chương 2 cầu dầm theo công nghệ hẫng

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
11
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 chiều dày thành hộp để giảm ứng suất kéo chủ và tăng diện tích vùng
bê tông chòu nén và bản đáy cũng được làm dày lên.
- Khi dùng các phương 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 L
nhòp
≥ 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 để sự
thay đổi tương tự với đường bao momen và tạo vẻ đẹp kiến trúc hơn nữa.
- Người ta thường tìm cách tăng W của các mặt cắt gần trụ để góp phần làm
thay đổi biểu đồ momen uốn sao cho có lợi nhiều nhất (giảm momen dương giữa
nhòp và tăng momen âm ở đoạn gần trụ)
12
- Một số kinh nghiệm khi chọn mặt cắt ngang :
* Mặt cắt g i: (1/12 - 1/17)Lố
nhòp

* Mặt cắt giữa nhòp
Cầu dầm liên tục :(1/40 - 1/60)L
nhòp
2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang
13
- 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 tính toán ứng suất kéo chủ, trò số đó phụ thuộc
vào lực cắt. Trên những đoạn có lực cắt không lớn lắm, lấy theo yêu cầu cấu tạo
và thi công.
2.2 - Cấu tạo mặt cắt ngang
14
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.
15
Trường hợp thi công theo cách lắp hẫng hoặc đúc hẫng
2.3 - Ngun lí bố trí cốt thép dự ứng lực
16
65
198
95
50 50
140
2@110
128

480
160
100
100
211
6@250
61
50
60
45
40
45
13@250
7404/2
26@125
640
6@250
61
100
100
45
160
45
40
61
128
60
160
12@250
1380

50
60
117
65
270
198
2@110
160
58
150
12@250
14700/2
320
1000
1380
13@250
7404/2
24@125
470

1-d221-d22
d19
d13
d13
d19
1-d22
d13
d13
d22
d13

d13
d13
d22
d13
1-d22
d13
d16
d16
d13
d13
d13
d13
d13
d19
d13
d13
d13
d19
d13d13
d19
d19
d13
S8
w2-2
d22
S4
S1S9
1-d22
S6-2
d19

d13 d13d16 d13 d13 d16
1-d22
S6-1
d22
1-d22
d13d19
1-d22
14700/2
Hình 2.34: Cốt thép thường của khối hộp
2.3 - Ngun lí bố trí cốt thép dự ứng lực
- 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)
17
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;
N
0
1 N
0
6 - Số hiệu cáp DUL
18
2.3 - Nguyờn lớ b trớ ct thộp d ng lc
Hỡnh 2.36: Sụ ủo ủaởt caựp DUL trong keỏt caỏu nhũp
19
2.3 - Nguyờn lớ b trớ ct thộp d ng lc
Hỡnh 2.37: Sụ ủo ủaởt caựp DUL trong keỏt caỏu nhũp