BÀI GIẢNG TỔNG LUẬN CẦU
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.89 MB, 139 trang )
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Chơng 1
Khái niệm chung
Đ1.1. Các loại công trình nhân tạo trên đờng
1.1.1. Công trình nhân tạo (CTNT).
- Công trình nhân tạo (CTNT) trên đờng là khái niệm chung thể hiện các công trình xây
dựng nằm trên tuyến giao thông đờng ô tô, đờng sắt, gồm:
+ Những công trình vợt qua các chớng ngại thiên nhiên nh sông, suối, eo biển,
thung lũng,...
+ Những công trình vợt qua một tuyến giao thông khác: cầu vợt đờng,...
+ Những công trình chắn đất nh: tờng chắn, kè,...
+ Các loại CTNT chủ yếu gồm: cầu, các công trình thoát nớc nhỏ, tờng chắn,
hầm.
1.1.2. Công trình Cầu.
- Cầu là công trình để vợt qua dòng nớc, qua thung lũng, qua đờng, qua các khu dân
c, khu vực sản xuất hoặc các khu thơng mại...
kết cấu nhịp
mố
trụ
móng
Hình 1.1: Công trình Cầu
1.1.3. Công trình thoát nớc nhỏ.
1.1.3.1. Đờng tràn.
- Đờng tràn là công trình vợt sông, có mặt đờng nằm sát cao độ đáy sông, vào mùa
khô thì nớc đợc thoát bằng hệ thống cống bố trí bên dới, vào mùa ma, lu lợng
nớc lớn khi đó cho phép nớc chảy tràn qua mặt đờng nhng xe cộ vẫn đi lại với một
tốc độ hạn chế.
Hình 1.2 : Công trình Đờng tràn
- Phạm vi áp dụng: những dòng sông hoặc suối có lu lợng nhỏ, lũ xảy ra trong thời
gian ngắn.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
1
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
1.1.3.2. Cầu tràn.
- Cầu tràn là công trình đợc thiết kế theo dạng một cống hộpp đủ dòng chảy thông qua
với 1 lu lợng nhất định, khi vợt quá lu lợng này nớc sẽ tràn qua đờng nhng xe
cộ vẫn đi lại với một tốc độ hạn chế.
Hình 1.3: Công trình Cầu tràn
- Thông thờng cầu tràn đợc thiết kế dới dạng cầu bản định hình có khẩu độ L 6m.
Loại phổ biến là cầu bản mố nhẹ làm việc theo sơ đồ 4 khớp.
- Phạm vi áp dụng: những dòng chảy có lu lợng nhỏ và trung bình.
- Nhợc điểm của đờng tràn và cầu tràn:
+ Giao thông bị gián đoạn khi xảy ra lũ lớn.
+ Tạo nên chớng ngại vật trong lòng sông, vì vậy cần chú ý chống xói lở cho
công trình.
+ Chỉ nên áp dụng cho các tuyến đờng cấp thấp, dòng chảy có lu lợng nhỏ, ổn
định và thời gian tập trung lũ ngắn.
1.1.3.3. Cống.
- Cống là công trình thoát nớc qua các dòng nớc nhỏ, có lu lợng dòng chảy nhỏ Q
40 ữ 50 m3/s.
- Chiều dày lớp đất đắp trên mặt cống tối thiểu là 0,5m để phân bố áp lực bánh xe và
giảm lực xung kích.
Hình 1.4: Cống thoát nớc.
1.1.4. Tờng chắn.
- Tờng chắn là công trình chắn đất, đợc sử dụng khi xây dựng nền đờng trong điều
kiện không thể duy trì đợc độ dốc tự nhiên của ta luy.
1.1.5. Hầm.
- Hầm là công trình đợc xây dựng trong lòng đất, sử dụng trong trờng hợp sau:
+ Khi cao độ tuyến đờng thấp hơn nhiều so với cao độ mặt đất tự nhiên: hầm
xuyên qua núi...
+ Khi tuyến đờng men theo sờn núi có mái dốc lớn, địa chất xấu nh có đá lăn,
đất trợt, ngời ta dịch tuyến đờng vào núi và xây dựng đờng hầm.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
2
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
+ Khi vợt qua sông lớn, eo biển sâu mà việc xây dựng trụ cầu khó khăn, hoặc cầu
quá cao, lúc đó có thể xây dựng hầm qua sông, qua eo biển.
+ Trong các thành phố đông dân c, để đảm bảo giao thông nhanh chóng, có thể
xây dựng các hầm trong lòng đất cho ngời, xe cộ hoặc tàu điện đi qua.
Hình 1.5: Hầm đờng bộ Hải Vân
- Các CTNT chiếm 10 ữ 15% giá thành xây dựng đờng ô tô. Tại những nơi tuyến đờng
qua núi cao, sông lớn, giá thành công trình còn tăng lên nhiều. Vì vậy việc chọn loại
công trình thích hợp, thiết kế đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật có ý nghĩa rất lớn trong
việc hạ giá thành xây dựng.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
3
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Đ1.2. Các bộ phận v kích thớc
cơ bản của cầu
1.2.1. Các bộ phận của cầu.
- Bố trí chung công trình cầu:
kết cấu nhịp
mố
trụ
móng
Hình 1.6: Cấu tạo chung công trình Cầu
(1): Mố cầu
(4): Kết cấu móng
(2): Trụ cầu.
(5): Mặt đờng xe chạy.
(3): Kết cấu nhịp.
(6): Nền đờng đầu cầu
- Kết cấu phần trên: bao gồm
+ Kết cấu nhịp (KCN).
+ Đờng dẫn vào cầu (phạm vi 20m tính từ mố cầu)
+ Mặt đờng xe chạy.
+ Khe co giãn trên cầu.
+ Gối cầu.
ệ
Tác dụng: tạo ra bề mặt cho xe chạy và lề Ngời đi bộ trên cầu đảm bảo cho xe
chạy êm thuận và an toàn trong quá trình chuyển động trên cầu.
- Kết cấu phần dới: bao gồm
+ Mố cầu
+ Trụ cầu
+ Nền móng.
ệ
Tác dụng: đỡ kết cấu nhịp và truyền tải trọng từ kết cấu nhịp xuống đất nền. Kết
cấu phần dới thờng chiếm (40 ữ 60)% tổng giá thành xây dựng công trình và ảnh
hởng lớn đến tiến độ thi công của công trình.
1.2.2. Các kích thớc cơ bản của cầu.
1.2.2.1. Khẩu độ thoát nớc dới cầu. (Lo)
- Khẩu độ thoát nớc dới cầu là khoảng cách tính từ mép trong của mố bên này đến
mép trong của mố bên kia.
- Khẩu độ thoát nớc của cầu (Lo) đợc xác định trên cơ sở tính toán thuỷ văn dới cầu
theo tần suất lũ thiết kế là P%, đảm bảo sau khi xây dựng cầu không phát sinh ra hiện
tợng xói chung và xói cục bộ quá lớn hoặc không tạo nên mực nớc dềnh quá lớn trớc
cầu.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
4
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
- Tần suất lũ thiết kế đợc quy định phụ thuộc vào chiều dài cầu:
Bảng 1.1: Tần suất lũ thiết kế
Loại cầu
Chiều di nhịp L (m)
P%
> 100 m
1%
25 ữ 100 m
2%
< 25 m
4%
Cầu lớn
Cầu trung
Cầu nhỏ
1.1.2.2. Chiều dài nhịp
- Chiều dài nhịp (Lnh): là khoảng cách tính từ
đầu dầm bên này đến đầu dầm bên kia.
- Chiều dài tính toán nhịp (Ltt): là khoảng cách
giữa tim các gối của một nhịp.
Hình 1.7: Chiều dài nhịp
1.1.2.3. Chiều dài toàn cầu
- Là chiều dài tính từ đuôi mố bên này đến đuôi mố bên kia.
Lcau = Lnhip + a + 2 xLmo
Trong đó :
+ Lnhip: là chiều dài của một nhịp.
+ a: Khe hở giữa các đầu dầm.
+ Lmo: Chiều dài của mố cầu.
1.1.2.4. Các chiều cao thiết kế cầu.
- Chiều cao tự do dới cầu: là khoảng cách tính từ đáy dầm đến mực nớc cao nhất.
- Chiều cao kiến trúc của cầu (hkt): là khoảng cách tính từ đáy dầm đến mặt đờng xe
chạy.
- Chiều cao của cầu: là khoảng cách tính từ mặt đờng xe chạy đến mực nớc thấp nhất
(đối với cầu vợt qua dòng nớc) và đến mặt đất tự nhiên (đối với cầu cạn).
- Chiều cao thông thuyền (tĩnh không thông thuyền): là chiều cao đảm bảo cho tàu
thuyền có thể qua lại an toàn dới cầu. Chiều cao thông thuyền đợc xác định căn cứ
vào khổ thông thuyền.
1.2.3. Các mực nớc thiết kế.
- Mực nớc cao nhất (MNCN): là mực nớc lớn nhất xuất hiện trên sông ứng với tần suất
lũ thiết kế P%.
- Mực nớc thấp nhất (MNTN): là mực nớc thấp nhất xuất hiện trên sông ứng với tần
suất lũ thiết kế P%.
ệ
Mực nớc cao nhất và mực nớc thấp nhất đợc xác định theo các số liệu quan
trắc thuỷ văn về mực nớc lũ, đợc tính toán theo tần suất P% quy định đối với các cầu
và đờng khác nhau.
- Mực nớc thông thuyền (MNTT): là mực nớc cao nhất cho phép tàu bè đi lại dới cầu
một cách an toàn.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
5
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
ệ
Bi giảng Tổng luận cầu
Mực nớc thông thuyền đợc xác định căn cứ vào cấp thông thuyền của sông và
căn cứ trực tiếp vào loại phơng tiện tàu thuyền qua lại trên sông.
- Xác định cao độ đáy dầm:
+ Đáy dầm không đợc vi phạm tĩnh không thông thuyền hoặc thông xe dới cầu
và đáy dầm tại mọi vị trí phải cao hơn MNCN 0,5m đối với sông đồng bằng và
1,0m đối với sông miền núi có đá lăn cây trôi.
+ Tại những nơi khô cạn hoặc đối với cầu cạn, cầu vợt thì cao độ đáy dầm tại mọi
vị trí phải cao hơn mặt đất tự nhiên 1,0m.
+ Đỉnh xà mũ mố trụ phải cao hơn mực nớc cao nhất tối thiểu là 0,25m.
MNCN
MNCN
Hình 1.8: Cao độ đỉnh xà mũ mố, trụ.
Trong trờng hợp tính toán sơ bộ cao độ đỉnh trụ có thể lấy giá trị lớn nhất trong
hai cao độ sau:
MNCN + 0,25 m.
MNTT + htt - hg
- Nguyễn Văn Vĩnh -
6
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Đ1.3. Phân loại cầu v phạm vi sử dụng
1.3.1. Phân loại theo mục đích sử dụng.
- Cầu ôtô: Là công trình cầu cho tất cả các phơng tiện giao thông trên Đờng ôtô nh:
xe tải, xe gắn máy, xe thô sơ và đoàn Ngời bộ hành...
- Cầu đờng sắt: Đợc xây dựng dành riêng cho xe lửa.
- Cầu đi bộ: Phục vụ dành riêng cho Ngời đi bộ.
- Cầu thành phố: là cầu cho ô tô, xe điện, Ngời đi bộ...
- Cầu chạy chung: là cầu cho cả ô tô, xe lửa, Ngời đi bộ ...
- Cầu đặc bịêt: là các cầu phục vụ cho các ống dẫn nớc, ống dẫn khí, ống dẫn hơi đốt,
dẫn dây cáp điện...
1.3.2. Phân loại theo trớng ngại vật.
- Cầu thông thờng (vợt sông): Là các công trình cầu đợc xây dựng vợt qua các
dòng nớc nh: sông, suối, khe sâu...
Hình 1.9: Cầu vợt sông
- Cầu vợt (cầu qua đờng): Là các công trình cầu đợc thiết kế cho các nút giao nhau
khác mức trên đờng ô tô hoặc đờng sắt.
Hình 1.10: Cầu vợt Đờng
- Cầu cạn: Là các công trình cầu đợc xây dựng ngay trên mặt đất để làm cầu dẫn vào
cầu chính.
- Cầu cao: Là các công trình cầu bắc qua thung lũng khe sâu, các trụ cầu có chiều cao
> 20 ữ 25 m.
Hình 1.11: Cầu Cao
- Cầu phao: Là các công trình cầu đợc xây dựng bằng hệ nổi nhằm phục vụ cho mục
đích Quân sự hoặc phục vụ giao thông trong một thời gian ngắn.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
7
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Hình 1.12 : Cầu Phao
- Cầu mở: Khi chiều cao thông thuyền lớn HTT 40 ữ 60m, nếu xây dựng cầu cố định thì
chiều dài cầu sẽ rất lớn, trụ, mố cao, do đó giá thành công trình sẽ tăng lên nhiều, trong
trờng hợp đó có thể bố trí cầu mở. Cầu mở là cầu có 1 hoặc 2 nhịp sẽ đợc di chuyển
khỏi vị trí để tàu bè qua lại trong khoảng thời gian nhất định. Có các loại cầu mở sau:
+ Cầu cất: KCN có thể mở về 1 phía hoặc 2 phía theo góc 700 ữ 800 so với phơng
nằm ngang.
+ Cầu nâng: KCN đợc nâng hạ theo phơng thẳng đứng.
+ Cầu quay: KCN quay trên mặt bằng một góc 900.
Hình 1.13: Cầu Cất
Hình 1.14: Cầu Quay
1.3.3. Phân loại theo vật liệu lm kết cấu nhịp.
- Cầu gỗ.
- Cầu đá.
- Cầu bê tông.
- Cầu bê tông cốt thép (BTCT).
- Cầu thép.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
8
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
1.3.4. Phân loại theo cao độ đờng xe chạy.
- Tuỳ theo việc bố trí cao độ đờng xe chạy, có thể phân thành:
+ Cầu có đờng xe chạy trên: khi
đờng xe chạy đặt trên đỉnh KCN.
Hình 1.15: Cầu chạy trên
+ Cầu có đờng xe chạy giữa:
khi đờng xe chạy bố trí giữa
phạm vi của kết cấu chịu lực
Hình 1.16: Cầu chạy giữa
+ Cầu có đờng xe chạy giữa: khi
đờng xe chạy bố trí dới kết cấu
chịu lực.
Hình 1.17: Cầu chạy dới
1.3.5. Phân loại theo sơ đồ chịu lực .
- Sơ đồ giản đơn.
+ Phân bố nội lực: Biểu đồ mô men chỉ có
dấu (+) và giá trị lớn nhất là tại giữa nhịp.
+ Phân bố vật liệu: Vật liệu tập trung chủ
yếu ở khu vực giữa nhịp do đó nội lực do tĩnh
M
tải lớn , dự trữ khả năng chịu hoạt tải kém nên
khả năng vợt nhịp thấp.
Hình 1.18: Kết cấu nhịp giản đơn
+ Khả năng vợt nhịp :
1. Kết cấu nhịp cầu dầm: L 40 m.
2. Kết cấu nhịp cầu dàn: L 60 m.
- Sơ đồ hẫng (sơ đồ giản đơn mút thừa)
+ Phân bố nội lực: Biểu đồ mô men xuất hiện M- tại mặt cắt gối và M+ tại mặt cắt
giữa nhịp.
+ Phân bố vật liệu: Vật liệu tập trung
chủ yếu ở khu vực mặt cắt gối do đó kết
M
cấu nhịp nhỏ nên khả năng vợt nhịp tốt
hơn so với kết cấu nhịp giản đơn .
Hình 1.19: KCN giản đơn mút thừa.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
9
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
- Sơ đồ dầm (dàn) hẫng + nhịp đeo.
M
Hình 1.20: Sơ đồ KCN hẫng + Nhịp đeo
Kết cấu nhịp có nhịp đeo thờng khai thác không êm thuận, lực xung kích lớn, khe
co giãn phải cấu tạo phức tạp do đó hiện nay rất ít dùng.
- Sơ đồ liên tục.
M
Hình 1.21: Sơ đồ KCN liên tục.
+ Phân bố nội lực: Giá trị M- tại mặt cắt gối lớn hơn M+ tại mặt cắt giữa nhịp dó đó
phát huy đợc hết khả năng làm việc của vật liệu.
+ Kết cấu nhịp liên tục còn giảm đợc số lợng khe co giãn trên cầu, do đó đảm
bảo êm thuận cho xe chạy
+ Khả năng vợt nhịp :
1. Kết cấu nhịp cầu dầm thép: L 90 m.
2. Kết cấu nhịp cầu dàn thép: L 120 m.
3. Kết cấu nhịp cầu dầm BTCT DƯL: L 150 m.
4. Kết cấu nhịp cầu treo, cầu dây văng: L > 150 ữ 450 m.
1.3.5. Phân loại theo dạng kết cấu nhịp.
1.3.5.1. Kết cấu nhịp cầu dầm:
- Đặc điểm: Dới tác dụng
của tải trọng thẳng đứng thì
gối cầu chỉ truyền áp lực
thẳng đứng. Kết cấu nhịp
cầu dầm có thể là cầu dầm
giản đơn, cầu dầm giản đơn
mút thừa hoặc cầu dầm liên
tục. Do có cấu tạo đơn giản,
dễ thi công nên KCN cầu
dầm đợc dùng phổ biến
nhất hiện nay.
- Các loại kết cấu nhịp cầu dầm:
Hình 1.22: Kết cấu nhịp cầu dầm.
+ Cầu dầm thép, dầm thép liên hợp BTCT.
+ Cầu dầm BTCT thờng và BTCT DƯL.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
10
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
1.3.5.2. Kết cấu nhịp cầu dàn.
Hình 1.23: Kết cấu nhịp cầu dàn
- Kết cấu chịu lực chính của kết cấu nhịp cầu dàn là các mặt phẳng dàn, với các thanh
dàn chỉ chịu lực dọc trục (kéo hoặc nén). Chiều cao dàn lớn nên khả năng chịu lực và
vợt nhịp của kết cấu nhịp cầu dàn lớn hơn so với kết cấu nhịp cầu dầm. Nhợc điểm
chính của kết cấu nhịp cầu dàn là cấu tạo và thi công phức tạp.
- Kết cấu nhịp cầu dàn thờng đợc áp dụng cho các cầu chịu tải trọng lớn nh cầu cho
đờng sắt.
1.3.5.3. Kết cấu nhịp cầu vòm.
Hình 1.24: Kết cấu nhịp cầu vòm.
- Dới tác dụng của tải trọng thẳng đứng thì gối cầu có cả phản lực thẳng đứng V, phản
lực nằm ngang H rất lớn nên ngời ta còn gọi vòm là dạng kết cấu có lực đẩy ngang.
Cầu vòm có khả năng chịu lực lớn nhất là dạng cầu dàn vòm, tuy nhiên kết cấu này có
cấu tạo rất phức tạp nên ít đợc áp dụng.
- Kết cấu nhịp cầu vòm thờng đợc áp dụng cho các cầu bắc qua các khe sâu, qua
thung lũng hoặc tại nơi yêu cầu tính thẩm mỹ cao của công trình cầu.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
11
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
1.3.5.4. Kết cấu nhịp cầu khung.
- Trụ và dầm đợc liên kết cứng với nhau để chịu lực. Phản lực gối gồm thành phần
thẳng đứng V và thành phần nằm ngang H .
Hình 1.25: KCN Cầu khung
1.3.5.5. Kết cấu nhịp cầu treo.
- Bộ phận chịu lực chủ yếu của cầu treo là dây cáp hoặc dây xích đỡ hệ mặt cầu (dầm
hoặc dàn). Do đó trên quan điểm tĩnh học, cầu treo là hệ thống tổ hợp giữa dây và dầm
(hoặc dàn).
- Có thể phân cầu treo thành 2 loại :
+ Cầu treo dây võng (gọi tắt là cầu treo).
+ Cầu treo dây xiên (cầu dây văng).
- Cầu treo dây xiên (Cầu dây văng): Đây là kết cầu dầm cứng tựa trên các gối cứng là
các gối cầu trên mố trụ và trên các gối đàn hồi là các dây văng. Dây văng và dầm chủ
tạo nên hệ bất biến hính do đó hệ có độ cứng lớn hơn so với cầu treo.
Hình 1.26: Kết cấu nhịp Cầu dây văng.
- Cầu treo dây võng (Cầu treo): Trong cầu treo, dây làm việc chủ yếu chịu kéo và tại
chỗ neo cáp có lực nhổ rất lớn do đó trong kết cấu nhịp cầu treo tại vị trí mố ta phải cấu
tạo hố neo rất lớn và rất phức tạp.
Hình 1.27: Kết cấu nhịp Cầu treo dây võng.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
12
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Đ1.4. Các yêu cầu cơ bản đối với công trình cầu.
1.4.1. Yêu cầu về xây dựng v khai thác.
- Công trình cầu sau khi xây dựng xong và đa vào khai thác cần phải đảm bảo xe cộ
trên đờng đi lại thuận tiện, an toàn và không bị giảm tốc độ trên tuyến đờng.
- Chiều rộng đờng xe chạy phải phù hợp với lu lợng và loại xe tính toán. Mặt cầu tốt,
bằng phẳng, đủ độ nhám và thoát nớc nhanh chóng.
- Sơ đồ cầu, chiều dài nhịp và chiều dài cầu phải đảm bảo khẩu độ thoát nớc yêu cầu,
tàu bè đi lại dới sông thuận lợi và an toàn.
- Kết cấu cầu phải đảm bảo khả năng thi công, phù hợp với các công nghệ thi công hiện
có trong nớc hoặc trên thế giới. Cầu phải có kết cấu hiện đại, đảm bảo tính công
nghiệp hoá trong chế tạo và xây dựng. Đồng thời kết cấu cầu phải đủ độ bền, độ cứng,
độ ổn định của toàn cầu và của từng bộ phận.
+ Độ bền của công trình cầu đợc xác định từ điều kiện nội lực hoặc ứng suất của
mỗi bộ phận không vợt quá giới hạn cho phép.
+ Độ ổn định của công trình phải đảm bảo cho công trình giữ nguyên hình dáng, vị
trí ban đầu dới tác động của các loại tải trọng khác nhau. Ví dụ: Mố và trụ đủ ổn định
chống lật, chống trợt; các bộ phận chịu nén phải đảm bảo ổn định khi bị uốn dọc...
+ Yêu cầu về độ cứng nhằm đảm bảo hình dạng bên ngoài của công trình dới tác
dụng của tải trọng không bị biến dạng vợt quá trị số cho phép.
1.4.2. Yêu cầu về mặt kinh tế.
- Công trình cầu khi tiến hành xây dựng phải đảm bảo chi phí thiết bị, vật liệu rẻ nhất,
giảm sức lao động, giảm giá thành xây dựng đến mực tối đa.
- Khi tính giá thành của công trình cầu cần phải xét đến giá thành duy tu, sửa chữa.
Đồng thời phải tính đến sự phát triển của nền kinh tế Quốc dân khi lựa chọn các phơng
án cầu.
1.4.3. Yêu cầu về mặt mỹ quan.
- Cầu phải có hình dáng đẹp, phù hợp với quang cảnh địa phơng đặc biệt là các công
trình nằm trong thành phố hoặc các khu danh lam thắng cảnh, di tích lịch sử của đất
nớc.
1.4.4. Yêu cầu về mặt an ninh quốc phòng.
- Một công trình cầu đặc biệt là các cầu lớn khi tiến hành xây dựng ngoài mục đích phục
vụ giao thông thông thờng còn phải xét đến tính thiết thực cho các hoạt động an ninh
quốc phòng. Khi có chiến tranh bất chợt xảy ra thì các cây cầu có thể chuyển sang phục
vụ cho các loại xe đặc chủng của quân đội.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
13
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Đ1.5. Sơ lợc về lịch sử phát triển v phơng hớng
phát triển của nghnh xây dựng cầu
1.5.1. Sơ lợc lịch sử phát triển nghnh xây dựng cầu.
1.5.1.1. Cầu gỗ.
Cầu gỗ là loại cầu đợc xây dựng lâu đời nhất. Năm 104, một cây cầu gỗ qua sông
Đanuyp đã đợc xây dựng với chiều dài 1000m, khẩu độ một nhịp là 35m, nhịp cầu có
dạng vòm gỗ kê trên các trụ bằng đá.
Gỗ là loại vật liệu tự nhiên tơng đối tốt, tuy nhiên khi dùng trong xây dựng cầu thì
phải chọn các loại gỗ tốt nh gụ, lim, sến, táu.. và phải có biện pháp phòng mục.
Cầu gỗ có thời gian sử
dụng ngắn, khả năng vợt nhịp
không
lớn
lắm
nhỏ
hơn
30 ữ 50m. Vì vậy hiện nay cầu
gỗ chỉ còn đợc sử dụng ở
những miền rừng, đờng lâm
nghiệp và các cầu tạm hoặc
đà giáo phục vụ thi công.
1.5.1.2. Cầu đá.
Hình 1.28: Cầu gỗ dạng vòm
Ngoài gỗ còn có một loại vật liệu xây dựng tự nhiên khác là đá, cầu đá cũng là một
loại cầu đợc xây dựng từ thời cổ xa. Có những cây cầu đợc xây dựng hạng ngàn
năm về trớc, đến ngày nay vẫn còn tồn tại và sử dụng đợc.
Hầu hết các cầu đá đợc xây dựng theo dạng cầu vòm để phù hợp với tính chất
chịu nén của đá. Cầu vòm đá có
thể vợt khẩu độ nhịp đến 100m.
Tuy nhiên do cầu đá xây dựng khó
khăn nên ít có khả năng xây dựng
công nghiệp hoá do đó hiện nay
cầu đá chỉ đợc áp dụng ở các
vùng miền núi, nơi có thể khai thác
đá trực tiếp tại chỗ hoặc để làm
các công trình kiến trúc nghệ thuật
ở những nơi danh lam thắng cảnh.
Hình 1.29: Cầu vòm đá
- Nguyễn Văn Vĩnh -
14
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
1.5.1.3. Cầu thép.
Cầu thép ra đời và phát triển cùng với sự lớn mạnh của công nghiệp luyện kim trên
thế giới. Tuy nhiên ngay từ nhứng năm đầu tiên của kỷ nguyên trớc ngời Trung Quốc
và ấn Độ đã biết dùng dây xích bằng sắt để làm cầu treo, cho đến thế kỉ thứ 17 các cây
cầu tơng tự mới đợc xây dựng ở châu Mỹ và châu âu.
Khoảng thế kỷ 18, công nghiệp kim loại của Châu Âu còn ở trong giai đoạn đầu
trong qúa trình phát triển. Các sản phẩm chính là gang và sắt. Gang chịu uốn và chịu
kéo kém nên những chiếc cầu gang đầu tiên thờng đợc làm dới dạng vòm, có kết
cấu giống nh những chiếc cầu gỗ thời bấy giờ. Chiếc cầu vòm gang đầu tiên thuộc loại
này đợc xây dựng ở Anh qua sông Severn 1776 1779.
Cầu treo dây xích bằng sắt cũng cùng xuất hiện và phát triển song song với cầu
vòm gang. Chiếc cầu treo dây xích đầu tiên đợc xây dựng ở Pensylvaria (Mỹ). Khoảng
đầu thể kỷ 19 cầu treo ở Pháp đã xây dựng cầu Frây-bua (1834) có chiều dài nhịp
265m. Một trong những chiếc cầu dây xích nổi tiếng đợc xây dựng khoảng giữa thế kỷ
19 đầu thế kỷ 20 là cầu Sơ-giê-tren-ni qua sông Danube ở Budapest (Hungari) có
nhịp chính 203m.
Vào các năm 20-30 của thể kỉ 19, sự xuất hiện dây cáp bằng thép sợi thay cho dây
xích làm cho tốc độ phát triển của cầu tăng lên rất nhanh.
Sự phát triển của đầu máy hơi nớc mở ra thời kì cách mạng công nghiệp thế kỉ 19
và đợc áp dụng trong đầu máy của xe lửa khiến tải trọng qua cầu là rất lớn do đó dẫn
đến sự xuất hiện của kết cấu cầu dầm thép và dàn thép. Một trong những cây cầu dầm
thé đầu tiên trên đờng xe lửa là cầu Bri-ta-nia qua vịnh Menai ở Anh, cầu đợc xây
dựng vào năm 1846-1850. Cầu có dạng liên tục hai nhịp theo sơ đồ 2x (70 + 140)m,
mặt cắt ngang là một hộp kín có đờng xe chạy dới.
Các cầu dầm hình hộp tỏ ra không kinh tế với các nhịp lớn vì không sử dụng hết
cờng độ vật liệu của vách dầm, do đó kết cấu nặng nề, tốn thép, chiều cao kiến trúc
lớn và khai thác không thuận tiện khi
bố trí xe chạy dới. Từ đó bắt đầu thời
kỳ chuyển từ cầu dầm sang cầu dàn.
Chiếc cầu dàn thép đầu tiên đợc
xây dựng ở Mỹ vào năm 1840 và chiếc
cầu dàn thép hoàn toàn đầu tiên đợc
xây dựng là cầu qua kênh Erie ở New
York năm 1840 có chiều dài nhịp
24,5m.
Hình 1.30: Cầu dàn hẫng qua vịnh Forth
(Scotland)
- Nguyễn Văn Vĩnh -
15
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Cùng với sự phát triển mạnh
mẽ của vật liệu thép , những chiếc
cầu vòm trớc đây làm bằng gang
nhng từ những năm 1880 bắt đầu
thay gang bằng thép và đã đợc ứng
dụng rộng rãi ở Đức, Nga, Mỹ, Thụy
Điển...Một trong những cầu vòm nổi
tiếng trên thế giới là cầu Sydney ở
Australia, xây dựng năm 1924-1932,
cầu có nhịp chính dài 503m và chiều
rộng toàn cầu là 48,8m cho hai
đờng xe lửa, 8 làn xe ôtô, một làn
xe đạp và một lề ngời đi bộ.
Hình1.31:Cầu Vòm Sedney (Australia 1924 - 1932)
Kết cấu nhịp cầu treo có trọng lợng nhẹ nên khả năng vợt nhịp cao, tuy nhiên
dao động của kết cấu nhịp cũng rất
lớn do đó đã xảy ra rất nhiều các tai
nạn của cầu treo. Đầu thế kỷ 20 ở
Pháp đi theo hớng tìm các hệ giàn
dây trong đó các thanh chỉ chịu kéo
và làm việc theo sơ đồ không biến
dạng hình học, đứng đầu trờng phái
này là Gisclar, một kỹ s nổi tiếng
ngời Pháp.
H
Hình 1.32: Cầu Golden Gate (Mỹ)
Tuy nhiên chỉ đến năm 1938 giáo s ngời Đức Dishinbger đã thử thiết kế một
cầu treo cho đờng sắt đôi qua sông Elbe với mục đích của ông là đa các dây cáp
căng xiên vào cầu treo để tăng cờng
độ cứng. Dishinbger đã dùng các dây
cáp tiết diện lớn để đỡ dầm cứng nh
các gối tựa đàn hồi và đề nghị đó của
ông
đợc
thực
hiện
vào
cầu
Stromsund ở Thụy Điển năm 1955.
Cầu có dầm cứng liên tục ba nhịp làm
bằng thép hợp kim và các dây văng
làm bằng dây cáp cờng độ cao, cầu
có nhịp chính 183m và bản mặt cầu
bằng bê tông cốt thép.
Hình 1.33: Cầu Akasi (Nhật Bản 1998)
- Nguyễn Văn Vĩnh -
16
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Kết cấu nhịp cầu dây văng có độ cứng lớn và có chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt nên chỉ
trong một thời gian ngắn đã đợc áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nớc trên thế giới.
Cuối thể kỷ 20 là cuộc chạy đua về chiều dài nhịp giữa cầu treo và cầu dây văng. Các
cầu treo và cầu dây văng có nhịp lớn là:
Bảng 1.2: Một số cầu dây văng điển hình trên thế giới
STT
Tên cầu
Đất nớc
Năm
Lnhịp (m)
Na Uy
1991
530
Trung Quốc
1993
602
Pháp
1995
856
1
Scarsundet
2
Nam Phố
3
Normandie
4
Tatara
Nhật Bản
1999
890
5
Akasi
Nhật Bản
1998
1991
1.5.1.4. Cầu bêtông cốt thép.
Cuối thế kỷ 19, trong xây dựng cầu đã sử dụng một loại vật liệu mới là BTCT.
Chiếc cầu BTCT đầu tiên cho ngời đi bộ đợc xây dựng ở Pháp dài 1m, rộng 4m và có
cấu tạo dạng vòm.
Trong giai đoạn đầu, các cầu
BTCT thờng có dạng cầu bản, dầm
và vòm có khẩu độ nhỏ hơn 30m. Khi
đó cầu BTCT cha đợc phát triển
rộng rãi vì cha có cơ sở lý thuyết tính
toán và các số liệu thí nghiệm, đặc
biệt cầu đờng sắt còn hay bị phát
hoại do tác dụng xung kích của đoàn
tàu.
Hình 1.34: Cầu BTCT DƯL đúc hẫng
Đến những năm 30 của thể kỷ 20, sau khi kỹ s ngời Pháp Freyssinet nghiên cứu
thành công BTCT ứng suất trớc thì cầu BTCT bắt đầu phát triển mạnh mẽ.
Sau đại chiến thế giới lần thứ 2, do công cuộc phục hồi và phát triển kinh tế ở các
nớc Châu Âu và việc khôi phục các cầu cống bị tàn phá trong chiến tranh đã thúc đẩy
mạnh mẽ sự phát triển của cầu BTCT. Các kết cấu nhip lắp ghép, kết cấu bán lắp ghép
bằng BTCT DƯL đợc sử dụng hàng loạt.
Hiện nay cầu BTCT ngày càng đợc phát triển mở ra kỷ nguyên mới trong việc sử
dụng kết cấu nhịp BTCT thay thế cho kết cấu nhịp cầu thép. Kỹ thuật và công nghệ xây
dựng cầu ngày càng hiện đại và hoàn thiện hơn nên sơ đồ cầu ngày càng trở nên phong
phú. Hiện nay cầu BTCT đã vợt đợc khẩu độ đến 200 ữ 300m và sự hình thành các
kết cấu liên hợp nh dàn - dây, dầm - dây... chắc chắn sẽ xuất hiện những cầu có khẩu
độ nhịp lớn hơn 400 ữ 500m.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
17
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Bảng 1.3 : Một số cầu BTCT điển hình trên thế giới
STT
Tên cầu
Đất nớc
Năm
Vênêduyêla
Lnhịp (m)
1
Marakaibo
2
Sydney
3
Hikosima
Japan
236
Hamana
Japan
240
4
Brotone
France
1976
320
5
Pasco-kenwich
USA
1978
280
Australia
235
1964
305
1.5.2. Lịch sử phát triển nghnh cầu ở việt nam.
1.5.2.1. Cầu thép.
ở Việt Nam lịch sử phát triển cầu thép trải qua nhiều giai đoạn, gắn liền với lịch sử
đấu tranh của dân tộc.
Thời kì Pháp thuộc là thời kì mạng lới giao thông đờng sắt và đờng bộ đợc
triển khai, đặc biệt là tuyến đờng sắt xuyên Việt (1920 1936). Khi đó nhiều cầu dàn
thép đã đợc xây dựng. Đặc điểm nổi bật của các cầu thép trong giai đoạn này là khổ
hẹp, tải trọng nhẹ kết cấu theo dạng cổ điển ở các nớc châu âu vào cuối thể kỉ 19.
Trên đờng sắt chỉ phục vụ một đờng đơn chung với ôtô, trên đờng bộ thởng chỉ
thiết kế cho một làn xe. Dàn chủ có dạng nhiều thanh xiên nh cầu Đuống cũ, các dàn
biên cong và vành lợc nh cầu Ninh Bình, Phú Lơng, Lai Vu, Tân An, Bến Lức;
một số cầu có tính định hình bán vĩnh cửu nh các dàn Pigiô, Effel, Bailey... Cây cầu nổi
tiếng đợc xây dựng thời đó là cầu Long Biên, cầu dàn có biên đa giác với chiều dài
toàn cầu gần 3000m trong đó phần dàn thép dài 1860m, theo sơ đồ dàn hẫng, nhịp lớn
nhất dài 130m và nhịp đeo dài 52,5m và đến nay cầu vẫn còn đang đợc sử dụng.
Chiếc cầu vòm nổi tiếng về Mỹ quan là cầu Hm Rồng qua sông Mã ở Thanh Hoá với
chiều dài nhịp 160m, theo sơ đồ vòm ba khớp có thanh chịu kéo. Cầu bị phá huỷ trong
cuộc kháng chiến chống Pháp năm 1946.
Sau khi kết thúc kháng
chiến
chống
Pháp
(1954),
trong một thời gian ngắn chúng
ta đã khôi phục và làm mới
hàng loạt các cầu thép nh
cầu Lng Ging ở Lo Cai,
cầu Việt Trì, cầu Ninh Bình,
cầu Hm Rồng đợc xây dựng
lại theo sơ đồ dàn liên tục 2
nhịp (80 + 80)m.
Hình 1.35: Cầu Hàm Rồng (Thanh Hoá)
- Nguyễn Văn Vĩnh -
18
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Từ năm 19654 1975 hầu hết các công trình cầu ở miền Bắc đều bị phá huỷ trong
cuộc chiến tranh phá hoại do Mỹ phát động. Các công trình cầu giai đoạn này chủ yếu
là công trình tạm để phục vụ giao thông trong thời chiến.
Sau năm 1975 đất nớc hoàn toàn giải phóng, đất nớc ta bớc vào thời kì đổi
mới, phục hồi nền kinh tế quốc dân. Hàng loạt các cầu cũ đã đợc phá bỏ vì không đáp
ứng đợc nhu cầu về tải trọng và mật độ xe hiện đại. Các cầu thép trên tuyến đờng sắt
xuyên Việt lần lợt đợc thay thế và xây dựng mới.
Cầu Thăng Long bắc qua sông Hồng là dạng cầu dàn thép liên tục gồm 5 liên,
mỗi liên 3 nhịp có chiều dài 112m, mặt cầu bằng thép bản trực hớng (Orthotropic),
chiều dài toàn cầu Lcau =
1680m. Cầu đợc thiết kế cho
4 làn xe ôtô chạy trên, hai làn
đờng sắt và 2 làn xe thô sơ
chạy dới. Từ năm 1972
1977 do các chuyên gia Trung
Quốc thực hiện và từ năm
1978 1985 cầu đợc hoàn
thành với sự giúp đỡ của các
chuyên gia Liên xô.
Hình 1.36: Cầu Thăng Long (Hà Nội 1985)
Cầu Chơng Dơng đợc
xây dựng năm 1985 với 11 nhịp
có chiều dài 97,6m, chiều dài
toàn cầu Lcau = 1211m.
Cầu Việt Trì (Phú Thọ),
cầu Đò Quan (Nam Định) xây
dựng năm 1994 dới dạng cầu
thép bê tông liên hợp liên tục ba
nhịp: 42 + 63 + 42m.
Hình 1.37: Cầu Việt Trì (Phú Thọ)
- Nguyễn Văn Vĩnh -
19
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
ở Việt Nam, chiếc cầu dây văng đầu tiên đợc xây dựng năm 1976 qua sông
Đrakrông thuộc tỉnh Quảng Trị. Cầu có nhịp chính dài 129m, chiều rộng 7 + 2 x 0,8m,
đến năm 1999 cầu bị sập do gỉ neo.
1830
1830
1830
1830
2250
1830
1830
12870
2250
Hình 1.38: Cầu Đarkrông (Quảng Trị)
Cầu Đarkrông đợc xây
dựng lại năm 2000 theo dạng kết
cấu nhịp cầu dây văng một mặt
phẳng dây, với chiều dài nhịp
129m, chiều rộng cầu 7 +
2x0,8m.
Hình 1.39: Cầu Đarkrông (Quảng Trị)
Trong thời gian gần đây cùng với sự giúp đỡ của các chuyên gia nớc ngoài chúng
ta đã liên tục xây dựng các cầu dây văng nhịp lớn nh:
Bảng 1.4 : Một số cầu dây văng lớn trong nớc
STT
Tên cầu
Tỉnh
Năm XD
Sơ đồ nhịp (m)
1
Sông Hàn
Đà Nẵng
2
Mỹ Thuận
Vĩnh Long
2000
150 + 350 + 150
3
Kiền
Hải Phòng
2003
84 + 200 + 84
4
Bính
Hải Phòng
2005
100 + 260 + 100
5
Bãi Cháy
Quảng Ninh
2006
216,5 + 435 + 216,5
6
Nhật Tân
Hà Nội
7
Cần Thơ
Cần Thơ
270 + 550 + 270
8
Phú Mỹ
TP Hồ Chí Minh
162,5 + 380 + 162,5
- Nguyễn Văn Vĩnh -
20
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
1.5.2.2. Cầu bêtông cốt thép.
- Cầu BTCT DƯL liên tục đợc xây dựng theo công nghệ đúc đẩy là: Cầu Mẹt (Lạng
Sơn), Cầu Quán Hầu (Quảng Trị). Trong đó cầu Quán Hầu đợc xây dựng với một nửa
cầu thi công đúc đẩy và một nửa cầu thi công đúc hẫng cân bằng.
- Hện nay cầu BTCT DƯL đợc xây dựng với một loạt các cầu lớn theo công nghệ đúc
hẫng cân bằng nh: cầu Phù Đổng, cầu Tân Đệ, cầu Thanh Trì, cầu Vĩnh Tuy...
- Việc đa các bó cáp DƯL trong dầm ra ngoài để tạo nên hiệu ứng dây treo đã tạo ra
kiểu cầu Extradose đã góp phần làm tăng khả năng vợt nhịp của cầu lên đến
150 ữ 250m. ở nớc ta cây cầu Extradose đầu tiên đợc xây dựng là cầu tại nút vợt
Ngã t sở đã tạo ra một kiểu dáng thẩm mỹ khá đẹp.
Hình 1.40: Cầu Extradose
- Việc sử dụng kết cấu liên hợp dầm dây, cụ thể là với sự kết hợp giữa dầm cứng
BTCT và hệ dây văng đã làm tăng đáng kể khả năng vợt nhịp của cầu BTCT DƯL. Khi
đó khả năng vợt nhịp có thể lên tới 200 ữ 500m
Bảng 1.5 : Một số cầu BTCT trong nớc
STT
Tên cầu
Tỉnh
Năm XD
1
Phù Đổng
2
Hoàng Long
3
Đuống
Hà Nội
4
Tân Đệ
Thái Bình
5
Mậu A
Yên Bái
6
Thanh Trì
Hà Nội
2006
7
Vĩnh Tuy
Hà Nội
2008
- Nguyễn Văn Vĩnh -
Sơ đồ nhịp (m)
Hà Nội
Thanh Hoá
21
2004
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
1.5.2.3. Một số cây cầu điển hình của đất nớc.
- Cầu Sông Hàn:
+ Thành Phố Đà Nẵng.
+ Năm hoàn thành:
+ Bắc qua sông Hàn
+ Sơ đồ: 54,5 + 54,5m.
+ Kết cấu nhịp: cầu dây văng 2
nhịp, quay quang trụ tháp.
+ Chiều cao dầm: H =
+ Chiều dài khoang: d =
m.
m.
Hình 1.9: Cầu Sông Hàn
- Cầu Mỹ Thuận:
+ Tỉnh Vĩnh Long Tiền Giang
+ Năm hoàn thành: 2000
+ Bắc qua sông Tiền
+ Sơ đồ: 150 + 350 + 150m.
+ Kết cấu nhịp: BTCT dự ứng
lực thi công đúc hẫng.
+ Chiều cao dầm: H = 2,5m.
+ Chiều dài khoang: d = 10m.
+ Tỉ lệ:
Lb 150
=
= 0,428
Lg 350
Hình 1.10: Cầu Mỹ Thuận
- Cầu Kiền:
+ Thành phố Hải Phòng.
+ Năm hoàn thành: 2003
+ Sông Cấm
+ Sơ đồ: 84,5 + 200 + 84,5m.
+ Kết cấu nhịp: BTCT dự ứng
lực thi công lắp hẫng.
+ Chiều cao dầm: H = 2,5m.
+ Chiều dài khoang: d = 10m.
+ Tỉ lệ:
Lb 150
=
= 0,428
Lg 350
- Nguyễn Văn Vĩnh -
Hình 1.11: Cầu Kiền
22
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
- Cầu Bính:
+ Thành Phố Hải Phòng.
+ Năm hoàn thành: 2005
+ Bắc qua Sông Cấm
+ Sơ đồ: 100 + 260 + 100m.
+ Kết cấu nhịp: dầm thép liên
hợp bản BTCT.
+ Chiều cao dầm: H =
m.
+ Chiều dài khoang:
d=
+ Tỉ lệ:
m.
Lb 100
=
= 0,384
Lg 260
Hình 1.12: Cầu Bính
- Cầu Bãi Cháy:
+ Tỉnh Quảng Ninh.
+ Năm hoàn thành: 2006
+ Bắc qua Eo Cửa Lục
+ Sơ đồ: 125 + 435 + 125m.
+ Kết cấu nhịp: BTCT dự ứng lực
một mặt phẳng dây.
+ Chiều cao dầm: H = 3,65 m.
+ Chiều dài khoang:
d = 6,0m.
+ Tỉ lệ:
Lb 123
=
= 0,287
Lg 435
Hình 1.13: Cầu Bãi Cháy
- Cầu Cần Thơ:
+ Tỉnh: Cần Thơ - Vĩnh Long
+ Năm hoàn thành: 2008
+ Bắc qua sông Hậu
+ Sơ đồ: 2x40+150 + 550 + 150+2x40m.
+ Kết cấu nhịp: BTCT dự ứng lực thi công đúc hẫng.
+ Chiều cao dầm: H =
+ Chiều dài khoang: d =
+ Tỉ lệ:
m.
m.
Lb 230
=
= 0,418
Lg 550
- Nguyễn Văn Vĩnh -
Hình 1.14: Cầu Cần Thơ
23
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
1.5.3. phơng hớng phát triển khoa học kỹ thuật trong nghnh cầu.
1.5.1.1. Về vật liệu.
Với việc phát triển vật liệu xây dựng, các loại vật liệu có cờng độ cao sẽ sớm
đợc sử dụng rộng rãi trong xây dựng cầu: bêtông mác cao, bêtông siêu dẻo có cờng
độ sớm, thép cờng độ cao, thép hợp kim thấp...
Để giảm trọng lợng bản thân kết cấu thì việc đẩy mạnh nghiên cứu sử dụng các
loại vật liệu nhẹ, hợp kim nhôm, bêtông cốt thép hoặc sợi thuỷ tinh...là hết sức cần thiết
và phải đợc tiến hành nhanh chóng.
1.5.1.1. Về kết cấu.
Các kết cấu hợp lý sẽ đợc áp dụng chủ yếu trong xây dựng cầu nh: kết cấu liên
hợp thép BTCT, BTCT DƯL, kết cấu có sử dụng bản trực hớng, tiết diện hình hộp,
cầu dây văng và cầu khung dầm liên tục BTCT DƯL.
1.5.1.1. Về công nghệ thi công.
Sử dụng các phơng tiện vận chuyển và lao lắp có năng lực lớn. áp dụng nhanh
chóng các công nghệ thi công tiên tiến nh: đúc đẩy, đúc hẫng, lắp hẫng, đúc trên đà
giáo di động....
1.5.1.1. Về tính toán.
Hoàn thiện lý thuyết tính toán với sự hỗ trợ của công nghệ tin họ để có đợc các
phầm mềm tính toán thiết kế u việt nhất.
Đẩy mạnh nghiên cứu tính toán chính xác kết cấu có xét đầy đủ các yếu tố phi
tuyến, không gian...Nghiên cứu các tác động của môi trờng đến kết cấu cầu nh nhiệt
độ, gió, bão, động đất...
Tiến hành các thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm ngoài hiện trờng để so sánh
và đánh giá sự hoàn chỉnh của lý thuyết.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
24
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
- Chơng 1: Khái niệm chung -
Bi giảng Tổng luận cầu
Đ1.6.Vật liệu trong xây dựng cầu
1.6.1. Vật liệu theo 22TCN 18 - 79
1.6.1.1. Bêtông.
- Bêtông là vật liệu chủ yếu để xây dựng cầu. Trong quy trình 1979 thì bêtông đợc quy
định theo Mác. Bêtông dùng trong xây dựng kết cấu cầu thờng có mác: M200, M250,
M300, M400, M500.
- Mác bêtông là cờng độ chịu nén trung bình của một nhóm mẫu thử tiêu chuẩn hình
lập phơng có kích thớc 15x15x15cm, bảo dỡng theo điều kiện tiêu chuẩn ở tuổi 28
ngày. Đối với mỗi mác bêtông nói trên thì Quy trình 79 có quy định cụ thể các trị số của
cờng độ tính toán chịu nén đúng tâm Rtr, cờng độ chịu nén khi uốn Rn, cờng độ chịu
cắt Rc và môđun đàn hồi Eb...Trị số của mác bêtông đợc đa ra là trị số ứng với xác
suất 0,5 khi nén mẫu thử bêtông.
- Sử dụng bêtông:
+ Các mác bêtông mác M100 ữ M200 thờng không đợc dùng làm bêtông chịu
lực mà chỉ đợc dùng để làm bêtông đệm, bêtông lấp lòng...
+ Các mác bêtông mác M250 ữ M300 thờng đợc dùng cho các kết cấu lắp ghép
hoặc đổ tại chỗ bằng BTCT thờng.
+ Các mác bêtông mác M400 ữ M500 thờng đợc dùng cho các kết cấu bằng
BTCT dự ứng lực.
- Trong các kết cấu nhịp, đặc biệt là kết cấu nhịp dự ứng lực để đạt đợc bêtông mác
cao có thể áp dụng những biện pháp sau đây:
+ Dùng loại ximăng mác cao. Ví dụ dùng ximăng PC40 thay cho loại PC30.
+ Tăng hàm lợng ximăng. Đây là biện pháp không kinh tế. Nếu tăng quá nhiều
ximăng sẽ có nguy cơ xuất hiện nhiều vết nứt co ngót và vết nứt do chênh lệch nhiệt độ
toả ra không đều trong quá trình thuỷ hoá của ximăng.
+ Giảm tỉ lệ N/X. Đây là biện pháp tốt nhng có thể làm giảm tính dễ đổ bêtông vì
hỗn hợp bêtông có thể quá khô. Khi đó có thể dùng các phụ gia hoá dẻo hoặc phụ gia
siêu dẻo. Cũng cần dùng các loại đầm rung hiệu quả cao để đầm hỗn hợp bêtông.
+ Tăng cờng độ cốt liệu: chọn các loại đá cứng, cát vàng tốt và sạch không bị lẫn
sét bụi, tạp chất.
+ Thiết kế cấp phối hợp lý cho hỗn hợp bêtông.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
25
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
