CẦU EXTRADOSE Nguyễn Thị Tuyết Trinh Bộ môn Công trình GTTP Công Trình thủy Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com KHÁI QUÁT CHUNG Năm 1988, J Mathivat đưa khái niệm cầu Extradosed kiến trúc sư Charles Lavigne ứng dụng để thiết kế cầu Arrêt Darré vùng Tây Nam nước Pháp Cầu Extradosed dạng đặc biệt cầu bê tông cốt thép DƯL ngoài, cáp đưa lên khỏi mặt cầu liên kết với cột tháp có chiều cao thấp đặt đỉnh trụ Một phần tĩnh tải hoạt tải tác dụng lên kết cấu nhịp thông qua cáp văng truyền vào cột tháp theo trụ cầu truyền tải trọng xuống móng Cấu tạo gồm ba phần chính: hệ dầm cứng, hệ dây treo, tháp neo dây Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com KHÁI QUÁT CHUNG Đối với cầu BTCT dự ứng lực thông thường, độ lệch tâm cáp bị hạn chế phạm vi chiều cao tiết diện dầm Để tăng độ lệch tâm cáp, chúng bố trí phạm vi chiều cao tiết diện Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CẦU EXTRADOSEDEXTRADOSED- NGUYÊN LÝ CẤU TẠO DẦM ĐƠN GIẢN Biểu đồ mô men DẦM LIÊN TỤC Biểu đồ mô men Cáp căng Cáp căng Cáp căng Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Cáp căng h h h H H KHÁI QUÁT CHUNG L L L SO SÁNH VỚI CẦU DẦM 1- Cầu Extradosed cầu dầm bêtông cốt thép dự ứng lực ngoài,trong bó cáp CĐC đưa lên mặt tiết diện tạo độ lệch tâm lớn Như vậy: - hiệu cho việc tạo dự ứng lực - cáp văng tiếp nhận phần tải trọng từ giai đoạn thi công VƯỢT NHỊP LỚN HƠN CẦU DẦM 2- Chiều cao dầm nhỏ so với cầu liên tục Giảm tĩnh tải chiều cao kiến trúc, thích hợp cho cầu vượt đô thị Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com h h L h H H KHÁI QUÁT CHUNG L L SO SÁNH VỚI CẦU DÂY VĂNG 1- Chiều cao tháp nhỏ Có lợi thiết kế cầu vượt đô thị tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt cáp văng, cho công tác tu bảo dưỡng 2- Do dầm có độ cứng lớn nên biến dạng nhỏ, việc kiểm soát độ võng trình thi công đơn giản 3- Biên độ ứng suất cáp văng cầu Extradosed gần giống kết cấu cầu BTUST nhỏ nhiều so với CDV nên ảnh hưởng mỏi giảm nhiều ứng suất kéo cho phép cáp văng lấy cáp cầu BTCTDUL thông thường (0,6 giá trị cường độ), lớn so với CDV (0,4-0,45) Như số lượng cáp văng giảm xuống kết cấu neo đơn giản hơn, giá thành xây dựng giảm 4- Vì cáp ngắn, độ võng thân nhỏ nên ảnh hưởng dao động nhỏ Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com KHÁI QUÁT CHUNG So sánh thông số loại cầu Hạng mục so sánh Cầu dầm Cầu Extradosed Cầu dây văng Chiều dài nhịp L(m) L < 120 120 < L < 200 L > 200 Chiều cao dầm h=(1/35- Tại nhịp 1/40)L h=(1/16- Tại trụ 1/18)L Chiều cao tháp h(m) - h=(1/50-1/55)L h=(1/30-1/35)L H=(1/12-1/13)l Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com h=(1/1001/130)L H=(1/4-1/5)L C UT O Hệ dầm cứng có kết cấu giống cầu dầm cứng nhịp liên tục cấu tạo từ kết cấu BTCT, kết cấu thép hay kết cấu bêtông thép liên hợp Chiều cao dầm giảm xuống so với chiều cao dầm cầu dầm cứng có độ Khi chịu tải trọng khai thác, cáp văng có tác dụng gối đàn hồi phụ làm giảm trị số mômen uốn hệ Nhờ cáp văng đưa xa trục trung hoà nên hiệu gây dự ứng lực cao Vì vậy, so với cầu dầm liên tục chiều cao dầm cầu Extradosed giảm đáng kể Chiều cao dầm chủ lấy (1/30~1/35)L tiết diện trụ (1/60~1/65)L tiết diện nhịp, L chiều dài nhịp lớp Chiều dài nhịp biên (0.6~0.7)L, xác định sở phân phối hài hoà mômen nhịp biên nhịp Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com C UT O Hệ dầm cứng Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com C UT O Hệ dầm cứng Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com THI CÔNG Xe lắp hẫng Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com THI CÔNG Thi công đúc chỗ cạn Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com THI CÔNG Hoàn thành thi công Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com THI CÔNG Trình tự thi công Ngã Tư Sở Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ Hạng mục so sánh Cầu dầm Cầu Extradosed Cầu dây văng Chiều dài nhịp có hiệu L(m) L < 120 L = 150m L > 200m Chiều cao dầm trụ H(m) H=L/17–L/20 H = L/30 – L/35 H = 1-3.5m Chiều cao tháp h(m) …………… h = L/15 h = L/5 Lực căng cáp UST dầm (maximum) 0.75Pu 0.75Pu 0.75Pu Lực căng dây xiên (văng) kết thúc căng …………… kéo (maximum) (0,4 – 0.75)Pu (0.45-0.5)Pu Lực căng dây xiên chỉnh lực kéo …………… …………… (0.45 – 0.56)Pu Khoảng cách bố trí cáp văng dầm …………… Từng đốt dầm Hai đến ba đốt Qui mô, đường kính cáp văng (mm) …………… ~ (19 – 27)f15.2 Phương pháp kiểm tra diễn biến bình lọc -Kiểm tra độ trình thi công vồng dầm -Kiểm tra lực độ giãn dài Phương pháp lắp đặt cáp …………… Phương pháp nhồi vữa vào cáp văng …………… Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com - Kiểm tra độ vồng dầm - Kiểm tra lực dây văng Có thể phải dùng cần cẩu Dùng bơm áp lực cho t/h tháp thấp >27f15.2 - Kiểm tra độ vồng dầm - Kiểm tra lực dây văng Phải dùng cần cẩu Phải dùng bơm áp lực ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ Biên độ ứng suất cầu Extradosed gần giống kết cấu cầu bê tông dự ứng lực toàn phần cầu thiết kế theo kết cấu bê tông dự ứng lực toàn phần Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ Đặc điểm chịu lực: Trong cầu dây văng việc điều chỉnh diễn biến hình học dầm việc điều chỉnh ứng lực pháp tuyến phụ thuộc vào tĩnh tải Khi có hoạt tải làm tăng đáng kể lực kéo dây văng Phải xét đến tượng mỏi cáp Trong kết cấu cầu Extradosed lực ứng suất trước tĩnh tải tạo nên trạng thái lực (N+M) có hướng ngược với trạng thái lực hoạt tải gây Do lực tăng thêm lực kéo bó cáp nhỏ thường xét tới tượng mỏi cáp Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ Đặc điểm thiết kế cáp Extradosed a) Ứng suất cho phép Giống thiết kế cầu dây văng, số yếu tố quan trọng ứng suất cho phép cáp, yếu tố liên quan trực tiếp tới độ cứng cáp Extradosed độ cứng toàn hệ kết cấu Độ lớn ứng suất cho phép định liệu cáp có bị phá hoại mỏi hay không chịu tải trọng bình thường (không xét hệ số tải trọng) đảm bảo cáp làm việc miền đàn hồi chịu tải trọng cực hạn (xét hệ số tải trọng) Hiện tượng mỏi cáp thể hai dạng: dạng thứ mỏi sinh biến đổi có tính chu kì ứng suất dọc trục hoạt tải; dạng thứ hai xuất điểm neo gió rung cáp Extradosed gây nên Đối với tượng mỏi dọc trục khống chế cách giảm ứng suất kéo tải trọng gây mỏi, dạng mỏi gió, nhà thiết kế thường xử lý cách ứng dụng thiết bị giảm chấn (giảm chấn dầu, giảm chấn cao su, bố trí hệ dây neo bó cáp …) Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ Đặc điểm thiết kế cáp Extradosed b) Chùng ứng suất cáp Extradosed Trong cáp Extradosed biến đổi lực kéo từ biến co ngót lớn so với biến đổi lực kéo sinh tĩnh tải phần hai hoạt tải, nên để xác định tỉ số chùng biểu kiến cáp Extradosed phải xem xét tác động từ biến co ngót bê tông Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ Đặc điểm thiết kế cáp Extradosed c) Điều chỉnh lực căng trình thi công Điểm khác biệt cáp Extradosed cáp dây văng trình căng kéo phải kéo lần, cáp dây văng phải thực căng điều chỉnh làm nhiều lần Kết luận nhà thiết kế nước rút sau thi công nhiều cầu dây văng cầu Extradosed giới Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ Đặc điểm thiết kế cáp Extradosed d) Sự truyền lực cáp vào kết cấu Với nguyên lí tương tự cầu dây văng, việc truyền lực từ bó cáp vào kết cấu thường thông qua đầu mút cáp có gắn đầu neo giống kết cấu DƯL kéo sau số trường hợp lực cáp truyền trực tiếp dọc phần cong đoạn cáp tì tháp thường gọi “yên ngựa” Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ e) Hiện tượng rung cáp mưa Trong trình xảy mưa kết hợp gió hình thành hai đường nước chảy dọc đỉnh đáy ống bọc cáp Extradosed tạo nên tượng lắc lư cáp làm tính ổn định khí động Cho nên nghiên cứu tượng rung mưa gió phải đặc biệt quan tâm tới biên độ dao động giới hạn xảy ứng với tốc độ gió từ 6m/s đến 8m/s, phạm vi nước mưa bề mặt ống bọc cáp khó bị gió theo, lại dễ hình thành hai đường nước chảy phía ống Một vấn đề khác phải xét tới với bó cáp có tần số dao động riêng nhỏ 3Hz tượng ổn định khí động nói hay xảy Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ f) Hiện tượng rung cáp gió xoáy quẩn Các thí nghiệm khí động cho thấy bó cáp nằm hướng gió tần số gió xoáy trùng với tần số riêng bó cáp xảy tượng rung cáp gió xoáy quẩn Thông thường dạng dao động bậc xảy gió xoáy quẩn tốc độ gió thấp, trái lại vùng có dạng dao động bậc cao xảy tượng xoáy gió quẩn lực rung gió nhỏ Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ g) Hiện tượng bó cáp chao đảo theo đường elíp Đây tượng hay xảy bố trí hai mặt phẳng dây thượng hạ lưu song song với Cáp thuộc mặt phẳng bị khuất gió bị chao đảo bó cáp mặt phẳng phía trước choán gió Hiện tượng chịu ảnh hưởng cự li phân bố hai mặt phẳng cáp, khoảng cách 10 đến 20 lần đường kính bó cáp, tượng cáp rung chao đảo dạng elíp xảy dội, khoảng cách đến lần đường kính bó cáp, tượng nêu không quan sát thấy Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐẶC ĐiỂM THIẾT KẾ h) Thiết kế chống gỉ cáp Extradosed Cáp Extradosed chống gỉ hai lớp bảo vệ ống bọc thép nhựa polietylen, ống chất dẻo xen kẹp sợi thép, vai trò lớp bảo vệ thứ tách cáp ứng suất trước khỏi nguyên nhân gây ăn mòn, chất nhồi vữa xi măng mỡ, sáp dầu mỏ, poliurethan v.v… lớp bảo vệ thứ hai, chưa kể ngày số trường hợp người ta sử dụng phương pháp mạ kẽm bọc epôxi trước phun vữa Prepaired by Nguyễn Thị Tuyết Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com [...]... trong kt cu cu Extradosed, Nu d tớnh thay th cỏp trong tng lai thỡ ti v trớ yờn nga cng phi cu to ng gen ỳp Prepaired by Nguyn Th Tuyt Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CU TO S cỏp vng Cu Extradosed l mt h kt cu liờn hp gia dm cng v cỏp vng Do ú, s v s phõn b cỏp vng nh hng trc tip n kh nng chu lc v ch tiờu kinh t k thut ca cu Vỡ ct thỏp ca cu Extradosed cú chiu... trial version www.pdffactory.com CU TO Cỏc s cu Cu Extradosed ba nhp : Phn ln cu Extradosed c thit k theo kiu h ba nhp Chiu di nhp biờn thng thay i rt ln v ph thuc vo chiu di nhp gia, thụng thng c ly bng (0.3 - 0.7)L, v thng l (0.6 - 0.7)L Prepaired by Nguyn Th Tuyt Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CU TO Cỏc s cu Cu Extradosed nhiu nhp : l loi cu cú khu ln v va Khu... thỡ khu hp lý nht i vi cu Extradosed l 180m Tuy nhiờn, nu kt cu dm ch ca nhp chớnh kt hp gia dm BTCT d ng lc v dm thộp thỡ khu nhp cú th lờn n 300m Prepaired by Nguyn Th Tuyt Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CU TO S mt phng dõy Cng nh CDV, trong cu Extradosed s lng mt phng dõy v chiu rng mt cu cú quan h cht ch vi nhau Thụng thng cu Extradosed c b trớ hai mt phng... cu vi khong cỏch nh nht cú th cu to, lp t dõy trong quỏ trỡnh thi cụng v duy tu bo dng sau ny Kh nng chu lc ca cu Extradosed cũn ph thuc vo khong cỏch neo dõy trờn dm cng Khi s lng cỏp vng tng thỡ chiu di khoang s gim v kt qu l tr s mụmen un cc b trong phm vi khoang cng gim v ngc li Cu Extradosed mi c phỏt trin trong nhng nm gn õy, nờn xu hng s dng nhiu dõy, khoang dm nh thng c ỏp dng Nú cng phự hp... 0.25 0.50 1.00 a/L Nhịp giữa 200 Y (mm) Quan h gia cng thỏp vi M un v vừng ca dm ch Prepaired by Nguyn Th Tuyt Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CU TO Cỏc s cu Cu Extradosed hai nhp : Dnh cho cỏc cu vt qua ng, vt qua sụng hay thung lng khụng ln lm Thụng thng ct thỏp c t gia nhp, cỏc cỏp vng c b trớ i xng qua ct thỏp to ra s cõn i cho ton cu Tựy theo v trớ ct thỏp,... trial version www.pdffactory.com THI CễNG Trỡnh t thi cụng Ngó T S Prepaired by Nguyn Th Tuyt Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com C iM THIT K Hng mc so sỏnh Cu dm Cu Extradosed Cu dõy vng Chiu di nhp cú hiu L(m) L < 120 L = 150m L > 200m Chiu cao dm ti tr H(m) H=L/17L/20 H = L/30 L/35 H = 1-3.5m Chiu cao thỏp h(m) h = L/15 h = L/5 Lc cng cỏp UST trong dm (maximum)... trong dõy vng Cú th phi dựng cn cu Dựng bm ỏp lc cho t/h khụng phi thỏp thp >27f15.2 - Kim tra vng ca dm - Kim tra lc trong dõy vng Phi dựng cn cu Phi dựng bm ỏp lc C iM THIT K Biờn ng sut trong cu Extradosed gn ging nh kt cu cu bờ tụng d ng lc ton phn do ú cu c thit k theo kt cu bờ tụng d ng lc ton phn Prepaired by Nguyn Th Tuyt Trinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com... chu lc: Trong cu dõy vng vic iu chnh din bin hỡnh hc ca dm v vic iu chnh ng lc phỏp tuyn ch ph thuc vo tnh ti Khi cú hot ti s lm tng ỏng k lc kộo trong dõy vng Phi xột n hin tng mi cỏp Trong kt cu cu Extradosed lc ng sut trc v tnh ti to nờn mt trng thỏi lc (N+M) cú hng ngc vi trng thỏi lc do hot ti gõy ra Do vy lc tng thờm lc kộo trong bú cỏp rt nh v thng khụng phi xột ti hin tng mi cỏp Prepaired by