Bài giảng Nhập môn cầu: Chương 3 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển

11/26/2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Bộ môn Cầu và Công trình ngầm

Website: 

Website:  />
NHẬP MÔN CẦU
TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN
Website môn học:  />Link dự phòng: 
/>vietnamese/nhap‐mon‐cau

Hà Nội, 10‐2013

CHƯƠNG III
Một số cấu tạo chung của cầu

181

1


11/26/2013

Nội dung chương 3
• 3.1. Cấu tạo mặt cầu
• 3.2. Đường bộ hành và lan can cầu
• 3.3. Cấu tạo khe biến dạng
• 3.4. Phòng nước và thoát nước

• 3.5. Nối tiếp giữa đường và cầu
• 3.6. Chiếu sáng trên cầu
• 3.7. Gối cầu.
182

3.1. Cấu tạo mặt cầu
• Nhiệm vụ của mặt cầu
– Trực tiếp nhận áp lực của hoạt tải và truyền xuống các bộ phận
chịu lực chính của cầu

• Phân loại mặt cầu
Mặt cầu cho đường ô tô

Mặt cầu cho đường sắt

Thường rộng từ 3.5m đến hơn 10m

Bề rộng đủ bố trí ray và đường công vụ

Vị trí tác dụng của tải trọng theo
phương ngang cầu không cố định

Vị trí tác dụng của tải trọng theo
phương ngang cầu cố định

Tải trọng thiết kế nói chung không
giống với tải trọng thực tế

Tải trọng thiết kế gần giống với tải trọng
thực tế

Tải trọng thường nhẹ hơn so với tải
trọng xe lửa.

Chịu tải trọng nặng hơn so với tải trọng
cầu ô tô.
183

2


11/26/2013

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• 3.1‐1. Mặt cầu ô tô
– Do tiếp xúc trực tiếp với bánh xe của hoạt tải nên mặt cầu phải
thỏa mãn các yêu cầu sau:
• Bằng phẳng để giúp xe chạy êm thuận, không gây xung kích
• Ít hao mòn và có tuổi thọ cao
• Trọng lượng bản thân nhẹ để giảm tĩnh tải
• Phải thoát nước trên bề mặt nhanh chóng:
– Tạo độ dốc ngang cầu từ 1.5% đến 2%
– Tạo độ dốc dọc cầu không lớn hơn 4%
184

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
– A>. Mặt cầu bằng gỗ
• Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, trọng lượng bản thân nhẹ
• Nhược điểm: tuổi thọ thấp và khó đáp ứng được các yêu cầu khai thác
=>Không được dùng phổ biến trong cầu hiện đại (chỉ gặp trong các

công trình cầu cũ hoặc cầu tạm)

185

3


11/26/2013

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Kiểu a): Sử dụng 2 lớp ván đặt trên các thanh gỗ bố trí ngang cầu hoặc
trên các dầm gỗ dọc cầu
• Kiểu b): Các tấm ván gỗ được ghép đứng với nhau và trên mặt phủ lớp
bê tông nhựa dày 5‐6cm.

a)

b)

186

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
– B>. Mặt cầu bản bê tông cốt thép
• Mặt cầu BTCT được sử dụng rất phổ biến nhất hiện nay
• Ưu điểm: Chất lượng sử dụng cao, mặt cầu bằng phẳng, khả năng dính bám
của bánh xe tốt, xe chạy êm thuận ít gây xung kích. Ngoài ra, mặt cầu và mặt
đường ngoài cầu có tính đồng nhất.
• Nhược điểm: Trọng lượng lớn => làm tăng tĩnh tải bản thân của kết cấu nhịp.
Bª t«ng Asphal 5-7cm
Líp phßng n−íc 4mm

Líp BT l−íi thÐp (D6-10x10) Tmin=5cm
1.5% - 2%

HÖ dÇm mÆt cÇu

1.5% - 2%

B¶n BTCT

Mặt cắt ngang cầu dầm thép liên hợp BTCT – Bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ
187

4


11/26/2013

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Bản BTCT có thể được: (1) lắp ghép; (2) đổ tại chỗ; hoặc (3) là cánh của
dầm bê tông đúc sẵn.

1/2 MCN giòa nhÞp

1/2 MCN trªn trô

MÆt cÇu BTCT

§Ønh trô
Thanh neo

Mặt cắt ngang cầu dầm I bán lắp ghép – Bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ
188

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Bản BTCT được bảo vệ khỏi bị nước mưa thâm nhập bằng cách sử dụng
lớp phòng nước kết hợp cấu tạo độ dốc ngang và dọc cầu.
• Độ dốc ngang cầu được tạo bởi sự thay đổi chiều dày lớp BT tạo dốc
hoặc các dầm đặt trên các gối có cao độ giảm dần ra hai biên.
15000/2

15000/2

14000/2

500

14000/2

2.0%
600

500

-Bª t«ng Asphalt T=70mm
-Líp phßng n−íc T=4mm
-Bª t«ng t¹o ph¼ng Tmin=50mm

+6.666

2.0%

600

600

600

600

Mặt cắt ngang cầu dầm T thi công lắp ghép.
Bản mặt cầu BTCT là cánh của dầm T đúc sẵn
189

5


11/26/2013

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Cấu tạo kết cấu mặt cầu bản BTCT

a)

b)

Lớp phủ bằng bê tông nhựa

Lớp phủ bằng bê tông xi măng

– Lớp phòng nước có chiều dày 1.5‐2cm bằng các lớp giấy dầu hoặc vải tẩm
nhựa và giữa các lớp được quét nhựa nóng chảy

– Trường hợp mặt cầu sử dụng lớp phủ bằng bê tông nhựa thì cần bố trí lớp
BT bảo vệ để bảo vệ lớp phòng nước dưới tác dụng của tải trọng bánh xe.
190

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Loại mặt cầu có lớp phủ bằng bê tông at phan thường được sử dụng vì
chống thấm tốt, dễ thi công và sửa chữa
• Loại mặt cầu có lớp phủ bằng bê tông xi măng có cường độ tốt hơn bê
tông at phan nhưng có nhược điểm khó sửa chữa hơn.
• Trong trường hợp không có lớp phòng nước thì bê tông phải chế tạo có
độ chặt cao và vấn đề thoát nước phải được giải quyết tốt.

191

6


11/26/2013

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
– C>. Mặt cầu kim loại (chủ yếu làm bằng thép)
• Gồm một tấm thép dày 10‐12mm được tăng cường bởi các sườn đứng
theo phương dọc và ngang làm bằng thép bản hàn đính vào mặt dưới
của tấm thép.
• Lớp phủ mặt cầu có thể bằng bê tông nhựa, bê tông xi măng hoặc bê
tông polime có chiều dày 3‐5cm.
• Để đảm bảo dính bám cho lớp bê tông phủ, trên bề mặt tấm thép
người ta hàn đính các lưới cốt thép có đường kính 6‐8mm với bước
lưới 10‐15cm.
Líp phñ 3-5cm

Luíi cèt thÐp F6
TÊm thÐp =10-12mm
Suên t¨ng cuêng

192

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Bản mặt cầu bằng thép thường không cấu tạo lớp phòng nước vì các
tấm thép dùng làm mặt cầu là loại thép không gỉ.
• Thông thường mặt cầu thép được cho tham gia chịu lực cùng với dầm
chủ như là một bộ phận của tiết diện dầm và gọi là “bản trực giao”
• Để kết cấu “bản trực giao” được cứng hơn, có thể thay các sườn thép
bằng các thép hình như hình sau:

Một số dạng bản trực giao (Orthotropic Steel Bridge Deck)
193

7


11/26/2013

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Kết cấu mặt cầu bản trực giao còn đảm nhận nhiệm vụ của hệ liên kết
dọc trên. Nhờ vậy, có thể tiết kiệm thép và giảm trọng lượng bản thân
cho kết cấu nhịp.

Ví dụ bản trực hướng trong dầm hộp thép
194

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
Orthotropic Bridge Deck

195

8


11/26/2013

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Ngoài ra còn có kiểu mặt cầu bằng thép làm dưới dạng sàn mắt cáo
rỗng có trọng lượng rất nhẹ (cỡ khoảng 130‐150kg/m2). 
– Ưu điểm: Trọng lượng nhẹ, độ nhám cao, không cần cấu tạo hệ thống
thoát nước. Thời gian thi công nhanh. Sử dụng tốt cho trường hợp cần
giảm tĩnh tải hay trong cầu quân dụng.
– Nhược điểm: Xe chạy không êm, gây tiếng ồn. Công tác gia công chế tạo
phức tạp, giá thành cao.
2
3

1
3
1

2

1‐Dải thép bản chịu lực; 2‐Dải thép bản uốn lượn sóng; 3‐Dầm mặt cầu
196

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• 3.1‐2. Mặt cầu đường xe lửa
– Mặt cầu xe lửa có 2 loại:
• Mặt cầu có máng đá dăm
• Mặt cầu có tà vẹt đặt trực tiếp trên dầm chủ hoặc dầm dọc phụ

– (1). Mặt cầu có máng đá dăm

197

9


11/26/2013

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Ưu điểm: tạo được sự đồng nhất cao giữa đường và cầu nhờ có lớp
đệm đá dăm.
• Nhược điểm: làm tăng trọng lượng bản thân của kết cấu nhịp
• Máng đá dăm có thể bằng thép tấm => có ưu điểm nhẹ nhưng dễ bị gỉ
ngay cả khi có cấu tạo lớp phòng nước (khắc phục bằng cách sử dụng
thép không gỉ)
• Máng đá dăm có thể bằng BTCT => có tuổi thọ dài hơn thép tấm và các
cấu tạo thoát nước đơn giản hơn tuy nhiên nhược điểm là trọng lượng
bản rất nặng.
• Trong thực tế, máng đá dăm thường được cấu tạo để cùng tham gia
làm việc như một bộ phận của tiết diện dầm chủ để tiết kiệm vật liệu.
198

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
– (2). Mặt cầu có tà vẹt đặt trực tiếp lên dầm
a)

b)

• Ưu điểm: trọng lượng mặt cầu nhẹ
• Nhược điểm: không tạo sự đồng nhất giữa đường và cầu; khó tạo siêu
cao trên đường cong; gây tiếng ồn khi tàu chạy qua cầu; nước bẩn hay 
dầu mỡ có thể rơi lọt qua khe hở giữa các tà vẹt gây mất vệ sinh cho
khu vực dưới gầm cầu.
• Đường ray còn có thể được đặt trực tiếp lên trên dầm chủ thông qua 
bản đệm ray bằng vật liệu mềm.
199

10


11/26/2013

Cấu tạo mặt cầu (t.theo)
• Ngoài ra, có thể cấu tạo bản bê tông cốt thép làm việc liên hợp với dầm
chủ và đường ray được đặt trực tiếp trên bản BTCT như hình dưới đây:

200

11