THIET KE CAC CHI TIET CAU BE TONG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT
6.1 TÍNH TOÁN GỐI CẦU
6.1.1 CẤU TẠO GỐI VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN
- Loại gối cầu thiết kế: Gối cao su - thép
- Giới thiệu chung về gối cầu thiết kế:
+ Gối cầu làm nhiệm vụ truyền áp lực tập trung từ kết cấu nhịp xuống
mố trụ và đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp có thể quay hoặc di động tự do dưới tác dụng
của hoạt tải và nhiệt độ và nhiệt độ thay đổi.
+ Trong nhiều trường hợp và trong nhiều cầu hiện nay người ta đã dùng
các loại gối cao su - thép nhiều lớp gồm các tấm cao su dán xen kẽ giữa các tấm thép
thành một chồng có chiều dày cần thiết.
+ Lực nén thẳng đứng mà các tấm cao su phải chịu sẽ được giảm nhiều
do ứng suất tiếp xuất hiện ở chổ tiếp xúc giữa các tấm cao su và các tấm thép phải chịu
thêm lực kéo theo phương ngang ngoài việc phải chịu nén theo phương thẳng đứng.
Chiều dày một tấm thép khoảng 0.8-1.6mm, còn mỗi tấm cao su dày 5-25mm.
- Ưu nhược điểm của gối cầu thiết kế:
+ Ưu điểm:
- Chịu lực thẳng đứng tốt
- Đảm bảo được cả dãn dọc và dãn ngang tự do của các mép kết
cấu nhịp.
- Gối cao su-thép nhiều lớp có khả năng đảm bảo cho các đầu
dầm có thể chuyển vị góc và chuyển vị thẳng đứng theo bất kỳ hướng nào.
- Giá thành không cao và đồng thời việc thi công lắp ráp đơn

giản.
+ Nhược điểm:
- Nếu chất lượng kém thì chỉ sau vài năm các gối sẽ bị biến dạng
bẹp không đều gây ra nội lực phụ trong kết cấu nhịp. Khi đó sửa chữa phải kích các
dầm lên rất khó khăn và tốn kém, dễ gây nứt dầm.
- Tuy nhiên trong các cầu hiện đại vật liệu sử dụng thường đảm
bảo chất lượng và nhược điểm trên là rất khó xảy ra và không cần phải duy tu bảo
dưỡng trong quá trình khai thác sử dụng.
- Các loại gối cao su – thép thường dùng cho cầu BTCT ở nước ta:
SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-116-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

+ Gối cao su- thép nhiều lớp
+ Gối BTCT có đệm cao su
+ Gối cao su trong hợp thép

- Trong tập đồ án này sử dụng: Gối cao su- thép nhiều lớp
6.1.2 TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN
- Tĩnh tải tác dụng lên dầm trong tại mặt cắt “Gối”:
R DC = V DC1dam + V DC1bmc + V DC1dn + V DC1vk + V DW 2

Bảng 6.1 Bảng giá trị tính toán lực cắt do tĩnh tải gây ra tại mặt cắt “Gối”:
V DC1dam

V DC1bmc

V DC1dn

V DC1vk

V DW 2

(kN)
302.00
- Trong đó:

(kN)
197.50

(kN)
14.03

(kN)
10.10

(kN)

120.40

+ VDC1bmc :

lực cắt gây ra do tĩnh tải bản thân dầm trong

+ VDC1bmc :

lực cắt gây ra do tĩnh tải bản mặt cầu

+ VDC1dn :

lực cắt gây ra do tĩnh tải dầm ngang

+ VDC1vk :

lực cắt gây ra do tĩnh tải ván khuôn

+ VDW 2 :

lực cắt gây ra do tĩnh tải các lớp phủ

- Hoạt tải tác dụng lên dầm trong tại mặt cắt “Gối”:
R LL = V LLtruck + V LLlan

Bảng 6.2 Bảng giá trị tính toán lực cắt do hoạt tải gây ra tại mặt cắt “Gối”:
V LLtruck

V LLlan

(kN)
300.28
- Trong đó:

(kN)
173.91

+ VLLtruck :

lực cắt gây ra do xe tải thiết kế

+ VLLlan :

lực cắt gây ra do tải trọng làn

6.1.3 TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN
- Tổ hợp lực cắt theo TTGH CĐ1 tại mặt cắt “Gối”:
VCD1 = 1.00 × (1.25V DC + 1.5V DW + 1.75V LL )

- Tổ hợp lực cắt theo TTGH SD tại mặt cắt “Gối”:

SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-117-

MSSV: 1065864
LỚP:

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

VSD = 1.00 × (1.00V DC + 1.00V DW + 1.00V LL )

- Trong đó:
VLL= mg HL (1 + IM ) × max(VLLtruck + VLL tan dem ) + mg LanVLLlan =474.85 kN
Bảng 6.3 Tổ hợp lực cắt theo các TTGH đối với dầm trong tại mặt cắt “Gối”
TTGH
CƯỜNG ĐỘ 1
SỬ DỤNG

Ký hiệu
VCD1
VSD

Giá trị tổ hợp (kN)
1666.09
1118.85

6.1.4 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ
6.1.4.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
- Chiều dài nhịp tính toán: Ltt=37.4m
- Phản lực do tổng tải trọng tác dụng lên gối ở TTGH SD: VSD = 1118.85kN

- Phản lực do hoạt tải tác dụng lên gối ở TTGH SD: VLL = 474.85kN
- Mô đun cắt của chất dẻo: G=0.9~1.38, chọn G=1.2 dùng để thiết kế
- Độ cứng danh định trên thang Shore A: 60
- Ngưỡng mỏi biên độ không đổi chỗ cho loại A: ∆FTH = 165Mpa
- Hệ số tải trọng cho nhiệt độ phân bố đều, co ngót và từ biến: γ = 1.20
- Biên độ nhiệt độ cầu: ∆T = 49 0 C (Vì không có số liệu chính xác nên xác định
biên độ theo Bảng 3.12.2.1-1 TCN)
- Cường độ chảy nhỏ nhất của thép: Fy = 345Mpa (Tiêu chuẩn AASHTO
M270M Cấp 345)
6.1.4.2 CHUYỂN VỊ DO NHIỆT ĐỘ PHÂN BỐ ĐỀU GÂY RA Ở ĐẦU KẾT
CẤU NHỊP
- Hệ số giãn nở nhiệt: α = 10.8 × 10 −6 / 0 C

- ∆ TEMP = ( α )( ∆T )( Ltt ) = (10.8 × 10 −6 / 0 C )( 49 0 C )( 37400) = 19.8mm
6.1.4.3 CHUYỂN VỊ DO CO NGÓT, TỪ BIẾN CỦA BÊ TÔNG Ở ĐẦU KẾT
CẤU NHỊP
- Vì không có số liệu chính xác nên giả thiết hệ số co ngót của bê tông sau một
năm đông cứng là: 0.0005
∆ SH = 0.0005 × Ltt = 0.0005 × 37400 = 18.7 mm

SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-118-

MSSV: 1065864
LỚP:

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

- Trong thiết kế phần này không xét đến chuyển vị ở đầu kết cấu nhịp do ảnh
hưởng của từ biến.
6.1.4.4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ CỦA GỐI CẦU
- hrt : là tổng chiều dày chất dẻo
- hri : chiều dày của lớp chất dẻo thứ i trong gối cán mỏng
- n: số lượng các lớp bên trong của chất dẻo
- ∆ s : là độ biến dạng cắt lớn nhất của chất dẻo ở TTGH SD
- ∆ s = γ × (∆ TEMP + ∆ SH ) = 1.2 × (19.8 + 18.7) = 46.2mm
- Theo 14.7.5.3.4 TCN, hrt ≥ 2∆ s = 2 × 46.2 = 92.4mm
- Thử chọn:
+ hrt = 120mm
+ hri = 20mm
+ n=5
6.1.4.5 KIỂM TRA ỨNG SUẤT NÉN CỦA GỐI CAO SU
- Trong bất kỳ lớp gối chất dẻo nào, ứng suất nén trung bình ở TTGH SD phải
thỏa mãn:
- Đối với gối chịu biến dạng cắt:
+ σ s ≤ 1.66GS ≤ 11.0 Mpa
+ σ L ≤ 0.66GS
- Trong đó:
+ σ s : ứng suất nén trung bình do tổng tải trọng
σs =

VSD
1118.85
=
= 6780kN / m 2 = 6.78Mpa
LW 0.3 × 0.55

+ G: Mô đun cắt của chất dẻo ở 230C, G=0.9
+ S: hệ số hình dạng của lớp dày nhất của gối
S=

LW
300 × 550
=
= 4.85
2hri ( L + W ) 2 × 20 × (300 + 550)

+ Trong đó:
+ L=300 là chiều dài của gối chất dẻo hình chữ nhật song song
với trục dọc của cầu
+ W=550 mm là chiều rộng của gối theo phương ngang cầu
SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-119-

MSSV: 1065864
LỚP:

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

+ hri=20mm, chiều dày của lớp chất dẻo dày nhất của gối
⇒ 1.66GS=1.66 × 1.2 × 4.85=9.66 Mpa
⇒ σ s =6.78Mpa<9.66 Mpa ⇒ ĐẠT

+ σ L : ứng suất nén trung bình do hoạt tải, Mpa
V LL
474.85
=
= 2878kN / m 2 = 2.878Mpa
LW 0.3 × 0.55
⇒ 0.66GS=0.66 × 1.2 × 4.85=3.84 Mpa

σL =

⇒ σ L =2.878 Mpa<0.66GS=3.84 Mpa ⇒ ĐẠT

6.1.4.6 ĐỘ LÚN DO NÉN
- Các độ lún của gối chất dẻo do tổng tải trọng và riêng hoạt tải phải được xem
xét riêng biệt. Độ lún tức thời phải lấy như sau:
δ = ∑ ε i hri

- Trong đó:
+ ε i : là ứng biến nén tức thời trong lớp chất dẻo thứ i của gối cán mỏng
+ Ta có:ứng suất σ s = 6.78Mpa và hệ số hình dạng S = 4.85 ⇒ Tra biều
đồ C14.7.6.3.3.1 AASHTO LRFD 2007 SI ⇒ ε i = 0.06
⇒ δ = ∑ ε i hri = 0.06 × 120 = 7.2mm

6.1.4.7 XÁC ĐỊNH GỐC QUAY LỚN NHẤT CHO PHÉP CỦA GỐI
- Độ quay xung quanh bất kỳ trục nào của tấm gối có thể xác định theo công
thức gần đúng như sau:
2δ 2 × 7.2
θs =
=
= 0.048Rad
L

300

6.1.4.8 GÓC QUAY TÍNH TOÁN θ S TẠI TTGH SỬ DỤNG DO TĨNH TẢI CÓ
XÉT ĐẾN TỪ BIẾN, HOẠT TẢI VÀ SAI SỐ CHO PHÉP
θ S = θ DC + θ TB + θ LL + θ UN
- Trong đó:
+ θ DC : Góc quay do độ võng tĩnh tải tác dụng thường xuyên
+ θ TB : Góc quay do độ võng tĩnh tải có xét đến từ biến
+ θ LL : Góc quay do độ võng hoạt tải
SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-120-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

+ θ UN : Sai số cho phép, θ UN = ±0.005Rad
 Gốc quay do độ võng tĩnh tải thường xuyên gây ra: Tính toán theo công thức
sau:
θ DC =

2 × ( f v.DC1 + f v.DC 2 + f v.DW ) 2 × 98.42
=
= 0.0053Rad
Ltt
37400

 Gốc quay do tĩnh tải có xét đến từ biến:
- Cùng với góc quay tức thời do tĩnh tải, còn có góc quay lâu dài do hiệu ứng từ
biến, được xác định theo công thức:
θ TB = (1 + λ )θ DC = (1 + 0.34) × 0.0053 = 0.0071Rad
- Trong đó:
λ : là hệ số từ biến được xác định theo công thức,
0.6


H  −0.118  ( t − t i )

λ = 3.5k c k f 1.58 −
= 0.34
t i

0. 6 
120 

10 + (t − t i ) 

t : là tuổi của bê tông tính bằng ngày kể từ thời điểm đổ bê tông, t=28

ngày
t i : là tuổi của bê tông tính bằng ngày khi bắt đầu chịu lực, t i = 365 ngày
H : là độ ẩm tương đối, lấy H = 80%
k f : là hệ số xét đến ảnh hưởng của cường độ bê tông, xác định theo công

thức:

kf =

62
62
=
= 0.674
'
42 + f c 42 + 50

k c : là hệ số xét đến ảnh hưởng khối lượng/ bề mặt của bộ phận kết cấu,
kc :

k c = 0.32
Thetich
27.36
=
= 0.114m = 114mm
Dientichbemat 239.4

- Diện tích bề mặt được xác định theo công thức trên là diện tích bề mặt tiếp
xúc với khí quyển.
 Gốc quay do hoạt tải tại gối: Góc quay do hoạt tải tại gối có thể tính toán theo
công thức như sau:
θ LL =

2 × (0.25 f v.LL + f v.Lan ) 2 × 18.1
=
= 0.001Rad
Ltt
37400

⇒ Gốc quay tính toán θ S là:

θ S = θ DC + θ TB + θ LL + θ UN = 0.0053 + 0.0071 + 0.001 ± 0.005

SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-121-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

θ S = 0.019 Rad
⇒
θ S = 0.0084 Rad
⇒ θ S = 0.019 Rad < Góc quay khống chế là: θ S = 0.048rad

6.1.4.9 NÉN VÀ QUAY KẾT HỢP
- Các gối hình chữ nhật, để thỏa mãn các yêu cầu không bị nhổ lên, có thể được
dùng nếu như chúng thỏa mãn:
θ
σ s > 1.0GS  s
n

 B

 hri





2

- Trong đó:
+ B: là chiều dài của tấm gối nếu quay xung quanh trục ngang của nó,
hoặc chiều rộng của tấm gối nếu quay xung quanh trục dọc của nó, B=L=300mm
+ θ s : độ quay xung quanh bất kỳ trục nào của tấm gối, (Rad)
θ
⇒ σ s = 6.78Mpa > 1.0GS  s
n

 B

 hri

2

2


0.019  300 
 = 1.2 × 4.85 × 

 = 6.29 Mpa ⇒ ĐẠT
 5  20 


- Gối chữ nhật chịu biến dạng cắt cũng phải thỏa mãn:

θ
1.875GS 1 − 0.2 s

n


 B

 hri





2

2

 = 1.875 × 1.2 × 4.851 − 0.2 0.019  300   = 8.56 Mpa


 5  20  




θ
σ s = 6.78Mpa < 1.875GS 1 − 0.2 s


n


 B

 hri





2


 = 8.56 Mpa ⇒ ĐẠT



6.1.4.10 ỔN ĐỊNH CỦA GỐI CHẤT DẺO
- Các gối phải được nghiên cứu về mặt ổn định ở các tổ hợp tải trọng của
TTGH SD. Đối với gối chữ nhật, ứng suất nén sử dụng trung bình do tổng tải trọng σ s
phải được thỏa mãn nếu mặt cầu được tự do tịnh tiến ngang.
σs ≤

G
2A − B

- Trong đó:

SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-122-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

hrt
120
1.92 ×
300
L =
= 0.11
+ A=
2L
2 × 300
S 1+
4.85 1 +
W

550
1.92

+

B=

2.67
2.67
=
= 0.07
L 
300 


S ( S + 2)1 +
 4.85(4.85 + 2)1 +

 4.0W 
 4 × 550 

⇒ σ s = 6.78Mpa ≤

1.2
= 8Mpa ⇒ ĐẠT
2 × 0.11 − 0.07

6.1.4.11 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TRƯỢT CỦA GỐI CẦU
- Số làn xe thiết kế: n=2 làn
- Số làn xe thiết kế giả thiết đi cùng một chiều trong tương lai: n’=2 làn

- Lực ngang tác dụng lên gối cầu do lực hãm xe:
BR = 0.25 × (145 + 145 + 35) × 2 = 162.5kN

- Lực ngang do sự biến dạng của một kết cấu chất dẻo gây ra:
+ H V = GA

∆u
46.2
= 1.2 × 0.3 × 0.55 ×
= 76.23kN
hrt
120

+ Trong đó:
G: mô đun cắt của chất dẻo, G=1.2
A: diện tích mặt bằng của cấu kiện chất dẻo hoặc gối
∆ u : biến dạng cắt tính toán, ∆ u = 46.2mm
hrt : là tổng chiều cao của chất dẻo, hrt = 120mm

- Lực ma sát trượt tính toán như sau:
+ H u = µPu = 0.3 × 1118.85 = 335.66kN
+ Trong đó:
µ : là hệ số ma sát giữa chất dẻo và bê tông, lấy µ = 0.3
H u : là lực nằm ngang tính toán,
Pu : là lực nén tính toán ở TTGH SD, Pu = 1118.85kN
⇒ BR + H V = 241.23kN < H u = 335.66kN ⇒ ĐẠT

6.1.4.12 CỐT THÉP TĂNG CƯỜNG
- Chiều dài của cốt thép tăng cường phải thỏa mãn:
+ Ở trạng thái giới hạn sử dụng:

SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-123-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

hs ≥

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

3hmaxσ s 3 × 20 × 6.78
=
= 1.18mm < 1.6mm
Fy
345

+ Ở trạng thái giới hạn mỏi:
2hmaxσ L 2 × 20 × 2.878
hs ≥

∆FTH

=

165

= 0.7 < 1.6mm

- Trong đó:
+ hmax : chiều dày của lớp chất dẻo dày nhất trong gối chất dẻo,
hmax = 20mm

+ Fy: cường độ chảy dẻo của cốt thép, Fy=345Mpa
- Chọn giá trị hs=1.2mm
- Kết luận: Gối cao su-thép nhiều lớp có các thông số kỹ thuật như sau:
+ Gồm 5 lớp cao su mỗi lớp dày 20mm, bố trí các lớp bên trong của gối
+ Gồm 2 lớp cao su mỗi lớp dày 10mm bố trí hai mặt ngoài của gối
+ Gồm 6 lớp thép mỗi lớp dày 1.2mm, bố trí xen kẽ các lớp cao su
+ Tổng chiều cao của gối cầu: h=hst+hrt=127.2mm
+ Kích thước gối cao su: LxW=300x550mm

Hình 6.1 Gối cao su-thép nhiều lớp
6.2 TÍNH TOÁN KHE CO GIÃN
6.2.1 MỤC ĐÍCH
- Khe co giãn được đặt ở vị trí đầu kết cấu nhịp nối với kết cấu nhịp tiếp theo
hoặc nối với mố cầu.
- Khe co giãn và các khe hở bề mặt thiết kế phải thích nghi với sự chuyển động
của các xe máy, xe đạp và bộ hành như yêu cầu, và phải không làm giảm xúc một cách
đáng kể các đặc điểm chạy xe của lòng đường, vừa không gây ra sự hư hỏng cho xe
cộ.

SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-124-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

- Khe co giãn phải đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp có thể chuyển vị quay và tịnh
tiến một cách tự do dưới tác dụng của tải trọng, của sự thay đổi nhiệt độ và các yếu tố
khác như co ngót, từ biến của cấu kiện bê tông.
- Ngoài ra, khe co giãn phải đảm bảo cho xe chạy qua êm thuận, không cho
nước từ mặt cầu chảy xuống đầu kết cấu nhịp và đỉnh trụ mố.
- Các khe co giãn được cấu tạo bố trí để ngăn ngừa sự hư hỏng cho kết cấu gây
ra từ nước và các mảnh vụn gạch đá của lòng đường.
6.2.2 YÊU CẦU THIẾT KẾ
- Các khe co giãn và các trụ đỡ của chúng phải được thiết kế để chịu được các
hiệu ứng lực tính toán trên phạm vi tính toán của các chuyển động theo quy định của
22TCN272-05.

- Các bề mặt của khe co giãn phải được thiết kế để làm việc phối hợp với các
gối để tránh bó giữa các khe co giãn và ảnh hưởng ngược lại tới các hiệu ứng lực đặt
lên gối.
- Các vật liệu dùng thiết kế phải được tuyển chọn để đảm bảo rằng chúng là
tương thích về đàn hồi, nhiệt và hóa.
- Các khe co giãn mặt cầu phải được thiết kế để làm việc với sự bảo dưỡng ít
nhất trong tuổi thiết kế của cầu.
6.2.3 TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ DO NHIỆT ĐỘ VÀ CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG
- Chuyển vị do nhiệt độ:
+ Hệ số giãn nở nhiệt: α = 10.8 × 10 −6 / 0 C
+ Biên độ nhiệt độ cầu: ∆T = 49 0 C (Vì không có số liệu chính xác nên
xác định biên độ cầu theo Bảng 3.12.2.1-1 TCN)

+ ∆ TEMP = ( α )( ∆T )( Ltt ) = (10.8 × 10 −6 / 0 C )( 49 0 C )( 37400) = 19.8mm

- Chuyển vị do co ngót của bê tông:
+ Vì không có số liệu chính xác nên giả thiết hệ số co ngót của bê tông
sau một năm đông cứng là: 0.0005
+ ∆ SH = 0.0005 × Ltt = 0.0005 × 37400 = 18.7mm
- Trong thiết kế phần này không xét đến chuyển vị ở đầu kết cấu nhịp do ảnh
hưởng của từ biến.
- Tổng chuyển vị tại khe co giãn do nhiệt độ và co ngót của bê tông:
+ ∆ = 1.2(∆ TEMP + ∆ SH ) = 1.2(19.8 + 18.7) = 46.2mm
SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-125-

MSSV: 1065864

LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

- Khe hở bề mặt lòng đường W, ở trong khe co giãn ngang của mặt cầu, được
đo trực giao với khe co giãn ở chuyển vị tới hạn tính toán phải thỏa mãn: đối với khe
hở đơn:
+ W ≤ 64 + 38(1 − 2 sin 2 θ ) = 64 + 38(1 − 2 sin 2 2 0 ) = 102mm
+ θ : độ chéo của mặt cầu ở khe co giãn, θ ≈ 2 0
+ Chọn khoảng cách khe hở giữa đầu kết cấu nhịp với đầu kết cấu nhịp
tiếp theo hoặc với mố, trụ là: a=50mm
- Tổng chiều rộng khe hở lớn nhất ở khe co giãn do chuyển vị và bố trí là:
W=a+ ∆ =50+46.2=96.2mm<102mm ⇒ ĐẠT
- Đối với kết cấu phần trên bằng bê tông, phải xem xét độ hở của khe co giãn do
từ biến và co ngót có thể yêu cầu độ hở nhỏ nhất ban đầu nhỏ hơn 25mm.
∆ SH = 18.7 mm < 25mm ⇒ ĐẠT

6.2.4 CHỌN CẤU TẠO KHE CO GIÃN
- Do chuyển vị ở đầu kết cấu nhịp ∆ = 42.84mm , khi đó chuyển vị ở đầu kết cấu
nhịp <50mm. Kiến nghị chọn kiểu cấu tạo khe co giãn có chi tiết bù bằng cao su.
- Các kích thước hình học và bố trí xem bản vẽ kỹ thuật.

Hình 6.2 Cấu tạo khe co giãn

6.2.5 YÊU CẦU KỸ THUẬT VẬT LIỆU KHE CO GIÃN

SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-126-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

- Tỷ lệ chất đàn hồi khe co giãn phải là hợp chất neoprene (Cao su tổng hợp)
mà trong đó tính chất cơ lý phải được xác định theo bảng sau:
Bảng 6.4 Đặc trưng vật lý của cao su
Tính chất
Cường độ kéo
Độ giãn dài tại thời điểm phá hoại
Độ cứng
Biên độ cho phép ở nhiệt độ 220C
trong vòng 22h
Nhiệt độ giòn

Độ kháng ozon
Thí nghiệm lão hóa ở nhiệt độ 700C
trong vòng 168h

Thí nghiệm ASTM
D-412
D-412
D-2240
Trên thang Shore A

Quy định yêu cầu
≥ 15.5Mpa
≥ 450%
60 ± 5
≤ 25%
≤ -400C

D-1149
D-471
Giảm cường độ kéo
Giảm độ giãn dài tới hạn
Biên độ thay đổi độ cứng

Không nứt
<25%
<25%
<10

- Kích thước phần neoprene (Cao su tổng hợp) của khe phải có độ chính xác
+6/-0 trên cả chiều dài và chiều rộng và chính xác tới -0/+3 của kích thước bên ngoài

theo yêu cầu trên các bản vẽ ở nhiệt độ 210+C.
- Chất bịt kín các khe ở giữa các phần của khe co giãn, dọc theo cạnh khe co
giãn, bu lông và các nút phải có độ cứng cao, một phần pôliuretan trong chất bịt kín
này phải được lưu hóa một cách nhanh chống, không co ngót, trong một tấm cao su có
đặc tính dãn dài cao. Chất bịt kín này phải có khả năng dính kết với bê tông, cốt thép
và neoprene mà không cần sử dụng chất sơ lót. Khi bị lưu hóa chất bịt kín này phải có
tính kháng mòn và kháng muối, dầu và hóa chất của đường.
- Chất epoxy dùng để lắp các khoảng trống xung quanh các chốt đay ốc là một
chất màu đen phải có đặc tính vật lý như sau:
+ Nguyên liệu cơ bản: Nhựa epoxy đã được hóa dẻo
+ Trọng lượng/lít: nguyên liệu trộn 1.05kgs/lít
+ Thời gian trộn: 2 phút khoảng 240C
+ Thời gian giữ trong bình: 10-15 phút khoảng 240C
+ Lưu hóa ban đầu: 4h khoảng 240C
+ Lưu hóa cuối cùng: 48h khoảng 240C
- Chất epoxy phải đóng hộp hoặc đóng bình. Chất epoxy giãn nở cũng phải là
nguyên liệu tương thích và có các đặc tính vật lý, khi được lưu hóa, phải tương tự
neoprene.
SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-127-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

- Chât kết dính/chất bịt kín dưới lớp epoxy để kết dính khe co giãn với bê tông
hoặc thép phải được cung cấp theo dạng đã đóng thành can hoặc hộp và bao gồm chất
epoxy dẻo màu xám, hai thành phần có các đặc tính vật lý như sau:
+ Nguyên liệu cơ bản: nhựa epoxy dẻo
+ Màu sắc: bê tông xám
+ Trọng lượng/lít (nguyên liệu trộn): 1.44kgs/lít
+ % chất rắn: 98% trọng lượng tối thiểu
+ Thời gian trộn: 2 phút khoảng 240C
+ Thời gian giữ trong bình: 25-30 phút khoảng 240C
+ Lưu hóa ban đầu: 4h khoảng 240C
+ Lưu hóa cuối cùng: 48h khoảng 240C
+ Cường độ kéo: 21.1Mpa
+ Độ giãn dài: 7% ở 240C
+ Độ hút nước: 1% (lớn nhất)
+ Cường độ kết dính với bê tông: bê tông trượt trước khi kết dính
- Các neo thép kết cấu phải được gia công và mạ kẽm nhúng nóng.
- Bu lông neo cho các khe co giãn phải được mạ kẽm nhúng nóng theo đúng
tiêu chuẩn ASTM A153, bu lông đặt cố định trong vữa epoxy tại các lỗ khoan tại bản
mặt cầu phải là các bu lông cường độ cao chịu xoắn hoàn toàn.
- Bề mặt lỗ khoan bê tông phải được vệ sinh sạch sẽ sao cho vữa epoxy phải
được dính kết một cách chắc chắn. Bề mặt phải được vệ sinh cơ khí cho tới khi tẩy
sạch hết mọi chất bẩn, hút sạch bụi và phải làm khô, sau đó phun ngay lớp vữa epoxy
hydrophobio trước khi đặt bu lông và vữa epoxy. Bu lông phải được tẩy dầu mỡ bằng
cồn trắng và phải được làm khô. Việc lấy lỗ khoan và đặt bu lông chỉ được phép tiến

hành sau khi đổ bê tông tối thiểu là 7 ngày.
- Vữa epoxy bao gồm hỗn hợp cốt liệu và chất kết dính epoxy. Cốt liệu này
phải bao gồm thành phần quarzit (thạch anh) cứng và sạch với kích thước tối đa
0.2mm. Cốt liệu này phải được làm khô cho tới khi độ ẩm chỉ còn dưới 0.2% tính theo
trọng lượng và sau đó phải được đóng trong gói ni lông cho tới khi yêu cầu trộn trên
công trường. Chất kết dính cho vữa epoxy phải gồm hai phần, bảo dưỡng lạnh và
epoxy hòa tan, chất Matit-bitum lót phải phải tương thích với chất epoxy.
- Thành phần epoxy phải chia tỷ lệ, trộn, sử dụng và bảo dưỡng sạch sẽ theo
đúng chỉ dẫn của nhà sản xuất. Việc trộn phải tiến hành bằng các thiết bị cơ khí có
hiệu quả đảm bảo các thành phần này được phân tán và làm ẩm hoàn toàn. Hai thành
SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-128-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

phần chất kết dính chất epoxy cho vữa trước tiên phải trộn cẩn thận sao cho không bị
tạo bọt và theo trình tự thêm cốt liệu dần dần. Vữa epoxy được trộn và bắt đầu đông

cứng trước khi được bơm phải được loại bỏ và trộn mẻ mới.
6.2.6 YÊU CẦU KỸ THUẬT KHI LẮP ĐẶT KHE CO GIÃN
- Khi lắp đặt khe co giãn phải tuân thủ đúng các trình tự kỹ thuật quy định việc
lắp đặt khe co giãn.
- Phải có điều chỉnh thích hợp theo nhiệt độ tại thời điểm lắp đặt. Nếu không
có thông tin chính xác hơn, nhiệt độ lắp đặt phải lấy theo nhiệt độ trung bình của
không khí ở trong bong râm ở dưới cầu 48h trước khi lắp đặt khe co giãn.
- Các liên kết của các chi tiết đỡ khe co giãn vào các bộ phận chính cần cho
phép các hiệu chỉnh nằm ngang, thẳng đứng và quay.
- Các mối nối thi công và các khối chế tạo sẵn cần được sử dụng ở nơi nào thực
hiện được để cho phép lắp vật liệu đắp và các thành phần chính của cầu trước khi đặt
và hiệu chỉnh khe co giãn.
- Các khe co giãn tạm thời phải được trang bị các thiết bị tạm thời để chống đỡ
các thành phần của khe co giãn ở trong đúng vị trí cho đến khi các liên kết vĩnh cửu
được thực hiện hoặc cho đến khi bê tông bọc đã đạt được sự đông cứng ban đầu. Các
thiết bị chống đỡ như thế phải giúp cho sự hiệu chỉnh chiều rộng của khe co giãn đối
với các thay đổi trong nhiệt độ lắp đặt.
- Tại vị trí bê tông sẽ đặt khe co giãn phải được vệ sinh sạch bụi, sạch dầu và
sạch các chất gây ô nhiễm, đúng cao độ và trong tình trạng tốt, bê tông không bị bong
hoặc nứt gãy.
`
- Sau khi quét một lớp áo nhựa kết dính theo quy định kỹ thuật, khe sẽ được
định vị bằng bu lông neo và được vít chặt.
- Toàn bộ khe co giãn giữa các bộ phận, xung quanh bu lông và các lỗ rỗng
phải được hàn kính để ngăn nước và chống ăn mòn. Bề mặt neoprene gắn với keo phải
được đánh sạch tại nhà máy và phải được chảy sạch trước khi lắp đặt sao cho keo dính
chặt vào bề mặt.
6.3 TÍNH TOÁN CẤU TẠO HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC
6.3.1 CẤU TẠO
- Khí hậu Việt Nam thường có mưa nhiều và mưa tập trung, các ống thoát nước

phải có đường kính ít nhất là 10cm và làm bằng các vật liệu bền chịu được an mòn khí
SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-129-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

quyển. Đầu dước của ống phải nhô ra khỏi bề mặt BTCT ít nhất là 10cm. Miệng ống
cần có nắp chắn rác bằng sắt.
- Cần bố trí ống thoát nước sau cho nước mưa thoát nhanh nhất và không thấm
vào mặt ngoài của cầu hoặc chảy trên nền đường chui qua dưới gầm cầu.
- Nói chung quy định tính bình quân 1m 2 bề mặt hứng nước mưa của mặt cầu
phải tương đương với ít nhất 1cm2 diện tích lỗ thoát nước.
- Khoảng cách giữa các ống xa nhất là 15m. Nếu cầu có độ dốc mặt cầu nhỏ
hơn 2% thì cứ cách 6-8 nên có hai ống thoát nước sát hai lề người đi đối diện nhau.
6.3.2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ
- Bố trí ống thoát nước trên nhịp 24.54m:
+ Diện tích bề mặt hứng nước mưa: Amua = 24.54 × 8.6 = 211.04m 2

2
+ Diện tích lỗ thoát nước tương ứng cần bố trí: Athoatnuoc = 211.04cm

+ Chọn 6 ống STK φ100 để bố trí thoát nước:
Aφ100 = 6 × 3.14 ×

10 2
= 471cm 2
4

⇒ Aφ100 = 471cm 2 > A thoatnuoc = 211.04cm 2 ⇒ ĐẠT

+ Kết luận:
- Bố trí 6 ống STK φ100 thoát nước trên nhịp 24.54m, mỗi bên 3
ống bố trí đối xứng nhau qua tim cầu.
- Khoảng cách giữa các ống thoát nước: S=8.180m
- Chiều dài mỗi ống: L=1.45m
- Đầu ống thoát nước nhô ra cách mặt BTCT lan can là: 15cm
- Bố trí ống thoát nước trên nhịp 38m:
+ Diện tích bề mặt hứng nước mưa: Amua = 38 × 8.6 = 326.8m 2
2
+ Diện tích lỗ thoát nước tương ứng cần bố trí: Athoatnuoc = 326.8cm

+ Chọn 8 ống STK φ100 để bố trí thoát nước:
Aφ100 = 8 × 3.14 ×

10 2
= 628cm 2
4

⇒ Aφ100 = 628cm 2 > A thoatnuoc = 326.8cm 2 ⇒ ĐẠT

+ Kết luận:

SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-130-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

- Bố trí 8 ống STK φ100 thoát nước trên nhịp 38m, mỗi bên 4 ống
bố trí đối xứng nhau qua tim cầu.
- Khoảng cách giữa các ống thoát nước: S=7.6m
- Chiều dài mỗi ống: L=1.45m
- Đầu ống thoát nước nhô ra cách mặt BTCT lan can là: 15cm
6.4 BỐ TRÍ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
- Bố trí 17 trụ đèn theo dọc chiều dài cầu, từ trụ đèn D1 đến trụ đèn D17. Bố trí
thành hai tuyến dọc theo chiều dài:

+ Tuyến thứ 1 gồm các trụ: D1, D3, D5, D7, D9, D11, D13, D15, D17;
+ Tuyến thứ 2 gồm các trụ: D2, D4, D6, D8, D10, D12, D14, D16;

Hình 6.3 Mặt bằng bố trí các trụ đèn
- Cấu tạo trụ đèn:
+ Trụ đèn STK cao 8m, trụ bát giác côn, đáy 191, ngọn 60
+ Cần đèn đơn 60, cao 1m, vươn xa 1.4m.
+ Đèn Sodium Natri-Z2-150W lắp đặt trên cột STK cao 8m liên cần đèn
cao 1m vươn xa 1.4m.
+ Móng cột đèn BTCT, ngàm chặt vào mép ngoài của lan can.
+ Trụ đèn liên kết với móng cột đèn bằng bu lông cường độ cao.

SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-131-

MSSV: 1065864
LỚP:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: MSc. NGUYỄN VĂN LIÊM

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

Hình 6.4 Trụ đèn thiết kế
- Trong phần này không thiết kế nguyên lý chiếu sáng và hệ thống dây điện cho
các trụ đèn.

SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA
NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32
TC0686A2

-132-

MSSV: 1065864
LỚP: