CẦU DẦM LIÊN TỤC CẦU DẦM HẪNG VÀ CẦU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP NHIP LỚN

Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
CHƯƠNG VII: CẦU DẦM LIÊN TỤC CẦU DẦM HẪNG VÀ CẦU
KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP NHIP LỚN
7.1.1 C.nghệ đúc hẫng:
• Tr.tự:
• X.dựng k.cấu nhịp thành từng đốt theo
ng.tắc việc x.dựng các đốt sau tựa trên các
đốt trước đó.
• Ưu điểm:
• Phù hợp với việc x.dựng các cầu có ch.dài nhịp lớn;
• Khĝ p.thuộc vào địa hình;
• Tận dụng được cốt thép trong g.đoạn t.công, sử dụng trong g.đoạn kh.thác.
• Nh.điểm: tính ổn định kém.
• Áp dụng: cho các cầu DƯL vượt nhịp lớn.
7.2 Hệ thống cầu dầm l.tục BTCT DƯL:
7.2.1 Đặc điểm chịu lực:
• Ưu điểm:
• Trong sơ đồ cầu có nhiều nhịp dầm giản đơn chỉ tồn tại mô men dương
(M
+
) làm căng thới dưới. Nếu m.nối các nhịp giản đơn thành nhịp l.tục
xuất hiện mô men âm làm giảm trị số tuyệt đối của mô men (+) tại m.cắt
giữa nhịp làm giảm kích thước và vật liệu k.cấu tạo khả năng vượt nhịp
lớn hơn;
• Khi nối như vậy sẽ làm giảm kích thươc mũ trụ do chỉ bố trí một gối trụ
cầu dầm l.tục chỉ chịu tải trọng thẳng đứng tác dụng đúng tâm và làm
giảm mô men uốn lệch tâm, tiết kiệm được kích thước thân trụ và nền
móng;
• Đường đàn hồi của k.cấu thân trụ là dạng đường cong chuyển tiếp dẫm
đến kh.thác êm thuận, đặc biệt có ý nghĩa rất lớn trên đường cao tốc;
• Do sự phối hợp phân phối tải trọng giữa các nhịp kề nhau mà mô men do

hoạt tải k.cấu l.tục giảm đi 20% so với k.cấu giản đơn có cùng ch.dài nhịp.
• Nh.điểm:
• Do tính l.tục nên k.cấu siêu tĩnh phát sinh ứng lực do: lún mố trụ, chênh
lẹch nhiệt độ, do co ngót từ biến;
• T.toán t.kế khó khăn;
• Lực ngang tác dụng lên trụ có bố trí gối cố định lớn;
• Khe biến dạng của dầm liên tuc dồn về một phía, sẽ cấu tạo phức tạp và
gây xung kích lớn.
1
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
7.2.2 Hệ thông sơ đồ của dầm l.tục (2 hệ thống ):
7.2.2.1 Hệ thống có ch.cao m.cắt khĝ đổi:
l
l
lH






÷=
22
1
16
1
1
16
1
22

= ÷






H l
(0,75-0.8)l
1
l
1
M
max
+
-
M
max
dÇm 3 nh?p liªn tôc
• Các loại hệ thống hai nhịp ba nhịp và nhiều nhịp:
• Ng.tắc phân phối tỉ lệ các nhịp:
• Sao cho giá trị tuyệt đối của mô men dương và âm gần bằng nhau (
−+
≈
MM
) (do tĩnh tải );
• Khi lực tác dụng ở nhịp chính thì khĝ xuất hiện lực nhổ ở hai nhịp
biên;
• Nhiều khi việc phân phối còn chiếu cố đến y.cầu t.công.
• Ưu điểm:

• V.khuôn có cấu tạo đơn giản, định hình;
• Nh.điểm:
• Bố trí vật liệu thiếu hợp lí do ở giưa và gối chịu mô men lớn;
• Khĝ vượt được nhịp lớn, tối đa khoảng 80m, hiệu quả 40-50m.
• C.nghệ t.công phù hợp:
• Đổ tại chỗ trên đ.giáo cố định hoặc treo di động;
• Lắp ghép nguyên khối l.tục hoá.
• T.công đẩy.
7.2.2.2 Hệ thống sơ đồ có ch.cao m.cắt t.đổi:
• Cầu l.tục hai nhịp:
2
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
1
l

÷=
H




30
1
25 16
1
22





H
= ÷
 
l
1
l
• Cầu l.tục 3 nhịp
(0.7-0.9)l
1
l
1
H
gi÷a
H
gèi
H
gèi
=
1
20
1
6
1
l







−
H
gèi
=
1
35
1
25
1
l






−
H
gèi
=
( )
0.18.0
−
H
gi÷a
- Các sơ đồ: 2nhịp,3 nhịp nhiều nhịp (5-7 nhịp )
0.7l
1
0,85l
1

H
gi÷a
H
gèi
l
1
l
1
• Ưu điểm:
• Bố trí vật liệu hợp lí giảm được tĩnh tải, vượt nhịp lớn;
• Phù hợp với t.công hẫng;
• Nh.điểm: đòi hỏi công nhân có kỹ thuật cao.
• Áp dụng cho: cầu có khẩu độ lớn, c.nghệ thích hợp đổ tại chỗ và
t.công hẫng .
7.3 Hệ thống cầu dầm hẫng:
7.3.1 Đặc điểm chịu lực:
l
(0.25 - 0.4)l
l
h
®Êt ®¾p kh«ng c?
mè
8
g.l
2
2
g.l
8
h
(ha)

• Sơ đồ dầm hẫng xuất phát từ y.cầu dầm giản đơn nối hai công son ở hai đầu
nhịp. Do đó xuất hiện mô men âm ở m.cắt đỉnh gối và làm giảm nhỏ mô men
3
Bài giảng cầu bê tông F2 Bộ môn cầu hầm
dng m.ct gia nhp do ú gim trng lng kich thc ca k.cu vỡ vy
k.cu cú kh nng vt nhp ln ;
Vn l s tnh nh nhng kh chu nh hng nhiu ca hiu ng th cp.
Xut hin vt nt u mỳt cụng xon trong q.trỡnh kh.thỏc phỏ v ni tip
gia cu vo ng gõy ra xung kớch ln
7.3.2 Cỏc s h thng :
7.3.2.1 Dm hng bờ tụng thng:
Ch.di nhp hng =0.25-0.4l ;
Vi mc tiờu to ra tr tuyt i mụ men õm v mụ mem dng gn nhau.
Nh.im:
Cú bin dng cụng son qua ln u nhp khc phc bng cỏch ci to hai
s cu dm hng cú i trng v cu dm hng co thanh cng.
7.3.2.2 Dm hng cú i trng:
đối trọng
Nh.im: tn vt liu.
7.3.2.3 Dm hng cú thanh cng: phc tp v cu to v tui tho thanh
cng
thanh
căng
7.3.2.4 Dm hng kt hp vi nhp eo
u im:
Khc phc c cỏc nh.im s ó nghiờn cu;
4
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
• Giảm mô men giữa nhịp.
• Khắc phục phá hoại nối tiếp đường đầu cầu.

• Nh.điểm:
• Khe nối trên cầu qua nhiều, góc quay có độ chện lệch lớn, xung kích
nhiều.
7.3.3 Áp dụng:
• Nếu cầu dầm hẫng bình thường L=30-40m
• Nếu cầu dầm hẫng nhịp đeo L=50-70m (khĝ áp dụng cho cầu đường sắt
lí do xung kích lớn).
7.4 Hệ thống sơ đồ cầu khung
7.4.1 Đặc điểm chịu lực và cấu tạo
• Ưu điểm:
• Trụ và k.cấu nhịp nối cứng do đó giảm được mô men ở giữa nhịp và
kích thước tăng ch.dài vượt nhịp lớn tăng độ cứng tổng thể của k.cấu.
• Nh.điểm:
• Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng sinh ra mô men uốn cho trụ, do
đó phải bố trí cốt thép ở vị trí có mô men uốn.
• Do bậc siêu tĩnh lớn nên mức độ ảnh hưởng của hiệu ứng thứ cấp lớn
hơn rất nhiều so với k.cấu cầu dầm l.tục.
7.4.2 Các hệ thống cầu: gồm 3 hệ thống:
• Khung l.tục;
• Khung chốt;
• Khung tĩnh định.
CÊu t¹o chèt
• Cầu khung T có chốt:
• Ưu điểm: giảm nhỏ hệ siêu tĩnh giảm nhỏ các hiệu ứng thứ cấp
• Nh.điểm: cấu tạo chốt rất phức tạp, quá trình kh.thác có chốt đều xẩy ra hư
hỏng.
• Cầu khung T tĩnh định (khung T dầm đeo ) giải quyết được vượt ch.dài nhịp
lớn, k.cấu tĩnh định nhưng có nh.điểm là số khe biến dạng nhiều:
• Áp dụng: khung l.tục: L=100-150 m
5

CTD¦L
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
L=50-80 m
7.5 Một số tr.hợp t.kế sơ đồ cầu l.tục khung đặc biệt:
• Tr.hợp 1: p.thuộc vào địa hình;
• Khi làm mố trụ gập tình huống đảm bảo tỷ lệ nhịp cân xứng có thể thu
ngắn nhịp biên để nối dài nhịp giữa.
• Biện pháp: tăng kích thước m.cắt của nhịp biên để làm đối trọng và dùng
bê tông khác loại:
 bê tông nặng cho nhịp biên
 bê tông nhẹ cho nhịp giữa
• tr.hợp 2: cầu dầm hẫng, hẫng từ một bên bờ:
• Tr.hợp 3: l.tục một nửa k.cấu
6
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
• Tr.hợp 4: cầu khung chân xiên ( thung lũng hoặc khe sâu )
• Tr.hợp 5: khung dầm hỗn hợp
Chống chuyển vị ra hai đầu nhịp và tăng độ cứng
7.6 Ng.tắc t.kế m.cắt ngang của k.cấu nhỊp,cầu dầm l.tục,cầu dầm
hẫng và cầu khung.
7.6.1 Kiểu dáng của m.cắt
M.cắt chữ T
M.cắt chữ II so sánh m.cắt chư T và m.cắt hình hộp
Mặt cặt hình hộp
Z
t
z
t
• Điều kiện chịu lực:
• M.cắt hình hộp có miền bê tông chịu nén ở thới dưới nhiều hơn

sẽ chịu được M
-
tốt hơn → tiết kiệm được diện tích cốt thép,
tăng khả năng chịu mô men giới hạn chứng tỏ tại m.cắt đỉnh trụ
hình hộp hợp lí hơn chữ T;
• Y.cầu ổn định: bản đáy hộp đóng vai trò thanh giằng để đảm bảo ổn
định cho sườn dầm ;
• Y.cầu về chống xoắn: m.cắt hình hộp có khả năng chống xoắn cao
hơn;
• đặc biệt:
7
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
• Điều kiện chắn gió ngang: m.cắt hình hộp có khả năng thoát
gió tốt hơn m.cắt chữ T
• Tất cả các cầu vượt đều làm m.cắt hình hộp vì mỹ thuật kiến
trúc đẹp hơn.
• Vấn đề t.đổi kiểu dáng m.cắt dọc theo ch.dài dầm:
M.cắt chịu mô men (-) thì m.cắt hình hộp ưu việt hơn;
M.cắt chịu mô men (+) thì m.cắt chữ T ưu việt hơn.
T.đổi kiểu dáng:
• Đối với k.cấu dầm hẫng nhịp đeo, hoặc khung T nhịp đeo thì
theo xu hướng: dầm hẫng khung T có m.cắt hình hộp, còn dầm
đeo thì m.cắt chữ T hoặc I liên hợp
• Ưu điểm:
• Tiết kiệm được bê tông ở vùng giữa;
• Nh.điểm:
• C.nghệ t.công phức tạp, c.nghệ t.công thiều đồng đều;
• kém về mặt khí động học, hình dạng kiến trúc xấu, gây khó
khăn cho việc bảo quản kh.thác cầu.
• Xu thế hiện nay: khĝ khoét bỏ bản đáy, chỉ giảm ch.dày đến mức tối

thiểu ở chỗ chịu M
+
: h
đáymin
=20 cm
⇒
chọn m.cắt thích hợp nhất có
cầu dầm khung: là m.cắt hình hộp.
7.6.2 Dạng m.cắt hình hộp:
Hai cách phân loại:
• P.thuộc vào số lượng sườn hộp;
• P.thuộc vào bố trí thành hộp thẳng hay xiên.
• Số lượng sườn hộp:
• Nếu nhiều: khả năng chịu cắt tốt, nhưng gây lãng phí vật liệu;
• nếu ít: khẩu độ t.toán của bản mặt cầu lớn; để trung hoà dựa vào
ch.rộng của cầu để bố trí các loại sườn dầm khác nhau, có 4 loại
m.cắt.
• M.cắt 1 hộp hai sườn:
8
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
B<13m
• M.cắt 1 hộp 3-4 sườn :
B
• Hai hộp riêng biệt :
mèi nèi
18m<B
≤
25m
• Loại m.cắt độc lập B>25 m
• Ch.cao m.cắt t.đổi và bố trí sườn nghiêng (hộp xiên).

H
gè
i
H
gi÷a
• Phù hợp với khả năng chịu lực của k.cấu ;
• Bố trí sườn nghiêng có ưu điểm:
 Giảm nhỏ kích thươc và xà mũ theo phương ngang cầu;
 Tạo hình dáng lưu tuyến thoát gió tốt hình dáng kiến trúc
đẹp chỉ thích hợp với ch.cao m.cắt khĝ đổi nều t.đổi thì bất
lợi cho chịu lực bản đáy, cấu tạo v.khuôn phức tạp.
7.6.3 Xác định các kích thước cơ bản:
• Ch.cao m.cắt:
9
Bài giảng cầu bê tông F2 Bộ môn cầu hầm
H
gối
=
max
22
1
16
1
L

ữ
H
giữa
=
max
35
1
25
1
L






ữ
Ngoài ra H
giữa
còn phải xét đến điều kiện thi công trong lòng khối hộp
H
giữa
min
=1,5 m.
Các giai đoạn khác xác định theo phơng trình bậc II:
gối
gia
gối
2
a

l
l
Hx
HH
x
HH
H
gi
x
+



= .
.(4
.
)(4
2
gối
H
gối
H
x
x
l/2
Hgiữa
H
gối
l/2
Ch.dy bn np hp (h

b
):
B
(0,4-0,6)B
P.thuc vo khu t.toỏn ca bn;
P.thuc ti trng tỏc dng ;
P.thuc vo iu kin t.cụng ;
nbả
Lh
b






ữ=
20
1
16
1
(L
b
khu t.toỏn bn )

Trong tr.hp tớnh theo cụng thc trờn cú h
b
quỏ ln thỡ phi cú bin
phỏp gim nh
Dựng sn ngang

10
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
 dù øng lùc ngang cÇu
 Kích điều chỉnh nội lực
• Ch.dày sườn dầm: p.thuộc vào điều kiện chịu cắt Q và y.cầu c.nghệ
 Q
gối
qúa lớn → sườn càng dày.
 Ch.dày t.đổi theo ch.dài
 C.nghệ:
- Bố trí cốt thép thường
- Bố trí cốt thép DƯL
db 3≥→
d: đường kính ống chứa cốt
thép chọn b=40-100cm tại gối, 25-40cm giữa nhịp.
Thông thương phải kết hợp với số lượng: bố chí 4-7m một
sườn để m.cắt ngang khĝ lớn qua.
 Đặc biệt sườn dầm p.thuộc vào
s?¬n ch?nh
25,7m
5,8m
45-95cm
8,4m
24cm
s?¬n phô
11
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
Thường áp dụng khi khẩu độ bản mặt cầu khá lớn đặt chéo
sườn dầm chính chụm vào tim cầu hợp với phần sườn dầm phụ
để đở phần công son của bản.

• Ch.dày đáy hộp:h
đ
Bản đáy hộp với vùng cho M
-
là tiết diện chịu nén chủ yếu
do đó tốt nhất là làm đáy hộp có ch.dày t.đổi từ gối mỏng dần cho
đến giữa nhịp: gối 40-50cm
Giữa nhịp: p.thuộc vào khẩu độ t.toán, thông thường chọn h
đ
=
d
l






÷
25
1
20
1
- khĝ đặt cốt thép bản đáy h
min
=20cm
H
đ
min

- có đặt cốt thép bản đáy h
min
=3d (d: đường kính cốt thép )
• Ngoài ra còn phải chú ý tới các điều kiện :
• Tỷ lệ t.đổi ch.dày phải chấp nhận tỷ số 5:1 hoặc 7:1 (tức là 5m ch.dài
mới hạ 1m) ;
• H
đáy
≥
h
min
• Mục đích:
• Phát huy tối đa khả năng chịu lực của cốt thép;
• đặt cốt thép trong vùng chịu kéo;
• Tăng khả năng chịu nén của bê tông vùng chịu nén hạn chế nở
ngang;
• Chống co ngót và bố trí cốt thép càng xa trục trung hoà càng tốt khĝ
cản trở việc đổ bê tông
cm
da
i
5
5,1
≥
≥
7.7 Ng.tắc bố trí cốt thép dưl trong cầu dầm liên tục,cầu dầm
hẫng cầu khung:
7.7.1 Ng.tắc chung:
Bố trí như BTCT thường, chú ý một số ng.tắc:
12

Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
7.7.2 Ng.tắc bố trí cốt thép DƯL như trên m.cắt ngang:
• Chỉ bố trí côt thép DƯL theo phương dọc (a)
• Bố trí cốt thép DƯL theo phương dọc và phương ngang (b)
• Bố trí cốt thép DƯL theo cả ba phương (c)
Việc bố trí cốt thép theo nhiều hướng có tác dụng:
• Tạo trạng thái DƯL tốt theo nhiều phương
• C.nghệ phức tạp khó bố trí cốt thép, chỉ áp dụng cầu có ch.rộng >18m.
• Các ph.pháp bố trí cốt thép dọc cầu trên m.cắt ngang:
• Cốt thép bố trí tập trung giữa cánh và
sườn dầm
a. Ph.pháp đặt cốt thép DƯL ở khu vực
tiếp giáp nắp trên, nắp dưới với sườn
dầm:
• Ưu điểm:
• Phát huy hiệu lực làm việc của cốt thép;
• Diện tích bê tông dưới neo giảm được
ứng suất cục bộ;
• Ch.dày của bản đáy và nắp hộp khĝ cần
lớn;
• Nh.điểm:
• Tốn bê tông để mở rộng vút dầm;
• Cánh tay đòn nội ngẫu lực thu ngắn;
• Lượng cốt thép bị hạn chế do diện tích có hạn;
13
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
b. Sơ đồ bố trí cốt thép nằm trong bản đáy và nắp hộp:
• Ưu điểm:
• Tận dụng tối đa cánh tay đòn nội ngẫu lực;
• Diện tích bố trí cốt thép rộng bố trí được nhiều cốt thép.

• Nh.điểm:
• Ch.dày bản nắp đủ lớn hmin>3d đủ để bố trí cốt thép;
• Dễ gây mất ổn định cho bản mặt cầu;
• Dễ xẩy ra hiện tượng bị bong bê tông do sai lệch cục bộ khi đặt cốt thép.
c. Ph.pháp đặt cốt thép theo cách (a) và có sử dụng với DƯL ngoài:
• Ưu điểm: khắc phục được nh.điểm của phương án (a)
→
cốt thép DƯL được
bố trí ở vùng đặt cốt thép khĝ đủ.
• Nh.điểm: tốn bê tông để dùng vách ngăn và các ụ chuyển hướng và các DƯL
ngoài hiện nay chủ yếu là bố trí theo sơ đồ (a) và (c).
7.7.3 Ng.tắc bố trí cốt thép DƯL trên mặt phẳng thẳng đứng:
a. Sơ đồ cốt thép DƯL có đặt thẳng và bám
theo biên dầm:
• Ưu điểm:
• Tận dụng cánh tay đòn nội ngẫu lực;
• Kéo thẳng mất mát ứng suất ít c.nghệ
t.công đơn giản;
• Ph.vi bê tông ở khu vực đầu neo có
ph.vi lớn và giảm ứng suất cục bộ;
• Nh.điểm: khĝ tạo được thành phần DƯL
theo phương thẳng đứng do đó giảm
đượclực cắt Q.
b. Sơ đồ có cốt thép DƯL được đặt theo sơ
đồ cong đi vào trong sườn dầm:
• Ưu điểm:
• Tạo ra được thành phần DƯL theo phương thẳng đứng để giảm lực cắt;
• Giảm được diện tích đặt cốt thép ỏ điểm chịu mô men đổi dấu.
• Nh.điểm:
• Ch.dày sườn dầm phải đủ lớn;

• Tốn cốt thép;
• Mất mát ứng suất do ma sát lớn;
• Gây tập trung ứng suất dẫn đến mất ổn định sườn dầm tại vị trí dưới neo.
c. Cốt thép DƯL ngoài đi theo quỹ đạo thẳng và cong: Hiện nay là sự kết
hợp theo sơ đồ (a) và (c)
14
Bµi gi¶ng cÇu bª t«ng F2 Bé m«n cÇu hÇm
7.7.4 Ng.tắc bố trí cốt thép theo m.bằng:
• (a),(b) sơ đồ đặt cốt thép song song và neo lại đúng trục cốt thép
Sơ đồ (a): ưu tiên cho các bó ở định trụ
Nh.điểm: giảm khả năng chống xoắn ở các đốt giữa
Sơ đồ (b): khắc phục nh.điểm ỏ sơ đồ (a)
• Sơ đồ (c): sơ đồ bố trí cốt thép so le có uốn cong và neo laị ở đúng tim
sườn dầm.
• Nh.điểm:
Luôn đảm bảo trọng tâm đám cốt thép DƯL trên m.bằng ở khu vực
tim sườn dầm và phát huy được hiệu lực cốt thép;
Diện tích bê tông chịu lực dưới neo được mở rộng do đó giảm được
ứng suất cục bộ;
Đảm bảo ổn định chống xoắn đều cho tất cả các khối hộp.
• Nh.điểm:
Mất mát ứng suất do việc kéo căng cốt thép và trong khi neo;
T.toán và bố trí cốt thép DƯL phức tạp.
Xu thế hiện nay là dùng sơ đồ (c).
15