ĐỀ CƯƠNG ÔN THI TỐT NGHIỆP PHẦN CẦU NGÀNH XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

Đề cương thi tốt nghiệp 2011/12
2 câu lý thyết, Mỗi 1,5 đ; 1 câu bài tập / 2đ

( 1,5 điểm )

Nhóm CÂU 1

1. Triết lý thiết kế; Các trạng thái giới hạn (TTGH) trong thiết kế cầu
Cách tính toán nội lực của các hệ thống quy trình nói chung đều giống nhau, chỉ khác nhau về
mặt kiểm toán khả năng chịu lực tiết diện . Nội dung và các quy định trong mỗi quy trình là
một thể thống nhất, vì vậy phải rất lưu ý khi sử dụng và tham khảo nhiều quy trình.
Nhiệm vụ của tính toán thiết kế là phải đảm bảo cho công trình không đạt đến TTGH trong
suốt quá trình sử dụng . Khi xác định nội lực vật liệu vẫn coi như làm việc đàn hồi .

Tổng quát
Mỗi cấu kiện và liên kết phải thỏa mãn Biểu thức (3-1).
i i Qi  Rn = Rr

(3-1)

với :
Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại của i:
i= D R l > 0,95

(3-2)

Đối với tải trọng dùng giá trị cực tiểu của i:
ηi 

1
1,0

ηD ηRηI

(3-3)

trong đó :

i


= hệ số tải trọng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực.
= hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho sức kháng danh
định được ghi ở các Phần 5, 6, 10, 11 và 12.
i
= hệ số điều chỉnh tải trọng;
D , R , I =
hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, tầm quan trọng trong khai thác
Qi
= ứng lực
Rn / Rr = sức kháng danh định / tính toán
TTGH sử dụng
hạn chế đối với ứng suất, biến dạng và bề rộng vết nứt dưới điều kiện sử dụng bình thường.

TTGH mỏi và phá hoại giòn
hạn chế về biên độ ứng suất do một xe tải thiết kế gây ra với số chu kỳ biên độ ứng suất dự
kiến.

TTGH cường độ
đảm bảo cường độ, sự ổn định cục bộ và ổn định tổng thể dưới tác dụng của các tổ hợp tải
trọng quan trọng trong phạm vi tuổi thọ thiết kế.

TTGH đặc biệt
đảm bảo sự tồn tại của cầu khi động đất hoặc lũ lớn hoặc khi bị tầu thuỷ, xe cộ va, có thể cả
trong điều kiện bị xói lở.
1/14


2. Hoạt tải xe ôtô trong thiết kế cầu

Tổng quát
Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ được đặt tên là HL-93 sẽ gồm một tổ hợp của:

 Xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế, và
 Tải trọng làn thiết kế
Trừ trường hợp được điều chỉnh trong Điều 3.6.1.3.1, mỗi làn thiết kế được xem xét phải được
bố trí hoặc xe tải thiết kế hoặc xe hai trục chồng với tải trọng làn khi áp dụng được. Tải trọng
được giả thiết chiếm 3000mm theo chiều ngang trong một làn xe thiết kế.

Xe tải thiết kế (xe 3 trục)
Trọng lượng và khoảng cách các trục và bánh xe của xe tải thiết kế phải lấy theo Hình … . Lực
xung kích lấy theo Điều …
Trừ quy định trong Điều … , cự ly giữa 2 trục 145.000N phải thay đổi giữa 4300 và 9000mm
để gây ra ứng lực lớn nhất.
Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, Chủ đầu tư có thể xác định tải trọng
trục cho trong Hình … nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65.

Hình … Đặc trưng của xe tải thiết kế …

Xe hai trục thiết kế (Xe Tandem)
Xe hai trục gồm một cặp trục 110 kN cách nhau 1200 mm. Cự ly chiều ngang của các bánh xe
lấy bằng 1800 mm. Tải trọng động cho phép lấy theo Điều … .

Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, Chủ đầu tư có thể xác định tải trọng
xe hai trục nói trên nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65.

Tải trọng làn thiết kế
Gồm tải trọng 9,3 N/mm phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu được giả thiết là
phân bố đều trên chiều rộng 3000 mm. Ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung
kích.

2/14


3. Co ngót và từ biến của bê tông (BT)
3.1. Co ngót
3.1.1. Khái niệm
Co ngót của BT là hiện tượng giảm thể tích kết cấu do mất nước khi BT khô cứng trong điều
kiện nhiệt độ không đổi.
Tổng biến dạng do co ngót ( = L/L)  0.0004 – 0.0008 và 80% biến dạng xảy ra trong năm
đầu.
Khi không có đầy đủ các thông số về khu vực xây dựng để xác định biến dạng co ngót của BT
thì AASHTO đề nghị lấy biến dạng do co ngót -0.0002 ứng với BT 28 ngày tuổi và -0.0005
ứng với BT sau 1 năm.

3.1.2. Để hạn chế các vết nứt do co ngót :
•

Sử dụng cốt liệu không có lỗ rỗng;

•

Bảo dưỡng tốt cho BT;

•

Giới hạn diện tích và chiều dài đoạn đổ BT. (làm giảm bớt co ngót tổng thể);

•

Sử dụng các mạch ngừng và khe giãn nở để khống chế vị trí vết nứt,

•

Có thể dùng cốt thép phân bố hay lưới thép để giảm chiều rộng vết nứt.

3.2. Từ biến
3.2.1. Khái niệm
“Từ biến” là sự gia tăng biến dạng theo thời gian dưới tác dụng tải trọng không đổi.
Trong dầm BT cốt thép dự ứng lực, BT bị “từ biến - co ngắn” gây ra bị mất mát ứng lực trước.
Đối với cột, biến dạng do từ biến có thể làm cho ứng suất ban đầu trong cốt thép dọc tăng lên
theo thời gian từ 2 ÷ 3 lần.
Khoảng 75% biến dạng do từ biến của BT xảy ra trong năm đầu tiên, phần còn lại sẽ kết thúc
sau 3 ÷ 4 năm.
3.2.2. Các biện pháp hạn chế ảnh hưởng của từ biến
Chỉ chất tải lên kết cấu khi BT đủ độ bền,
Sử dụng BT có độ bền cao; Sử dụng các cốt liệu đá vôi.
Đảm bảo khối tích vữa xi măng thấp so với khối tích cốt liệu;
Bảo dưỡng BT bằng hơi nước trong điều kiện có áp lực;
Bổ sung cốt thép;

3/14

4. Ba giai đoạn làm việc của dầm BTCT chịu uốn

Hình a-1 Ba giai đoạn làm việc của dầm BTCT chịu uốn +
 Giai đoạn đàn hồi và tiết diện chưa có vết nứt
Ở giai đoạn này, ứng suất kéo trong bê tông : fc_kéo ≤ fr ;
•

Trạng thái ứng suất - biến dạng của dầm tương tự như dầm với vật liệu đồng nhất

•

εc = εs; εc – biến dạng của bê tông; εs – biến dạng của thép;
 Giai đoạn đàn hồi và tiết diện có vết nứt. Tiếp tục tăng tải trọng sao cho

•

fc_kéo > fr (vết nứt xuất hiện ở vùng kéo của bê tông) và

•

fc_nén < 0,5fc’ và fs < fy.
 Trạng thái giới hạn và độ bền khi uốn

Khi tiếp tục tăng tải trọng, kết cấu dần đạt đến giới hạn “độ bền khi uốn”. Biểu đồ ứng suất nén
trong bê tông tại tải trọng giới hạn có dạng đường cong parabol.
Tuỳ theo đặc điểm của dầm BTCT, có 3 kiểu phá hoại:
•

Kiểu phá hoại thứ nhất xảy ra khi fs = fy.

•

Kiểu phá hoại thứ hai xảy ra khi bê tông vùng nén đạt εc = εcu (εcu ≈ 0,003 ÷ 0,004.
AASHTO 5.7.2.1 chấp nhận εcu = 0,003).

•

Kiểu phá hoại thứ ba xảy ra khi đồng thời xảy ra fs = fy và εc = εcu

Hình a-2 Phân bố ứng suất – biến dạng tại tải trọng giới hạn

(a) Mặt cắt ngang; (b) Biến dạng (c) Ứng suất thực tế (d) Khối ứng suất tương đương
4/14


5. Khái niệm về cầu và công trình cầu vượt sông
5.1. Khái niệm về cầu
Cầu: một kết cấu bất kỳ vượt qua phía trên chướng ngại vật, có khẩu độ ≥ 6m, tạo thành một
phần của tuyến đường. Kết cấu cầu gồm hai nhóm : Kết cấu thượng tầng và kết cấu hạ tầng.

Hình 01Các bộ phận cơ bản của công trình cầu
1. Kết cấu nhịp; 2. Trụ; 3. Mố; 4. Móng

Kết cấu thượng tầng
Các thành phần nằm cao hơn cao độ gối cầu. Nó gồm các kết cấu sau: Dầm chủ, dầm ngang
(bản chắn ngang), Lan can, lề bộ hành, Bản mặt cầu, lớp phủ mặt cầu, dải phân cách, khe co
giãn, hệ thống thoát nước, chiếu sáng …
Kết cấu nhịp (KCN) – kết cấu của cầu bao trùm khoảng không giữa các trụ (mố). KCN đỡ toàn
bộ tải trọng lưu thông trên cầu (Gibsman, 1981, tr. 8).

Kết cấu hạ tầng
Kết cấu hạ tầng : các thành phần nằm thấp hơn cao độ gối cầu.
- Mố trụ & Móng cuả mố trụ: Bộ phận kê đỡ kết cấu nhịp, tiếp nhận toàn bộ tải trọng và truyền
xuống nền đất qua kết cấu móng. Nếu được xây dựng ở phía trong thì gọi là trụ, xây dựng ở
hai đầu của cầu thì được gọi là mố.
5.2. Khái niệm về công trình cầu vượt sông

6. Khe biến dạng; Kết cấu “liên tục nhiệt”
5/14


6.1. Khe biến dạng (BD)
Khe BD. được đặt ở vị trí đầu kết cấu nhịp nối với kết cấu nhịp tiếp theo hoặc nối với mố cầu.
Các khe BD. bố trí theo hướng ngang cầu.
Khe BD. phải đảm bảo cho các đầu kết cấu nhịp có thể chuyển vị “tự do” dưới tác động của tải
trọng, nhiệt độ và của các yếu tố khác.
Khe BD. phải đảm bảo cho xe chạy qua êm thuận, không cho nước từ mặt cầu chảy xuống đầu
kết cấu nhịp và xuống đỉnh trụ, mố. Đối với các cầu nhỏ, cấu tạo khe BD. rất đơn giản. Nhịp
cầu càng dài, tải trọng càng lớn thì cấu tạo khe BD. càng phức tạp.

Khe BD. có dải cao su phòng nước :
6.2. Kết cấu “liên tục nhiệt”
Cầu dầm giản đơn có nhiều ưu điểm trong các kết cấu nhịp ngắn và trung, một trong
những nhược điểm của loại kết cấu nhịp này là có nhiều khe BD..
Tại vị trí khe BD. xe chạy không êm thuận. Sau một thời gian sử dụng, các khe BD.
thường hay bị hư hỏng … Vì thế người ta đã nghiên cứu xây dựng các cầu nhịp ngắn và nhịp
trung không có khe BD. Điều này có thể đạt được bằng cách “nối” bản mặt cầu ở vị trí khe
BD. để tạo thành kết cấu “liên tục nhiệt”.
Dưới tác dụng của các lực dọc và nhiệt độ, kết cấu nhịp (loại liên tục nhiệt) sẽ làm việc
như dầm liên tục; còn dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng kết cấu nhịp vẫn làm việc như

dầm giản đơn.
Một dạng nối bản mặt cầu
1. Cốt thép bản, 2. Lớp đệm đàn hồi
Lb. Khẩu độ bản nối; hb. Chiều dày bản nối

7. Tạo dự ứng lực trong kết cấu, Phân loại kết cấu BT ứng suất trước
6/14


7.1. Tạo dự ứng lực trong kết cấu
Mục đích của việc tạo dự ứng lực (DƯL) nhằm điều chỉnh trị số ứng suất kéo trong bêtông
bằng cách tạo ra ứng suất nén trước trong nó, nhờ đó mà kiểm soát được khả năng chống nứt
của kết cấu.
Nguyên tắc chung của các biện pháp tạo DƯL là tìm cách nào đó tạo ra ứng suất kéo trong các
cốt thép cường độ cao rồi sau đó lợi dụng tính dính bám của các cốt thép đó với bêtông hoặc
dùng mấu neo để truyền DƯL kéo trong cốt thép vào bêtông tạo thành dự ứng lực nén trong
bêtông.
Có hai biện pháp cơ bản để tạo DƯL, cả hai đều đòi hỏi hệ thống thiết bị đồng bộ: bệ căng cáp,
mấu neo, kích, cốt thép cường độ cao, thiết bị phụ trợ và các buớc công nghệ đồng bộ.
a. Kéo căng cốt thép trước khi đổ bêtông (kéo căng trên bệ)

Hình 1 Sơ đồ bệ cốt thép trước khi đổ bêtông
b. Kéo căng cốt thép sau khi đổ bêtông (kéo căng trên bêtông)

Hình 2 Sơ đồ kéo căng cốt thép sau khi đổ bêtông
7.2. Phân loại kết cấu BT ứng suất trước

+
8. Cốt thép cường độ cao; Mất mát ứng suất dự ứng lực (DƯL)
7/14

8.1. Cốt thép cường độ cao
Thường dùng cáp dự ứng lực loại 7 sợi, có độ tự chùng thấp, có mặt cắt ngang
như hình bên
Thường dùng loại tao có đường kính danh định : 12,7mm và 15,2 mm

Tao thép cấp 1860 MPa (Mác 270), Cường độ chịu kéo fpu (MPa) = 1860
mô đun đàn hồi của thép DƯL, Đối với tao thép : Ep = 197 000 MPa
Khi dùng thép CĐC (fpu ~ 1860MPa) mà không tạo ƯST, để tận dụng hết khả năng chịu lực
của cốt thép, bề rộng khe nứt sẽ rất lớn.
Cốt thép “cường độ thấp” đã được dùng thử để tạo ƯST cho BT, nhưng co ngót và từ biến của
BT đã tiêu hao gần hết ƯST trong cốt thép.
8.2. Mất mát ứng suất dự ứng lực
Hiện tượng ứng suất ban đầu trong BT và cốt thép bị giảm theo thời gian từ khi truyền; được
gọi là “Mất mát ứng suất”.
Tổng mất mát ứng suất (ngay sau khi truyền lực)

 Trong các cấu kiện kéo trước
fpT = fpES + fpSR + fpCR + fpR2

(5.9.5.1-1)

 Trong các cấu kiện kéo sau :
fpT = fpF + fpA + fpES + fpSR + fpCR + fpR2

(5.9.5.1-2)

ở đây :

fpT
fpF
fpES
fpSR
fpCR
fpR2

= tổng mất mát (MPa)
= mất mát do ma sát (MPa); fpA =
mất mát do thiết bị neo (MPa)
= mất mát do co ngắn đàn hồi (MPa)
= mất mát do co ngót (MPa)
= mất mát do từ biến của bê tông (MPa)
= mất mát do tự chùng (dão) của cốt thép DƯL (Sau khi truyền) (MPa)

Có nhiều nguyên nhân gây tổn hao ứng suất.

9. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi ( của các cấu kiện kéo trước); Thiết lập công
thức tính chính xác Mất mát ứng suất ∆fpES
9.1. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi
8/14


Mất mát do co ngắn đàn hồi trong các cấu kiện kéo trước phải lấy bằng :
f pES 

Ep
Eci

f cgp

trong đó :

fcgp
Ep
Eci

= tổng ứng suất bê tông ở trọng tâm của các bó thép ứng suất do lực DƯL
khi truyền và tự trọng của bộ phận ở các mặt cắt mô men max (MPa)
= mô đun đàn hồi của thép DƯL (MPa)
= mô đun đàn hồi của bê tông lúc truyền lực (MPa)

Đối với các cấu kiện kéo trước của thiết kế thông thường fcgp có thể tính trên cơ sở ứng suất
trong cốt thép DƯL được giả định bằng 0,65 fpu đối với loại tao thép được khử ứng suất dư và
thanh thép cường độ, và 0,70 fpu đối với loại bó thép tự chùng thấp (ít dão).
Đối với các cấu kiện thiết kế không thông dụng cần dùng các phương pháp chính xác hơn được
dựa bởi nghiên cứu hoặc kinh nghiệm.

Hình 1 . Minh hoạ về mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi
9.2. Thiết lập công thức tính chính xác Mất mát ứng suất fpES

10. Một số phương pháp (pp.) tính nội lực trong bản mặt cầu theo tiêu chuẩn AASHTO.
Nội dung PP. dải bản; Tính toán các hiệu ứng lực; Bề rộng của các dải tương đương
10.1. Một số PP. tính nội lực trong bản mặt cầu theo tiêu chuẩn AASHTO.
AASHTO đề xuất 3 pp. Tính toán các hiệu ứng lực (phân tích) Bản mặt cầu:
9/14


 PP. Thiết kế theo kinh nghiệm (Empirical Method) (9.7.2)
 PP. “dải bản” (Strip Method) (4.6.2.1)

 PP. phân tích “chi tiết” (Refined Method) (4.6.3.2)
10.2. Nội dung PP. dải bản (để phân tích mặt cầu BTCT của cầu dầm I và T ).
Mặt cầu được chia thành những dải nhỏ vuông góc với các cấu kiện đỡ (các dầm chính và
ngang).

Nếu khoảng cách của các cấu kiện đỡ theo hướng phụ vượt quá 1.5 lần khoảng cách theo
hướng chính, tất cả tải trọng bánh xe phải coi như được đặt lên dải chính (4.6.2.1.5. )
10.3. Tính toán các hiệu ứng lực
Các dải phải được coi như các dầm liên tục hoặc dầm đơn giản. Chiều dài nhịp phải được lấy
bằng khoảng cách tâm đến tâm giữa các cấu kiện đỡ. Nhằm xác định hiệu ứng lực trong các
dải, các cấu kiện đỡ phải được giả thiết là cứng vô hạn. (4.6.2.1.6)
Trên Hình 01 , bản được mô hình hoá thành dải ngang, có sơ đồ tính là dầm liên tục trên các
gối tựa là các dầm chính. Nếu tính với tải trọng thường xuyên thì chiều rộng của dải là 1mm,
nếu tính với hoạt tải chiều rộng này thay đổi tuỳ theo muốn xác định M+ hay M–.
10.4. Bề rộng của các dải tương đương bên trong :
WOS

WESM+

WESM–

Hình 01 Bản được chia thành các dải ngang và kê trên các gối tựa

S
=
khoảng cách của các cấu kiện đỡ (mm);
+
M =
mô men dương; M– = mô men âm
X =

khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm)
ES
OS
W , W - chiều rộng của dải tương tương bên trong và của bản hẫng;
WOS = 1140,0 + 0,833X; WESM+ = 660,0 + 0,55S; WESM– = 1220,0 + 0,25S
11. Bảng tính moment; Tải trọng truyền xuống dầm ngang; Xác định hệ số phân bố
ngang của hoạt tải theo pp. đòn bẩy.
11.1. Bảng tính moment

Bảng tính moment ( N.mm / mm ) trong bản mặt cầu do HL-93
M–

10/14


S
mm
-

M+
-

Cự ly từ tim dầm đến mặt cắt thiết kế M– , a1
0.0 mm 75 mm 150 mm 225 mm 300 mm 450 mm 600 mm
-

11.2. Tải trọng truyền xuống dầm ngang;
Theo 22TCN 272-05 thì tải trọng truyền xuống dầm ngang có thể được xác định theo qui tắc
đòn bẩy (khi S > 1800 mm) ( TCN 4.6.2.2.2e ).

R = ∑(Pi∙yi); Pi - tải trọng tập trung; yi - tung độ đah ;
R - Tải trọng truyền xuống dầm ngang
11.3. Xác định hệ số phân bố ngang của hoạt tải theo pp. đòn bẩy
+ Phạm vi áp dụng :
Dầm biên và một làn xe; Nếu Nb ≥ 4;
+ Hệ số phân bố
g = 0,5(y1 + y2)

12. Bố trí cốt thép cường độ cao (CĐC) cho dầm căng trước theo phương dọc dầm; trên
MCN ở giữa nhịp và đầu dầm; Cấu tạo phần đầu dầm
12.1. Bố trí cốt thép cường độ cao (CĐC) theo phương dọc dầm
Có 2 sơ đồ
11/14


 cốt thép cường độ cao đặt theo đường thẳng, ở biên dưới và biên trên
 cốt thép cường độ cao đặt theo đường gãy khúc

Bố trí cốt thép cường độ cao theo phương dọc dầm; +
12.2. Bố trí cốt thép CĐC cho dầm căng trước trên MCN ở giữa nhịp và đầu dầm

Khoảng cách min giữa 2 tao cáp : 12,7 : 44mm; 15,2 : 51mm;
12.3. Cấu tạo phần đầu dầm
Để neo cố các bó được chắc chắn và giảm bớt các ứng suất chính; ứng suất cắt và ứng suất cục
bộ, sườn dầm ở mỗi đầu dầm đều mở rộng thêm 8-10cm trong 1 đoạn dài bằng (1-1,5)H, HChiều cao dầm chưa liên hợp
Tại các điểm uốn đều có bộ kẹp định vị. Đoạn chuyển tiếp ≥ 500mm.
13. Công nghệ lắp hẫng; Cấu tạo khối hộp của cầu dầm hộp
Ưu điểm : thời gian thi công nhanh, chất lượng bê tông các cấu kiện lắp ghép được đảm bảo tốt
trong công xưởng, khi căng cốt thép thì cường độ bê tông các khối dầm đã đạt khá cao, hạn
chế bớt được một phần ảnh hưởng xấu của từ biến và co ngót.

12/14


Khuyết điểm : việc nối ghép các đốt khá phức tạp, phải xử dụng keo epoxy để dán, việc chế
tạo các khối phải rất chính xác, tại các khe nối đều không có cốt thép thường ( ưu khuyết điểm
so với công nghệ đúc hẫng ) .
Việc đúc sẵn các khối dầm hộp có 2 cách:
Phương án Longline - toàn bộ các khối dầm được đúc trên 1 bệ đúc có chiều dài bằng với
chiều dài nhịp cầu cần đúc để tạo hình dạng đường cong thực tế của cầu trên bãi đúc. Sau khi
đúc xong toàn bộ các khối được tách ra để vận chuyển và lắp ráp vào vị trí.
Phương pháp Shortline - bệ đúc chỉ đúc được 2 khối dầm liền kề. Khối đúc cũ là ván khuôn
đầu dầm của khối đúc mới để tạo hình dạng đường cong thực tế của cầu. Phương án này yêu
cầu công nhân kĩ thuật có trình độ tay nghề cao, nhưng chỉ cần một bệ đúc ngắn, chi phí thấp.
Yêu cầu đặc biệt chặt chẽ của việc đúc sẵn dầm là bệ đúc không được phép lún để đảm bảo
chính xác kích thước hình học khối dầm và đường cong mặt cầu.

Hình 1. Cấu tạo điển hình của khối được thi công theo công nghệ lắp hẫng

+
1 – Khoá chống cắt; 2 – Cáp dự ứng lực được neo vào mặt bích của khối hộp; 3 – Vị trí của cáp dự ứng
lực tạm thời; 4 – Vị trí neo Cáp dự ứng lực dự phòng cho bản nắp; 5 – Vị trí neo cáp dự ứng lực cho
bản đáy; 6 – Khoá chống cắt ở vách; 7 – Khoá chống cắt ở bản đáy; 8 – Cáp dự ứng lực tạm thời của
bản đáy; 9 – Vị trí cáp dự ứng lực dự phòng bản đáy.

Ghi chú thích từ 6 - 9 :

13/14

14. Công nghệ đúc hẫng

Sơ đồ thi công cầu theo công nghệ đúc hẫng cân bằng
Ưu điểm : việc xứ lý các mối nối đơn giản hơn, kết cấu có tính toàn khối vững chắc, nhưng vì
toàn bộ quá trình đúc hẫng thực hiện trên đà giáo treo di động nên cũng đòi hỏi trình độ thi
công cao.
Ngày nay cả công nghệ đúc hẫng và công nghệ lắp hẫng đều có cơ hội áp dụng như nhau.
Trình tự thi công có ảnh hưởng trực tiếp đến sơ đồ chịu lực của kết cấu. Đối với các dầm siêu
tĩnh nhiều nhịp thì phải dự kiến trình tự hợp long trước khi tính toán.
Thông thường chiều dài các đốt được thiết kế chế tạo từ 3 – 4m. Vào thời điểm hiện nay chu
kỳ thi công mỗi đốt từ 8 – 10 ngày.

Xe đúc và khối Ki
Kết cấu đà giáo mở rộng trụ

14/14


15. Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo di động (MSS)
Hệ thống đà giáo di động được phát triển từ hệ đà giáo cố định truyền thống.
Đối với cầu có kết cấu nhịp dài và điều kiện địa chất, địa hình phức tạp đòi hỏi xem xét về giá
thành lắp dựng, tháo lắp hệ thống đà giáo và ván khuôn kết cấu dầm thì việc áp dụng công
nghệ này giúp giảm tối đa giá thành lắp dựng và thời gian chu kỳ thi công bằng việc di chuyển
toàn bộ hệ thống đà giáo, ván khuôn từ một nhịp đến nhịp tiếp theo.
Công nghệ này thuộc phương pháp đổ bê tông tại chỗ.
Sau khi thi công xong một nhịp, toàn bộ hệ thống ván khuôn và đà giáo được lao đẩy tới nhịp
tiếp theo và bắt đầu công đoạn thi công như nhịp trước, cứ như vậy theo chiều dọc cầu cho đến
khi hoàn thành kết cấu nhịp.
Với công nghệ này trong quá trình thi công ta vẫn tạo được tĩnh không dưới cầu cho giao
thông cho thủy bộ, mặt khác không chịu ảnh hưởng của điều kiện địa hình, thuỷ văn và địa

chất khu vực xây dựng cầu.
Kết cấu nhịp cầu có thể thực hiện theo sơ đồ chịu lực là dầm giản đơn và liên tục nhiều nhịp
với chiều cao dầm có thay đổi hoặc không thay đổi. Chiều dài nhịp thực hiện thuận lợi và hợp
lý trong phạm vi từ 3560 m. Số lượng nhịp trong một cầu về nguyên tắc là không hạn chế vì
chỉ cần lực đẩy dọc nhỏ và không lũy tiến qua các nhịp.
Các công trình phụ trợ của công nghệ này còn khá cồng kềnh: Dàn đẩy, trụ tạm, mũi dẫn
nhưng với tính chất vạn năng của công nghệ có thể cải tiến được nhược điểm này như chế tạo:
dàn cứng chuyên dụng dùng cho nhiều nhịp, nhiều kết cấu, kết hợp dàn cứng với mũi dẫn, thân
trụ tạm lắp ghép và di chuyển được.
Gia i ®o ¹ n 1

Lb = 0.8 Lg

0.2Lg

Giai ®o ¹ n 2

Lb = 0.8 Lg

0.2Lg

0.2Lg
Lg

Gia i ®o ¹ n 2

0.2Lg
Lb = 0.8 Lg

0.2Lg

Lg

0.8Lg

Hình 1. Ví dụ một chu trình thi công theo công nghệ MSS ;

15/14


16. Dung dịch khoan trong công tác khoan cọc nhồi
Dung dịch khoan (dung dịch vữa sét bentonite) có tác dụng ngăn ngừa sự sụt vách đối với địa
tầng là đất rời như cát, sỏi sạn, nhất là các lớp đất đó có chứa nước ngầm.
Trong quá trình dung dịch bentonite thấm vào đất, sẽ tạo ra trên bề mặt của vách hố khoan một
lớp màng, lớp màng này bảo vệ bề mặt vách khỏi sụt lở. Nếu dung dịch thiết kế phù hợp thì
màng này mỏng và khoẻ, còn ngược lại màng dầy và yếu. Độ dày của màng được hình thành
trên vách hố khoan có liên quan nhiều đến tính chất của đất và nước ngầm. Khi mà độ thẩm
thấu gần bằng 0 như đất sét, thì màng bùn sẽ không tạo thành được, ngược lại với đất cát, do
độ thẩm thấu lớn hơn thì màng bảo vệ được hình thành.
THÀNH PHẦN CỦA DUNG DỊCH BENTONITE
Thành phần đơn giản nhất của dung dịch Bentonite là Bentonite và nước. Ngoài hai chất trên
người ta có thể thêm CMC và tác nhân làm phân tán.
a. Nước: cần chứa ít tạp chất nhất như nước máy, là nước trung tính, cấm dùng nước có muối
hay nước biển (hàm lượng clorua natri phải ≤ 500 ppm hay muối can xi phải ≤ 100 ppm).
b. Bentonite: là một loại khoáng chất sét chủ yếu là thành phần mommorilonite và dưới dạng
bộ màu xám nhạt. Nó đảm bảo cho dung dịch có một độ nhớt thích hợp, tính xúc biến và khả
năng tạo ra một màng bảo vệ.
c. CMC (Sodium carboxy methyl celulose). CMC là chất phụ gia (dạng bột) cho dung dịch vữa
Bentonite để nâng cao độ nhớt và có khả năng tạo thành màng bảo vệ. Khi CMC trộn vào dung
dịch thì làm chậm bớt sự giảm độ nhớt theo thời gian.

d. Chất tác nhân phân tán
- FCL: viết tắt của chất Sodium ferrochrome lignin - sulfonate, là tác nhân phân tán điển hình
dưới dạng bột đen và được dùng để giảm độ nhớt của dung dịch, ngăn ngừa cũng như cải thiện
sự keo hoá của dung dịch gây ra do ion can xi của xi măng, cho phép có thể sử dụng vữa
Bentonite được nhiều lần. Được dùng với hàm lượng nhỏ 0,1 - 0,3% của liều lượng trộn.
- SN: viết tắt của chất Sodium Nitro fuminate, là bột màu nâu sẫm dùng để ngăn ngừa sự tăng
độ nhớt và keo hoá của ion can xi trong xi măng và có thể dùng lại dung dịch nhiều lần. Được
dùng với hàm lượng nhỏ 0,1 - 0,3% nên nó đạt được hiệu quả kinh tế trong thi công cọc khoan
nhồi.

16/14


Nhóm CÂU 2

( 1,5 điểm )

1. Cấu tạo điển hình loại mố cầu dầm (vẽ hình và gọi tên từng bộ phận)

Định nghĩa : ;
Vẽ mố : ; Vẽ bản quá độ : ; Vẽ chi tiết kê dầm (mặt đứng) : ; Vẽ chi tiết kê dầm ( mặt
bằng): ; Ghi chú thích :;

17/14


2. Kích thước sơ bộ mũ trụ trên mặt bằng
Chiều rộng nhỏ nhất (theo phương dọc cầu) và chiều dài (theo phương ngang cầu) của mũ trụ
được xác định như sau (hình ). Hình a) & c) : ; Hình b) & d) : ;
b)

c)

d)

Xác định kích thước mũ trụ
1 - Kết cấu nhịp; 2 - Thớt gối; 3 - Tấm kê gối; 4 - Mũ trụ; 5 - Tường đỉnh.
Công thức để xác định kích thước mặt bằng mũ mố - trụ
bp = b3 + b’2 + b"2 + b0 + 2(15 ÷20) + 2b1; (cm)
ap = na2 + a0 + 2(15 ÷20) + 2a1; (cm)
Trong đó:
bp, ap- chiều rộng và chiều dài mũ trụ;
n - Số khoảng cách giữa tim các dầm chủ; b0, a0 - Kích thước thớt gối;
15cm ~ 20 cm - Khoảng cách nhỏ nhất từ mép thớt gối đến mép bệ kê gối;
b'2 và b"2 - Khoảng cách từ tim gối đến đầu dầm của các dầm nhịp bên phải và bên trái trụ;
b3 - Khoảng cách giữa hai đầu dầm cạnh nhau, với gối cố định ≥ 5 cm, với gối di động:
b3 = α.∆t.L + 5 cm. Trong đó α hệ số dãn nở do nhiệt độ của dầm;
∆t Hiệu số giữa nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ trung bình;
L - Chiều dài nhịp dầm;
b1, a1 - Khoảng cách nhỏ nhất từ mép bệ gối đến mép mũ trụ theo phương dọc và ngang cầu
(theo QT 79);
a2 - Khoảng cách giữa tim các dầm kề nhau theo phương ngang cầu;
L nhịp, m
15 – 20
30 – 100
> 100
b1, cm
15
25
35

Trị số a1 lấy tuỳ thuộc loại kết cấu nhịp (cm):
- Kết cấu nhịp bản a1 = 20 (cm);
- Đối với mọi kết cấu nhịp khác với gối phẳng và gối tiếp tuyến a1 = 30;
- Như trên, với gối con lăn và con quay a1 = 50.

18/14


3. Cao độ đỉnh móng
Cao độ đỉnh móng
Cao độ đỉnh móng được quyết định xuất phát từ điều kiện làm việc của mố trụ trong quá trình
khai thác, từ điều kiện xây dựng và những lý do kinh tế. Trên những miền khô cạn, phần bãi
sông, cầu vượt, cầu cạn, cầu qua thung lũng, cao độ đỉnh móng không phụ thuộc vào loại mố
trụ, thường đặt tại cao độ mặt đất, trừ các loại mố vùi.
Đối với các trụ cầu qua sông có móng trên nền thiên nhiên, móng cọc bệ thấp, móng sâu, cao
độ đỉnh móng thường đặt dưới mực nước thấp nhất (MNTN) từ 0,5 đến 0,7 m. Vị trí đỉnh
móng như vậy sẽ làm hình dạng móng đơn giản, giảm khối lượng xây, và giảm thắt hẹp dòng
chảy. Tại các nhịp thông thuyền, cao độ đỉnh móng phải đảm bảo để tàu bè qua lại không va
vào mép đỉnh móng.

Cao độ đỉnh móng trong móng cọc bệ cao. Vẽ đúng : ; vẽ đẹp :
1 – Bệ móng; 2 - Cọc; 3 - Thân trụ;
Với những mố trụ móng cọc bệ cao, bệ trụ có thể đặt ở cao độ tuỳ ý (hình b). Khi nâng
bệ trụ cao hơn MNTN thì xây dựng trụ dễ dàng, khối lượng thân trụ giảm nhưng không
đảm bảo yêu cầu mĩ quan. Nếu cọc có chiều dài lớn, để giảm mô men uốn và chiều dài
tự do chịu nén của cọc, nên đặt bệ cọc ở độ sâu hợp lý, vừa có lợi về mặt chịu lực, vừa
thuận tiện cho việc thi công.

19/14

4. Cao độ đỉnh trụ
Cao độ đỉnh trụ được quyết định xuất phát từ yêu cầu sau: đáy dầm cũng như đỉnh trụ phải cao
hơn mực nước cao (MNC) tối thiểu là 0,5 m. Vị trí đáy kết cấu nhịp được xác định từ chiều
cao tĩnh không dưới cầu đối với cầu vượt cầu cạn hoặc từ chiều cao tĩnh không thông thuyền
với những nhịp thông thuyền và có cây trôi. Cao độ đáy kết cấu nhịp cao hơn cao độ đỉnh trụ
một trị số bằng chiều cao gối cầu.

Hình. Xác đỉnh cao độ đỉnh trụ Vẽ đúng : ; vẽ đẹp :
1 - Đỉnh trụ cao hơn MNC; 2 - Chọn cao độ đỉnh trụ theo mực nước thông thuyền (MNTT).
Đối với những cầu vượt qua thung lũng, khe sâu, những yêu cầu trên không cần xét vì chiều
cao cầu, chiều cao trụ được xác định từ cao độ tuyến đường qua cầu
Trong trường hợp chung, cao độ đỉnh trụ sẽ lấy trị số lớn nhất trong hai cao độ sau:
(MNC + h) và (MNTT + htt - hg )
Trong đó:
MNC - Mực nước cao; MNTT - Mực nước thông thuyền;
h - Khoảng cách nhỏ nhất từ MNC đến đỉnh trụ, trên sông không thông thuyền h = 0,5 m;
htt - Chiều cao nhỏ nhất cho phép của khổ thông thuyền;
hg - chiều cao gối cầu.
Trên những miền khô cạn, đáy kết cấu nhịp phải cao hơn mặt đất tối thiểu là 1m.

20/14


5. Khoảng cách cọc, tĩnh không và độ ngàm (cọc đóng và cọc khoan)
KHOẢNG CÁCH CỌC, TĨNH KHÔNG VÀ ĐỘ NGÀM (Cọc đóng)
Khoảng cách tim-tới-tim cọc phải  750 mm hay 2,5 lần đường kính hay chiều rộng cọc, chọn
giá trị nào lớn hơn. Khoảng cách từ mặt bên của bất kỳ cọc nào tới mép gần nhất của móng
phải > 225 mm.
Đỉnh của các cọc phải được thiết kế ngàm sâu  300 mm trong bệ móng sau khi đã dọn đi tất

cả các vật liệu cọc hư hại.
Nếu như cọc được gắn với bệ móng bằng các thanh cốt thép chôn hay các tao, chúng phải được
chôn sâu  150 mm vào bệ móng.
Khi dầm bê tông cốt thép được đúc tại chỗ và được dùng như dầm mũ được đỡ bởi các cọc,
lớp bê tông bảo vệ ở phía các cọc phải dày > 150 mm, cộng thêm một lượng nhằm xét đến sự
không thẳng cho phép, và các cọc phải được thiết kế ít nhất ngàm sâu trong bệ cọc 150 mm.
Khi cốt thép cọc được neo trong bệ cọc thoả mãn các yêu cầu của Điều 5.13.4.1, độ ngàm có
thể < 150 mm.
KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC CỌC (Cọc khoan nhồi)
Khoảng cách tim-đến-tim của cọc khoan phải lớn hơn 3.0 lần đường kính hoặc khoảng cách
yêu cầu nhằm tránh ảnh hưởng giữa các cọc lân cận, lấy trị số lớn hơn.
Nếu yêu cầu khoảng cách gần hơn thì trình tự thi công phải được quy định rõ trong các hồ sơ
hợp đồng và phải đánh giá tác động qua lại giữa các cọc liền kề.

21/14


6. Công tác xây dựng bệ cao (của móng cọc bệ cao)

1 – búa đóng cọc; 2 – cần cẩu; 3 – thùng chụp; 4 – đáy thùng; 5 – cọc; 6 – khung định vị; 7 –
thùng đựng vữa BT; 8 – phễu chứa BT; 9 – BT bịt đáy;
7. Bố trí gối cầu, khe co giãn và ký hiệu địa chất

22/14


8. Ứng xử của Cầu thép - BTCT liên hợp, nhịp giản đơn được xây dựng có và không
có giàn dáo.
Cầu dầm thép BTCT liên hợp nhịp giản đơn được thi công bằng 2 cách : có dùng giàn dáo và
không dùng giàn dáo. Trình tự thiết kế dầm có giàn dáo hoàn toàn khác với dầm không dùng

giàn dáo.
 Cầu được thi công không dùng giàn dáo.
Dầm liên hợp sẽ làm việc theo hai giai đoạn, ứng suất phải tính riêng cho từng giai đoạn tác
dụng tải trọng:
Giai đoạn 1 (chưa liên hợp): lắp xong dầm thép và các liên kết, đổ Bêtông tại chỗ hoặc lắp
ghép mặt cầu. Ở giai đoạn này, chỉ có dầm thép làm việc nên các đặc trưng hình học của dầm
thép còn đuợc gọi là đặc trưng hình học giai đoạn 1. Tĩnh tải giai đoạn 1 gồm trọng lượng bản
thân dầm thép hệ liên kết, trọng lượng bản bêtông và các phần đổ cùng với bản … .
Giai đoạn 2 (dầm liên hợp n hay 3n): sau khi dầm thép đã liên kết cứng với BTCT, dầm liên
hợp chịu thêm phần tĩnh tải bổ sung (lớp phủ mặt cầu, lan can tay vịn, lề người đi) và hoạt tải.
 Cầu được thi công có dùng giàn dáo
Nếu dùng giàn dáo đỡ dầm cho đến khi bản bê tông đạt 75% cường độ 28 ngày, thì ứng suất do
toàn bộ tải trọng có thể tính theo tiết diện liên hợp ( sẽ tiết kiệm vật liệu hơn ) .
Số lượng và khoảng cách trụ giàn dáo phải được thiết kế để đảm bảo dầm võng không đáng kể
trong giai đoạn thi công .

23/14


9. Điều chỉnh ứng suất của cầu dầm thép – BTCT liên hợp, nhịp giản đơn (nêu một
phương án) (1,50 đ).
Trong cầu dầm liên hợp thi công không dùng giàn dáo, dầm thép chịu toàn bộ tĩnh tải giai đoạn
1, tiết diện liên hợp chịu tĩnh giai đoạn 2 và hoạt tải . Do đặc trưng hình học của tiết diện dầm
thép nhỏ hơn nhiều so với tiết diện liên hợp cho nên ứng suất do tĩnh tải giai đoạn 1 ở mép
trêm dầm thép thường khá lớn .
Mục đích điều chỉnh ứng suất ( cải thiện ứng suất ): Giảm nhẹ sự làm việc của dầm thép trước
khi lắp đặt hoặc đổ toàn khối bản mặt cầu bêtông cốt thép. Cố gắng để dầm liên hợp chịu toàn
bộ các tải trọng.
Hiện tượng từ biến có thể làm giảm hiệu quả của việc cải thiện trạng thái ứng suất.
Có nhiều cách cải thiện trạng thái ứng suất trong kết cấu thép bê tông cốt thép liên hợp .

Dầm đơn giản

Cải thiện trạng thái ứng suất bằng đà giáo liên tục

Hình … Điều chỉnh ứng suất bằng đà giáo liên tục

Trình tự thực hiện
- Làm đà giáo liên tục ở dưới vị trí kết cấu nhịp.
- Lắp dầm thép trên đà giáo liên tục.
- Làm ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê tông bản mặt cầu.
- Sau khi bản mặt cầu đạt đủ cường độ mới tháo dỡ ván khuôn, đà giáo. Do đó toàn bộ tĩnh tải
giai đoạn 1 & 2 đều do mặt cắt liên hợp chịu, trạng thái ƯS của dầm thép được cải thiện, nhờ
vậy có thể giảm khối lượng thép.
- Tiếp tục thực hiện các công việc khác (phủ lớp mặt cầu, lề cho người đi bộ …)
Ưu, nhược điểm
Biện pháp này đơn giản, nhưng cần cân nhắc về chi phí xây dựng giàn dáo.

24/14


10. Khái niệm về thép; Quá trình luyện kim; Thép hình trong xây dựng cầu thép
Khái niệm về thép
• Thép là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe), với cacbon (C), từ 0.02% đến 1.7%
theo trọng lượng, và một số nguyên tố hóa học khác (Mo, Mn, Cr, Ni, Si, v.v…)
• Thép dùng trong kết cấu xây dựng có hàm lượng Cacbon ≤ 0,25%, hàm lượng Mn ≤
1,5% và hàm lượng các nguyên tố khác qui đổi về C < 0,4%.
Ctđ = %C + 0,3 % Si + 0,33 % Р – 0,027 % Mn + 0,4 % S.
• Thép hợp kim thấp - cường độ cao là loại thép đặc biệt có chứa một số chất phụ gia tốt
như Ni, Cr, Mn. Si, Cu, v.v…để nâng cao khả năng chịu tải trọng động, giới hạn chảy,
giới hạn bền.

Quá trình luyện kim
Khi rót thép từ lò luyện vào các khuôn và để nguội cho kết tinh lại thì có các công nghệ để
lắng nguội như sau.
- thép sôi; - thép lặng (thép tĩnh); - thép nửa lặng
Thép lặng có tính đồng nhất rất cao, chịu lực động tốt khó bị phá hoại giòn. Thép lặng đắt
nhất, được dùng trong những công trình quan trọng hoặc chịu tải trọng động lực;
Thép hình trong xây dựng cầu thép (không yêu cầu ghi kích thước)

Các dạng tiết diện thép cán dùng trong cầu thép
1. Mép bên nhẵn của thép bản vạn năng. 2. Góc tròn; 3. Sống thép góc; 4. Thép góc đệm; &
một số loại khác
Trong cầu thép không nên dùng bản có chiều dày quá bé vì dễ bị nguy hiểm do gỉ.

25/14