luận văn thạc sỹ tính toán thiết kế cầu cong

-1-
MỤC LUC
Trang
Mục lục 1
Lời nói đầu
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU CONG ………………… 1
1.1 Đặc điểm của hệ thống cầu cong ……………………………………………2
1.2 Tổng quan về sự phát triển cầu cong trên Thế giới và ở Việt Nam………… 2
1.3 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài………………………………………2
1.4 Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài ……………………………… 2
CHƯƠNG II: CÁC DẠNG CẦU CONG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
ĐỀ XUẤT CÁC DẠNG CẦU CONG ÁP DỤNG CHO VIỆT NAM ………… 10
2.1 Các dạng kết cấu cầu cong trên Thế giới ………………………………… 2
2.1.1 Các dạng kết cấu nhịp ……………………………………………………. 2
2.1.1.1 Kết cấu nhịp bản bêtông cốt thép …………………….…………………2
2.1.1.2 Kết cấu nhịp dầm bêtông cốt thép ………………………………………2
2.1.1.3 Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép ………………………………… 2
2.1.2 Các dạng kết cấu mố trụ ………………………… ………………………2
2.1.2.1 Trụ cột ………………………………… ……………………………… 2
2.1.2.2 Trụ tường ………………………………… ……………………………2
2.1.2.3 Trụ khung ………………………………… ………………………… 2
2.1.2.4 Một số kiểu trụ áp dụng cho nút giao thông khác mức ………………… 2
2.2 CÁC DẠNG KẾT CẤU CẦU CẠN, CẦU VƯỢT, CẦU CONG
Ở VIỆT NAM ……………………………… …… …………………………2
2.2.1 Kết cấu nhịp ………………………… ……… ………………………… 2
2.2.2 Kết cấu mố trụ …………………………… … ………………………… 2
2.3 Phân tích và đề xuất một số dạng cầu cong áp dụng ở Việt Nam ………… 2
2.3.1 Các dạng kết cấu nhịp ……………………… ………………………… 2
2.3.2 Các dạng kết cấu trụ ………………………… ………………………… 2
-2-
CHƯƠNG 3 :NGUYÊN LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT

CẤU CẦU CONG ……………………………… …… …….………………2
3.1 Nguyên lý tính toán .…………………… …… ………………………… 2
3.2 Phương pháp tính toán theo nguyên lý thanh cong phẳng .………………… 2
3.2.1 Giả thuyết tính toán ………………… …… ………… ……………… 2
3.2.2 Nguyên lý chung xác định phản lực, nội lực dầm cong … ……………… 2
3.2.3 Tính toán nội lực trong dầm cong đơn giản và congson
có độ cong không đổi .…………… ……… …… ………………………… 2
3.2.4 Tính dầm cong có dạng cong bất kỳ … …… ………………………… 2
3.3 Phương pháp tính toán không gian của kết cấu cong ……….………………2
3.3.1 Phương pháp phần tử hữu hạn ……… …… … ………………………2
3.3.2 Giới tiệu phầm mềm tính toán MIDAS/Civil … …………………………2
CHƯƠNG 4: NGUYÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA BÁN KÍNH CONG
CHIỀU DÀI NHỊP ĐẾN NỘI LỰC KẾT CẤU CẦU CONG .…………………2
4.1 Đặt vấn đề ……………………………… …… ……… ………………2
4.2 Tính toán nội lực trong kết cấu cong khi bán kính và chiều dài nhịp
thay đổi ……………………………… …… …….……………… 2
4.2.1 Điều kiện tính toán … …………………… …… …….……………… 2
4.2.2 Nội dung tính toán khi bán kính cong thay đổi … …….……………… 2
4.2.3 Nội dung tính toán khi chiều dài nhịp thay đổi …….……………… 2
4.3 Kết luận chương 4 ……… ……………… ……… …….……………… 2
CHƯƠNG 5:THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU CONG CỦA NHÁNH RẼ TRONG
NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC TUÝ LOAN TẠI ĐÀ NẴNG ….…………2
5.1 Giới thiệu chung về nút giao thông Túy Loan …… …….……………… 2
5.1.1 Đặc điểm chung của nút giao thông Túy Loan …… …….……………… 2
5.1.2 Hiện trạng nút giao thông Túy Loan …… ……… …….……………… 2
5.1.3 Các phương án thiết kế nút giao thông Túy Loan … …….………………2
5.2 Thiết kế kết cấu cầu cong của nhánh rẽ trong nút giao thông Túy Loan … 2
5.2.1 Đặc điểm của cầu cong trong nút giao thông khác mức ….……………… 2
-3-
5.2.2 Các thông số kỹ thuật chính của nhánh rẽ ……… ……….……………2

5.2.3 Các thông số cấu tạo của cầu cong trong nhánh rẽ ….….……………… 2
5.3 Tính toán nội lực kết cấu cầu cong của nhánh rẽ trong nút ………………… 2
5.3.1 Số liệu tính toán ……… ……………… ……… …….….……………2
5.3.2 Tính toán nội lực và kết quả ……………… ……… ………………2
5.3.3 Kiểm tra và nhận xét ……… ……………… … …….……………… 2
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Tài liệu tham khảo
-4-
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU CONG
1.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG CẦU CONG:
Cầu cong ngày càng được phát triển mạnh mẽ bởi vì dạng kết cấu này thích
hợp áp dụng trong xây dựng các cầu cạn, cầu vượt và các nút giao thông. Giải pháp
để đảm bảo giao thông, nâng cao năng lực thông qua ở các nút và giải quyết cơ bản
trình trạng tắc ghẽn dòng xe tại các nút giao thông là sử dụng nút giao thông khác
mức (còn gọi là nút giao thông lập thể) có cấu tạo là các cầu vượt, trong đó có nhiều
công trình là các cầu cong. Nhiệm vụ của các cầu cong này là chuyển tiếp dòng giao
thông giữa các tuyến đường.
Đối với một hệ thống giao thông hiện đại cầu cong còn được bố trí trong
nhiều trường hợp khác nhau, đó là:
- Ở các khu vực hạn chế về mặt bằng: việc sử dụng cầu cong là giải pháp làm
giảm đáng kể diện tích mặt bằng xây dựng so với những nút giao thông cùng mức
có quy mô thiết kế tương tự; thường phải sử dụng giải pháp cầu cong để tuyến
đường đi qua khu vực đó uốn vòng quanh các công trình hoặc nhà cửa đã có sẳn.
- Trên các tuyến đường miền núi nhỏ hẹp có thể sử dụng giải pháp cầu cong
để mở rộng bán kính các cua đường quá gấp hoặc tránh những khu vực có nguy cơ
xảy ra sụt lở.
- Trong những khu vực đông dân và khu công nghiệp, cầu cong còn được
xây dựng cho người đi bộ.
Hơn nữa, với bán kính cong thích hợp thì hình dáng kết cấu đẹp, tạo cảm

giác êm thuận cho các phương tiện trên đường mỗi khi đổi hướng giao thông và
tránh được những chướng ngại vật hay công trình kiến trúc bất khả di dời. Cầu cong
là một loại hình cầu đẹp, nhất là đối với các tuyến đường cong và các nút giao thông
trong thành phố đảm bảo được yêu cầu mỹ quan, hài hòa với cảnh quan môi trường
đô thị.
-5-
Cầu cong có vị trí đặc biệt như vậy , cho nên trong tương lai nhu cầu xây
dựng loại công trình này sẽ ngày càng nhiều.
Khác với cầu thẳng, cầu cong luôn chịu xoắn ngay cả khi chỉ có tải trọng tác
dụng đúng tim cầu. Mô men xoắn thường tác dụng bất lợi tới sự làm việc chung của
toàn bộ công trình và cũng vì thế mà bài toán tính hệ thanh cong phức tạp hơn bài
toán tính hệ thanh phẳng. Sự phức tạp của bài toán còn tăng lên từ chỗ chọn sơ đồ
tính thanh cong phẳng đến chọn sơ đồ thanh cong không gian.
1.2 TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CẦU CONG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở
VIỆT NAM:
Ở các nước phát triển và các nước đang phát triển đã và đang xây dựng
những hệ thống giao thông đường bộ, đường sắt rất hiện đại. Trong đó phải kể đến
hệ thống giao thông trong các thành phố, các đô thị lớn, để đáp ứng yêu cầu về mật
độ và vận tốc lớn của các phườn tiện giao thông nút giao thông trong đô thị thường
phải làm nút giao khác mức. Với đặc điểm của cầu cong nên được dùng nhiều trong
các nút giao, đặc biệt là các nút có nhiều tuyến phố, tuyến đường giao cắt, nhiều
đường nhánh, đường rẽ.
Cầu cong đầu tiên xuất hiện trên thế giới vào trước những năm 1960 và hiện
nay kết cấu cong chiếm khoảng 30% trong hệ thống cầu tại nước Mỹ và khoảng
20% trong hệ thống cầu ở các nước phát triển. Trong đó, các cầu cong bằng vật liệu
thép vượt trội hơn nhiều so với cầu cong bằng vật liệu bêtông cốt thép. Có rất nhiều
cầu cong đã được xây dựng ở các nước trên thế giới, ví dụ như: cầu trên đường phố
20, HOV ở Den Vơ, Côlôradô; cầu U.S Nevan Acađemi, Annapôlit, Marylen; cầu
nhánh Y, I-95 đại lộ Davie, Broward County, Florida; dự án đường cao tốc,
Thailand; cầu Nan Pu ở Thượng Hải, Trung Quốc; nút giao Uchihômmachi, Nhật

Bản; .v.v…
-6-
Hình 1.1. Nút giao thông khác mức Nhật Bản
Hình 1.2. Nút giao thông Kiến Bảo – Trung Quốc
Hình 1.3. Nút giao thông 3 tầng
-7-
Hình 1.4. Nút giao thông 4 tầng
Hình 1.5. Nút giao thông nhiều tầng
Mặc dù trên Thế giới cầu cong đã được xây dựng nhiều như vậy tuy nhiên ở
Việt Nam trong những năm gần đây các kỹ sư mới bắt đầu nghiên cứu thiết kế và
xây dựng các dạng cầu cong kết cấu đơn giản dầm thẳng như: các nhịp bản cầu dẫn
của cầu Mỹ Thuận, các nhịp dầm tiết diện “I” của cầu vào nhà ga sân bay Nội Bài;
hay các dạng cầu cong phức tạp hơn dạng bản hộp nhịp đơn giản hay liên tục sử
dụng ở nút giao thông phía Nam cầu Chương Dương, Hà Nội; cầu dẫn cầu Thuận
Phước, Đà Nẵng. Sắp đến, một số cầu cong có chiều dài khoảng 50m, mặt cắt
hình hộp BTCT DƯL sẽ được xây dựng ở cầu Thanh Trì, Hà Nội; cầu Khánh Hội
trong dự án Đại Lộ Đông Tây, Tp Hồ Chí Minh
-8-
Hình 1.6. Cầu vượt nhà ga sân bay Nội Bài
Hình 1.7. Nút giao thông phía Nam cầu Chương Dương – Hà Nội
Hình 1.8. Cầu dẫn cầu Thuận Phước – Đà Nẵng
-9-
1.3 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI:
Trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội 2001-2010, ngoài viêc “nâng cấp,
xây dựng các tuyến đường bộ, đường sắt …” trong cả nước, đối với khu vực đô thị
là phải “ hoàn thiện qui hoạch giao thông lâu dài, hợp lý ở các đô thị, khắc phục
trình trạng ùn tắc giao thông “. Theo yêu cầu này, tại các đô thị lớn nước ta trong
những năm đến sẽ xây dựng mạng lưới giao thông hiện đại, trong đó có nhiều nút
giao thông quan trọng được nâng cấp thành các nút giao khác mức. Hiện tại, nhiều
dự án xây dựng qui hoạch ở Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng đã lập

nhiều nút giao khác mức có sử dụng kết cấu cầu cong.
Ban đầu, trong một thời gian dài cầu cong đã được xây dựng trên thế giới mà
không có được những hướng dẫn đáng tin cậy hay tiêu chuẩn kỹ thuật nào về thiết
kế và thi công. Sau đó, dưới sự tài trợ của một số tổ chức thì nhiều nhà khoa học đã
tập trung nghiên cứu vào lĩnh vực này, tuy nhiên cho đến nay vẫn còn nhiều khía
cạnh của chúng vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Ở nước ta việc nghiên cứu các dạng cầu cong vẫn còn mới mẽ, các cơ quan
chức năng chưa ban hành các chỉ dẫn cụ thể hay quy trình quy phạm về thiết kế và
xây dựng cầu cong. Từ thực tiễn về sự phát triển cầu cong trên thế giới, kinh
nghiệm xây dựng một số cầu ở nước ta và xu hướng phát triển tại Việt Nam, việc
nghiên cứu về thiết kế và công nghệ xây dựng cầu cong để áp dụng vào các đô thi
lớn như Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, … là hết sức cần thiết và nhằm đáp
ứng được yêu cầu của thực tiễn.
Tại Đà Nẵng, trong giai đoạn năm 2010 - 2020, kết cấu hạ tầng giao thông sẽ
được đầu tư xây dựng, nâng cấp nhiều tuyến đường như: đường Quốc lộ 1A, Quốc
lộ 14B, đường tránh thành phố, đường cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi, cao tốc Cam
lộ - Huế - Đà Nẵng, …. nên phải xây dựng nhiều nút giao khác mức để đảm bảo
giao thông tại các nút giao của các tuyến đường trên . Ngoài nút Hòa Cầm mới xây
dựng, trong thời gian đến sẽ đầu tư xây dựng 03 nút giao lập thể: Nút Liên Chiểu,
Nút Túy Loan, Nút Hòa Hiệp (theo Quy hoạch tổng thể phát triển giao thông công
chính thành phố Đà Nẵng đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020).
-10-
1.4 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI:
“Nghiên cứu tính toán và ứng dụng kết cấu cầu cong trong các nút giao
thông khác mức tại thành phố Đà Nẵng” nhằm góp phần vào quá trình triển khai
thiết kế và xây dựng các dạng cầu này ở thành phố Đà Nẵng nói riêng và các thành
phố lớn như Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh,… nói chung trong hiện tại và tương lai.
Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm:
1. Nghiên cứu về cấu tạo, các dạng kết cấu nhịp, kết cấu trụ cầu trong cầu
cong, đề xuất một vài dạng kết cấu nhịp và trụ cầu phù hợp với điều kiện Việt Nam.

2. Nghiên cứu lý thuyết tính toán nội lực kết cấu cầu cong.
3. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố bán kính cong, chiều dài nhịp,…
đến nội lực của kết cấu cong, dùng phần mềm Midas/Civil để khảo sát.
4. Tính toán kết cấu cầu cong của nút giao thông khác mức Túy Loan tại Đà
Nẵng.
5. Kết luận và khuyến nghị.


-11-
CHƯƠNG II
CÁC DẠNG CẦU CONG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
ĐỀ XUẤT CÁC DẠNG CẦU CONG ÁP DỤNG CHO VIỆT NAM
2.1 CÁC DẠNG KẾT CẤU CẦU CONG TRÊN THẾ GIỚI:
Hệ cầu dẫn, cầu cạn và cầu vượt đã được áp dụng nhiều trên thế giới, trong
đó kết cấu cong đá được ứng dụng nhiều, đặc biệt trong các nút giao thông khác
mức. Để có thể tiếp nhận có hiệu quả những thành tựu của các nước, áp dụng thích
hợp vào điều kiện của Việt Nam, tóm tắt cac sơ đồ và đặc điểm chủ yếu của các cầu
đã áp dụng trên thế giới.
2.1.1 Các dạng kết cấu nhịp:
Kết cấu nhịp được sử dụng bao gồm bêtông cốt thép, thép và thép-bêtông
liên hợp. Đối với kết cấu cong thường hay sử dụng kết cấu dầm thép bản bêtông cốt
thép liên hợp, dầm thép có thể là dầm I hoặc hộp thép ngoài ra cũng có thể dùng
dầm hộp bêtông cốt thép để đảm bảo khả năng chống lại mômen xoắn lớn phát sinh
trong kết cấu cong.
Ở nước ta hay dùng bêtông cốt thép vì vật liệu thép đắt tiền, công nghệ gia
công phức tạp, gây ra tiếng ồn, hơn nữa khí hậu thời tiết ở nước ta làm thép nhanh
ăn mòn và rỉ. Vì vậy trong luận văn chỉ đề cập đến các loại kết cấu bêtông cốt thép.
Khi xây dựng kết cấu bêtông cốt thép thường sử dụng các loại kết cấu đổ tại
chỗ, lắp ghép và bán lắp ghép.
2.1.1.1 Kết cấu nhịp bản bêtông cốt thép:

a- Kết cấu nhịp bản bêtông cốt thép đổ tại chỗ:
Kết cấu nhịp bản thường có mặt cắt ngang hình chữ nhật hoặc gần hình chữ
nhật. Khi nó được đổ tại chỗ trên công trường có thể xem là kết cấu đơn giản nhất,
thích hợp cho hệ cầu dẫn, đặc biệt là cầu cong trong không gian vì có những đặc
điểm sau:
- Có cấu tạo đơn giản nên việc chế tạo ván khuôn cầu bản, bố trí cốt thép, đổ
bêtông đơn giản hơn, chất lượng công trình tốt hơn, thuận lợi trong duy tu bảo
-12-
dưỡng, sửa chữa và điều quan trọng là dễ tạo hình dạng bất kỳ của kết cấu trong
không gian nên phù hợp cho các công trình cầu nằm trong nút giao thông khác mức.
- Do chiều cao kiến trúc nhỏ nên giảm được chi phí đất đắp đầu cầu và độ
choán không gian, tạo ra tầm nhìn tốt hơn.
- Có bề ngoài đẹp hơn so với cầu dầm, đặc biệt là khi nhìn từ dưới lên. Vì
vậy thích hợp cho cầu cạn, cầu vượt trong thành phố.
- Kết cấu cầu bản bêtông cốt thép có nhược điểm là tốn vật liệu khi chiều dài
nhịp lớn. Điều này khắc phục bằng cách tạo lỗ hoặc dùng kết cấu bản – sườn. Hơn
nữa, do thi công trên đà giáo nên cản trở giao thông dưới cầu, thời gian thi công lâu
do thời gian lắp dựng và tháo dỡ giàn giáo.
Do kết cấu nhịp bản toàn khối chỉ nên dùng cho các đoạn cầu cong bán kính
nhỏ và nhịp nhỏ. Nhịp đơn giản chiều dài nhịp l ≤ 10-15m, nhịp liên tục l ≤ 12-40m.
Chiều cao bản h = (
1 1
20 25
÷
)l nhưng cần thiết phải hài hòa các nhịp lân cận.
a) b)
Hình 2.1. Mặt cắt ngang cầu bản BTCT có chiều cao không đổi, đỗ tại chỗ
a) kết cấu nhịp kê trên xà mũ. b) kết cấu nhịp bản kê liên tục trên các cột
Kết cấu nhịp chịu uốn là chủ yếu, đối với bản đặc thì phần vật liệu gần trục
trung hòa không phát huy hết khả năng làm việc, hơn nữa trọng lượng bản than kết

cấu nhịp tăng nhanh khi chiều dài nhịp tăng. Do vậy để phát huy hiệu quả sự làm
việc của vật liệu và giảm trọng lượng bản thân, có thể có những giải pháp sau:
- Tạo tiết diện bản thành các bản rỗng (khoét lỗ).
- Dùng bản có chiều cao thay đổi.
-13-
Nếu bản có chiều cao thay đổi theo phương dọc, H
gối
= (
1.5 1.8
÷
)h
giữa nhịp
.Khi
bản theo phương ngang tựa lên cột hoặc thân trụ hẹp làm việc theo sơ đồ congson,
chiều cao có thể thay đổi theo phương ngang cầu.
Vì kết cấu bản thi công đổ tại chỗ nên dễ dàng thay đổi kích thước tiết diện
theo các phương theo quan điểm chịu lực và mỹ quan công trình.
a) b) c)
L = 30
9.0
0.8
2.0
d)
Hình 2.2. Kết cấu bản BTCT có chiều cao thay đổi.
Khi thi công kết cấu bản toàn khối có chiều dài nchỉ sử dụng cốt thép chịu
lực là cốt thép thường. Tuy nhiên đối với kết cấu nhịp lớn hơn, việc bố trí cốt thép
thường sẽ được dùng nhiều dẫn đến kết cấu bị nứt hoặc không đủ kích thước bố trí,
do vậy cần sử dụng cốt thép cường độ cao. Cần lưu ý, cốt thép ứng suất trước trong
cầu cong làm phát sinh thêm mômen uốn nằm ngang.
b- Kết cấu nhịp bản bêtông cốt thép lắp ghép:

Kết cấu nhịp bản bêtông cốt thép lắp ghép thường được phân phối theo
phương dọc, có những đặc điểm sau:
- Chế tạo các khối lắp ghép có chất lượng tốt.
- Dễ dàng cơ giới hóa, công xưởng hóa.
- Làm giảm thời gian thi công và hạ giá thành.
-14-
- Dùng cho kết cấu cầu cong có bán kính vừa và nhỏ rất khó vì chế tạo phức
tạp.
Chiều dài nhịp kết cấu bản lắp ghép khoảng từ 8-20m với sơ đồ đơn giản, có
thể đến 30-40m đối với sơ đồ liên tục hoặc khung. Chiều cao tiết diện thông thường
lấy h = (
1 1
18 25
÷
)l đối với nhịp đơn giản, h = (
1 1
20 35
÷
)l đối với nhịp liên tục. Chiều
rộng của khối lắp ghép phụ thuộc vào khả năng phương tiện cẩu lắp. Với các nhịp
có chiều dài l ≤ 10-12m có thể bố trí cốt thép dọc chịu lực là cốt thép thường, l ≤
12-20m nên dùng cốt thép cường độ cao.
Các phân tố lắp ghép có các dạng mặt cắt ngang như bản đặc, bản có khoét
lỗ tròn hoặc ôvan, tiết diện chữ I hoặc hình hộp.
Liên kết theo phương ngang giữa các khối lắp ghép có một số hình thức sau:
nhồi vữa ximăng hay bêtông vào giữa hai khối; bố trí vòng thép lò xo trong bêtông
mối nối; hàn cốt thép sau đó đổ bêtông tại chổ; có thể thể dùng cốt thép cường độ
cao dưới dạng bó cáp luồng qua các lỗ tạo trước trong bản chắn ngang và căng sau
khi đổ bêtông mối nối.
a)

b)
c) d)
e)
A
A
Hình 2.3. Các mặt cắt ngang của kết cấu nhịp bản lắp ghép.
-15-
Các khối lắp ghép không những được liên kết theo phương ngang mà còn
liên kết theo phương dọc cầu trong kết cấu liên tục, khung. Khi số lượng nhịp
không quá 5 nhịp có thể bố trí các bó cáp này chạy suốt chiều dài kết cấu.
a) b)
c) d)
e)
f)
g)
h)
Hình 2.4. Các hình thức liên kết theo phương dọc cầu
Kết cấu nhịp bản lắp ghép đã được áp dụng nhiều cho các cầu dầm đơn giản
nhịp từ 6-12m và đã được áp dụng vào cầu dẫn. Cầu bản lắp ghép có nhược điểm
cấu tạo mối nối chưa thật tốt, dễ gây nứt theo phương dọc theo các ke nối lắp ghép
và khó áp dụng cho cầu cong có bán kính nhỏ.
c- Kết cấu nhịp bản bêtông cốt thép bán lắp ghép:
Kết cấu nhịp bản lắp ghép được chia làm 2 phần:
- Phần 1 là phần đúc sẵn có dạng tấm bản, bản có sườn hoặc các dầm hộp.
Các tấm này được chế tạo sẵn, được chuyên chở đến hiện trường và lắp đặt trên
nhịp như một bộ phận chịu lực của bản, đồng thời cũng có tác dụng như một giàn
giáo ván khuôn.
-16-
a)
b) c)

f)e)d)
Hình 2.5. Mặt cắt ngang phần đúc sẵn của kết cấu nhịp bản bán lắp ghép.
- Phần 2 là phần đổ tại chổ cùng với phần 1 tạo thành kết cấu bản đặc hoặc
bản rỗng.
g)
e)
c)
d)
a)
b)
h)
i)
k)
Hình 2.6. Các dạng mặt cắt ngang kết cấu bản bán lắp ghép
Kết cấu nhịp bản bán lắp ghép được sử dụng nhiều cho cầu cạn, cầu vượt do
có những ưu điểm sau:
- Có tính định hình hóa cao.
- Giảm được thời gian thi công và giá thành xây dựng.
- Mối nối đơn giản, dễ liên tục hóa kết cấu và tính liên kết không gian tốt.
- Dễ áp dụng cho cầu chéo, cầu cong có bán kính vừa và nhỏ.
-17-
2.1.1.2 Kết cấu nhịp dầm bêtông cốt thép:
a- Kết cấu nhịp dầm bêtông cốt thép đổ tại chổ:
Kết cấu bêtông cốt thép đổ tại chỗ được nghiên cứu áp dụng trên những đoạn
cong có bán kính nhỏ khi đó các dầm chủ có thể có đoạn cong. Cốt thép chịu lực
trong kết cấu dầm cong thường là cốt thép thường để tránh mất ổn định ngang khi
căng cốt thép cường độ cao.
a)
b)
c)

Hình 2.7. Các mặt cắt ngang kết cấu nhịp dầm đổ tại chỗ
Nhược điểm cơ bản của hệ dầm bêtông cốt thép đổ tại chỗ là:
- Cấu tạo ván khuôn phức tạp, đặc biệt trong cầu cong có bán kính vừa và
nhỏ hoặc cầu cong không gian.
- Bố trí cốt thép phức tạp, phần bêtông sườn dầm khó đạt chất lượng cao.
- Hình dạng không đẹp, nhất là khi nhìn từ dưới lên, chiều cao kiến trúc lớn.
Nên áp dụng cho các đoạn đặc biệt có bán kính cong nhỏ, các đoạn lên
xuống của nút giao thông đô thị.
b- Kết cấu nhịp dầm bêtông cốt thép lắp ghép:
-18-
Kết cấu lắp ghép cũng thường được sử dụng trong cầu cạn, cầu vượt. Đối với
nhịp đơn giản, chiều dài nhịp l ≤ 15-35m, chiều cao h = (
1 1
12 20
÷
)l. Đối với nhịp
liên tục, chiều dài nhịp l ≤ 30-40m, chiều cao h = (
1 1
15 25
÷
)l.
a) b) c)
Hình 2.8. Các dạng mặt cắt ngang kết cấu nhịp dầm BTCT lắp ghép
Với kết cấu nhịp nhỏ, thông thường phân phối theo phương dọc cầu, tại công
trường chỉ thực hiện mối nối ngang. Khi kết cấu lớn hơn có thể kết hợp cả hai hình
thức phân phối dọc và ngang cầu, kết cấu nhịp được phân thành nhiều đốt, liên kết
giữa các đốt thông qua cốt thép dọc cường độ cao căng sau. Các khối dầm được cẩu
lắp vào vị trí và tiếp tục liên kết theo phương dọc và sau cùng thực hiện mối nối
theo phương ngang.
Mối nối ngang thực hiện bằng cách hàn cốt thép thường và đổ bêtông mối

nối hoặc căng các bó cốt thép cường độ cao bố trí trong các lỗ tạo sẵn trong dầm
ngang và bản mặt cầu.
a)
b)
1 2 3 4
Hình 2.9. Bố trí cốt thép dọc và sơ đồ phân phối theo cả hai phương
Kết cấu lắp ghép có tính toàn khối kém hơn và thực hiện mối nối ngang tại
hiện trường tương đối khó khăn.
-19-
Nhược điểm của kết cấu lắp ghép là rất khó áp dụng cho cầu cong có bán
kính nhỏ và vừa, nếu áp dụng cho cầu cong có bán kính lớn thường vẫn dùng dầm
thẳng có chiều dài khác nhau xếp thành hình thang, do đó nếu yêu cầu tính thẩm mỹ
cao thì không đạt yêu cầu.
c- Kết cấu nhịp dầm bêtông cốt thép bán lắp ghép:
Kết cấu dầm bêtông cốt thép bán lắp ghép đã được áp dụng phổ biến trong
các cầu dẫn và cầu vượt ở các nước trên thế giới và trong khu vực. Kết cấu gồm hai
phần:
- Phần 1 là phân tố lắp ghép có thể có dạng hình chữ nhật, chữ I, chữ T
ngược. Phần này thường sử dụng BTCT dự ứng lực. Các khối lắp ghép được chế tạo
sẵn, dùng các biện pháp cẩu lắp đặt dầm lên vị trí.
a) b) c) d)
Hình 2.10. Mặt cắt ngang phân tố dầm lắp ghép
- Phần 2 là phần đổ tại chổ, thường là các dầm ngang liên kết các khối lắp
ghép và bản mặt cầu.
Kết cấu bán lắp ghép có ưu điểm là rất dễ tạo liên kết ngang các dầm chủ,
tránh được các mối nối phức tạp và kém an toàn trong kết cấu lắp ghép, nhưng
nhược điểm là khó ứng dụng cho cầu cong có bán kính vừa và nhỏ.
2.1.1.3 Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép:
a- Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép đổ tại chổ:
Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép đổ tại chỗ thường có sơ đồ liên tục và

khung, có khả năng vượt nhịp 30-120m. Khi nhịp lớn hơn có thể dùng giải pháp cầu
dây văng dầm cứng hình hộp.
-20-
Chiều cao kết cấu nhịp thường không đổi trên suốt chiều dài nhịp. Chiều
rộng của hộp tùy thuộc vào khổ cầu và nằm trong khoảng 7-20m. Khi chiều rộng
cầu rất lớn có thể bố trí kết cấu nhịp gồm nhiều hộp.
B
C b
c
h
h
v
b
h
1
h
b
a)
h
b
c
b
h
1
B
b)
Hình 2.11. Mặt cắt ngang hình hộp của kết cấu đổ tại chỗ
Mặt cắt ngang kết cấu nhịp hình hộp có thể có loại một hộp hoặc hộp có
nhiều khoang. Hộp có nhiều khoang áp dụng khi chiều rộng B>20m và khi tương
quan giữa chiều cao và chiều rộng hộp h/B<(

1 1
8 10
÷
) thì kết cấu nhịp làm việc
giống như như kết cấu nhiều bản rỗng. Với loại hộp đơn khoảng cách giữa các sườn
và chiều dài mút thừa thường lấy 4-7m. Các sườn hộp có thể có cấu tạo thẳng hoặc
xiên với góc nghiêng 30-40
0
. Loại tiết diện có sườn nghiêng là một giải pháp có
hiệu quả để giảm kích thước trụ và tăng mức độ thẩm mỹ.
Chiều cao của loại hộp đơn h = (
1 1
15 20
÷
)l, chiều dày sườn đứng 0.2-0.5m,
chiều dày bản dưới không nhỏ hơn 0.2m, chiều dày bản xe chạy phụ thuộc vào
khoảng cách giữa các sườn h = (
1 1
12 15
÷
) lần khoảng cách giữa các sườn. Khi tăng
chiều dày của các sườn đứng tới 0.5-2m thì có thể giảm chiều cao hộp xuống đến h
= (
1 1
20 40
÷
)l với hộp đơn, chiều cao tiết diện h = (
1 1
25 30
÷

)l với hộp có nhiều sườn.
-21-
15,9m
a)
16,0 m
b)
Hình 2.12. Mặt cắt ngang của dầm hộp nhiều khoang
Sườn dầm ngoài nhiệm vụ làm việc chịu uốn còn liên kết với các bản biên
trên và biên dưới tạo thành chu vi diện do đó tăng khả năng chịu xoắn của tiết diện.
Kết cấu nhịp hình hộp đổ tại chỗ có hình dáng bên ngoài đẹp, áp dụng được
cho cầu nhịp lớn, bề rộng cầu lớn và cầu cong có bán kính lớn.
b- Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép lắp ghép:
Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép lắp ghép áp dụng hợp lý khi chiều dài
nhịp khoảng 40m hoặc lớn hơn. Thông thường chiều rộng hộp không nên lớn hơn
20-25m.
Với kết cấu nhịp có chiều cao không thay đổi, chiều cao hộp h = (
1 1
20 30
÷
)l.
Trường hợp chiều cao nhịp thay đổi theo chiềudài nhịp thì chiều cao tiết diện giữa
nhịp h = (
1 1
30 50
÷
)l, tiết diện tại gối H = (2-3)h.
Kết cấu nhịp được phân phối theo phương dọc cầu, chiều dài các khối lắp
ghép xác định trên cơ sở khả năng của phương tiện cẩu lắp. Cốt thép dọc sử dụng
các bó cốt thép cường độ cao căng sau. Cách bố trí cốt thép này phụ thuộc rất nhiều
vào phương pháp thi công. Khi các khối lắp ghép được lắp ráp trên giàn giáo có thể

bố trí cốt thép dạng các bó lớn chạy suốt chiều dài kết cấu nhịp trong các lỗ tạo sẵn
trong sườn hộp, tuy nhiên cách bố trí cốt thép này ít được áp dụng vì rất khó khăn
trong quá trình thi công. Vì vậy cốt thép ứng suất trước thường được bố trí trong
từng phạm vi riêng biệt bằng các bó cốt thép thẳng hoặc cong.
Với kết cấu nhịp liên tục hoặc khung thi công theo phương pháp hẫng, cốt
thép chịu lực chủ yếu bố trí ở biên trên trong các rãnh hở trên mặt bản hoặc trong
các lỗ đặt sẵn trong bản.
-22-
a)
b)
Hình 2.13. Bố trí cốt thép cường độ cao trong kết cấu nhịp thi công hẫng
Mặt cắt ngang hộp tùy thuộc vào chiều rộng của kết cấu nhịp, chiều dài nhịp,
phương pháp thi công và đặc điểm kiến trúc của công trình. Kết cấu hộp đơn với
chiều rộng cánh trên 15-18m được sử dụng phổ biến nhất.
Để đảm bảo điều kiện làm việc của kết cấu nhịp hình hộp, thường bố trí các
bản chắn ngang. Khoảng cách giữa các bản chắn ngang thường không nên vượt quá
chiều rộng của hộp. Khi chiều rộng kết cấu nhịp lớn tới 20-25m, các cánh congson
có sườn thường được cấu tạo riêng và liên kết với hộp khi lắp ráp trên công trường.
Khi chiều rộng cầu nhỏ thì cánh congson có thể chế tạo liền với hộp.
a)
4,0m
7,0m
4,4m
10,8m
b)
6,0m8,85m 8,85m
2,5m
1,87m
c)
-23-

d)
10-12,0m 3,0-6,0m 10-12,0m
e)
5,0m
13,0m 13,30m
6,0m
f)
3,65m 3,65m
Hình 2.14. Các tiết diện ngang hình hộp lắp ghép
c- Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép bán lắp ghép:
Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép bán lắp ghép có thể được cấu tạo từ
các bộ phận lắp ghép là các hình hộp độc lập, liên kết ngang giữa các hộp thông qua
phần bản đường xe chạy bêtông cốt thép đổ tại chỗ tạo nên tiết diện ngang hoàn
chỉnh. Phần bêtông đổ tại chỗ có thể đổ trực tiếp trên bề mặt phân tố hình hộp hoặc
giữa các hộp có gác bản bêtông mỏng 5-8cm để làm ván khuôn.
2.1.2 Các dạng kết cấu mố trụ:
Kết cấu trụ mố cầu là một bộ phận quan trong trong kết cấu cầu cạn, cầu
vượt, cầu cong. Chúng không chỉ đảm bảo các yêu cầu chịu lực mà còn phải thỏa
mãn các yêu cầu về mỹ quan và không gian. Các trụ cầu dạng cột, dạng tường và
dạng khung thường được sử dụng.
2.1.2.1 Trụ cột:
Trụ cột là dạng trụ được áp dụng phổ biến nhất đối với cầu cạn, cầu vượt.
Tiết diện trụ có thể tiết diện chữ nhật, đa giác hoặc tròn. Các trụ có thể ngàm cứng
vào móng, liên kết hai đầu khớp hoặc ngàm hai đầu trụ.
Trụ cột có thể gồm một hay nhiều cột nhỏ thường được sử dụng cho kết cấu
nhịp mặt cắt hình nấm, kết cấu nhịp kiểu bản, kết cấu có sườn hoặc hình hộp có bề
rộng không lớn.
-24-
Trụ cột có có thể bố trí xà mũ hoặc không có xà mũ. Kết cấu trụ không có xà
mũ tạo cho trụ và kết cấu nhịp có vẽ đẹp hài hòa.

Hình 2.15. Một số dạng kết cấu trụ cột không có xà mũ
a)
15,9m
b)
10,8m
c)
d)
1,0m1,0m
0,9m
8,5m
7,5m
f)e)
Hình 2.15. Một số dạng kết cấu trụ cột
Khi cầu ở trên đường cong, kết cấu nhịp có thể có độ nghiêng ngang siêu
cao, trụ cầu phải chịu lực ly tâm nằm ngang theo phương ngang cầu do hoạt tải di
động trên kết cấu nhịp. Để chịu các lực này, có thể thiết kế cột nghiêng và lực
ngang sinh ra sẽ do thanh căng nối giữa hai khối móng chịu.
Đối với kết cấu nhịp liên tục hoặc khung nằm trên đường cong có bán kính
nhỏ, các trụ cột nên bố trí lệch tâm về phía lưng đường cong để làm giảm mômen
xoắn do trọng lượng kết cấu nhịp và hoạt tải gây ra.
-25-
15
,
9m
b)
a)
2
7
,
5

m
2
,2
0
m
2
,2
0
m
16,0m
Hình 2.16. Một số dạng kết cấu trụ cột trên đường cong
2.1.2.2 Trụ tường:
Trụ tường có bề dày thân trụ nhỏ hơn 5 lần so với chiều rộng. Thân trụ
thường có mặt cắt ngang hình chữ nhật, bề rộng có thể thay đổi hoặc không thay đổi
theo chiều cao thân trụ. Để tăng cường cho thân trụ mỏng có thể cấu tạo thêm sườn
đứng tại vị trí kê kết cấu nhịp.
Hình 2.16. Một số dạng kết cấu trụ tường
Khi kết cấu nhịp khổ rộng có thể sử dụng hai tường hay nhiều hơn hoặc trụ
tường có vút hẫng và phân nhánh.