Giáo trình:Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng I: Giới thiệu chung - 16 - miền Bắc 1964-1972 hầu hết các công trình cầu đều bị phá hoại. Các công trình cầu trong giai đoạn ny chủ yếu l các công trình tạm để phục vụ giao thông. Sau khi đất nớc đợc giải phóng, đất nớc ta bớc vo thời kỳ mới, phục hồi nền kinh tế quốc dân. Các cầu thép trên tuyến đờng sắt xuyên Việt lần lợt đợc thay thế, xây dựng mới, trong đó đáng kể l cầu Thăng Long nhịp liên tục 112m có 2 tầng, cầu Long Đại liên tục 2 nhịp di 158m năm 1976, cầu Chơng Dơng nhịp 97.6m năm 1985. Hình 1-32: Cầu Thăng Long 2 tầng Cầu dây văng đợc áp dụng từ năm 1976 tại cầu Đắc Krông (Quảng Trị), cầu sông Hn với nhịp thép quay độc đáo, cầu Cần Thơ với kết cấu hộp thép bêtông đã đợc khởi công xây dựng, nhịp chính 500m. Hình 1-33: Cầu Sông Hn với nhịp quay bằng dây văng Hình 1-34: Cầu Cần Thơ với dầm hộp thép khởi công năm 2004, lớn nhất Đông Nam á Giáo trình:Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng I: Giới thiệu chung - 17 - Đ1.2 phơng hớng phát triển cầu kim loại Phân tích 1 loạt các cầu thép hiện đại đợc xây dựng trên thế giới trong những năm gần đây, ta thấy nổi bậc có 3 phơng hớng rõ rệt: Phơng hớng 1: sử dụng các loại thép chất lợng cao nhằm giảm giá thnh công tác duy tu bảo dỡng, một việc lm tốn kém ảnh hởng đến sức khoẻ cộng đồng, gây ô nhiễm môi trờng. Phơng hớng 2: tiếp tục nghiên cứu, tìm kiếm các hệ liên hợp để vợt nhịp di, có tính thẫm mỹ cao. Phơng hớng thứ 3: giảm khối lợng v chi phí chế tạo, xây dựng cầu thép. 2.1-Phơng hớng thứ nhất: Các chuyên gia tiếp tục nghiên cứu các biện pháp chống gỉ cho vật liệu thép. Các loại thép chống gỉ (không sơn) đã thnh thơng phẩm v đã đợc AASHTO chấp nhận đa vo tiêu chuẩn thiết kế. Tuy nhiên theo bản hớng dẫn, thép không gỉ mới chỉ đợc dùng trong những điều kiện đặc biệt v vẫn cần sơn những bộ phận nhạy cảm gỉ. Vì vậy việc nghiên cứu hon thiện chất lợng thép không gỉ vẫn phải tiếp tục tiến hnh. Hiện nay vẫn phải sử dụng các biện pháp bọc lót hữu hiệu các công trình. Nhiều loại sơn mới chất lợng cao đợc nghiên cứu nhằm kéo di tuổi thọ cầu (cho phép 15-20 năm sơn lại). Vấn đề bọc các bó cáp cờng độ cao trong cầu treo v cầu dây văng cũng cần đợc quan tâm vì đã phát hiện hiện tợng gỉ bó cáp v việc thay cáp rất phức tạp. Hình 1-35: Cầu Tancarville (Pháp) với nhịp chính 608m, phải thay cáp Hình 1-36: Cầu Grant (Ohio) cũng phải thay cáp Giáo trình:Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng I: Giới thiệu chung - 18 - Hình 1-37: Cầu dây văng Kohlbrand (Đức) cũng thay cáp 2.2-Phơng hớng thứ hai: Các sơ đồ cầu thép hệ liên hợp tiếp tục đợc nghiên cứu áp dụng v thnh công rực rỡ. Các kỷ lục về chiều di nhịp treo v cầu dây văng liên tục bị phá trong những năm cuối thế kỷ 20. Hiện có nhiều dự án với chiều di nhịp rất lớn nh cầu treo Messina (Italia) 3300m, cầu treo liên hợp dây võng v dây văng Gibraltar 5000m, đang đợc nghiên cứu triển khai. Cầu dây văng ra đời v đợc phát triển hầu nh thay thế cho cầu dn thép trên đờng ôtô; cầu dn thép chỉ còn đợc sử dụng cho cầu đờng sắt có tải trọng lớn. Cầu vòm thép dạng dn sau thời gian bị quên lãng vì phức tạp trong chế tạo v thi công thì cầu vòm thanh kéo thế hệ mới gồm vòm chủ bằng ống thép nhồi bêtông đang đợc nghiên cứu áp dụng cho các cầu qua kênh rạch trong thnh phố, khu du lịch v có yêu cầu thẫm mỹ cao. Hình 1-38: Tianjin (Trung Quốc)-vòm thép nhồi bêtông 2.3-Phơng hớng thứ ba: Trên đờng ôtô áp dụng hệ cầu dầm thép, liên tục, chiều cao không đổi để giảm giá thnh chế tạo v thi công thay cho việc dùng dn cổ điển; dùng các cầu dầm có đờng xe chạy trên liên hợp với bản BTCT hoặc mặt cầu bằng thép trực hớng v hiện nay tiết diện hộp kín đợc nghiên cứu áp dụng để tăng độ cứng chống xoắn v để tạo môi trờng không gỉ bên trong lòng hộp. Giáo trình:Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng I: Giới thiệu chung - 19 - Về liên kết trong cầu thép, cùng với sự tiến bộ về thép chất lợng cao, liên kết đinh tán không còn thích hợp nữa. Hiện nay 2 loại liên kết mang tính công nghiệp v hiện đại đang đợc a dùng l liên kết hn v bulông cờng độ cao. Ngoi ra còn có liên kết dán đang bớc vo giai đoạn ứng dụng. Liên kết dán hon ton hoặc dán kết hợp với bulông cờng độ cao không lm giảm yếu tiết diện thanh v bản nút nên tiết kiện thép, liên kết dán có u điểm l cấu tạo bản nút đơn giản. Vấn đề hiệu chỉnh nội lực trong kết cấu từ lâu đợc coi l biện pháp có hiệu quả lớn trong việc chủ động phân bố 1 cách hợp lý nội lực v ứng suất trong kết cấu công trình nhằm nâng cao khả năng chịu lực v tiết kiệm vật liệu. Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng II: Vật liệu thép trong xây dựng cầu - 20 - C C C H H H Ư Ư Ư Ơ Ơ Ơ N N N G G G I I I i i i : : : V V V ậ ậ ậ t t t l l l i i i ệ ệ ệ u u u t t t h h h é é é p p p t t t r r r o o o n n n g g g x x x â â â y y y d d d ự ự ự n n n g g g c c c ầ ầ ầ u u u Đ2.1 khái niệm chung v các loại thép dùng trong cầu thép 1.1-Khái niệm chung: Thép l 1 hợp chất chủ yếu của sắt, cacbon v 1 số thnh phần khác. Tuỳ theo hm lợng cacbon m ta phân biệt đợc gang v thép. Trong xây dựng cầu hiện đại, ngời ta sử dụng thép cán có chứa 0.1-0.25% cacbon để thép có cờng độ cao, dễ gia công v dễ hn. Khi hm lợng cacbon tăng lm tăng độ bền v giới hạn chảy nhng tăng tính dòn, giảm độ dãn di, khó hn v gia công. Do đó trong cầu không nên dùng thép có nhiều cacbon vì dễ gây phá huỷ đột ngột. Thép còn chứa 1 số chất khác nh Mangan, Silic l những chất có lợi nh lm tăng giới hạn bền, giới hạn chảy. Tuy nhiên Si có phần lm giảm tính chống gỉ. Chất phụ gia có lợi nữa l Cu vì lm tăng tính chống gỉ v dễ gia công. Thép thờng có nhiều chất phụ gia có lợi gọi l thép hợp kim. Trong cầu thờng dùng thép hợp kim thấp chứa hm lợng không lớn các chất phụ gia nói trên. Ngoi ra, thép có chứa những chất có hại nh S, P, O 2 , N 2 : S lm cho thép dòn khi nóng, P lm cho thép dòn khi lạnh, O 2 cũng nh S, N 2 lm cho thép gi theo thời gian. Thép đợc nấu trong lò Mactanh hoặc lò chuyền nhng nấu trong lò Mactanh cho chất lợng cao hơn do đó thờng đợc dùng trong cầu. Theo phơng pháp nấu, ta phân ra 2 loại l thép sôi v thép lắng: Thép lắng: L loại thép m quá trình khử O 2 theo phản ứng: FeO + C = Fe + CO Quá trình trên diễn ra đến cùng đảm bảo thép cứng ngay trong khuôn đúc m không có hiện tợng bốc hơi. Vì thế thép lắng có độ bền v đồng nhất cao. Sự khử ôxy đợc thực hiện vo giai đoạn cuối cùng bằng cách thêm vo các chất khử ôxy nh Si, Mn, P. Thép sôi: L thép m quá trình khử ôxy không diễn ra đến cùng. Trong quá trình cứng v nguội, thép vẫn tạo thnh hơi CO. Quá trình nguội, hơi khí không có lối thoát nên tạo thnh lỗ rỗng lm cho thép kém đồng chất. Mặt ngoi do cứng trớc nên ít ôxy v các chất khác hơn l ở giữa. Sự tạo thnh lỗ rỗng cũng xuất hiện trong quá trình khử P, S v các tạp chất khác. Tính không đồng nhất diễn ra ở thép cán m ở đó các lỗ rỗng tạo thnh khe hẹp chứa P, S. Các khe ny lm xuất hiện nứt khi hn. Ta thấy thép sôi có chất lợng kém hơn, rẻ hơn so với thép lắng. Công trình cầu thờng chịu tải lớn, xung kích, chịu sự thay đổi nhiệt độ nhiều nên dùng thép lắng. Đặc biệt trong cầu dùng liên kết hn nhất định phải dùng thép lắng. 1.2-Các loại thép dùng trong cầu: 1.2.1-Thép than cán nóng: . trong lòng hộp. Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng I: Giới thiệu chung - 19 - Về liên kết trong cầu thép, cùng với sự tiến bộ về thép chất lợng cao, liên kết đinh tán. Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng I: Giới thiệu chung - 16 - miền Bắc 1964-1972 hầu hết các công trình cầu đều bị phá hoại. Các công trình cầu trong giai. 1-35: Cầu Tancarville (Pháp) với nhịp chính 608m, phải thay cáp Hình 1-36: Cầu Grant (Ohio) cũng phải thay cáp Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng I: Giới thiệu chung