TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH #" MÔN HỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP GIẢNG VIÊN: TS. NGUYỄN THỐNG NHẤT 1 CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP TĨM TҲT BÀI GIҦNG Chương 1 : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT. Chương 2 : CẦU BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP ( BTCT ). Chương 3 : NGUYÊN LÝ CẤU TẠO CẦU DẦM BTCT. Chương 4 : THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT NHỊP GIẢN ĐƠN. Chương 5 : THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DỰ ỨNG LỰC. Chương 6 : CẦU DẦM VÀ KHUNG LIÊN TỤC. Chương 7 : GỐI CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP. TS. NGUYỄN THỐNG NHẤT Mobile : 0909451119 Email : nthon g nhat @y ahoo.com.v n Lời nói đầu • Tóm tắt bài giảng " Thiết kế Cầu bêtông cốt thép " được biên soạn theo đề cương môn học cùng tên dành cho chuyên ngành đào tạo kỹ sư Xây dựng cầu đường của Khoa Kỹ thuật Công trình, Trường Đại học Tôn Đức Thắng. • Tóm tắt bài giảng sử dụng Giáo trình của tác giả GS.TS Nguyễn Viết Trung và PGS.TS Lê Thò Bích Thủy đã được chỉnh sửa và hiệu chỉnh. • Giáo trình giảng dạy theo Tiêu chuẩn thiết kế mới 22 TCN 272 - 05, do Bộ Giao thông vận tải ban hành và áp dụng từ tháng 6/2005. Tiêu chuẩn này thay thế cho Quy trình 22 TCN 18 - 79 và Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -01 để thiết kế tất cả các cầu đường ô tô trong cả nước. • Môn học được thực hiện qua 45 tiết lý thuyết và 15 tiết thực hành bài tập ví dụ. Chương 1 : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 Lòch sử phát triển cầu BTCT, ý nghóa và phương hướng phát triển cầu BTCT ở Việt Nam. 1.2 Phân loại và cấu tạo cầu BTCT. 1.3 Vật liệu xây dựng cầu BTCT. 1.4 Nguyên lý thiết kế cầu bê tông cốt thép. 1.5 Tải trọng thiết kế cầu. 1.1 Lòch sử phát triển cầu BTCT, ý nghóa và phương hướng phát triển cầu BTCT ở Việt Nam : 1.1.1 KHÁI NIỆM : • Chiều dài cầu : L < 25m : cầu loại nhỏ L = 25y100m : cầu loại trung L > 100m : cầu loại lớn Chiều dài nhòp l > 30m cũng xếp vào loại cầu lớn. • Cầu bê tông cốt thép là cầu bê tông cốt thép thường hay bê tông cốt thép dự ứng lực, có thể được xây dựng theo các công nghệ đúc bê tông tại chỗ hoặc chế tạo sẵn - lắp ghép khác nhau. Hình 1.1 2 1.1.2 LỊCH S Ư Û P HA Ù T TRIE Å N CA À U BTCT Ơ ÛVIE Ä T NAM : Có thể chia quá trình phát triển thành các giai đoạn ứng với các giai đoạn của lòch sử : • Thời kỳ trước Cách mạng Tháng 8 : - Hệ thống nhòp bản, dầm giản đơn, dầm hẫng, vòm thường với nhòp 2 y 20m. - Ở miền Bắc hầu hết cầu BTCT do Pháp xây dựng bò phá hoại do bom Mỹ. • Thời kỳ sau Cách mạng tháng 8-1945 đến năm 1954 : Rất ít cầu được xây dựng mới. • Thời kỳ từ 1954 đến 1975 : Nước ta bò chia làm hai miền và sự phát triển đi theo hai hướng khác nhau : - Ở miền Bắc : Cầu Thăng Long ( xây dựng 10 năm ). - Ở miền Nam : Cầu BTCT dự ứng lực theo tiêu chuẩn Mỹ AASHTO đã được sản xuất và lắp ghép rộng rãi trên các tuyến đường, khẩu độ nhòp dầm xấp xỉ là 12- 18- 25 m. • Thời kỳ 1975 đến 1985 : Đất nước đã thống nhất, Liên Xô còn và Mỹ đang phong tỏa kinh tế đối với ta. - Miền Bắc, các trung tâm chế tạo dầm dự ứng lực nhòpđến33m ở Hà Nội, Vinh. - Miền Nam sản xuất dầm dự ứng lực vẫn theo mẫu cũ của Mỹ tại xưởng Châu Thới và có thiết kế và thi công thêm dầm I 33 theo tiêu chuẩn Việt Nam. Đã tự thiết kế và thi công được một số cầu khung T- dầm đeo thuộc hệ tónh đònh có nhòp dài xấp xỉ 60y70m với cốt thép dự ứng lực dạng bó 24 sợi  5 mm. • Thơ ø i k y ø 1986 đ ế n n ay : Đây là thời kỳ đổi mới, quan hệ đối ngoại từng bước rộng mở và các công nghệ tiên tiến của thế giới đã được chuyển giao vào nước ta. - Các dự án lớn cải tạo quốc lộ 1, các dự án cầu có hệ khung liên tục, tại TP. Hồ Chí Minh và khu vực phía Nam đã thực hiện công nghệ đúc hẫng hiện đại. - Đến đầu năm 2006 đã có khoảng 50 cầu thuộc hệ thống nhòp liên tục được đúc hẫng thành công. Công nghệ đúc đẩy cũng đã được áp dụng. Công nghệ đúc trên đà giáo di động được áp dụng cho cầu Thanh Trì ( Hà Nội ), cầu Bãi Cháy ( Quảng Ninh ). Công nghệ đúc hẫng dầm cứng cầu dây văng - dầm cứng BTCT áp dụng thành công ở cầu Mỹ Thuận, Rạch Miễu. Công nghệ lắp hẫng của cầu dây văng - dầm cứng BTCT đã áp dụng thành công ở cầu Kiền ( Hải Phòng ). 1.1.3 PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN : • Về mặt phương pháp tính toán, tiêu chuẩn thiết kế : - Phương pháp tính toán cầu theo các trạng thái giới hạn đã được áp dụng ở nước ta từ năm 1979 dựa theo phương pháp tính toán của Liên xô ( cũ ). Ngày nay, các phương pháp tính toán có xét đến tính phi tuyến vật liệu, phi tuyến hình học của kết cấu đặc biệt, dùng vật liệu đặc biệt đều đang được phát triển. Việc sử dụng máy tính và các chương trình phần tử hữu hạn đã trở nên phổ biến. - Quy trình 22 TCN 18-79, được gọi tắt là Quy trình 1979 để thiết kế cầu đã dựa vào nội dung Quy trình năm 1962 và 1967 của Liên Xô ( cũ ) và Quy trình cầu đường sắt 1958 của Trung Quốc. - Năm 2005, Bộ Giao thông Vận tải ban hành Tiêu chuẩn thie á tke á ca à u 22 TCN 272 - 05 đo á ivơ ù ica à ườn g bo ä . 3 Đây là tiêu chuẩn hiện đại, đạt trình độ quốc tế cao, được biên soạn dựa trên nội dung cơ bản của Tiêu chuẩn AASHTO - LRFD năm 1998 nhưng đã được chỉnh sửa cho phù hợp với các điều kiện tự nhiên của Việt Nam. Vì vậy tiêu chuẩn này sẽ góp phần đẩy nhanh quá trình hội nhập kinh tế của Việt Nam với các nước ASEAN và khu vực. Đối với các dự án cầu lớn, ví dụ cầu dây văng, cầu có nhòp dài hơn 150m, cần phải tham khảo thêm tiêu chuẩn các nước Mỹ, Nhật, Úc, Pháp, Trung Quốc • Về mặt các công nghệ hiện đại : Nói chung, xu hướng hiện nay là áp dụng mọi công nghệ hiện đại của thế giới vào điều kiện Việt Nam thông qua việc chuyển giao công nghệ với các dự án có vốn nước ngoài. Có thể liệt kê một số hướng chính sau : - Đồng thời phát triển cả các công nghệ đúc bêtông tại chỗ và các công nghệ chế tạo sẵn - lắp ghép - Phát triển áp dụng kết cấu BTCT DƯL cho đủ mọi dạng kết cấu ngay từ các nhòp dài từ 12m trở lên ( các công nghệ dự ứng lực trong, dự ứng lực ngoài và kết hợp cả hai ) như các loại dầm bản rỗng, bản đặc, dầm I, dầm T, dầm Super-T, dầm hộp. - Phát triển áp dụng các vật liệu mới như cốt thép cường độ cao, bêtông cường độ cao ( cấp BT đến 60 - 80Mpa ), bêtông tính năng cao, BT polyme, pha cốt sợi thép hoặc cốt sợi polyme phân tán. Vật liệu tấm chất dẻo pha sợi carbon, bó sợi carbon được nghiên cứu áp dụng bước đầu. - Phát triển các dạng kết cấu nhòp phức tạp đáp ứng các yêu cầu khai thác thuận tiện và vẻ đẹp kiến trúc như cầu cong, cầu dây văng - dầm cứng BTCT, cầu liên tục, cầu Extradosed Các kết cấu liên hợp về mặt vật liệu nh ư ca à u vo ø m o á ng the ù p nho à i be â to â ng va ä t lie ä u composite 1.2 Phân loa ï iva ø ca á uta ï oca à ubêtôngco á tthe ù p: 1.2.1 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN : Các tham số kích thước cơ bản của công trình cầu nói chung bao gồm : - Cao độ mặt đất thiên nhiên, cao độ các mực nước, được thể hiện trên bản vẽ mặt cắt ngang sông qua tim dọc cầu. - Các cao độ mặt xe chạy của cầu, bán kính đường cong đứng, thể hiện trên bản vẽ trắc dọc công trình cầu. - Các kích thước mặt bằng của các bộ phận kết cấu nhòp cầu phải thể hiện trên bản vẽ bố trí chung mặt bằng. - Các kích thước mặt cắt ngang của các kết cấu nhòp như bề rộng của phần xe chạy, vỉa hè, lan can, rào chắn, mặt cắt ngang kết cấu chòu lực chính như dầm I, dầm T, dầm hộp phải được thể hiện trên các mặt cắt ngang kết cấu nhòp cầu. Các kích thước này cần đảm bảo thỏa mãn yêu cầu về khổ giới hạn thông xe an toàn thuận tie ä n ye â u ca à u chòu l ư c 1.2.2 PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH CẦU : Cầu BTCT được phân loại theo những tiêu chí khác nhau. Phân loại thông dụng : 1- Phân loại theo vò trí cầu : Tùy theo loại chướng ngại cần phải vượt qua gọi là : - Cầu qua sông, suối - Cầu vượt đường - Cầu cạn, cầu dẫn - Cầu có trụ cao để vượt qua thung lũng, hẻm núi 2- Phân loại theo tải trọng qua cầu : - Cầu đường ôtô - Cầu thành phố - Cầu đường sắt - Cầu đi bộ - Cầu đi chung đường sắt – đường ôtô - Cầu máng dẫn nước - Cầu dành cho đường ống dẫn nước, dẫn dầu, khí đốt. 3- Phân loại theo cao độ tương đối của bề mặt xe chạy : - Cầu chạy trên - Cầu chạy dưới - Cầu chạy giữa. 4- Phân loại theo sơ đồ tónh học giai đoạn khai thác của ke á t ca á u chòu l ư c ch í nh : 4 - Cầu dầm : + Dầm giản đơn, + Dầm liên tục, + Dầm hẫng. Hình 1.2 Các sơ đồ tónh học dầm giản đơn, dầm liên tục, dầm hẫng có dầm đeo và biểu đồ M tương ứng do tónh tải - Ca à u khung : T co ù da à m đeo, T co ù cho á t, khung T liên tục nhiều nhòp, khung chân xiên, khung kiểu cổng (H.1.3). Hình 1.3 : Một số sơ đồ cầu khung a) Cầu khung liên tục b) Khung T–dầm đeo c, d, e, f) Một số dạng mặt cắt ngang nhòp -Ca à uvòm: 1- Cột trên vòm; 2- Vòm chính; 3- Phần xe chạy; 4- Thanh treo 5- Vòm cứng; 6- Dầm mềm; 7- Vòm mềm; 8- Dầm cứng; 9- Thanh treo xiên Hình 1.4 : Một số sơ đồ cầu vòm a) Cầu vóm chạy trên; b) Cầu vòm chạy giữa; c) Vòm cứng - dầm mềm d) Vòm mềm - dầm cứng; e) Cầu vòm chạy dưới có thanh treo xiên - Ca à u dàn, Ca à uco ù ke á t ca á uliênh ơ ïp : + Cầu dầm – vòm + Cầu dàn - vòm + Cầu dầm - dây ( cầu treo dây xiên - dầm cứng BTCT ) 1- Dây xiên; 2- Cột tháp; 3- Dầm cứng; 4- Dầm ngang của khung cột tháp để giữ dầm cứng Hình 1.5 : Một số sơ đồ cầu dây xiên - dầm cứng 5 5 - P hân loa ï i t heo h ì n h d a ï n g m a ë t c a é t n gang c u û a k ế t c ấu chòu lực chính : - Kết cấu nhòp bản - Kết cấu nhòp có sườn - Kết cấu nhòp mặt cắt hình hộp. 6- Phân loại theo phương pháp thi công kết cấu nhòp : - Với các nhòp nhỏ và trung bình (L < 25m với cầu một nhòp và L cầu < 100m với cầu nhiều nhòp). + Cầu đúc tại chỗ. + Cầu lắp ghép toàn nhòp. + Cầu bán lắp ghép ( phần sườn dầm lắp ghép, phần bản đúc tại chỗ ). - Với cầu BTCT có nhòp lớn : + Cầu đúc tại chỗ trên đà giáo cố đònh + Cầu đúc tại chỗ với đà giáo di động + Cầu thi công theo phương pháp hẫng + Cầu thi công theo phương pháp đẩy + Cầu thi công theo phương pháp đặc biệt ( quay hoa ë c chơ û no å i ) 1.2.3 PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA KẾT CẤU NHỊP BTCT : Các cầu BTCT trên đường sắt thường chỉ áp dụng loại dầm giản đơn có nhòp dài L = 4y33m. Nếu muốn vượt nhòp dài hơn nên dùng dầm thép. Trên tuyến đường sắt Hà Nội - TP. Hồ Chí Minh còn một số cầu vòm cũ BTCT xây dựng từ những năm 1930. Các cầu BTCT trên đường ôtô, thường dùng nhiều dầm giản đơn ở các nhòp 6y33m, đặc biệt có thể đến 42y50m. Nếu nhòp lớn hơn nữa thường dùng các sơ đồ kết cấu nhòp siêu tónh như dầm liên tục, dầm hẫng, cầu khung BTCT dự ứng lực, cầu vòm. Cầu ôtô thường chọn các loại kết cấu sau : - Dạng cầu bản giản đơn BTCT thường : nhòp từ 3y6m. - Dạng cầu giản đơn bằng BTCT thường : nhòp từ 7y24m. - Dạng ca à ugia û n đơn BTCT dự ứng lực : nhòp từ 12y42m. - Dạng cầu dầm liên tục hay cầu khung BTCT dự ứng lực : các nhòp trong khoảng 33 đến 200m. - Dạng cầu vòm BTCT thường : trước kia có dùng cho cầu nhòp 15y70m. Ngày nay ở nước ta ít khi xây dựng cầu vòm. Năm 2003, Trung Quốc giúp chúng ta xây dựng một số cầu vòm ống thép nhồi bêtông như cầu Ông Lớn, cầu Xóm Củi trên đường Nguyễn Văn Linh ở thành phố Hồ Chí Minh, nhòp dài 97,5m và 80,6m. Cầu vòm mới nhất bằng BTCT ở nước ta là cầu dẫn của cầu Bãi Cháy ( Quảng Ninh ) có nhòp vòm 65m. - Dạng cầu treo dây xiên - dầm cứng BTCT có ưu điểm hình dáng đẹp, vượt được nhòp dài, có thể đến hơn 400m, đã được xây dựng như cầu Mỹ Thuận, Cần Thơ, Phú Mỹ, Rạch Miễu …. - Dạng ca à u giàn BTCT dự ứng lực đã được xây dựng nhie à u trên đường sắt Liên Xô ( cũ ), nhưng không phổ biến ở các nước khác cũng như ở Việt Nam vì cấu tạo phức tạp, khó thi công và không ưu việt hơn cầu giàn thép. 1.3 Vật liệu xây dựng và đặc điểm của cầu BTCT : 1- Vật liệu 2- Độ bền, độ cứng 3- Hình dáng, hệ thống 4- Tính liền khối 5- Trọng lượng bản thân 6- Chi phí duy tu bảo dưỡng 7- Vết nứt 8- Về áp dụng công nghiệp hóa xây dựng 9- Ve à côn g ta ù csửachư õ a , nân g ca á p , mơ û ro ä n g khi ca à nthie á t./. 6 1.4 Nguyên lýï thiết kế cầu bê tông cốt thép 1.4.1 CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ : 1- Mặt cắt dọc cầu : Mặt cắt dọc cầu được thể hiện trên bản vẽ bố trí chung trắc dọc cầu. 2- Mặt cắt đòa chất : Việc khảo sát tầng phủ, bao gồm công tác khoan và thí nghiệm đất, phải đảm bảo cung cấp các thông tin thích hợp và đầy đủ cho thiết kế kết cấu phần dưới. Loại hình và giá thành móng phải được xem xét trong nghiên cứu kinh tế và mỹ quan về đònh vò và chọn phương án cầu. 3- Các số liệu thủy văn : a) Tổng quát : •Ca ù c nghiên cứu ve à thu û y văn, thu û y lực và như õ ng đa ù nh gia ù về vò trí vượt sông phải được hoàn thành như một phần của thiết kế sơ bộ. • Khi đánh giá các phương án cầu phải xét đến ổn đònh dòng chảy, nước dềnh, phân bố dòng chảy, tốc độ chảy, khả năng xói lở, rủi ro do lũ, động lực triều. • Các kết cấu tạm phục vụ giao thông trong quá trình xây dựng phải được thiết kế có xét đến an toàn của người qua lại, phải giảm thiểu tác động lên tài nguyên thiên nhiên trong vùng ngập lũ. b) Số hiệu hiện trường : Thu thập số liệu khảo sát không ảnh và mặt đất với cự ly thích hợp ở thượng lưu và hạ lưu cầu cho dòng chủ và bãi sông. Những thay đổi về dòng chảy và đòa mạo dòng sông( nếucó). • Tính các yếu tố về độ nhám của dòng chủ, bãi sông trong p ha ï mvi b ò n g a ä p nươ ù c. • Lấy mẫu vật liệu dưới đáy sông ở độ sâu đủ để xác đònh chắc chắn các đặc trưng của vật liệu dùng cho tính toán về xói. • Khoan tầng phủ. • Các yếu tố ảnh hưởng đến các mức nước, bao gồm mức nước cao từ sông, hồ chứa, âu tàu, các kết cấu khống chế lũ và triều và các biện pháp khai thác. • Các nghiên cứu và báo cáo hiện có : Thông tin lòch sử sẵn có về đặc tính của sông và sự làm việc của kết cấu trong các đợt lũ trước kia, bao gồm xói lở đã quan sát được, xói lở bờ và hư hại về kết cấu do vật trôi . c) Phân tích thủy văn : Chủ đầu tư phải xác đònh quy mô các nghiên cứu thủy văn dựa trên việc phân loại đường bộ. Các lũ sau đây cần được điều tra nghiên cứu thỏa đáng : • slũ thiết kế khẩu độ cầus ( xét lũ có chu kỳ 100 năm, trừ khi có chỉ đònh khác của chủ đầu tư ). • slũ thiết kế xói cầus ( xét lũ có chu kỳ 100 năm, trừ khi có chỉ đònh khác ). • slũ kiểm tra xói cầus ( chu kỳ 500 năm, trừ khi có chỉ đònh khác của chủ đầu tư ). • Để đònh chuẩn các mức nước và đánh giá tính năng các công trình hiện có, xét slũ lòch sửs. • Để đánh giá các điều kiện môi trường, cần xét các thông tin về lưu lượng dòng chảy cơ bản hoặc dòng chảy lưu lượng thấp và các công trình đi qua cửa sông, biên độ triều cường. • Đối với các công trình vượt qua các nguồn tài nguyên biển / cửa sông, phải điều tra nghiên cứu ảnh hưởng của sự dâng cao mức nước biển đến biên độ triều . 7 d) Phân tích thủy lực : Tổng quát : Cần dùng các mô hình phân tích và các kỹ thuật đã được chủ đầu tư duyệt và phù hợp với mức độ yêu cầu của phân tích thủy lực cầu. Ổn đònh của dòng chảy : Các vấn đề sau đây phải được xem xét : - Khúc sông đang xói, đang bồi hay ở trạng thái cân bằng. - Đối với điểm vượt sông ở gần ngã ba sông cần xét : hiệu ứng của dòng chủ và dòng phụ đối với thiết kế thủy lực cầu. - Vò trí của điểm vượt sông có triều cần xét đến dòng sông có thẳng, uốn khúc, quanh co hoặc chuyển tiếp không, hoặc có thiết bò kiểm tra để bảo vệ cầu trong điều kiện hiện tại hoặc lường trước trong tương lai không. - Hiệu ứng của bất kỳ thay đổi dự kiến nào của dòng. - Hiệu ứng của việc khai thác cát đá và các hoạt động kha ù c trên dòn g sôn g . - Những thay đổi tiềm tàng về tốc độ, lưu lượng nước do thay đổi về sử dụng đất. - Hiệu ứng thay đổi về phân bố dòng theo đòa mạo tự nhiên lên kết cấu kiến nghò. - Hiệu ứng của những thay đổi đòa mạo lên công trình hiện có ở vùng phụ cận và gây ra bởi kết cấu dự kiến. Với điều kiện sông hay dòng không ổn đònh, phải tiến hành nghiên cứu đặc biệt. Tính toán khẩu độ cầu : - Đánh giá sự phân bổ của lũ ở dòng chủ và ở bãi sông cho điều kiện hiện tại. - Đánh giá các tổ hợp thử của mặt cắt đường, hướng tuyến và chiều dài cầu. Thiết kế kích thước cầu phù hợp với slũ thiết kế khẩu độ cầus với chu kỳ lũ 100 năm, trừ khi được chỉ đònh khác. Có thể chọn chu kỳ tái xuất hiện ít hơn 100 năm nếu có luận cứ kinh tế. e) Phân tích để thiết kế móng cầu : Tổng quát : Những vấn đề về kết cấu, thủy lực và đòa kỹ thuật của thiết kế móng phải được phối hợp giải quyết trước khi duyệt thiết kế sơ bộ. Tính toán xói lở cầu : Để biết nguy cơ xói ở móng cần nghiên cứu 2 hiện tượng : • Lũ thiết kế xói : Các trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng phải áp dụng cho điều kiện này . • Lũ kiểm tra xói : Phải áp dụng trạng thái giới hạn đặc biệt cho điều kiện này . Nếu điều kiện tại chỗ do tích rác và dềnh nước ở gần nơi hợp lưu đòi hỏi phải dùng lũ sự cố lớn hơn thay cho lũ thiết kế xói hoặc lũ kiểm tra xói thì có thể dùng lũ sự cố đó . Móng nông đặt trên nền đất hoặc đá dễ xói thì đáy của nó cần đặt dưới độ sâu xói do lũ kiểm tra xói gây ne â n . Bệ móng nên được thiết kế với đỉnh bệ thấp hơn mức xói chung tính toán để giảm thiểu trở ngại cho dòng lũ và dẫn đến xói cục bộ. Ngay cả độ sâu thấp hơn cũng cần được xét cho bệ móng đặt trên cọc mà ở đó các cọc có thể bò phá hoại do xói và gỉ vì phô ra dòng chảy. Những nơi buộc phải bố trí đỉnh bệ cọc ở cao hơn đáy sông, cần chú ý đến xói tiềm tàng. Khi có dự kiến làm các trụ chống va hoặc hệ thống bảo vệ trụ khác thì trong thiết kế cần xét đến ảnh hưởng của các trụ này đến xói lở trụ chính của cầu và sự tích rác. Ổn đònh của mố trong vùng có dòng chảy xoáy cần được nghiên cứu kỹ và mái dốc nền đắp nhô ra phải được bảo vệ với các biện pháp chống xói phù hợp. 8 f ) P hân t í c h đ ể t hiế t k ế đ ư ơ ø n g đ a à u c a à u: • Thiết kế cầu cần phối hợp với thiết kế đường hai đầu cầu ở bãi sông sao cho toàn bộ mô hình dòng chảy được phát triển và phân tích như một thực thể thống nhất và liên quan lẫn nhau. Nơi nền đường trên bãi sông cản trở lũ vượt qua thì đoạn này cần được thiết kế để giảm thiểu các rủi ro của lũ. • Ở nơi xảy ra sự chảy chệch sang một dòng khác do nước chảy ngược và chướng ngại trên dòng chảy gây ra, phải tiến hành đánh giá lại thiết kế để đảm bảo các yêu cầu pháp lý đối với rủi ro do lũ ở dòng nước khác này . 4- Khổ giới hạn thông tàu thuyền dưới gầm cầu : Cục đường sông Việt Nam quyết đònh các kích thước khổ thông thuyền dưới gầm cầu tùy theo cấp sông trên mỗi đoạn sông thông thuyền. Các quy đònh bằng tiêu chuẩn Việt Nam mang mã số TCVN 5664 -1992 ( ba û ng 1.1 ). Bảng 1.1 Khổ giới hạn thông thuyền 2,51015 VI 3,52026 V 6 ( thích hợp ) 5 ( tối thiểu ) 2540 IV 73050 III 94060 II 105080 I Cầu qua kênhCầu qua sông Kích thước thẳng đứng (trên toàn bề rộng khổ thông thuyền ) Kích thước nằm ngang Khổ thông thuyền ứng với mức nước thông thuyền có chu kỳ tái xuất hiện 20 năm (m) Cấp sông Cầu Kinh Tẻ - thành phố Hồ Chí Minh Cao độ của các bộ phận kết cấu nhòp cầu còn phải tuân theo các quy đònh của tiêu chuẩn được trích dẫn dưới đây : • Khổ giới hạn tối thiểu theo chiều thẳng đứng của kết cấu trên mực nước tương ứng với lũ thiết kế khẩu độ phải lấy như sau : - Đo đến mặt dưới đáy của kết cấu phần trên : + Nếu dòng lũ mang theo số lượng lớn các vật trôi hay bùn đá : 1,0m + Các trường hợp khác : 0,5m - Đo đến tấm kê gối : 0,25m. - Đo đến cao độ của bất kỳ công trình điều tiết dòng sông : 0,5m. • Chiều cao tối thiểu dùng cho các kết cấu phần trên có chiều cao không đổi lấy theo bảng 1.2 ( bảng 2.5.2.6.3-1 - của 22 TCN 272- 05 ). 9 Bảng 1.2 0,100 L0,100 LDàn 0,027 L0,033 L Chiều cao của phần dầm I của dầm I liên hợp 0,032 L0,040 LChiều cao toàn bộ của dầm I liên hợp Thép 0,025 L0,030 LDầm hộp liền kề 0,030 L0,033 LDầm kết cấu cho người đi bộ 0,040 L0,045 LDầm I đúc sẵn 0,040 L0,045 LDầm hộp đúc sẵn 0,027 L  165mm0,030 L  165mmBản Bê tông cốt thép dự ứng lực 0,033 L0,035 LDầm kết cấu cho người đi bộ 0,055 L0,060 LDầm hộp 0,065 L0,070 LDầm T  165mm Bản có cốt thép chủ song song với phương xe chạy Bê tông cốt thép Dầm liên tụcDầm giản đơnLoại hìnhVật liệu Chiều cao tối thiểu ( gồm cả mặt cầu )Kết cấu phần trên .( )1 2 S 3000 30 .( )1 2 S 3000 30 5- Kho å gi ơ ù iha ï n thông xe trên ca à u: a) Khổ giới hạn đứng của đường bộ : • Khổ giới hạn đứng các kết cấu đường phải phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế đường. Cần nghiên cứu khả năng giảm khổ giới hạn đứng do lún của kết cấu cầu vượt. • Khổ giới hạn đứng của các giá đỡ biển báo và các cầu vượt cho người đi bộ phải > khổ giới hạn kết cấu của đường 300mm, và khổ giới hạn đứng từ mặt đường đến thanh giằng của kết cấu dàn vượt qua ở phía trên không được < 5300mm. b) Khổ giới hạn ngang của đường bộ : • Chiều rộng cầu không được nhỏ hơn chiều rộng của đoạn đường đầu cầu bao gồm cả lề hoặc bó vỉa, rãnh nước và đường người đi. • Khổ giới hạn ngang dưới cầu cần thỏa mãn các yêu cầu ở Điều 2.3.2.2.1 TCTKĐ. • Không có vật thể nào ở trên hoặc ở dưới cầu, ngoài rào chắn, được đònh vò cách mép của làn xe dưới 1200mm. Mặt trong của rào chắn không được đặt cách mặt của vật thể đó hoặc mép của làn xe dưới 600mm. 1.4.2 YÊU CẦU THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CẦU : 1- Yêu cầu thiết kế : a) Chọn vò trí tuyến b) Các điểm vượt sông và bãi sông c) Bố trí chung cầu, chọn kiểu dáng, kích thước kết cấu d) Xét các điều kiện về an toàn giao thông e) Xét các điều kiện về môi trường f) Xét khả năng kiểm tra kết cấu g) Xét khả năng duy tu h) Xét khả năng thông xe thuận tiện i) Xét đến các tiện ích công cộng khác j) Xét các yêu cầu về biến dạng đối với kết cấu k) Xét đến việc mở rộng cầu trong tương lai l) Xét đến khả năng thi công m) Xét đến tính kinh tế n) Xét đến mỹ quan cầu [...]... song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800mm so với mặt đường ; truyền tải trọng cho kết cấu • Đặt tải lực gió ngang và dọc lên xe cộ cho từng trường hợp đặt tải riêng rẽ, nếu thích hợp, phải kiểm tra kết cấu bằng hợp lực gió có xét ảnh hưởng của các góc hướng gió trung gian Chương 2 : CẦU BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP 2.1 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép thường 2.2 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép lắp ghép... bám giữa các cốt thép với b tông xung quanh sẽ tốt hơn Kiểu đặt cốt thép theo từng nhóm 2-3-4 thanh có lợi là tiết kiệm chỗ chứa cốt thép tức là có thể làm sườn dầm nhỏ hơn Tuy nhiên việc uốn nghiêng một số các cốt thép chủ để tao ra các cốt thép nghiêng sẽ khó khăn hơn Khi số tầng cốt thép chòu kéo nhiều hơn 4, sẽ tạo ra sự ngăn lớp b tông phía bên ngoài với phía bên trong các tầng cốt thép hàn của... liên kết có chiều dày 12mm Cốt thép chủ 32mm, cốt thép doc phu 12mm 30 2- Bố trí cốt thép nghiêng : Các cốt thép nghiêng thường được uốn nghiêng lên từ các cốt thép chủ chòu kéo căn cứ vào kết quả tính toán phối hợp trên hình bao mômen và hình bao lực cắt Góc nghiêng thường là 450 ( đối với cấu kiện cao và ngắn có thể 300 ) Khi đặt cốt thép nghiêng rời từng thanh riêng biệt thì chỉ được nối vào một cốt. .. cốt đai cùng tham gia chòu lực cắt với cốt thép nghiêng và b tông, ngoài ra góp phần cùng các cốt chủ, cốt dọc phụ tạo ra khung không gian các cốt thép đủ cứng Số lượng, đường kính và cự ly các cốt đai được lấy theo tính toán và đáp ứng đủ các yêu cầu về cấu tạo do quy trình cũ 1979 đề ra Mỗi cốt đai chỉ được vòng ôm không quá 5 hàng dọc cốt thép chòu kéo và 3 hàng dọc cốt thép chòu nén Khi thiết kế. .. 1/20) tùy theo cự ly giữa các sườn dầm, cấp tải trọng xe qua cầu, dạng kết cấu dầm ( có hoặc không có dự ứng lực ) 1- Lưới cốt thép 8 ô lưới 8×8cm ; 2- Cốt đai 8 Hình 3.14 Kết cấu nhòp cầu ôtô đúc b tông tại chỗ, nhòp L = 16,8m a) Mặt đứng; b) Cắt ngang; c) Cắt dọc; d) Bố trí cốt thép Hình 3.15 Kết cấu nhòp dầm BTCT đổ tại chỗ 27 3.2.2 CẤU TẠO CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT LẮP GHÉP VÀ BÁN LẮP GHÉP : 1- Các dạng... biệt thì chỉ được nối vào một cốt thép chủ không quá hai thanh cốt thép nghiêng Hình 3.26 Khung cốt thép hàn của dầm 15,00m Tại chỗ uốn nghiêng cốt thép sẽ xuất hiện các ứng suất ép dập cục bộ lên b tông quanh nó Để làm giảm ứng suất này, phải chọn bán kính uốn cong cốt thép đủ lớn : R = 10d đối với cốt thép tròn trơn và R = 12d đối với cốt thép có gờ, ở những chỗ mà cốt chủ không chòu lực, ví dụ như... NGUYÊN LÝCẤU TẠO CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP 3.1 Cấu tạo chung 3.2 Cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép 3.3 Sự phân phối tải trọng Cũng có thể chỉ làm một lớp b tông nhựa dầy 11cm 3.1 Cấu tạo chung : 3.1.2 CẤU TẠO LAN CAN LỀ BỘ HÀNH : 3.1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CẦU BTCT THƯỜNG NHỊP GIẢN ĐƠN : • Cầu BTCT thường, nhòp giản đơn là loại dùng phổ biến nhất trên các tuyến đường ở Việt Nam Nói chung chúng có cấu tạo đơn... không có dầm ngang 32 c) Cốt thép chòu ứng lực cục bộ : Trên các khu vực mà b tông chòu ứng lực nén cục bộ lớn cần phòng ngừa nứt do tăng biến dạng nở ngang khi bò nén mạnh theo một phương Muốn vậy phải đặt các lưới cốt thép, các cốt thép dạng lò xo Khi b tông bò nở ngang do nén dọc n thì trong các cốt thép này sẽ có ứng suất kéo Nói chung các lưới cốt thép cục bộ có thể là các cốt thép 8mm, hàn thành ô... thể uốn cốt thép với bán kính cong R = 3d ( d : đường kính CT ) Theo quy trình cũ 1979, trong đoạn dầm có cốt thép nghiêng, bất kỳ mặt cắt ngang thẳng đứng nào đều phải cắt qua ít nhất một cốt thép nghiêng Nếu số cốt thép uốn nghiêng lên từ các cốt thép chủ và các cốt thép nghiêng phải thêm vào theo kết quả tính toán là đủ chòu lực nhưng chưa đáp ứng yêu cầu nói trên thì phải đặt thêm các cốt nghiêng... bổ sung; 2- Cốt đai neo, 3- Bản thép chờ hàn 4- Cốt đai dự ứng lực; 5- Bulông cường độ cao Hình 3.24 Một số kiểu mối nối bản lắp ghép với các khối dầm I a) Mối nối cốt thép chờ hàn và đổ b tông khe nối; b) Mối nối có bản thép chờ sẵn c) Mối nối có thép dự ứng lực thẳng đứng; d) Mối nối dùng bulông cường độ cao Kiểu hàn các cốt thép chủ chòu kéo và cốt thép chủ chòu nén thành khung cốt thép hàn có xuất . vào kết cấu ít hơn 5 0 ; nếu quá 5 0 , hệ số “nâng bốc” xác đònh bằng thí nghiệm. Chương 2 : CẦU BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP 2.1 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép thường. 2.2 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt. cũng xếp vào loại cầu lớn. • Cầu bê tông cốt thép là cầu bê tông cốt thép thường hay bê tông cốt thép dự ứng lực, có thể được xây dựng theo các công nghệ đúc bê tông tại chỗ hoặc chế tạo sẵn -. loa ï i t heo h ì n h d a ï n g m a ë t c a é t n gang c u û a k ế t c ấu chòu lực chính : - Kết cấu nhòp bản - Kết cấu nhòp có sườn - Kết cấu nhòp mặt cắt hình hộp. 6- Phân loại theo phương pháp thi công kết cấu nhòp : - Với các nhòp nhỏ và trung