Chương II: CẦU DẦM THEO CÔNG NGHỆ HẪNG  2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, c ầu dầm liên tục  2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang  2.3 - Nguyên lí bố trí cốt thép dự ứng lực 2 2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục a) b) c) L L Lk L Lk L Lk d) Lk 2 L 2 ql ql L L L l k) i) L1 L1 . 8 1 . 1 8 ql h) g) e) 8 1 Lx L1 Lg . Lx 8 1 . 1 8 l1 L1 L1 2 Lg L1 Lx 2 ql 2 ql Lx l1 Hình 2.1: Các sơ đồ của hệ giản đơn, hệ dầm liên tục, hệ dầm hẫng 2 đầu, hệ dầm hẫng có dầm đeo, hệ khung T - dầm đeo 3 2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục - Momen uốn trong hệ thống dầm liên tục đổi dấu tại các trụ, giá trò cực trò của momen dương bé hơn so với hệ thống dầm giản đơn có cùng khẩu độ, vì vậy kết cấu dầm liên tục có chiều cao kiến trúc thấp hơn, tiết kiệm vật liệu và tỏ ra làm việc tốt trong quá trình khai thác cầu. - Ngoài ra, ưu điểm của hệ thống dầm liên tục như: + Trên các trụ, theo phương ngang cầu chỉ cần có một hàng gối (di động hoặc cố đònh), số lượng gối giảm dẫn đến giảm kích thước dọc cầu của bệ trụ và thân trụ; mặc khác điều này cũng làm cho áp lực truyền xuống thân trụ ít (hoặc hầu như không có) lệch tâm > gây ứng suất nén phân bố đều trong thân trụ; tuy nhiên với trụ (hoặc mố) có gối cố dònh sẽ nhận lực hãm xe lớn hơn so với hệ dầm giản đơn và riêng mố (trụ) đó sẽ lớn hơn. + Đường đàn hồi của hệ thống dầm liên tục đều đặn > xe chạy êm thuận với tốc độ cao. Độ võng cũng nhỏ hơn so với hệ dầm giản đơn cùng khẩu độ 4 2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục - Khi kết cấu nhòp liên tục dài, các chuyển vò dọc do nhiệt độ ảnh hưởng lớn, đòi hỏi có các khe biến dạng phức tạp ở đầu KCN. - Khi mố trụ lún không đều, phát sinh các ứng lực phụ bất lợi, vì vậy kết cấu móng của cầu dầm liên tục cần được tính toán kó lưỡng và thường là có kích thước đồ sộ về chiều sâu và độ lớn của hệ thống cọc, tất nhiên trừ trường hợp cầu nằm trên vùng có đòa chất tốt và thuận lợi. Hình 2.2: Cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc đẩy - Ở những nơi mà điều kiện về không gian, về đòa chất khống chế vò trí mố trụ thì việc chọn chiều dài các nhòp liên tục nên thực hiện sao cho momen uốn tại giữa trong các nhòp gần bằng nhau > không thay đổi nhiều về KC > thuận lợi trong thi công. Thường tỉ số nhòp biên trên nhòp giữa nên là 0,8 với dầm liên tục 3 nhòp, nhiều nhòp hơn thì tỉ số là 0,7. 5 2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục a) Lx L Lx h Lx=(0.3 0.4 )L h=( H=(1 1.50)h 1 12 ~ ~ 20 1 )L ~ H h L ~ Lg=(0.4 0.6 )L H L1 b) L1 )L H=(1.5 1.8)h ~ 12 h=( 1 20 ~ 1 L1=(0.6 0.8 )L ~ Lg L1=(0.75 0.8 )L ~ L ~ Lg=(0.5 0.6 )L L1 c) H L1 Lg Lg LL1 Lg=(0.5 0.7 )L d) Lg ~ H L1=(0.75 0.85 )L ~ L1 h Lg Lg ~ H=(1.8 2)h ~ h=( 1 16 )L 1 18 h Hình 2.3: Chiều dài nhòp cầu dầm hẫng, dầm hẫng có dầm đeo và khung T - dầm đeo - Nếu thêm các khớp thích hợp, sơ đồ cầu dầm liên tục nhiều nhòp có thể sửa đổi thành sơ đồ cầu dầm hẫng (vẫn siêu tónh hoặc là tónh đònh). - Đặc điểm trong sơ đồ này là từ trụ đến các khớp thêm vào đó chỉ có momen âm, và vì vậy chỉ nên đặt cốt thép chủ ở phần trên chòu kéo của các mặt cắt. Còn phần dầm đeo (nếu thêm vào hai khớp trong một nhòp) trong hệ dầm hẫng - nhòp đeo chính là nhòp giản đơn. Điều này thuận lợi về mặt cấu tạo và công nghệ, có thể dùng các dầm đònh hình làm KC nhòp đeo. 6 2.1 - Các sơ đồ tĩnh học của cầu dầm hẫng, cầu dầm liên tục - Hình 2.3a là sơ đồ cầu dầm hẫng một nhòp giản đơn, cầu loại này không cần xây dựng mố, phần hẫng còn giảm momen do tónh tải cho phần giữa (nếu đoạn hẫng bằng 0.3 - 0.4 so với đoạn giữa thì momen giữa nhòp do tónh tải gần bằng 0) - Nền đường vào cầu phải đảm bảo không lún nhiều, tăng dần độ cứng nhằm xe chạy êm thuận từ đường vào cầu - Hình 2.3b,c là hệ dầm hẫng có dầm đeo. Đường đàn hồi bò gãy góc tại các chốt, tại đó phải có khe biến dạng. Những khuyết điểm làm cho sơ đồ này rất ít dùng trong thiết kế cầu trên đường cao tốc, đường sắt. - Hình 2.3d là hệ khung T - dầm đeo, có sơ đồ KC là tónh đònh. Hệ có đặc điểm là dầm được giữ nối cứng vào trụ trong quá trình thi công cũng như khai thác. Loại KC này ngày nay ít được sử dụng vì cũng mang khuyết điểm chung của hệ dầm hẫng là đường cong độ võng không êm thuận. 7 2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang - Sau khi lựa chọn sơ đồ tónh học của cầu và các kích thước cơ bản, người thiết kế cần lựa chọn dạng mặt cắt KCN và phân chia KCN thành các khối lắp ghép hoặc các phân đoạn đúc bêtông tại chỗ. - Trò số momen âm trên đoạn KCN gần trụ thường lớn hơn nhiều so với trò số của momen dương ở đoạn giữa nhòp. Momen âm đó gây ra ứng suất nén ở phần dưới và ứng suất kéo ở phần trên mặt cắt. - Dưới tác dụng của momen dương, phần chòu nén của mặt cắt bao gồm cả bản mặt cầu xe chạy nên khá rông, do đó đủ chòu momen dương. Nhưng trên đoạn gần trụ có momen âm rất lớn, do đó cần phải dùng dạng mặt cắt hộp để bản đáy hộp có kích thước đủ chòu nén. - Trong các cầu nhòp lớn đều phải dùng mặt cắt hộp. Mặt cắt hộp có độ cứng chống xoắn lớn, có khả năng chòu các lực lệch tâm của hoạt tải khi di chuyển trên bản mặt cầu rộng. Tuy nhiên công nghệ chế tạo phức tạp 8 2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang 4,00m 7,00 2,5 10,80 4,40 1,87 10,92 4,80 1,90 8,85 6,00 8,85 1 2 2,00 4,00 3,0 - 3,610,0 - 12,0 a a 3 4 1,5 - 2,0 5,00 13,00 2,0 - 5,64 5 6,0 13,30 3,65 4,10 3,00 - 6,0010,00 - 12,00 b b 10,00 - 12,00 b-b a-a a a c-c Hình 2.17 Ví dụ kích thước mặt cắt ngang hình hộp - Việc chọn mặt cắt ngang có liên quan chặt chẽ đến phương pháp thi công. 9 2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang - Với khổ cầu đến 15 - 20m, có thể dùng mặt cắt dạng 1 hộp với các bản cánh hẫng lớn (hình 2.18c), thành hộp có thể đứng hoặc xiên để giảm kích thước mũ trụ và tăng vẻ đẹp kiến trúc. a) b) d) c) f) e) h) g) i) B 14m~ B 12-18m~ ~B 22m 22-32mB~ 13050 1500 6100 a) 18300 b) 11500 21500 c) Hình 2.18 Một số sơ đồ mặt cắt hình hộp 10 2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang - Nếu cầu quá rộng, hoặc do hạn chế của các phương tiện thi công mà cần thu nhỏ bề rộng của các khối lắp ghép hay của các phân đoạn đúc hẫng, thì có thể làm 2 hay 3 hộp trong mặt cắt ngang KCN. Khi đó thường bố trí mối nối dọc ở đầu mũi các bản hẫng của các hộp đặt cạnh nhau (hình 2.18c,d) - Ngoài ra khi bản mặt cầu rộng, nếu có điều kiện nên làm một hộp rộng và ngăn thành nhiều hộp nhỏ hơn bằng các vách đứng > giảm chiều dài nhòp bản theo hướng ngang > ứng suất trong bản phân bố đều hơn (hình 2.19) Hình 2.19 Hộp nhiều ngăn [...]... hẫng 15 2. 3 - Ngun lí bố trí cốt thép dự ứng lực 12@ 250 S4 140 50 50 150 d16 d 22 S1 d13 d13 S8 d13 12@ 250 50 60 1-d 22 1-d 22 d16 d19 d 22 d13 d13 d13 d 22 d13 d13 d13 d16 1-d 22 1-d 22 d16 d19 1-d 22 d19 480 d13 d13 128 320 d13 d19 d13 d13 d19 6 @25 0 d13 d13 d13 d19 61 21 1 6 @25 0 128 d13 d13 d 22 61 61 60 d19 d13 d13 40 45 160 w2 -2 13 @25 0 160 45 40 100 100 640 d13 160 1-d 22 13 @25 0 100 100 S9 d19 45 d13 S6 -2. .. 160 1-d 22 d13 d13 117 65 1380 27 0 198 26 @ 125 7404 /2 24@ 125 7404 /2 470 65 1380 2@ 83.5 198 Hình 2. 34: Cốt thép thường của khối hộp - Việc đặt và kéo căng cáp chủ ở phần bản nắp hộp là để chòu momen âm tăng dần theo độ vươn dài của cánh hẫng Sau khi hợp long phải đặt và kéo căng các cáp chủ phần dáy hộp để chòu momen dương trong quá trình khai thác cầu (hình 2. 34) 16 1000 S6-1 1-d 22 14700 /2 95 2@ 110 45... 11 2. 2 - Cấu tạo mặt cắt ngang - Một số kinh nghiệm khi chọn mặt cắt ngang : * Mặt cắt gối: (1/ 12 - 1/17)Lnhòp * Mặt cắt giữa nhòp Cầu dầm liên tục :(1/40 - 1/60)Lnhòp 12 2 .2 - Cấu tạo mặt cắt ngang - Chiều dày bản nắp hộp xác đònh căn cứ vào điều kiện chòu uốn bản theo phương ngang cầu hoặc theo điều kiện bản tham gia chòu uốn trong thành phần mặt cắt ngang kết cấu nhòp - Chiều rộng thành hộp lấy theo. .. pháp thi công khác (trừ phương pháp thi công đúc đẩy từ đường đầu cầu) , đa số các cầu dầm, cầu khung đều có mặt cắt với chiều cao thay đổi + Sự thay đổi của đường cong đáy dầm có thể là đường thẳng (với độ nghiêng 1:3 Khi Lnhòp ≥ 60m thì các dầm hẫng, khung hẫng thường có chiều cao trên đỉnh trụ bằng 1,7 - 3,8 lần chiều cao đoạn giữa nhòp + Đường biên dưới của KCN có thể là đường cong bậc 2, bậc 3... 14700 /2 95 2@ 110 45 60 50 14700 /2 2@110 58 2. 3 - Ngun lí bố trí cốt thép dự ứng lực Hình 2. 35: Sơ đồ đặt cáp DUL trong kết cấu nhòp khung T liên tục đúc hẫng 1 - Mấu neo; 2 - Ống chứa cáp; 3 - Ụ neo; 4 - Thành hộp; N01 N06 - Số hiệu cáp DUL 17 2. 3 - Ngun lí bố trí cốt thép dự ứng lực Hình 2. 36: Sơ đồ đặt cáp DUL trong kết cấu nhòp 18 2. 3 - Ngun lí bố trí cốt thép dự ứng lực Hình 2. 37: Sơ đồ đặt cáp DUL trong... lấy theo yêu cầu cấu tạo và thi công 13 2. 3 - Ngun lí bố trí cốt thép dự ứng lực - Sau khi đã lần lượt dự kiến về sơ đồ tónh học, phương pháp thi công KCN và mố trụ, dạng mặt cắt ngang, các phân đoạn đúc bê tông KCN, người thiết kế sẽ lựa chọn sơ đồ đặt cốt thép DUL cho phù hợp với các dự kiến về các vấn đề nói trên 14 2. 3 - Ngun lí bố trí cốt thép dự ứng lực Trường hợp thi công theo cách lắp hẫng. . .2. 2 - Cấu tạo mặt cắt ngang - Trong các KCN dầm liên tục, khung liên tục thường không xuất hiện momen dương trong dầm do trọng lượng bản thân Đoạn gần trụ có lực cắt rất lớn, do đó cần tăng cường khả năng chòu momen và lực cắt cho các mặt cắt gần trụ như tăng . 50 140 2@ 110 128 480 160 100 100 21 1 6 @25 0 61 50 60 45 40 45 13 @25 0 7404 /2 26@ 125 640 6 @25 0 61 100 100 45 160 45 40 61 128 60 160 12@ 250 1380 50 60 117 65 27 0 198 2@ 110 160 58 150 12@ 250 14700 /2 320 1000 1380 13 @25 0 7404 /2 24@ 125 470 2@ 83.5 1-d 221 -d 22 d19 d13 d13 d19 1-d 22 d13 d13 d 22 d13 d13 d13 d 22 d13 1-d 22 d13 d16 d16 d13 d13 d13 d13 d13 d19 d13 d13 d13 d19 d13d13 d19 d19 d13 S8 w2 -2 d 22 S4 S1S9 1-d 22 S6 -2 d19 d13. 50 140 2@ 110 128 480 160 100 100 21 1 6 @25 0 61 50 60 45 40 45 13 @25 0 7404 /2 26@ 125 640 6 @25 0 61 100 100 45 160 45 40 61 128 60 160 12@ 250 1380 50 60 117 65 27 0 198 2@ 110 160 58 150 12@ 250 14700 /2 320 1000 1380 13 @25 0 7404 /2 24@ 125 470 2@ 83.5 1-d 221 -d 22 d19 d13 d13 d19 1-d 22 d13 d13 d 22 d13 d13 d13 d 22 d13 1-d 22 d13 d16 d16 d13 d13 d13 d13 d13 d19 d13 d13 d13 d19 d13d13 d19 d19 d13 S8 w2 -2 d 22 S4 S1S9 1-d 22 S6 -2 d19 d13 d13d16 d13 d13 d16 1-d 22 S 6-1 d 22 1-d 22 d13d19 1-d 22 14700 /2 Hình 2. 34: Cốt thép thường của khối hộp 2. 3 - Ngun lí bố trí cốt thép dự ứng lực - Việc. chế tạo phức tạp 8 2. 2 - Cấu tạo mặt cắt ngang 4,00m 7,00 2, 5 10,80 4,40 1,87 10, 92 4,80 1,90 8,85 6,00 8,85 1 2 2,00 4,00 3,0 - 3,610,0 - 12, 0 a a 3 4 1,5 - 2, 0 5,00 13,00 2, 0 - 5,64 5 6,0 13,30 3,65 4,10 3,00