Ebook cầu bê tông cốt thép trên đường ôtô (tập 2) phần 1

GS.TS. LÊ ĐÌNH TÂM

BÊ TÒNG CÓf THÉP
TRÊN ĐVÓNG ÔTÕ
TẠP
2
*
(Tái bản)

NHẢ XUẤT BẢN XÂY DỰNG
HÀ NỘI -2010


LỜI NÓ I Đ Ầ U

Tiếp theo Tập 1 cuốn c ầ u bê tô n g cố t th ép tr ê n đ ư ờ n g ôtô, đ ể tạo
m ột tài liệu hoàn chỉnh về cầu bê tông cốt thép , tác giả biên soạn Tập 2
nh ằ m giới thiệu các kiến thức cơ bản về các loại cầu bê tông cốt thép nhịp
lớn kh ô n g thuộc hệ dầm đơn giản như hệ cầu khungt cầu d ầ m liên tục
thi công đẩy , thi công hẫng , cầu vòm và các cầu hệ liên hợp với dây.
Tập 1: T ừ chương 1 đến chương 7.
Tập 2: T ừ chương 8 đến chương 13.
S á c h d ù n g làm tài liệu g iả n g dạy cho chuyên n g à n h c ầ u h ầ m ,
C ầu đ ư ờ n g trong các trường đại học, cao đẳng và trung học chuyên
nghiệp và củng làm tài liệu tham khảo cho các kỹ sư thiết kế.
Tác g iả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các bạn đồng nghiệp trong Bộ m ôn
Cầu h ầ m , Khoa c ầ u đường trường Đại học Xây dựng đã g iú p đd, tạo
điều kiện hoàn thành tòi liệu này.
Trong quá trinh bên soạn sẽ không tránh khỏi thiếu sót , răt m ong
được độc giả góp ý.

Chương 8

CẨU KHUNG

8.1. Đ Ặ C Đ I Ể M
Cầu k h u n g là loại cầu trong đó kết cấu nhịp và mô trụ liên kết cứng với nhau. Dưới
tác d ụ n g của tải trọng thẳng đứng, m ố trụ cũng tharn gia chịu m ô m e n uốn, làm giảm
m ô m e n dư ơn g của d ầ m so với hệ đ ơ n giản nên có thể vươt được nhịp lớn hơn, hoặc
chiều cao kiến trúc nhỏ hơn, hơn nữa kết cấu cầu khung không cần gối cầu n h ư trong hệ
d ầ m nên giảm được chi phí đầu tư, bảo quản, sửa chữa và thay thế. M ố trụ cầu khung,
ngoài chịu nén cò n chịu uốn, do đ ó được làm bằng bê tông cốt thép, nên c ó thể làm dưới
d ạng tường m ản h, hoặc các cột giằng với nhau thành khung ngang.
Cẩu k h u n g có khối lượng bê tông nhỏ hơn hệ dầm, ngoài ra có ưu đ i ể m nổi bật về
chất lượng khai thác và bảo quản sửa chữa vì đường đàn hồi trơn tru và ít k h e biến dạng.
Do m ố trụ làm bằng bê tông cốt thép, kích thước nhỏ nén có thể thích hợ p c h o các cầu
qua đường, cầu cạn trong thành phố, nơi cần dảin bảo khòng gian thông thoáng và tầm
nhìn cho xe cộ và hành khách dưới cầu hoặc sử dụng vào cac mục đích đặc biệt (ví dụ:
irong các cầu dẫn nhiều nhịp có thể tận dụng không gian dưới cầu làm gar a ôtô, hoặc
kh o chứa hàng hoá...).
8.2. C Á C L O Ạ I C Ầ U K H U N G
Cầu k hung bê tông cốt thép trên đường ôtô có thể làm dưới dạng:
1. Cầu k h u n g hẫng một nhịp k h ông khớp, trụ có dạng các cột m ề m (hình 8. la).
2. Cầu k h u n g một nhịp ch ân k hớ p hoặc ngàm với móng (hình 8.1b,c).
3. Cầu k h u n g nhiều nhịp chân n g àm hoặc khớp với Iĩióng (8.1.d,e).
Cầu k h ung k h ông khớp được áp dụng rộng rãi vì có cấu tạo đơn giản và ch iều cao
kiến trúc thấp d o m ô m e n dương trong dầm chủ nhỏ hơn. Khung chân k h ớ p ít chịu ảnh
hư ởng của các tác đ ộ n g thứ cấp, nhưng cấu tạo khớp phức tạp, điều kiện khai thác, bảo
q uản khó khăn, hơn nữa chân khớ p không được ngập trong nước nên thường chỉ dùng
được cho cầu cạn, nơi chân k h ung luôn khô ráo.

Cầu khung một nhịp bê tông cốt thép thường chủ yếu được sử dụng c h o cá c cầu qua
đường, cầu cạn và vượt các sông suối nhỏ. Cầu khung nhiổu nhịp do chiều d ày của các
trụ cột m ả n h nên ít được áp d ụ n g vào các nhịp chính ở các sông có thông th uyền hoặc
c ây trôi, mà ch ủ yếu áp dụng vào cầu cạn và cầu dẫn lên cầu chính.

5


Việc áp dụng bê tông d ư úriii lưc dã c h o phép vượt các nhịp rất dài qua s ó n e rỘ!:o. đạc

biệt có thế áp dụng kết câu lắp iihep tron 2 hệ khung dầm và klumíỉ liên tục (xem chưivnư 9).
Cầu khung bê tông dự ứim lực mỏt nhịp có thể đạt được nhịp lừ .so 4- 80m.
a)

Ẩ '

^

H ì n h 8 . 1 A \ h ' í iụní ĩ i'(ht kllUỉìg b i ’ Ịò)ỉ\ị c o ! ĩ ỉ h ’Ị) tlìKỜIHị

i ) Khớp; 2) KỈIƯ nòi í>iữa các hen
Iỉê tông dự ứng lực đà c h o phép ra dời nhiều hệ cầu khung mới (hình 8.2), mà k}'t cảỉ
chính là một khung d ạng c h ừ Y thi còng hàng (đúc hoặc lãp hãng). Đầu hẫng cánh T 0 )
thể liẽn kết vứi nhau bằng:
- Liên kết cứng (hình 8.2a) ih\ ta có hệ cầu khung liên tục, trong dó tĩnh tai làn việ;
t h e o SƯ đ ồ thi c ô n g n h ư m ộ t d á m h ẫ n e , SO' đồ liên tục chi làm việc khi c h ị u tĩ nh u i c h a

thêm (sau khi hợp long dấu lìàrì£) và hoạt tái. Hệ này íiâv nòi lực phụ lớn khi Cìịu tr
biến, co ngót, lún m ổ trự và nhàt là biến thiên nhiệt độ. Đò mum anh hưởrm cua cá; bièi
d ạn e có thế:

- Hai đầu hẫng liên kết với nhau bằns khớp di đ ỏnc dươc theo chiểu dọc (hình s.2b.
hê có tên là "cđu k h u n ec hẫníỉ".
c
- H a i dáu h ẫ n s liê n kết v ớ . nlìa

.11

băn SI một dám đơn íiiiin (h ình 8 .2 c ) , họ n à y m a ii i tòi

“cáu khung T d ầ i n đeo".
Cẩu k h u n g hẫ n g và k h u n r T c á m đ e o là hộ ít \ à khónsi ch ỊLí anh liướno của cá-. Y !Cí

dạng phụ, nhưng diều kiên khai :hác không ỉốt. xc chạy khõnụ êm thuận vì dường -iài
hổi ẹãy k h úc và trên m ặ t cati c o íihiéu khe co eiãn.

6


a)

I
b)

/

I

I

lé

m
1

c)

1

t
!

____

____

____

____

" ____ ____

—

—

ỊỊ7

d)
pd
1

r

I-I I-I

I lìn h 8.2. Các dạng cầu khung bằng bẻ tỏng dự ứng lực
iv.ột loại cẩu khung một nhịp bằng bê tông dự ứng lực được ưa dùng cho các cầu qua
đường và các sông nhỏ do có tính thẩm mỹ cao là cầu khung chán xiên (hình 8.2 d,e)
8.3. C Ầ U K H U N G BÊ T Ô N G C ố T T H É P TH Ư Ờ N G
CẨU k h ung bê tông cốt thép thường có thể dùn g cho cầu một nhịp (hình 8 . la) hay
nh lềt nhịp, cho các cầu vượt đường (hình 8 . le), các cầu cạn tròng thành ph ố (hình 8.1 d),
c ầ u cẫn lên cầu chính.
8.3.1. C h iều dài nhịp
Đì hạn c h ế vết nứt, n h ị p c ủ a cầu k h u n g bê tô n g cốt th é p t h ư ờ n g có th ể c h ọ n từ
10 -í 25rn. C h i ề u dài đ oạn h ẫng (nếu có) c ũng được chọn trên cơ sớ cầu dầm hẫng
ngihu là /k = (0,20

0,3)/, trong đó trị số nhỏ dùng cho trường hợp công xôn có dầm đeo

7


(hình 8 . le) . Đ ể giảm ảnh hưởng của nhiệt độ đến m ôm en uốn trong hệ thì có the chia
cầu thàn h nh iều liên, m ỗi liên dài không quá lOOm. Cũng cần lun ý rằng ảnh hưởng của
biến thiên nhiệt độ đến nội lực trong hệ còn phụ thuộc vào độ mản h của châ n khung, độ
m ản h cà n g lớn thì m ô m e n uốn càng nhỏ nhưng chịu ổn định lại kém và ngược ỉại, vì vậy
kích thước c h â n k h u n g thường phải chọn nhiều lần để có lời giải thoả m ã n m ục tiêu chịu
m ô m e n và lực dọc.
Cầu k h u n g nhiều n hịp thường làm liên tục, ví dụ cầu qua thung lũng Gelđebactal ớ
Đức đã c họn hệ k h ung liên tục 10 nhịp, mỗi nhịp 20m (hình 8.3), cầu rộng 20m có độ

dốc dọc 3,5%, chiều cao trụ tới 30m.

Mặt bằng

'

/*_
!2ãÕ 3^2ão-l
H ìn h 8.3. Cấu (ịita thung lũng Gelđebactơl ở Đức
Đối với các cầu vượt đường thì thường dùng hệ ba nhịp, trong đó nhịp chính la mộ'
khun g có c á n h hẫng, hai nhịp biên là các nhịp đơn giản tựa trên côngxôn. Hình 8.4 là v:
dụ m ột cầu k h u n g ba n hịp vượt đường sắt. Cầu có nhịp chính 14m, có hai côngxôn dà:
mỗi bên 3 ,2 m đ ỡ nhịp đơn giản dài 9m. Chiều cao dầm chủ ở giữa nhịp hnh = 0,9rn
(0,064/), ở gối h g = l , 7 m ( l , 9 h nh). Cầu rộng 18,lm , tựa trên 7 cột tạo thành khung liêr
kết khớp với m óng. Chi tiết bô trí cốt thép thể hiện trên hình 8.6.
8 .3 .2 . H ệ d ầm m ặt cầu
Hệ d ầ m m ặt cầu trong cầu khung cũng được cấu tạo theo n g u y ê n tắc của hé c ầ i
d ầ m bê t ô n g c ố t th é p thườno cồm ban mặt cầu, d ầ m ngang và các d ầ m chủ , và kh
cần thiết có thể có d ầ m dọc phu. Dầm chủ thường trực tiếp tựa trên các cột chài
khung (hình 8.5) các ch ân lại liòn kết với nhau thành một khung ngang liên kết ngàn
hoặc khớ p với móng.

8


cẳt theo 2 - 2
320

1200

&

A -

I p 5

A

r

1

-'é

co o
m

Nứt dấm ngang cột

:rêl

1,5'%

o .

Dấm ngang

5:5

2Ộ19

lĩ

lí

y

J i í __ /
ịI

37fQ

370

2Ộ19

370
30 1 9

L

Mặt bằng

£
Côt 90

X

55cm

Ị.ướ/ 1 45>x45cm ộ 19
Nút khung dọc

14Ộ35

H ỉn h <8.5. Mật cắt Hiụinx (hến hình của can khung bè tôniị cốt thép

10

Dám ngang
100 X 40cm


1400/2

Ilìtih 8.6. Bò trí cất thép câu khuiiíỊ bê tỏng cốt llìép thường

8.4. CẦU KHUNG BÊ TÔNG DƯỨNG L ự c
Việc ứng dung bê tông dự ứng lực vào cầu khung đã giải quyết được các vấn đề:
- Triệt ticu được các vết nứt;
- Áp dụng được vật liệu cường độ cao, giảm trọng lượng kết cấu, tăng chiều dài nhịp,
nâng cao chí tiêu kinh tế kv thuật;
- Áp dụng được công nghệ thi công hẫng (lắp hảng và đúc hẫng) không cần giàn giáo,
không chịu ảnh hưởng của địa hình, thuỷ văn và thời tiết, đẩy nhanh tốc độ xây dựng;
- Áp d ụ n s được nhiều sơ đồ mới phù hợp với đặc tính chịu lực của vật liệu, tăng chất
lượng khai thác và an toàn công trình.
Trôn hình 8.7 sú ới thiệu sơ đồ cầu khung một nhịp 72m qua sông Ch pree ở Berlin
(Đức). Cầu tiết diện hộp dược xâv dựng theo phươno pháp đổ bê tông hẫng. Kết cấu chịu

lực chính gồm hai khung đ ứ n s độc lập so le nhau 4,68m. Khung tiết diện hộ p chiều cao
thay đổi: ớ giữa nhịp l,3m, ớ gối 3,2m, chiều dày bản xe chạy 2 6 0 m m , bản đ á y có chiều
dày thay đổi từ 150 H- 550mm. Chân khung dạng hình tam giác g ồ m một hộ p h ẫng dài
8m, một tườniỉ đứng và một bản xiên, liên kết cứng với nhau và với móng. Bố trí cốt
thép và càu lạo hộp thổ hiện trên hình 8.8.


cắt A - B


1,260

3,20

Mặt bằng c ố t th é p d ự ứhg lực

Cắt the o B -c
Dám ngoài

■3 70

V ù n g d ầ m g iữ a
2,80
9,20-

D ầ m trong

.2 ,7 0 —_

Cắt the o A - B

H ình 8.8. Bo trí cốt thép cáu khiiiìg dự iũiq lực

13


CẨU DẦN S Ố 4 BÃI C H Á Y
TỶ LỆ 1 : 3 0 0

TIẾT DIỆN N G A N G
TỶ LỆ 1 : 1 0 0

lỉìnih
14

ts.9. Cưu dẫn sỏ 4 Bãi Cháy, Quảng

Ninh


Hình 8.9 thê hiện cầu khunR dự ứng lực nhiều nhịp áp dụng vào cầu dẫn số 4 Bãi
C h áy (Q.iảnsi Ninh). Cầu gồm 3 nhịp theo sơ đồ (21,5 + 30,00 + 21,5) = 73,00m. Chiều
rộng toàn cầu 23m chia thành hai cầu đứng song song, mỗi cầu rộng 1 l , 5 m , gồm lan can
0,4m , duờns người đi 2,5m, dải phân cách 0,25m, phần xe chạy 8,00m. Mặt cắt ngan g
có hai d.’m chú tiết diện T đúc tại chỗ cao 2 000m m , vách dầy 300m m , đ á y có bầu d ầ m
rộng 8(Xmm, dầy 300mm. Chân khung gồ m hai cột bê tông cốt thép tiết diện bát giác,
kích thước 1500mm, ngàm vào móng cọc tròn bê tông cốt thép đúc tại c h ỗ đường kính
2 0 0 0 tm r . Cốt thép dự ứng lực dọc mỗi dầm gồm 5 bó, mồi bó 12 tao 12, 7m m bố trí ỉiên
tục q u a cả ba nhịp. Cốt dự ứng lực ngang bản mặt cầu dùng i tao 2 i , 8 m m bô' trí cách
nhau 0,63m. Kích thước tiết diện ngang tại các trụ và liên kết ngàrn với d ầ m thể hiện

tivn hình 8.10.
C ầu được đúc tại chỗ trên giàn giáo cố định.
So

VÓ I

hệ cầu dầm thông dụng, cầu k h u n ạ Bãi Cháy có chỉ tiêu kinh tế và khai thác

tốt h ơ n co chọn liết diện hợp lí và giảm được các gối cầu.
Trụ P1
Tỷ lẹ 1:200

Hình 8.10a. Mặt cắt iìí>aiìíỊ tại trụ P1
15


MỐA2

Trụ P1
Tỷ lệ '1:200

Tỷ lệ 1:200

1500

37,9-0

H ình S.lOb. Mặt cất nqanọ tại tru P2

16

37.910


Chương 9

CẨU BÊ TÔNG Dự ỨNG Lực THI CÔNG HẪNG

9.1. GIỚI THIỆU C H U N G
Chương 7 đã nói về các loại cầu dầm đơn giản và liên tục tiết diện I, T, u , u ngược
hoặc úết diện hộp thi eông theo phuơng pháp thông thường trên giàn giáo hoặc lắp ráp
các phiến dầm phân khối theo chiều dọc, trong đó hệ cầu dầm I, T, u thường chỉ hạn c h ế
trong các nhịp dưới 45m. Các tiết diện hộp đơn hoặc nhiều ngãn có thể dùn g cho các
nhịp dài hơn một chút, nhưng vản không vượt khỏi các nhịp trên 60m. Chương 7 cũng
đã nói về phương pháp phàn khối ngang áp dụng cho cầu bê tông dự ứng lực kéo sau.
Nếu các khối phân theo chiều ngang được thi công lièn tiếp từng đốt (đúc hẫng, đúc
đẩy) thì eọi là phương pháp phân đoạn. Trong kết câu ihi còng phân đoạn thường xuất
hiện mômen uòn hai dấu do tải trọng thi công hoặc khai thác nên đặc biệt thích hợp với
các tiết diện hộp, chịu ổn định lốt troníỉ khai thác cũng như thi công.
Thi công hẫng đã được sử dung từ lâu đổ xây dựng các cầu hẫng bằng gỗ (hình 9'. la),
cẩu vòm (hình 9 . lb) và cầu khung (hình 9.1c). Phương pháp thi công hẫng chí thực sự
được: phát tricn vào khoáníí 1950 khi ra dời bỏ tônsỉ dư ứng lực, irong đó đã sử d ụng các
bó cáp cường độ cao chịu cá tải trọng thi công và khai thác đc xây dựng các cẩu dầm và
khung liên tục dự ứng lưc trên toàn thế giới. Có thế kc một số cầu bê tông dự ứng lực
nhịp lớn thi công hẫng: cầu Medway ở Anh nhịp 152m, cầu Avtozavod ở Matxcơva
(Nga) nhịp 148m, cáu Hirosima nhịp 236m và cầu Hamana ứ Nhật Bản, cầu G ateway ở
Úc nhịp 260m, cầu Hạ Môn ở Trung Quốc nhịp 270in, cầu Raísundet 298m và cầu
Stolmisundet 3 0 lm ớ Na Uy.
Khoảno năm 1960, từ ý tưởng của phương pháp thi cỏne hảng các giá vòm bằng cách
treo giá vòm lên các dây tựa trên tháp đế sáng tạo một loại cầu độc đáo cả về chịu lực,

thi công và mỹ quan, đã được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế siới là cầu dây văng. Xuất
phát từ cẩu dầm liên tực thi công hảng với các bó cáp nằm trong tiết diện bê tông, đến
bó cáp nằm nsoài tiết diện và nâng cao trên tháp để thành cầu dây vãng. Sự xuất hiện
cầu bè tôns dự ứns lực và cầu dâv vãno thi cõng hẫng đã thav thế cho cầu giàn thép nhịp
lớn trên đirờníi ôtô vào cuối thế kv XX đầu XXI và đã chứng minh tính ưu việt của các
c ầ u i lá m bê t ỏ n s d ư ứnti lực thi c ô n g h ẫ n s .

17


Ị ỉ ình 9.1. ('ác ìỊyhươnọ
pháp■
tlii
cònọ hổ.h.v rõ ảịự"
õ í
' ' • ■’ •o ‘ ; ^ ' ,-1 ' ’ ‘ ‘ “*- *1
ơ nước ta p h ư ơ n g ph áp thi công hẫng bắt (láu được áp dụim khi xây d ự n g cầu Rào
(Hải P h ò n g ) k h o ả n g năm 1979 -1980 (lắp hẫng), sau đó cong nghệ được áp d ụ n g để
xây d ự n g t h à n h c ỏng cầu An Dương, cầu Niệm (Hài Phòns). Phương p h á p chỉ thực
sự được ứng d ụ n g rộng rãi vào thời kỳ mớ cửa, huí đầu ùf cầu Plnì Lươ ng n ă m
(Hải D ư ơn g), c ầ u Gia nh năm 1998 (Quảng Bình)..., chỉ

1996

trons vòníĩ 20 n ă m ta đã xây

dự ng được h à n g loạt cầu dám liên tục bầne bẽ tôn s đự ỨI12 lực

nhịp tới 130m

trẽn

kh ắ p m ọi m i ề n đất nước như cầu Tiên Cựu (Hái Phòng), cáu Hoàng L o n g (Th anh
Hoá), cầu Q u á n H ầ u ( Q u ản g Rình), cầu Rình Lợi (thành phố Hổ Chí M in h ) , cầu Hoà
Binh, cầu A n D ư ơng II, cẩu Lạc Quần (Nam Định)... và các cẩu rất lớn n h ư cầu dây
vă ng M ỹ T h u ậ n (2000), cáu Kiền (2003).
Hiện nay cô n g nghệ thi còng hẫrm cáu bê tỏnu dự ứne lực và cáu dâv vang đ a n ” là
công cụ hữu hiệu và chú yếu đế xâv dựnu các cầu lớn ờ nước ta.
9.2. N G U Y Ê N TẮC THI CÓNG HANG
Thi công hẫn g là phương pháp thi công, troim dó cầu
liên tiếp, đốt sau nối hẫn e vó’! dốt trước cho đòn khi hoàn

18

dược phân
thành cáu.

thành nhiều đoạn
Nếu thi cóng hẫn s


bắt đầu từ hai mô tiến dần vào giữa nhịp, dùng trọng lượng bản thân m ố đ ể đ ả m bảo ổn
định thì gọi là thi công hẫng có đối trọng, nếu thi công hẫng bắt đ ầ u từ trụ ra hai phía
c ho đến khi các mũi thi công gặp nhau, trong đó hai cánh hẫng của kết cấu nhịp tự cân
bằng nhau thì gọi là thi công hẫng cân bằng.
Mỗi đoạn sau khi hoàn thành, phải chịu được tải trọng bản thân và trọ ng lượng của
các đốt tiếp theo cùng với tải trọng của giàn giáo và thiết bị cần thiết. M ỗ i đ oạn được
liên kết chắc chắn với khối trước ngay sau khi bê tông đủ chịu lực và tạo thành cơ sở để
thi công các đốt sau.
N h ư vậy trong quá trình thi công, dưới tác dụng của tải trọng b ản thân, kết cấu chịu

m ô m e n một dấu nhu ưiộl dầm hẫng, có trị số lớn nhất tại gối và giảm d ầ n tới 0 ở đầu
hẫng. Tại mỗi tiết diện, trị số m ômen tăng dần theo tiến trình thực hiện, tức là theo độ
dài cánh hẫng. Để chịu các m ômen này, cứ mỗi bước xây dựng lại bổ x u n g các bó cáp
d ự ứng lực lên biên trên kết cấu (hình 9.2) và các bó cáp được tăng d ầ n th eo độ tăng
môrrien sau mỗi bước thi công.
Trên nguyên tắc không cần đến giàn giáo, trụ tạm nên còn gọi là p h ư ơ n g phá p thi
cô ng tự neo. Các bó cáp này chẳng những chịu trọng lượng bản thân kết cấu trong thi
cô ng m à còn để chịu tĩnh tải và hoạt tải khai thác.

Iĩình 9,2. Nmiyên lắc thi công hẫng cầu bê tỏiiíỊ dự ứng lực
Thi công hẫng có thể thực hiện bằng phương pháp đúc tại chỗ trên giàn giáo di động
gọi là đúc hẫng, trong đó giàn giáo, ván khuôn treo, có chiều dài bằng chiều dài phân
đoạn, tựa vào khối trước để đúc các khối tiếp theo, sau khi hoàn thàn h m ỗi đoạn, ván
k huôn được đẩy ra phía trước và quá trình tái diễn cho đến khi kết thúc. Phương pháp
đ úc hẫng đảm bảo tính liền khối giữa các đốt đúc, ngoài cốt thép dự ứng lực, cốt thép
thường cũng được bố trí liên tục qua tất cả các tiết diện nên khả năn g toàn khối và chịu
lực cắt tót hơn. Nhược điểm của phương pháp đúc hẫng là ánh hưởng của từ biến và co
ngót lớn ho'n, chất lượng của bê tông kém đồng nhất do chò tạo tại chỗ, chịu ản h hưởng

19


của nhiều yếu tố khó kiểm soai như th.ành phần và chất lượng vật liệu, c h ế độ bảo
dưỡng, ý thức củ a cán bố, cônsĩ nhân th;am gia thi còniì và ành hướng của thời tiết.
Nếu c á c đ o ạ n được đúc sẵn rồi c h ứ đến lắp ráp tai hiên trường theo p h ư ơ n g p h á p
h ẫ n g cân b ằ n g thì gọi là lắp hẫng (hiìn.h 9.2b). Các đòt dẩm phân khối th eo c hiều
n g a n g đ ư ợc c h ế tạo tại các xí ng hiệp s ản xuất bê tóns hay bãi đúc trên bờ. L ắ p hãno
g i ả m đư ợ c ả n h hưởng của từ biến, co ngót do trước khi lăp và căng cốt thép, bê tônỵ
d ầ m đã đủ k h ô cứng, n°oài ra do bê tôma đưoc sản xuất trong xưởng, ít bị ả n h hưởniỉ
c ủ a thời tiết, lại tuân theo một cô n a inghê thích hợp đươc lặp lại nhiều lần, dưới sư

giám sát c h ặ t c h ẽ của các kỹ sư tư v ấ n , nên chãi lượng bẽ tóns được đ ả m b ả o tốt hơn,
đ ồ n g thời tốc đ ộ thi công có thể nhanlh hơn do khôns phái chờ đợi sự đ ó n g cứ ng của
cá c đốt trước.

9.3. u u , NHƯỢC ĐIỂM VA PHẠM VI ÁP DỤNG
- Ư u đ i ể m cơ bản của phương pháp thi công hẫng là có thể không cần xây dựng

trụ

tạm, đà giáo, nên giảm giá thành xây dựng, có chỉ tiêu kinh tố tốt.
- G iảm nhẹ và tối ưu hoá giàn giáo, Ván khuôn treo do ị/iám chiều dài đốt thi công và
được sử d ụ n g lại nhiều lần.
- Phương pháp thích hợp cho các sông, thung lũng sâu, nước xiết, và hầu như không chịu
ảnh hưởng của thời tiết, không cản trở gia >0 t hông thuỷ dưới cáu trong thời gian thi công.
- Có thể áp dụng có hiệu quả phương pháp phân khối theo chiều ngang cho kết cấu căng
sau, trong đó chiều dài nhịp không bị han chế bởi trọna krợna vận chuyển và lắp ráp.
- Có thể dễ d àng áp dung dấm có chiềui cao thay đối theo biểu dồ bao m ô m e n , tức là
chọn chiều cao ở tiết diòn gối lớn hơn so với t hiểu cao °ifra nhịp, nơi chủ yếu chỉ chịu
m ô m e n dư ơn g do hoạt tải.
- Thích hợ p để xây dựnsĩ các dầm liên tục, có ưu diếm vé chịu lực, có độ dư thừa, chỉ
tiêu khai thác tốt và tính thẩm rnv cao,
- Thích hợ p với các tiết diện nsang hình hộp có kha nănsi chống xoắn tốt và hệ số sử
dụng cao (xem mục 9.4.3.1).
- Đẩy nh an h tốc độ thi cồ ns vì có thế tiến hành thi côns từ nhiều mũi, mỗi mũi dược
tiến hành từ hai phía trụ. Hiện nav tốc độ thi công có the đạt lm/mũi/n^ày.
- Nâng cao tay nghề của cán bộ và công nhân thi cỏns do côim việc dược lập lại nhiều lần.
Chiều dài nhịp thôn s dune nhất của cđu liên tục tlìi còns hầna troim kho ản g 60 4150m. H i ệ n n a y nước ta đã và đ a n s thi công nhiều cáu liên tục đúc hẫng có nhịp từ
120 4- 130m n h ư cầu Phú Lương, cầu Gianh, chiều dài kv lục cua loại cầu này có thể
lên đến trê n 3 0 0 m .

20


9.4. C Á C S ơ Đ Ồ CẦU BÊ T Ô N G D ư ÚNG

Lực THI

CÔNG HANG

9.4.1. Cầu k h ung thi cóng hẫng có đối trọng
Cầu thi công hẫng có đối trọng thường được xây dựng từ mố, trong đó dầm được liên
kết ngàm vào inố và khi thi công, trọng lượng bản thân mố đảm bảo ổn định cho công
trình (hình 9.3a,b). Để tránh m ố cầu quá nặng nề, nâng cao cánh tay đ ò n của m ôm en
giữ, có thể xãy dựng trước một nhịp biên trên đà giáo để làm đối trọng thi công nhịp
chính (hình 9.3c). Hình 9.4 giới thiệu ví dụ cầu La Grande - Côte ở Pháp, cầu được thi
công hảng từ hai mố.

a)

15,00

3,00

b)
MỔ đối trọng

Thi còng hẵng

Gối cao su íổng hợp

Gối cao su
Cầu Verbene

H ình 9.3. ư. b) Cầu Ỉlỉi côỉĩq húnq ĩừ Ỉ ì i ỉ i mổ;
c) Cầu ỉlìĩ cónẹ hchìg ỉrèn cơ sở nhịp biên đúc trước trên đà giáo

21


62,95

62,95

H ìn h 9.4. c 'ưu La Grcuỉde - Côte ở Pháp ỉhi cônạ lìẫỉìíị từ hai mỏ
Cầu k h u n g thi c ông hẫng từ mố thường bị hạn chế vổ chicu dài nhịp vì m ôm cn lật tại
m ố rất lớn, c h ú n g thường chỉ được áp dụng cho các đicu kiện địa hình thích họp. Ví dụ
cầu m ộ t nhịp trong thành phố để vượt các con sông, kênh rạch khi kết cấu trụ ánh hường
tới giao thổng thuỷ dưới cầu.
9 .4 .2 . C ầu d ầm dự ứng lực thi công hảng can bãnịí
9 A 2 A . C ầ u d ầ m tiãnị* vù klĩimịỉ 7' cỏ dám đeo
Cầu d ầ m h ẫ n g có thế thi tỏ n g hai nhịp biên trẽn giàn giáo, thi cổng hảng hai cánh
trên giàn giáo treo, và nhịp đro giữa báng các biên pháp cáu láp thônỵ ihườrìí* cho nhịp
giản đơn (hình 9.5 a,b).
Cẩu k hung T có đám đeo là loại cẩu thuộc hộ lĩnh định kót hợp hai [oại kết cấu và hai
cổng ng hẹ thi c ô n g riêng biệi: phán trụ có canh lìẫnụ (dạng chữ T) là một khum* lĩnh
định d ạ n g T có tiết diện n s a n s dạng hộp hay một trụ fó cánh được llìi còng theo còng
nghệ hẫnỉĩ, phần còn lại là các dầm đơn siản kẻ tư do lên dấu hầne khung T (hình 9.5c)
thi c ỏng theo các phương pháp lao lãp cáu bẽ tóng dự ứng lực thôns thường.

Như vậy

cáu là một hệ tĩnh định cỏ dạng biểu đồ m ò m :n uốn Riồnii như một cẩu khung liên tục,
phần khu n£ T chịu m ôm en âm thường có tiốt diện hộp đúc hàne hoặc láp ghép theo
phương pháp phân khối ngaim, phấn dam đơn ụiản. dó giam trọng lươne vạn chuyển và
láp ráp, các khối thường có tiết diện T, 1, u hoặc u imược.
Các dám đơn gian lắp elìóp cua dấm đeo tiết diện T, ỉ được kê trên dám noani’ dầu
cánh lìẫns và có số lượn 2 tu ỳ theo trọns lượniĩ cáu láp vá ván chuyên các khói, hoặc
bằriR số lượng vách của dam hộp cánh T. Hình 9.6 ihế hiện mặt cai nuang của cẩu klmnti
T dầm đeo.
Họ k h u n g T d ầ m đ e o do tòn tại nhiều khớp nen mặt cáu thườne không h ã n g pháiig,
n h i ề u k h e n ố i , x e c h a y k h ô n u ê m , đ ư ờ ĩ ie d à n hói hị uãy khúc, kèt c à u c h ị u x u n g kícli

k c m và đ ộ an to à n th ấ p vì kh óns có độ dư tlnìa.

■>9


Thỉ công hẫng

Bêtòng trên dán giáo

a)

Thanh chống

Nhịp

b)

đeo

Gối

kí

c)

H ình 9,5. Sơ đỏ hệ cầu khung T dấm de
Dần; deo

116

I

I

í16 I

I

18
ìoài
24

1 5-30

65Ỉ 2,10

2 ,ỉo

2,10

r

1

ĩ

I

1

1

;

— I'U —

40

ỉ

65

-'

8,10
Cầu Rio Parana
12,50

I

I
Dắm đeo

Dầm hộp

H ình 9.6. riết diện nqanẹ của cầu khung 7 dầm đeo

23


Chiều dài và chiều cao dầm đeo thường chọn theo chiều dài nhịp của cầu dầm đơn
giản lấp ghép, điều kiện chuyên chứ và phương tiên lao láp (thỏnc thường dưới 33m).
Chiều dài cán h h ẫng xác định theo điểu kiên chịu lực của cánh chịu mômen âm và 011
định của m ó n g trụ khi chịu hoạt tải. Thôn?, ch ườn 2 chiều dài cánh hẵn° thưòng chọn
trong k h o ả n g 0,1 -ỉ- 0,30L, trong đó L là khoảng cách từ tim đến tim trụ. Chiều cao tại
m út h ẫng thường chọn bằng chiều cao dầm đeo và tăim dần vào trụ khung để thích hợp
với biểu đồ m ô m e n , thường trong khoảng 0,0'65 H- 0,07 L. Biên dưới cánh hẫng có thó'
ch ọn thẳn g để đ ơ n giản ván khuôn hoặc theo dạng đườna cong đế tăng vè mv quan.
Hình 9.7 giới thiệu kết cấu nhịp khung T có dầm đeo, cáu có nhịp chính 84, lm. chiểu
dài cánh hẫ ng 24m, chiều dài nhíp dầm đeo 24m. Cẩu rộng 19rn sổm 4 làn xe ôtỏ 4x3,5
14m và hai lề người đi rộng 2x2, 5m. Trên măt cát ngang, phán cánh háng s ồ m ba ỉ lộp
rộng 2,8m, chiều cao thay đổi từ 1,61 m (ớ đầu hảng) đến 5,7m (ỏ' giáp trụ). Phần dầm (leo
gồm 6 d ầ m bán lắp ghép bê tông dự ứng lực tiết diện I cao 1,55m đặt tại vị trí vách hộp.
Trên n g u y ê n tắc dầm đeo kê lên lên cánh T bằng các gối của dám dơn gián, mội cố
định, một di động. Trên hình 9.8 thể hiện một 2 ối cao su cho dam dơn «ián.
A

B .■

I

84,1/2

A -A

24

I

B -B


. . . . . .
Gối ^neo prene, neoílon)

H ình 9.8. Sơ íìổ dầm deo tựa ìêỉỉ kiiitỉiíỉ T
9.4.2.2. Càu khỉinq T liên kết khớp tụi giữa nhịp
Để tăng chất lượng khai thác, có thế giảm bớt các khop irong cẩu khung T dầm đeo và
lợi dụng tối đa ưu thế của công nghệ thi công hẫng bằng cách kéo dài đoạn hẫng thay cho
dám deo, như vậv dầm được thi công hảng hoàn toàn đến khi hai cánh gặp nhau tại giữa
nhịp, 'tại điểm giao nhau, để tránh bươi; nhảy về độ vông của hai dầu cánh hẫng khi chịu
hoạt túi, phải đặt một liên kết (hình 9.9). Nếu cầu dược thi công hẫng cân bằng hoàn toàn
từ hai trụ bìcn thì nhịp biên có chiéu dài bàng nửa nhịp chính (hình 9.9a). Nếu nhịp biên
vừa được thi công cân bàng vừa được thi công hẫng (ừ mổ ra thì ta được các nhịp dài bằng
nhuu (hình c).% v Đục điểm của liên kết lì có thể đàm bao đẩm xoay tự do như một khớp,
chịu được phản lực dương và âm (hướng lén và xuốno) và có thể đê dầm hẫng di chuyến
dọc tự do khi chịu nhiệt độ Iliay dổi ta gọi là khớp irượt. Hình 9.10 thể hiện các sơ dồ cấu

tạo của khớp trượt.
Khớp trượt

1=112

ự

Khớp trượt
b)

112

/'#/

H ình 9.9. c'úc sơ dồ cầu khung

T ỉiẽti kết khớp


ỉỉìn h 9.10. Cúc so' (ỉn khớp irưíV
a) Gối con lãn có dây neo chổng ỈIỈIỎ; b) l iianỉi liíiì khớp; c) Nạảtn tnỉcrt
Chiều dài nhịp của cầu khung T có khớp có thế đai các nhịp từ 60

-7-

lOOm. C h iề u cao

d á m tại giữa nhịp thuóuo chọn du cao tỉe íhuận 'Ợ1 clio tlVi còns. Ví du chọn lơn hơn 2m
để có thể dỗ dàng chí.; tạo tiết diẹn hòp, chicu cao vlẩm ờ J’ối có thê lây như cầu k h u n a T
đ ầ m đ e o H = 0, 0 6 5 -ỉ- 0 .0 7 0 L. Đ á y d ấ m thường chọn theo đani’ dưòìiíi co n u bậc hai.

H ệ cầu khung T c ổ kh.^p được xem là đơn gian vì là hê tĩnh định dirứi tác d ụ n g của

tĩnh tải và dự ứng lực 'à chỉ trở thành siêu lĩnh khi chịu hoạt tai. Tuy là hệ siêu tĩnh -khi
chịt! hoạt tải nhưng toàn hộ c,ứng lực chủ yêu bố trí ở biên tivn dám, mỏmen dương chi có ỉ hể xuất hiện rất nhỏ tai tiết
diện ^ần khớp,
Do tính đơn giản về chịu lực, cầu khunR T có khớp llìi cù\\o hầniỉ dược sử d ụn g nhiều
vào cuỏt t h ế kv X X thav cho hc khuii" T dầm đeo. Tuy nhi un hệ có nhicu nhược điếm:
lổn tại khớp, có sức kháng uốn tvnu khõnụ, khôna tận dụníi dược vậi liệu cấu th à n h tiết
diệiì, hơn nữa cấu tạo và thi còng khớp phức lạp, tuổi iho khỏnu cao, rất khó duy tu, bảo
q u ả n sứa ch ữa và th a y ihế. Niioài ra đưòìvj d ì n hồi bị iiay khúc tại khớp là m xe c hạy
k h ô n g ê m thuận, h ệ chịu x u n ụ kích kem, dặc biệl khi dáu hane W\ vỏnu iheo thời Sỉian
n h ư lừ biến, co n g ó t (hìn h 9.1 1). lún mo tru... tìù đườnụ đan lini ikrực trơn tru kh ôn R bị
bước n h á y thì có thể cấu tạo lì lột nnàm Irưựí. Ne àm trượt chịu dược m ỏ m e n n h ư i m có
thể trươi d o c đè k h ô n os cản trờ bi :n daniĩ doc iíìk . N.iiàm tnrơt có íhé thưc hiê n bàn
-

»w

p i s t o n d đ u c h ị u đ ư ợ c u ố n n h ư n e c h o p h é p biến đanii dọc

26

do lìhicỉ (ỉỏ. Cá c

2

các

b i ê n d ụ n £ (lột

noột tức: thời do hãm xe sẽ được piston dầu triệt tiêu. Ví du cấu tạo kết cấu n g à m trượt
được áp dung vào cầu qua sóne Escaut ở Pháp (hỉnh 9.12).
Tuy nhiên cấu tạo ngàm trượt rất phức tạp và tốn kém nên ít được áp dụng trong thực tế.

Tao đô vồng ngươc

Pistòng dòng

Xi lanh tĩnh

Hình 9.12. Sơ dồ kểí cấu ngàm trượt cáu (Ịiia SOỊỊ'.’ Escatiỉ Pháp
9 . 4 2 . 3 . C ầ u d ầ m H ê n l ụ c t h ì c ỏ n ạ h ầ n í ị c â n bằỉ ìiỊ

Đế tránh mối nôi khớp của cáu khung T có khớp thi công hẫng, có thể thay cấu tạo
k h ớ p bằ ng liên kết toàn khối bàng cách đổ bè tông tại chỗ mối nối m à ta gọi là h ợ p long
(hìn h 9 . 13). Kết cấu hợp long toàn khối có các ưu điếm sau:
1. Biốn kết cấu thanh liên tục tro 0

2

đó tiết diện ũiữa nhịp chịu dược m ồ m e n d ư ơ n g do

tác dụnsi, cú a tài trọim tĩnh chất thêm sau khi bè tôỉm hợp lonu đã k h ô c ứ n g và h oạ i tái

khai thác. Trị sô mổmen clươns này sẽ do cốt thép kéo sau dặt ó' biên dưới dầm chịu.
2. G i á m dỏ võim niữa nhịp do hoạt tài.

3. Đoạn họp lonu đổ loàn khối cỏ tác clụne triệt licu mọi sai sót về chiều dài các đốt

và độ k h ô n " ch ín h x á c cua vị trí trụ.

4. Cái thiên chát liroìiR khai thác do mặt cầu liên UIC, khòns có khe co dãn và đường
đ à n hổi k h õ n a hi
27