải: -T/lượng dầm dọc phụ : l1 gdd = 2.5(h1-hb).b (T/m) -Trọng lượng CLMC g1: g1 = gmc.lb l2 THEO PHÆÅNG DOÜC CÁÖU -Trọng lượng bản mặt cầu g : Dáöm doüc phuû 1’ hb g1’ = gb.lb h1 h Dáöm ngang Dáöm chuí g1+g1' gdd l1
  265. 8.11.1.2.Hoạt tải: Xác định hệ số phân phối ngang của hoạt tải đối với dầm dọc phụ. Dáöm doüc phuû Trị số tại giữa nhịp lb hb h1 (1/4 chiều dài đah) được Dáöm chuí h xác định theo công thức gần đúng: lb lb l 3 ξ = 0.5 1 l 3 + l 3 1 b ξ 1 ξ âah aïp læûc lãn dáöm doüc *Chú ý: khi l1>=2lb thì đah có dạng gãy khúc thành đah dạng tam giác. -Hệ số phân phối ngang khi xếp 1 η = . y tải trọng ô tô, xe đặc biệt: oto,XDB 2 ∑ i
  266. Dáöm doüc phuû 8.11.2.Xác định Mô men tính toán: hb 8.11.2.1.Đối với hoạt tải: h1 Để đơn giản ta tính với sơ đồ dầm đơn giản có cùng h chiều dài nhịp, sau đó nhân với hệ số có xét đến tính chất liên tục của dầm: M M 0 = (1+ μ).η.∑ Pi .yi 8.11.2.2.Đối với tĩnh tải: âah M1/2 l1/2 Nếu chiều dài các nhịp dầm dọc phụ chêch nhau l1/4 không quá 20%, dầm dọc phụ sẽ tính như một dầm âah Qg liên tục theo các công thức gần đúng: 1 8.11.2.3. Công thức xác định mô men tính toán: 0.5 âah Q1/2 +Tại tiết diện giữa nhịp: 0.5 2 max M 0.5 = 0.05∑(ni .gi )l1 + nh 0.7M o 2 min M 0.5 = 0.05∑ 1 ()ni .gi l1 − nh 0.3M o +Tại tiết diện các gối giữa: 2 max M g = −0.08∑ 1 (ni .gi )l1 + nh 0.2M o 2 min M 0.5 = −0.08∑()ni .gi l1 − nh 0.9M o Trong đó: 2 ' :khi nội lực do tĩnh tải và hoạt tải cùng dấu. ∑()ni .gi l1 =1.1 (g o + g1 )+1.5g1 2 ' ∑ 1 ()ni .gi l1 = 0.9 (g o + g1 )+ 0.9g1 :khi nội lực do tĩnh tải và hoạt tải trái dấu.
  267. Biểu đồ bao mô men trong dầm dọc Chú ý: M tại gối biên lấy bằng 1/2 M tại gối giữa 8.11.3.Xác định Lực cắt tính toán: Được xác định theo các công thức gần đúng có xét đến tính chất liên tục của dầm: +Tại tiết diện gối biên: Q = 0.45∑(ni .gi ).l1 + nh 0.95Qo +Tại tiết diện trái gối thứ 2: Q = −0.55∑(ni .gi ).l1 − nh1.15Qo +Tại tiết diện phải gối thứ 2 và các gối tiếp theo: Q = 0.5∑(ni .gi ).l1 + nh1.15Qo
  268. 8.11.3.Xác định Lực cắt tính toán: +Tiết diện giữa nhịp thứ 1: Phần dương: Q = −0.1∑ 1 (ni .gi )l1 + nh 0.9Q1 Phần âm : Q = −0.1∑ 1 (ni .gi )l1 − nh1.4Q1 +Tiết diện ở giữa nhịp 2 và các nhịp tiếp theo: Q = 0.3 n .g l + n 1.6Q Trong đó: ∑ 1 ( i i ) 1 h 1 Qo,Q1: lực cắt tại gối và giữa nhịp gây ra trong dầm đơn giản được xác định bằng đah có xét đến HSPPN và hệ số xung kích. Biểu đồ bao lực cắt trong dầm dọc
  269. TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DẦM NGANG CỦA KẾT CẤU NHỊP *Đặc điểm tính toán nội lực trong dầm ngang +Cục bộ: Coi dầm ngang là dầm liên tục trên các gối cứng chịu tải trọng cục bộ của các bánh xe ô tô hoặc xe đặc biệt và tĩnh tải. +Không gian: do dầm ngang cùng tham gia làm việc với toàn bộ kết cấu nhịp THEO PHÆÅNG DOÜC CÁÖU Dáöm doüc phuû → Nội lực tính toán hb sẽ bằng tổng nội lực cục bộ và không h1 h gian gây ra. Dáöm ngang Dáöm chuí
  270. 8.12.TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DẦM NGANG CHỊU LỰC CỤC BỘ 8.12.1.Xác định tĩnh tải tác dụng: HÃÛ DÁÖM PHÆÏC TAÛP Dáöm doüc phuû HÃÛ DÁÖM ÂÅN GIAÍN hdn hdn h Dáöm ngang Dáöm ngang l1 l1 Dáöm ngang l1 l1 l2 l2 *Tĩnh tải bao gồm: -Trọng lượng bản thân dầm ngang : gdn (go) (T/m) -Trọng lượng bản mặt cầu : gbmc (g1) (T/m2) -Trọng lượng các lớp mặt cầu : glmc (g1’) (T/m2) -Trọng lượng dâm dọc phụ (nếu có) : gdd (go’) (T/m)
  271. +Đối với hệ dầm phức tạp . Tất cả các tải trọng tĩnh được xem như tải trọng phân bố đều trên suốt chiều dài dầm ngang , có giá trị là g2 : l1 g 2 = 2.5()hdn − hb .bdn + g dd . + ()gbmc + glmc .l1 l2 +Đối với hệ dầm đơn giản . Tĩnh tải phân phối theo quy luật bản kê 4 cạnh. Có thể thay thế biểu đồ hình tam giác bằng biểu đồ tải trọng phân bố đều với gía trị như sau: 2 2 g ' = g ; g ' = g bmc 3 bmc lmc 3 lmc 8.12.2.Xác định hoạt tải tác dụng: Vẽ đah của áp lực tác dụng lên dầm ngang: +Nếu kết cấu nhịp là hệ dầm phức tạp: đah áp lực lên dầm ngang có dạng tam giác. +Nếu KCN là hệ dầm đơn giản và có bố trí khe nối dọc ở bản. tải trọng chỉ truyền xuống dầm ngang từ các bộ phận trực tiếp kê lên dầm ngang với chiều dài l2. +Nếu KCN là hệ dầm đơn giản không có bố trí khe nối dọc ở bản. đah áp lực dạng gãy khúc. Tung độ đah áp lực tại ¼ chiều dài của nó là: 3 l2 ξ = 0.5 3 3 l2 + l1
  272. *Sau khi vẽ đah áp lực lên dầm ngang. Tiến hành xếp tải trọng lên đah để xác định áp lực của một dãy bánh xe tác dụng lên dầm ngang (xếp xe theo phương dọc cầu): ' R Po = 0.5∑ Pi .yi 8.12.3.Xác định nội lực trong dầm ngang do tải trọng cục bộ: -Vẽ đah nội lực trong dầm ngang như đối với dầm đơn giản: đahM; đahQ -Xếp tải lên đah nội lực dầm ngang theo phương ngang cầu. Sau đó nhân kết quả thu được với các hệ số để xét đến sự liên tục. *Mô men tính toán: (dầm ngang liên tục hai nhịp) -Tại giữa nhịp: 2 max M 0.5 = 0.06∑(n1.g1 ).l2 + nh 0.7M o 2 min M 0.5 = 0.06∑ 1 ()n1.g1 .l2 − nh 0.25M o -Tại gối giữa: 2 max M g = −0.12∑ 1 (n1.g1 ).l2 2 min M g = −0.12∑()n1.g1 .l2 − nh 0.9M o Mo: mô men tại giữa nhịp xác định trong dầm đơn giản: ' M 0 = (1+ μ)∑ Po .yi ' ∑()ni .gi =1.1(g o + g1 )+1.5g1 ' ∑ 1 ()ni .gi = 0.9(g o + g1 )+ 0.9g1
  273. *Lực cắt tính toán: Được xác định theo các công thức gần đúng có xét đến tính chất liên tục của dầm: +Tại tiết diện gối biên: Q = 0.45∑(ni .gi ).l1 + nh 0.95Qo +Tại tiết diện trái gối thứ 2: Q = −0.55∑(ni .gi ).l1 − nh1.15Qo +Tại tiết diện phải gối thứ 2 và các gối tiếp theo: Q = 0.5∑(ni .gi ).l1 + nh1.15Qo +Tiết diện giữa nhịp thứ 1: Phần dương: Q = −0.1∑ 1 (ni .gi )l1 + nh 0.9Q1 Phần âm : Q = −0.1∑ 1 (ni .gi )l1 − nh1.4Q1 +Tiết diện ở giữa nhịp 2 và các nhịp tiếp theo: Q = 0.3∑ 1 (ni .gi )l1 + nh1.6Q1 Với Qo,Q1: lực cắt tại gối và giữa nhịp gây ra trong dầm đơn giản được xác định bằng đah có xét đến HSPPN và hệ số xung kích. ' Qo,1 = (1+ μ).∑ Po .yi
  274. 8.13.TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DẦM NGANG LÀM VIỆC VỚI KCN 8.13.1.Trình tự tính toán nội lực trong dầm ngang làm việc với KCN: r 1 2 3 a3 a2 a1 x P=1 xr Mr KHI P=1 ÅÍ BÃN TRAÏI TIÃÚT DIÃÛN r Qr r R1 R2 xr Mr KHI P=1 ÅÍ BÃN PHAÍI TIÃÚT DIÃÛN r Qr r R1 R2 +Vẽ đah các phản lực gối đàn hồi Ri theo các công thức hoặc phương pháp tra bảng. +Từ đah các phản lực Ri vẽ các đah mô men tại các tiết diện gối và giữa nhịp bản, đah lực cắt Q khi cho lực P=1 di chuyển theo phương ngang cầu.
  275. Tung độ đah M, Q tại các tiết diện có thể biểu diễn qua công thức: *Khi lực P=1 ở bên trái tiết diện tính toán “r” : M r = −(x − xr )+ ∑ Ri .(0.5ai − xr ) trai Qr = −1+ ∑ Ri trai *Khi lực P=1 ở bên phải tiết diện tính toán “r” : M r = ∑ Ri .(0.5ai − xr ) trai Qr = ∑ Ri trai Sau khi vẽ các đah, ta tiến hành xếp tải lên đah → nội lực tính toán. Tải trọng tác dụng bao gồm: *Do tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm ngang: -Mặt đường xe chạy : p1 (T/m) -Đường người đi : p2 (T/m) -Lan can : P (T) *Hoạt tải: -Hoạt tải đoàn người: P’’n = qn.l1 (T/m) -Hoạt tải của dãy bánh xe là : P’’o = 0,5.Ktd.l1 (T/m)
  276. Trong đó: Ktđ : tải trọng tương đương của hoạt tải, tra với đah dạng parabol l1 : khoảng cách giữa các dầm ngang qn (T/m2): cường độ tải trọng đoàn người. Công thức xác định nội lực tính toán: tt '' '' S = ∑()ni .pi .ω + nt .P∑ yt + nh .(1+ μ)Po ∑ yi + nh .Pn .ωn Chú ý: + Nội lực do tĩnh tải được tính hai lần với nt=1.5 và nt=0.9 trị số lớn sẽ cộng với nội lực do hoạt tải có cùng dấu với nội lực do tĩnh tải gây ra; trị số nhỏ sẽ cộng với nội lực khác dấu của hoạt tải. +Hệ số xung kích đối với hoạt tải ô tô phải xác định theo chiều dài nhịp của dầm chính. +Cộng nội lực trong trường hợp làm việc với kết cấu nhịp với nội lực do tải trọng cục bộ để được giá trị nội lực cuối cùng.
  277. 8.6.3.Ví dụ minh họa: Cho mặt cắt ngang kết cấu nhịp như hình vẽ sau: 1.5m 7m 1.5m 0 12k 3 4 1m 2m 2m 2m 2m 1m Yêu cầu: Xác định nôi lực trong dầm ngang tại tiết diện “k” khi dầm ngang tham gia làm việc với kết cấu nhịp dưới tác dụng của hoạt tải; biết các số liệu tính toán như sau: -Chiều dài nhịp tính toán: l = 30 (m) -Khoảng cách giữa các dầm ngang l1 = 4(m) -Hoạt tải tác dụng : H30 + đoàn người 300kg/m2 Giải: + Để xác định nội lực trong dầm ngang tại tiết diện “k” khi tham gia làm việc với KCN ta phải vẽ đah áp lực lên dầm số 0; và 1 như sau: Áp dụng phương pháp nén lệch tâm ta có: *Đối với dầm “0”: 2 1 a1 1 8.8 y1;1' = + 2 = ± 2 2 = 0.6 ; − 0.2 n 2∑ ai 5 2.()8 + 4
  278. *Đối với dầm “1”: 1 a1 .a2 1 8.4 y1;1' = + 2 = ± 2 2 = 0.4 ; 0 n 2∑ai 5 2.()8 + 4 Áp dụng công thức trên ta thiết lập được công thức xác định tung độ đah của nội lực tại tiết diện “k” như sau: +Khi P=1 di động bên trái tiết diện “k” M = -(x-2) + 3.R0 + R1 Q = -1 + R0 + R1 +Khi P=1 di động bên phải tiết diện “k” M = 3.R0 + R1 Q = R0 + R1 *Từ biểu thức trên ta vẽ được đah M và Q như sau: Nội lực tính toán tại tiết diện “r” do hoạt tải gây ra khi dầm ngang làm việc cùng với kết cấu nhịp: tt '' '' S = nh .()1+ μ Po ∑ yi + nh .Pn .ω nh = 1.4 ()1+ μ =1.11
  279. ktd : tải trọng tương đương của H30 tra bảng 3/trang 460-TK cầu BTCT & Cầu thép với dạng đah parabol được : '' ktd =1.75 → Po = 0.5*1.75*4 = 3.5(T) '' Pn = qn .l1 = 0.3*4 =1.2(T / m) +Mô men tính toán tại tiết diện “r”: '' '' + max M r = nh .()1+ μ Po ∑ yi + nh .Pn .ω = = 1.4*1.11*3.5*(0.915 + 2.15 + 0.765 + 0.1) +1.4*1.2*0.21 = 21.72(T.m) '' + min M r = nh .Pn .∑ωi = 1.4*1.2*(−0.158 − 0.712) = −1.46(T.m) +Lực cắt tính toán tại tiết diện “r” : '' + '' + maxQr = nh .()1+ μ Po ∑ yi + nh .Pn .ω = =1.4*1.11*3.5*(0.55 + 0.265) +1.4*1.2*0.075 = 4.56(T ) '' − '' − minQr = nh .()1+ μ Po ∑ yi + nh .Pn .ω = =1.4*1.11*3.5*(−0.45 − 0.165) −1.4*1.2*0.356 = −3.96(T )
  280. ω1;ω2 : 8.14.TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DẦM CHỦ NHỊP ĐƠN GiẢN *Trình tự tính toán nội lực trong dầm chủ : 7.14.1.Vẽ sơ đồ tính của dầm chủ: Từ sơ đồ làm việc, vẽ Sơ đồ tính 7.14.2.Xác định tải trọng tác dụng: *Tĩnh tải: -Tĩnh tải giai đoạn 1: trọng lượng bản thân dầm chủ g1 (T/m) -Tĩnh tải giai đoạn 2: trọng lượng các lớp mặt cầu, lan can tay vịn, bộ hành, đávĩa g 2 = Q.∑ yo + P1.ω1 +P2 .ω2 ()t / m Trong đó: Q : trọng lượng lan can tay vịn tính trên 1m dài cầu yo : tung độ đah áp lực lên dầm tính toán dưới tác dụng tải trọng Q P1 : trọng lượng các lớp mặt cầu (T/m2) P2 : trọng lượng lề bộ hành, đávĩa (T/m2) ω1;ω2 : :diện tích phần đah áp lực lên dầm tính toán dưới tác dụng tải trọng P1, P2 *Hoạt tải: -Đoàn xe ô tô + đoàn người -Xe xích hoặc xe đặc biệt
  281. 8.14.3.Tính toán HSPPN của tải trọng: -Vẽ đah áp lực lên dầm tính toán bằng một trong ba phương pháp đã học . -Xếp tải ở các vị trí bất lợi nhất lên đah áp lực → ηoto ;η xdb ;η nguoi 8.14.4.Xác định nội lực tại các tiết diện tính toán: +Chia dầm thành nhiều tiết diện: tại gối; 1/8l; 1/4l; 3/8l; 1/2l; và vị trí có TD thay đổi . +Vẽ các đah nội lực tại các tiết diện tính toán. +Tính nội lực do tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải: có hai phương pháp để xác định. +Tập hợp các giá trị để vẽ biểu đồ bao mô men. *Tính toán nội lực trong dầm theo phương pháp xếp xe trực tiếp ở vị trí bất lợi: +Nội lực do tĩnh tải + hoạt tải ô tô và đoàn người: tc . S = ()g1 + g 2 ∑ω + β o .ηoto .∑ Pi .yi +η nguoi .Pnguoi ωng tt S = ()()n1.g1 + n2 .g 2 ∑ω + nh . 1+ μ .β o .ηoto .∑ Pi .yi + nh .η nguoi .Pnguoi ωng Trong đó: n1;n2 : Hệ số vượt tải đối với tĩnh tải g1 và g2 ∑ω : :Tổng diện tích nội lực cần tính toán. nh = 1.4 : Hệ số vượt tải đối với hoạt tải. ()1+ μ : : Hệ số xung kích phụ thuộc vào chiều dài đặt tải λ
  282. βo : Hệ số làn xe, khi λ >25m hệ số làn xe phụ thuộc số làn xe m và lấy theo bảng sau: Số làn xe m 2 3 >=4 β0 0.9 0.8 0.7 ηoto;ηnguoi : Hệ số phân phối ngang của ô tô, đoàn người. Pi ; yi : Tải trọng trục của hoạt tải; tung độ đah nội lực tính toán tương ứng với vị trí xếp tải trọng trục bánh xe lên đah. Pnguoi; ωng : Tải trọng phân bố của đoàn người; diện tích của đah tương ứng với vị trí xếp tải trọng người lên đah . +Nội lực do tĩnh tải + xe đặc biệt: tc S = (g1 + g 2 )∑ω +η xdb .∑ Pi .yi tt S = ()n1.g1 + n2. g 2 ∑ω + nh .η xdb .∑ Pi .yi Trong đó: nh = 1.1: hệ số vượt tải của xe đặc biệt. *Tính toán nội lực trong dầm theo phương pháp tải trọng tương đương: +Khái niệm về tải trọng tương đương: