Cầu bê tông_Lesson 6 pptx

3.2 Cấu tạo cầu dầm BTCT thường :
3.2.1 CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT THƯỜNG

ĐÚC TẠI CHỖ :
Để đảm bảo đủ chiều rộng phần xe chạy
trên cầu ôtô phải bố trí nhiều sườn dầm trong mặt
cắt ngang nhòp.
Tất nhiên có thể chỉ cần hai dầm chủ nhưng
sẽ phải làm dầm khá cao khiến cho đường đầu cầu
cũng phải đắp cao theo, điều này làm tăng kinh phí
xây dựng và nếu là cầu trên tuyến đường vùng
đồng bằng thì trắc dọc tuyến đường sẽ không hợp lý.
Nói chung, tỷ số chiều cao / chiều dài nhòp là
H/L = (1/7÷ 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 Φ 8 ô lưới 8×8cm ; 2- Cốt đai Φ 8
Hình 3.14 Kết cấu nhòp cầu ôtô đúc bêtông 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

3.2.2 CẤU TẠO CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT LẮP GHÉP
VÀ BÁN LẮP GHÉP :
1- Các dạng mặt cắt ngang :
Một số dạng mặt cắt điển hình cho cầu ôtô lắp ghép
được vẽ ở hình 3.16 và 3.17.

Hình 3.16 Dạng mặt cắt chữ T lắp ghép của cầu ôtô

Hình 3.17 Một số dạng mặt cắt hình
Π
lắp ghép của cầu ôtô

Nhòp dầm I bán lắp ghép của cầu Kinh Tẻ - Quận 4, T.P Hồ Chí Minh

Nhòp dầm I lắp ghép và nhòp chính dầm hộp đổ tại chỗ của cầu Kinh Tẻ

Hình 3.18 Mốt nối kiểu chốt ở cầu bản lắp ghép trên đường ôtô
2- Mối nối :
a) Mối nối ở phần bản :

Hình 3.19 Mối nối kiểu cứng ở bản mặt cầu
b) Mối nối ở phần dầm ngang :
Sơ đồ vò trí và cấu tạo mối nối hàn các bản thép chờ
ở dầm ngang được vẽ trên hình 3.20. Kiểu này có
ưu điểm là thi công nhanh, chất lượng mối nối có thể
kiểm tra đủ đảm bảo mọi yêu cầu về chòu lực. Sau khi
hàn nối phải đánh sạch rỉ bảo vệ các chi tiết thép rồi trát
vữa xi măng che kín. Xe ôtô có thể qua cầu ngay sau khi
hàn xong các bản thép chờ.

Hình3.20 Mối nối dầm ngang có các bản thép chờ hàn

1- Cốt dọc 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 bêtông 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

3.2.3 NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CỐT THÉP :
1- Bố trí cốt thép chủ :
Các cốt thép chủ chòu kéo được đặt trong phần dưới
cùng của sườn dầm chủ theo những nguyên tắc chung đã
học ở môn học "Kết cấu BTCT".
Cốt thép CT5 trong mặt cắt ngang được vẽ trên hình 3.25.
Kiểu đặt rời rạc từng thanh cốt thép được dùng từ xưa
cho đến những năm 1960, có khuyết điểm là sườn dầm
phải to ra cho đủ chỗ đặt cốt thép, như vậy tốn vật liệu
và tăng tónh tải của dầm vô ích. Lúc đặt từng cốt thép
vào trong ván khuôn sẽ tốn thời gian. Tuy nhiên sự dính
bám giữa các cốt thép với bêtông 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 tạo ra các cốt thép nghiêng sẽ khó khăn hơn.

Kiểu hàn các cốt thép chủ chòu kéo và cốt thép chủ
chòu nén thành khung cốt thép hàn có xuất xứ từ nước
Nga, những năm 1950 và được áp dụng rộng rãi trong các
đồ án cầu ở nước Nga, Trung Quốc và phía Bắc nước ta.
Ưu điểm là tạo ra khung cốt thép vững chắc và đơn
giản thao tác lắp cả khung cốt thép vào trong ván khuôn
(H.3.25d).
Thông thường cần làm hai khung phẳng cốt thép hàn
cho loại nhòp dầm dài L < 21m, có thể làm 3÷ 4 khung cho
nhòp dầm dài tới 24m. Do vậy sườn dầm có thể làm hẹp,

chỉ chừng 15÷ 18cm, tiết kiệm được vật liệu, giảm trọng
lượng cẩu lắp của mỗi khối dầm.
Hình 3.25

Khi số tầng cốt thép chòu kéo nhiều hơn 4, sẽ tạo ra
sự ngăn lớp bêtông phía bên ngoài với phía bên trong các
tầng cốt thép hàn của khung. Để giảm bớt ảnh hưởng
xấu này phải tạo ra một tầng trống bằng cách hàn các
đoạn cốt thép cùng đường kính nhưng chỉ dài 20cm ( bằng
6 lần đường kính ) cách quãng 60÷ 100cm. Tuy nhiên, cũng
không giải quyết triệt để được vấn đề này.
Trên thực tế, qua khai thác nhiều năm ở nước ta,
loại dầm có khung cốt thép hàn kiểu này dễ xuất hiện
các vết nứt nhỏ ( không ảnh hưởng đến khả năng chòu lực ).

Trên hình 3.26 giới thiệu cấu tạo cả khung cốt thép
chủ dạng khung hàn theo kiểu Nga đối với dầm dài
15,00m. Các mối hàn liên kết có chiều dày 12mm. Cốt thép
chủ Ф32mm, cốt thép dọc phụ Ф12mm.

Hỡnh 3.26 Khung coỏt theựp haứn cuỷa dam 15,00m

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 45
0
( đối với cấu kiện cao và
ngắn có thể 30

0
).
Khi đặt cốt thép nghiêng rời từng thanh riêng biệt
thì chỉ được nối vào một cốt thép chủ không quá hai
thanh cốt thép nghiêng.
Cần phải uốn, hoặc hàn nối, hoặc buộc thêm các
thanh cốt thép nghiêng một cách đối xứng qua trục
thẳng đứng của mặt cắt ngang dầm để tránh hiện tượng
xoắn phụ.

Tại chỗ uốn nghiêng cốt thép sẽ xuất hiện các
ứng suất ép dập cục bộ lên bêtông 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 ở đầu dầm giản đơn, có 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 rời khác ( có thể đường kính nhỏ hơn,
ví dụ d = 16mm ).
Trên những đoạn dầm mà cốt đai đủ chòu lực cắt thì
không cần bố trí cốt thép nghiêng nữa.
Hình 3.26 đã giới thiệu trường hợp uốn nghiêng
cốt thép với góc 30
0

trong khung cốt thép hàn.

3- Mối nối cốt thép chủ và cốt nghiêng :
Mối nối các cốt thép có thể là mối hàn hay mối buộc.
Trong các khung cốt thép hàn kiểu Nga thường dùng
mối nối hàn đối đầu ( hàn tiếp xúc ). Các mối nối được
thực hiện sau khi đặt thanh cốt thép vào khung cốt thép
hàn hoặc sau khi lắp ghép các cấu kiện. Nếu là cốt thép
chòu kéo, nên dùng mối hàn có máng đệm.
Tại những chỗ có ứng lực tính toán lớn nhất cũng như
trong vùng chòu kéo của mặt cắt, các mối hàn nối cốt thép
phải đặt cách nhau lớn hơn 50cm. Các thanh cốt thép
có đường kính khác nhau mà tỷ lệ diện tích các mặt
cắt ngang của chúng không quá 1,5 thì có thể hàn
được với nhau. Chiều dài mối hàn ở chỗ liên kết cốt thép
nghiêng phải ít nhất là 12d nếu hàn một phía và 6d nếu
hàn cả hai phía. Chiều dày mối hàn ít nhất 4mm.

4- Bố trí các cốt thép khác :
a) Cốt thép dọc phụ :
•
Để giảm độ rộng vết nứt do co ngót và phân bố đều
chúng hơn trên dọc dầm cần phải đặt các cốt thép dọc
phụ trên toàn chiều dài, chiều cao khu vực chòu
kéo của dầm cho đến tận sát đáy bản cánh trên.
•
Trong phạm vi 1/3 chiều cao phía dưới của dầm có đặt
các cốt thép dọc phụ đường kính 8÷ 14mm, cách nhau
10÷ 12 lần đường kính. Trên phạm vi chiều cao còn lại có
thể đặt các thanh Φ 6÷ 10mm.

•
Nói chung, diện tích tổng cộng mặt cắt ngang các cốt thép
dọc phụ là :
F = (0,3% + 0,4%).b.h
o
•
Cốt dọc phụ nên đặt cả những chỗ có ứng suất cục bộ
do tải trọng tập trung và những chỗ có ứng suất kéo
mà trong tính toán thường không xét chính xác hết được.

b) Cốt thép đai : (H.3.26; 3.27)
Các cốt đai cùng tham gia chòu lực cắt với cốt thép
nghiêng và bêtông, 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 phải theo các yêu cầu sau đây :
- Trên đoạn 1/4 chiều dài dầm gần gối hoặc trên đoạn dầm
kể từ gối đến dầm ngang gần nhất, cự ly cốt đai a
đ
≤ 30cm.
- Các đoạn dầm còn lại lấy a
đ
≤ 50cm, đồng thời a
đ
≤ 3/4h.
- Trong các dầm cao h ≤ 50cm, lấy a

đ
≤ 20cm.

- Nếu cốt đai vòng quanh cốt chủ chòu nén trong
tính toán thì a
đ
≤ 15 lần đường kính cốt chủ chòu nén
đó.
- Trong các dầm cầu nhòp nhỏ bằng BTCT thường
( chiều dài L = 15÷ 20m ) nên lấy cự ly cốt đai đều
nhau trên suốt dầm, riêng đoạn sát gối phải lấy cự ly cốt
đai nhỏ hơn ( 10÷ 15cm ).
- Đường kính cốt đai lấy bằng (1/4¸÷ 1/3) của đường
kính cốt chủ và không nhỏ hơn 6mm, nên lấy là 8÷ 12mm.
- Trên đoạn đầu dầm kể từ tim gối ra một khoảng dài
bằng chiều dài chôn cốt thép chủ chòu lực trong bêtông,
các cốt đai phải có đường kính không nhỏ hơn 8mm và
cự ly : a
đ
≤ 10cm.
Lớp bêtông bảo hộ tính từ mép ngoài cốt đai và
cốt dọc phụ cần có chiều dầy không nhỏ hơn 2,5cm.

Hình 3.27 Bố trí cốt đai và cốt bản mặt cầu
ở dầm T lắp ghép không có dầm ngang

c) Cốt thép chòu ứng lực cục bộ :
Trên các khu vực mà bêtông 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 bêtông 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
Φ 8mm, hàn thành ô lưới 10×10cm, đặt thành 2÷ 3 tầng trên
chỗ đặt thớt trên của gối dầm.
d) Đặt cốt thép viền theo các biên dầm :
Nếu biên chòu kéo của mặt cắt dầm có dạng đường gấp
khúc hay đường cong gẫy thì ứng lực kéo trong cốt thép sẽ
gây ra hợp lực hướng ra ngoài biên cấu kiện, các lực này
có thể phá vỡ lớp bêtông bảo hộ, cần đặt như hình 3.28.
Nếu cấu kiện có biên cong thoải thì các cốt thép chòu kéo
có dạng đường cong viền theo biên cong của cấu kiện và
phải được giữ chặt nhờ các cốt đai có mặt cắt đã lấy đủ theo
tính toán để chòu toàn bộ lực phá vỡ lớp bêtông bảo hộ.
Cự ly các cốt đai không lớn hơn 10 lần đường kính cốt chủ
và không quá 40cm.

5- Cốt thép trong bản mặt cầu :
Cốt thép trong bản mặt cầu thường đặt thành các lưới
nằm ngang. Sơ đồ đặt tùy theo sơ đồ tính toán của bản
( bản hai cạnh, bản bốn cạnh, bản hẫng ).
Trong những bản rộng để phân bố đều hơn tải trọng
theo chiều rộng cần đặt các cốt thép phân bố theo hướng
ngang với nhòp tính toán của bản. Lớp bêtông bảo hộ
cốt thép chòu lực của bản phải dầy ít nhất 2,5cm.
Đường kính cốt thép chòu lực của bản được lấy theo
các quy đònh sau :
- Không nhỏ hơn 10mm đối với bản mặt cầu ôtô và
cầu đường sắt.
- Không nhỏ hơn 6mm đối với bản vỉa hè.

Nói chung, các đồ án thường lấy d = 12÷ 14mm
đối với cầu ôtô và d = 14÷ 16mm đối với cầu đường sắt.