Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu btct dưl, nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 3, 5 hoặc 7 nhịp

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

VŨ THANH PHONG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ HỢP LONG
TRONG CẦU BTCT DƯL-NHỊP LIÊN TỤC
THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG
3, 5 HOẶC 7 NHỊP

Chuyên ngành : Xây dựng Cầu - Hầm

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP . HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2009


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS.Phạm Quang Nhật………………………….

Cán bộ chấm nhận xét 1: ................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2: ................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN

THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . n ăm . . . . .


LỜI CÁM ƠN
Trong khoảng thời gian hai năm tham gia học tập tại trường Đại Học Bách Khoa TP.
HCM, sự giảng dạy tận tình của q thầy cơ trong trường đã mang lại cho tôi những kiến
thức vô cùng quý báu. Cuối khố học, tơi được giao thực hiện luận văn tốt nghiệp vào
ngày 02-02-2009 và kết thúc thực hiện vào ngày 03-07-2009.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, khoa Kỹ
Thuật Xây Dựng, Bộ môn Cầu Đường và đặc biệt là TS. Phạm Quang Nhật đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Bên cạnh đó, tơi cũng
xin gởi lời cám ơn này đến Cha mẹ và các đồng nghiệp trong công ty TNHH Kỹ Thuật
Thuận Việt đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi trong q trình thực hiện luận
văn.
Mặc dù đã rất cố gắng hoàn thành luận văn, nhưng do thời gian và kiến thức có hạn, luận
văn vẫn cịn có thiếu sót nhất định. Kính mong q thầy cơ, q anh chị và các bạn đồng
nghiệp đóng góp ý kiến giúp tôi khắc phục và nâng cao kiến thức của mình.
Xin chân thành cám ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009

Vũ Thanh Phong


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Tp. HCM, ngày …… tháng…năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: VŨ THANH PHONG

Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 31/12/1983

Nơi sinh: Kiên Giang

Chuyên ngành: Xây dựng Cầu, Hầm

Mã số ngành: 60 58 25

Khóa: 2007

MSHV: 03807489

I/. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ HỢP LONG TRONG CẦU BÊ TÔNG CỐT
THÉP DỰ ỨNG LỰC, NHỊP LIÊN TỤC THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN
BẰNG 3, 5 HOẶC 7 NHỊP.

II/. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1/. Nhiệm vụ:
Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu bê tông cốt thép dự ứng lực,
nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 3, 5, 7 nhịp.

2/. Nội dung luận văn:
Chương 1-Mở đầu
Chương 2-Tổng quan
Chương 3-Cơ sở lý thuyết
Chương 4- Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng
cân bằng 3, 5 hoặc 7 nhịp
Chương 5-Kết luận-kiến nghị
III/. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 2 / 2 / 2009


IV/. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 3 / 7 / 2009
V/. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: TS. PHẠM QUANG NHẬT
CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

TS. PHẠM QUANG NHẬT

TS. LÊ BÁ KHÁNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chun ngành thơng qua.
Ngày……tháng…năm 2009
TRƯỞNG PHỊNG ĐT - SĐH

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ HỢP LONG TRONG CẦU BÊ
TƠNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC, NHỊP LIÊN TỤC THI CÔNG THEO CÔNG
NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 3, 5 HOẶC 7 NHỊP

1. Tính cấp thiết của đề tài và tính thực tiển của đề tài
Cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng là loại cầu có sơ đồ kết cấu thay
đổi trong q trình thi cơng. Theo như thống kê ở Việt Nam, các cầu này thường được
thiết kế rất đa dạng về sơ đồ kết cấu, khẩu độ nhịp, dạng mặt cắt.
Trong q trình thi cơng, hợp long là giai đoạn đặc biệt-giai đoạn này trả về bậc siêu tĩnh
mong muốn của kết cấu cầu. Do vậy, sau mỗi lần thi công hợp long, sơ đồ kết cấu sẽ thay
đổi. Điều này có nghĩa là khi trình tự thi cơng hợp long khác nhau thì nội lực phát sinh sẽ
khác nhau tại cùng một mặt cắt.
2. Nội dung nghiên cứu
Trong đề tài này tập trung nghiên cứu sự thay đổi của nội lực tại các mặt cắt điển hình
qua các giai đoạn thi cơng và so sánh các giá trị đó khi các trình tự thi cơng hợp long thay
đổi nhằm tìm ra ảnh hưởng của trình tự hợp long đối với sự thay đổi của nội lực trong cầu
bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 3, 5 hoặc
7 nhịp.
Trong luận văn này chỉ đề cập đến loại cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân
bằng, do đó ở các phần sau, sẽ dùng thuật ngữ cầu “liên tục đúc hẫng” thay cho câu “cầu
bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng”.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
• Nghiên cứu phương pháp thi cơng đúc hẫng cân bằng trong thi công cầu bê tông
cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục.


• Nghiên cứu các biện pháp và trình tự thi công hợp long trong cầu bê tông cốt thép
dự ứng lực nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng.
• Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long đến phân bố nội lực trong cầu bê

tông cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng.
4. Mục tiêu nghiên cứu
Trên cơ sở sự phân tích và tổng hợp các số liệu thu được từ các mơ hình máy tính tác giả
sẽ làm sáng tỏ ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng đến nội lực
trong dầm. Từ đó kiến nghị trình tự hợp long dùng trong cầu liên tục đúc hẫng 3, 5 hoặc 7
nhịp một cách hợp lý và có lợi nhất.
5. Cấu trúc luận văn
Luận văn bao gồm 6 chương và phần phụ lục trong đó chương 4 là chương thể hiện phần
kết quả tính tốn chủ yếu. Kết cấu các chương như sau:
Chương 1-Mở đầu
Chương 2-Tổng quan
Chương 3-Cơ sở lý thuyết
Chương 4- Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng
cân bằng 3, 5 hoặc 7 nhịp
Chương 5-Kết luận và kiến nghị


Trang 1

Mục lục
CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU ............................................................................................ 3
1.1 Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................... 3
1.2 Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 3
1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................................ 3
1.4 Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................................... 4
CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN..................................................................................... 5
2.1 Khái quát về cầu liên tục đúc hẫng. ................................................................... 5
2.1.1 Lịch sử phát triển cầu liên tục đúc hẫng. ...........................................................5
2.1.2 Ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng cầu liên tục đúc hẫng.(2) .........................8
2.1.3 Thống kê các cầu liên tục đúc hẫng cân bằng đã được thiết kế và thi công ở Việt

Nam ...........................................................................................................................9
2.2 Khái quát về thi công hợp long........................................................................ 13
2.2.1 Định nghĩa hợp long(2) .....................................................................................13
2.2.2 Các phương pháp hợp long đã được dùng trong cầu liên tục(4).........................13
2.3 Các nghiên cứu về hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng đã được thực hiện .... 14
CHƯƠNG 3 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................ 15
3.1 Một số phương pháp phân tích kết cấu ............................................................ 15
3.1.1 Sơ lược về một số phương pháp phân tích kết cấu ...........................................15
3.1.2 Phương pháp phần tử hữu hạn .........................................................................17
3.2 Các vấn đề liên quan đến hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng: ...................... 22
3.2.1 Cấu tạo đốt hợp long .......................................................................................22
3.2.2 Thi công hợp long ...........................................................................................23
3.2.3 Đo đạc.............................................................................................................27
3.2.4 Các sự cố thường xảy ra trong quá trình đúc hẫng ảnh hưởng đến cơng đoạn
hợp long...................................................................................................................29
3.3 Phương pháp nghiên cứu dùng trong luận văn ................................................. 34
CHƯƠNG 4 - NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ HỢP LONG
TRONG CẦU LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 3, 5 HOẶC 7 NHỊP ............. 35
4.1 Nội dung thực hiện và kết quả phân tích của cầu liên tục đúc hẫng cân bằng 3
nhịp ......................................................................................................................... 35
4.1.1 Chọn vật liệu ...................................................................................................35
4.1.2 Các mô hình cầu 3 nhịp ...................................................................................35
4.1.3 Mơ hình các trường hợp thi cơng hợp long ......................................................39
4.1.4 Kết quả tính tốn nội lực tại một số mặt cắt điển hình .....................................40


Trang 2

4.2 Nội dung thực hiện và kết quả phân tích của cầu liên tục đúc hẫng cân bằng 5
nhịp ......................................................................................................................... 44

4.2.1 Các mơ hình cầu 5 nhịp ...................................................................................44
4.2.2 Các trường hợp thi công hợp long cầu 5 nhịp ..................................................48
4.2.3 Kết quả tính tốn nội lực tại một số mặt cắt điển hình .....................................50
4.3 Nội dung thực hiện và kết quả phân tích của cầu liên tục đúc hẫng cân bằng 7
nhịp ......................................................................................................................... 61
4.3.1 Các mơ hình cầu 7 nhịp ...................................................................................61
4.3.2 Các trường hợp thi công hợp long cầu 7 nhịp ..................................................65
4.3.3 Kết quả tính tốn nội lực tại một số mặt cắt điển hình .....................................68
CHƯƠNG 5 - KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ ................................................................. 85
5.1 Kết luận .......................................................................................................... 85
5.2 Kiến nghị ........................................................................................................ 85
5.3 Tồn tại trong luận văn và hướng nghiên cứu tiếp theo ...................................... 85


Trang 3

CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng là loại cầu có sơ đồ kết cấu
thay đổi trong q trình thi cơng. Theo như thống kê ở Việt Nam, các cầu này thường
được thiết kế rất đa dạng về sơ đồ kết cấu, khẩu độ nhịp, dạng mặt cắt.
Trong q trình thi cơng, hợp long là giai đoạn đặc biệt-giai đoạn này trả về bậc siêu
tĩnh mong muốn của kết cấu cầu. Do vậy, sau mỗi lần thi công hợp long, sơ đồ kết
cấu sẽ thay đổi. Điều này có nghĩa là khi trình tự thi cơng hợp long khác nhau thì nội
lực phát sinh sẽ khác nhau tại cùng một mặt cắt.
1.2 Nội dung nghiên cứu
Trong đề tài này tập trung nghiên cứu sự thay đổi của nội lực tại các mặt cắt điển
hình qua các giai đoạn thi công và so sánh các giá trị đó khi các trình tự thi cơng hợp
long thay đổi nhằm tìm ra ảnh hưởng của trình tự hợp long đối với sự thay đổi của

nội lực trong cầu bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục thi công theo công nghệ đúc
hẫng cân bằng 3, 5 hoặc 7 nhịp.
Trong luận văn này chỉ đề cập đến loại cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng
cân bằng, do đó ở các phần sau, sẽ dùng thuật ngữ cầu “liên tục đúc hẫng” thay cho
câu “cầu bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân
bằng”.
1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu
• Nghiên cứu phương pháp thi cơng đúc hẫng cân bằng trong thi công cầu bê
tông cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục.
• Nghiên cứu các biện pháp và trình tự thi cơng hợp long trong cầu bê tơng cốt
thép dự ứng lực nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng.


Trang 4

• Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long đến phân bố nội lực trong cầu bê
tông cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân
bằng.
1.4 Mục tiêu nghiên cứu
Trên cơ sở sự phân tích và tổng hợp các số liệu thu được từ các mơ hình máy tính tác
giả sẽ làm sáng tỏ ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng đến
nội lực trong dầm. Từ đó kiến nghị trình tự hợp long dùng trong cầu liên tục đúc
hẫng 3, 5 hoặc 7 nhịp một cách hợp lý và có lợi nhất về mặt nội lực.


Trang 5

CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN
2.1 Khái quát về cầu liên tục đúc hẫng.
2.1.1 Lịch sử phát triển cầu liên tục đúc hẫng.

2.1.1.1 Quá trình hình thành và phát triển loại này dựa trên các điều kiện nào?
a) Do sự phát triển của vật liệu: thép dự ứng lực, bê tông cường độ cao.

(3)

Cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) thường có nhược điểm lớn là vết nứt xuất hiện
sớm, giới hạn chống nứt thấp, thí nghiệm đã chứng tỏ rằng khi ứng suất trong cốt
thép chỉ mới tới 200-300kg/cm2 thì lớp bê tơng (BT) bao bọc xung quanh cốt thép bị
rạn nứt. Khi ứng suất cốt thép đạt 1800-2500kg/cm2 thì vết nứt ở vùng chịu kéo đã có
thể rộng tới 0.2-0.3mm. Đây cũng là vết nứt giới hạn mà các quy trình thiết kế quy
định, nó xuất phát từ các yêu cầu bảo vệ cốt thép khỏi bị ăn mòn do nước mưa hoặc
hơi nước và xét đến điều kiện tâm lý người sử dụng. Như vậy, nếu dùng thép có
cường độ cao để chế tạo bê tơng cốt thép thường thì sẽ khơng khai thác hết cường độ
của thép được, vì hạn chế bề rộng vết nứt tức là hạn chế trị số ứng suất kéo trong cốt
thép. Việc tăng số hiệu bê tơng hoặc giảm diện tích cốt thép cũng bề nào giảm được
bề rộng vết nứt nhưng hiệu quả rất thấp. Hơn nửa, với những cấu kiện u cầu có khả
năng chống nứt thì BTCT thường tỏ ra bất lực. Thực tế chứng tỏ rằng việc tính tốn
chống nứt cho cấu kiện BTCT thường chỉ có tính chất lý thuyết mà thơi. Để tăng giới
hạn chống nứt cho cấu kiện và sử dụng hợp lý thép cường độ cao và bê tơng số hiệu
cao thì cách tốt nhất là sử dụng BTCT dự ứng lực (DUL).
Kết cấu DUL nói chung là loại kết cấu mà khi chế tạo chúng người ta tạo ra một
trạng thái chịu lực tại ban đầu ngược với trạng thái chịu lực dưới tác dụng của tải
trọng ngoài khi sử dụng nhằm hạn chế những yếu tố có hại đến tình hình và khả năng
chịu lực của kết cấu do tính chất chịu lực kém của vật liệu sinh ra.
Với kết cấu BTCT dự ứng lực thì chủ yếu là tạo ra lực nén trước cho những vùng của
tiết diện mà sau này dưới tác dụng của tải trọng giai đoạn sử dụng BT tại đó chịu ứng
suất kéo. Như vậy, ứng suất nén trước này sẽ triệt tiêu hoặc làm giảm ứng suất kéo
do tải trọng gây ra trong BT. Do đó cấu kiện khơng bị nứt hoặc nứt rất nhỏ. Rõ ràng
là cấu kiện dự ứng lực sẽ cho giới hạn chống nứt lớn hơn và có thể khơng cho xuất
hiện ứng suất kéo trong BT tức là không cho xuất hiện vết nứt.

Ta có thể tạo ra các trạng thái ứng suất ban đầu khác nhau bằng cách thay đổi trị số
lực nén trước trong BT và thay đổi trị số của cốt thép căng trước trên tiết diện. Nhờ
vậy, ta có thể thiết kế cấu kiện một cách hợp lý về mặt chịu lực và đưa đến khả năng
tiết kiệm nhất về vật liệu.
Để tạo ra kết cấu DUL thì nhất thiết phải có thép cường độ cao và BT mác cao.
-Thép cường độ cao thường có các loại sau: (1)


Trang 6

• Sợi đơn cường độ cao.
• Bó các sợi xoắn cường độ cao.
• Bó các sợi song song cường độ cao.
• Thanh cốt thép cường độ cao.
Giới hạn kéo và giới hạn chảy của các loại thép này có thể lấy trong Bảng 1 dưới
đây.(5)
Bảng 2.1 Tính chất của tao cáp thép và thép thanh d ự ứng lực
Vật
liệu

Cấp hoặc mác thép

Đường kính
(mm)

Cường độ
chịu kéo fpu
(MPa)

Giới hạn chảy fpy (MPa)

Tao
thép

1725 MPa (Mác 250)

6.35 đến 15.24

1725

1860 MPa (Mác 270)

9.53 đến 15.24

1860

85% của fpu ngoại trừ
90% của fpu với tao cáp
tự chùng thấp

Thép
thanh

Loại 1, thép trơn

19 đến 35

1035

85% của fpu

Loại 2, thép có gờ

15 đến 36

1035

80% của fpu

Mơ đun đàn hồi
Mơ đun đàn hồi của thép dự ứng lực, dựa trên diện tích mặt cắt ngang danh định của thép,
có thể lấy như sau :
•

Đối với tao thép : E p = 197000, MPa

•

Đối với thanh

: E p = 207000, MPa

-Bê tông cường độ cao: hiện nay trong kết cấu dầm cầu, theo 22TCN 272-05 (điều
5.4.2.1), kết cấu dự ứng lực phải sử dụng bê tơng có cường độ nén khơng nhỏ hơn
28MPa theo mẫu lăng trụ (thí nghiệm theo ASTM C 39/C 39M-99) ở tuổi 28 ngày.
Khi sử dụng bê tơng có cường độ lớn hơn 70MPa thì phải có thí nghiệm xác lập mối
quan hệ giữa cường độ bê tơng và các tính chất khác.
Theo AASHTO 5.4.2.3 mơ đun đàn hồi của bê tơng có tỉ trọng từ 1440 đến
2500kg/m3 là: (5)

Ec = 0.043 y1.5
c
Trong đó:
yc: tỉ trọng của bê tông (kg/m3).

f ' c , MPa

(2.1.1-1)


Trang 7

f’ c:Cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày, mẫu thử lăng trụ theo tiêu
chuẩn ASTM C 39/C 39M-99, MPa.
b) Do sự phát triển của phương pháp thi cơng hẫng.

(2)

Q trình thi cơng hẫng thường được tiến hành từ mỗi trụ ra và đối xứng đều ra 2
phía theo dọc tim cầu. Nếu là cầu khung thì phần trên của trụ chính là đốt dầm bên
trên trụ (khối K0), do đó trụ đã được nối cứng từ đầu với kết cấu nhịp. Nếu là cầu
dầm thì bên trên đỉnh trụ phải đặt các gối kê tạm bằng BTCT, trên đó sẽ đúc đốt dầm
bên trên trụ rồi kéo căng các cốt thép thanh dự ứng lực thẳng đứng hoặc là bó dự ứng
lực (cầu Tân Đệ) để liên kết tạm thời kết cấu nhịp với trụ nhằm đảm bảo ổn định
chống lật trong suốt quá trình thi cơng hẫng. Đoạn dầm ở sát mố có thể được lắp
ghép hay thi công tại chổ trên đà giáo cố định.
Sau khi thi cơng xong các cánh hẫng thì phải hợp long theo một trình tự thi cơng
được dự kiến tính tốn kỹ lưỡng. Trước hết có thể hợp long nhịp biên, nối đoạn thi
công trên đà giáo cố định với 1 cánh đã được thi công hẫng. Cũng có thể nối từng cặp
cánh hẫng để tạo ra kết cấu dầm hẫng siêu tĩnh vững chắc, tháo các giá đỡ và các gối

kê tạm rồi kê dầm lên gối chính thức. Tiếp theo sẽ hợp long để nối các dầm tĩnh định
nói trên với nhau thành hệ dầm siêu tĩnh có số bậc siêu tĩnh tăng dần sau mỗi lần hợp
long.
Như vậy, phương pháp xây dựng hẫng tức là xây dựng kết cấu nhịp cầu từ những đốt
liên tiếp nhau, mà mỗi đốt sau khi đã được thi công xong sẽ đỡ trọng lượng của đốt
tiếp theo và đôi khi đỡ cả trọng lượng của ván khuôn và thiết bị thi công. Mỗi đốt
dầm được liên kết với đốt trước nó ngay sau khi đủ cường độ; sau đó nó trở nên đủ
khả năng tự chịu lực, và đến lượt mình, nó trở thành bộ phận đỡ cho một đốt mới tiếp
theo nó. Sự ổn định của mỗi đốt hẫng được đảm bảo tại mỗi bước thi công, nhờ các
cốt thép dự ứng lực có chiều dài tăng dần được đặt trong phạm vi bản nắp hộp của
dầm.


Trang 8

Để đúc hẫng phải có tối thiểu 2 bộ xe đúc (bộ ván khuôn treo di động), sau khi làm
xong một đốt, bộ xe đúc này được di chuyển tiến lên xa dần ra khỏi trụ đến vị trí
chuẩn bị đúc đốt mới tiếp theo. Ván khuôn được điều chỉnh về cao độ và độ nghiêng
cho đúng, lắp dựng khung cốt thép thường và các ống rỗng chứa cáp chủ trong ván
khn đó. Cơng tác đổ bê tơng được làm từng đợt, đầu tiên đổ bản đáy, tiếp đó đổ hai
thành bên, rồi cuối cùng đổ bê tông bản mặt cầu cho hồn chỉnh mặt cắt hộp. Bê tơng
sẽ được bảo dưỡng trong 2-3 ngày cho đủ cường độ. Sau đó sẽ luồn các cáp chủ vào
trong ống rồi kéo căng chúng và neo lại (có thể luồn cáp chủ đồng thời với công tác
lắp đặt cốt thép trước khi đổ bê tơng). Chu kỳ nói trên được lặp lại nhiều lần cho đến
lúc kết thúc công tác đúc hẫng để chuyển sang công tác hợp long.
2.1.2 Ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng cầu liên tục đúc hẫng.(2)
2.1.2.1 Ưu điểm
a) Đa dạng về kích thước khẩu độ nhịp, dạng sơ đồ kết cấu, mặt cắt ngang

Khẩu độ nhịp cầu liên tục có thể thay đổi trong phạm vi rất rộng từ (40-50)m đến

(150-200)m. Dạng sơ đồ kết cấu rất đa dạng: theo như thống kê, cầu liên tục đúc
hẫng có số lượng và chiều dài nhịp rất đa dạng. Xem bảng 2.2
b) Khả năng vượt nhịp lớn: hiện nay ở Việt Nam khẩu độ nhịp chính trung bình của

cầu liên tục là 90-120m cá biệt có cầu đạt khẩu độ130m.
c) Kết cấu liên tục, không phải bố trí nhiều khe co dãn.
d) Áp lực thẳng đứng từ kết cấu nhịp dầm liên tục truyền xuống trụ hầu như đúng tâm

hoặc nén lệch tâm ít và gây ra ứng suất nén phân bố gần như đều trong mặt cắt thân
trụ và đáy móng trụ. Đây là ưu điểm so với hệ thống dầm giản đơn.
Tính chất liên tục của bề mặt xe chạy trên các nhịp liên tục cũng đảm bảo tốt cho xe
chạy êm thuận với tốc độ cao qua cầu vì trắc dọc trên cầu sẽ là một đường cong đều
đặn, khơng có điểm gãy góc.
e) Độ võng của dầm liên tục nhỏ hơn độ võng dầm giản đơn cùng khẩu độ.

2.1.2.2 Khuyết điểm
a) Chuyển vị dọc trục do nhiệt độ thay đổi lớn và do đó phải làm khe biến dạng có

cấu tạo phức tạp hơn ở đầu kết cấu nhịp. Ngoài ra, các lực hãm xe truyền lên gối cố
định sẽ càng lớn và ảnh hưởng nhiều hơn đến việc thiết kế mố trụ cầu.


Trang 9

b) Kết cấu siêu tĩnh phải chịu thêm các tải trọng do nhiệt độ, co ngót, từ biến của bê

tơng, tải trọng do nền móng bị lún lệch.
c) Cơng nghệ thi cơng phức tạp, địi hỏi cao về kỹ thuật thi cơng.

2.1.2.3 Phạm vi ứng dụng của cầu này.

Tính đa dạng về kích thước khẩu độ nhịp, dạng sơ đồ kết cấu, mặt cắt ngang dẫn đến
loại cầu này được sử dụng rất nhiều ở Việt Nam cũng như trên thế giới.
2.1.3 Thống kê các cầu liên tục đúc hẫng cân bằng đã được thiết kế và thi công ở
Việt Nam
2.1.3.1 Thống kê về sơ đồ kết cấu nhịp và bề rộng cầu

Bảng 2.1.3-1 Thống kê các cầu đã thiết kế và thi công ở Việt Nam

STT

Tên cầu

Địa điểm

Sơ đồ bố trí nhịp(m)

Bề
rộng Bề rộng bản
cầu
đáy(m)
(m)

1 Phú Lương

Hải Dương

65+102+102+65

11.5

6

2 Tiên Cựu

Hải Phịng

63.84+102+63.84

12.0

6

3 Hịa Bình

Hịa Bình

64.84+2x102+64.84

13.5

6

4 Lạc Quần

Nam Định

55+90+55

11.0

6

5 Ka Long2

Quảng Ninh 55+90+55

13.4 Vách Nghiêng

6 Quán Hầu

Quảng Bình 64.84+2x102+64.84

12.0

6

7 Trần Phú

Khánh Hịa

44+64+64+44

10.5

6

8 Sơng Gianh

Quảng Bình

37.4+58+90.6+2x120+90.6
12.0 Vách Nghiêng
+58+37.4

9 Hàm rồng

Thanh Hóa

65+130+65

11.0

10 An Dương II

Hải Phòng

60+100+60

11.0 Vách Nghiêng

6


Trang 10

STT

Tên cầu

Địa điểm

Sơ đồ bố trí nhịp(m)

Bề
rộng Bề rộng bản
cầu
đáy(m)
(m)

11 Xương Giang Bắc Giang

45+55+90+55+45

14.7 Vách Nghiêng

12 Đáp Cầu

Bắc Ninh

65+100+65

14.7 Vách Nghiêng

13 Phù Đổng

Hà Nội

65+7x100+65

14.7 Vách Nghiêng

14 Tân Yên

Tuyên Quang 42.5+3x63+42.5

15 Bến Lức

Long An

16 Tuần

Huế

17 Bang

Quảng Bình 42+63+42

12.0

18 Bình Phước

Bình Phước 49+61+49

23.5 Vách Nghiêng

19 Long Đại

Quảng Bình 52+85+52

12.0

20 Câu Lâu

Quảng Ngãi 48+3x78+48

14.0 Vách Nghiêng

21 Tạ Khoa

Sơn La

11.0

6

9.0

5
6.5

22 Mậu A

8.6

5

49+61+49

11.5

6

45+63+90+63+45

12.0 Vách Nghiêng

78+2x130+78
42.5+2x63+42.5

6

6.5

23 Non Nước

Ninh Bình

52+85+52

12.0

24 Tân Đệ

Nam Định

78+2x120+78

16.6 Vách Nghiêng

25 Vân Đồn I

Quảng Ninh 55+3x90+55

12.0

6

26 Tô Châu

Kiên Giang 55+90+55

11.0

6

27 Thượng Lý

Hải Phịng

42+63+42

16.0

7.8

28 Bình Triệu II

TP .HCM

49+61+49

12.25

6


Trang 11

STT

Tên cầu

Địa điểm

Sơ đồ bố trí nhịp(m)

Bề
rộng Bề rộng bản
cầu
đáy(m)
(m)

29 Yên Lệnh

Hưng Yên

50+90.6+2x120+90.6+50

14.0 Vách Nghiêng

30 Trung Hà

Hà Tây

54.8+4x90x54.8

10.0

5.5

31 Kiến An

Hải Phịng

33+47.5+85+47.5+33

12.0

6

2.1.3.2 Thống kê về trình tự hợp long một số cầu đã thi cơng ở Việt Nam

Hình 2.1.3.2-1 Trình tự hợp long cầu T uần


Trang 12

Hình 2.1.3.2-2 Trình tự hợp long cầu Hồng Long

Hình 2.1.3.2-3 Trình tự hợp long cầu Câu Lâu


Trang 13

Hình 2.1.3.2-4 Trình tự hợp long cầu Tân Đệ
Nhìn chung các cầu đều thi cơng theo trình tự hợp long từ nhịp biên ra nhịp giữa.
2.2 Khái quát về thi công hợp long
2.2.1 Định nghĩa hợp long(2)
Hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng là phương pháp nối liên tục hai cánh hẫng liền
kề bởi khối bê tông giữa nhịp. Khối này được đổ bê tông tại chổ kết hợp với việc
căng kéo dự ứng lực nhằm đảm bảo tính liên tục của kết cấu.
2.2.2 Các phương pháp hợp long đã được dùng trong cầu liên tục(4)
Trong cầu liên tục đúc hẫng có 2 cách hợp long thơng dụng đó là:
2.2.2.1 Phương pháp hợp long dùng các thanh thép hình cố định cố định hai đốt ngồi

cùng
Phương pháp thi cơng này dùng các thanh thép hình để cố định 2 đầu đốt ngồi cùng,
sau đó căng một số bó cáp đáy, đổ bê tơng, căng tiếp các bó cáp đáy còn lại.
a) Ưu điểm của phương pháp

Việc truyền lực từ các bó cáp vào bê tơng đảm bảo an tồn khi mà bê tơng đã đạt đủ
cường độ sẽ khơng hình thành vết nứt tại khối hợp long.
b) Nhược điểm của phương pháp


Trang 14

Với cơng nghệ thi cơng này, trong lịng hộp của 2 khối đúc ngồi cùng cần bố trí các
khối bê tơng làm điểm tì cho các thanh chống. Như vậy kết cấu sẽ tăng thêm tĩnh tải,

việc bố trí ván khuôn sẽ thêm phức tạp.
2.2.2.2 Phương pháp hợp long khơng dùng các thanh thép hình cố định hai đốt ngồi

cùng
Phương pháp thi cơng hợp long này khơng dùng các thanh thép hình để cố định 2 đầu
đốt đúc ngồi cùng. Khi bê tơng đủ cường độ thiết kế thì tiến hành căng các bó cáp
dự ứng lực tại bản đáy hộp.
a) Ưu điểm của phương pháp

Phương pháp này không cần phải bố trí các bệ kê tại 2 khối đúc ngồi cùng, chính vì
vậy trọng lượng dầm sẽ nhỏ hơn, việc bố trí ván khn sẽ ít phức tạp hơn.
b) Nhược điểm của phương pháp

Trong q trình thi cơng chúng ta phải kiểm soát chặt chẽ cường độ phát triển của bê
tông tại khối hơp long. Nếu việc căng kéo thép dự ứng lực khơng đúng thời điểm thì
sẽ hình thanh các vết nứt tại vị trí hợp long.
2.3 Các nghiên cứu về hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng đã được thực hiện
Phạm Huy Cường (2002) đã nghiên cứu về các biện pháp hợp long cầu liên tục đúc
hẫng đã rút ra các ảnh hưởng của co ngót, từ biến, nhiệt độ và độ võng trong q
trình thi công các đốt đến việc hợp long. Đồng thời tác giả cũng đề cập đến cấu tạo
đốt hợp long, biện pháp hợp long và các biện pháp xử lý trong q trình thi cơng hợp
long loại cầu này.


Trang 15

CHƯƠNG 3 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Một số phương pháp phân tích kết cấu
Tất cả các hệ siêu tĩnh đều có những đặc điểm chung sau đây:

- Nội lực trong hệ siêu tĩnh phụ thuộc vào quan hệ độ cứng giữa các cấu kiện của hệ.
- Chuyển vị trong hệ siêu tĩnh nhỏ hơn chuyển vị trong hệ tĩnh định suy ra từ hệ siêu
tĩnh này với cùng một chế độ chịu tải, bởi vì các liên kết thừa làm tăng độ cứng của
hệ.
- Khi có sự thay đổi nhiệt độ của mơi trường hoặc khi nung nóng những cấu kiện của
hệ cũng như khi chế tạo và lắp ghép khơng chính xác thì trong hệ siêu tĩnh sẽ phát
sinh nội lực.
- Khi những liên kết thừa bị hư hỏng thì hệ vẫn khơng bị phá hoại, vì khi đó hệ vẫn
bất biến hình học.
3.1.1 Sơ lược về một số phương pháp phân tích kết cấu
3.1.1.1 Phương pháp lực
a) Khái niệm

Để tính tốn hệ siêu tĩnh bằng phương pháp lực người ta khơng trực tiếp tính trên hệ
đã cho (hệ xuất phát) mà tính trên hệ tương đương phản ánh đúng biến dạng của hệ
đã cho.
Hệ tương đương là hệ suy ra từ hệ đã cho sau khi đã loại đi các liên kết ”thừa” và
thay thế bằng phản lực “thừa”.
b) Ưu, nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm: phương pháp này cho kết quả chính xác.
Nhược điểm: đối với các hệ siêu tĩnh có nhiều bậc, việc tính toán bằng phương pháp
này trở nên phức tạp.
3.1.1.2

Phương pháp chuyển vị

a) Khái niệm

Trang 16

Việc tính tốn các hệ khung siêu tĩnh trong rất nhiều trường hợp sẽ đơn giản đáng kể
nếu ta không chọn lực trong các liên kết thừa làm ẩn số như trong phương pháp lực
mà chọn các chuyển vị ở các các nút làm ẩn cơ bản và được tìm ra đầu tiên. Sau khi
đã tìm ra các ẩn cơ bản là những chuyển vị nút ta có thể dễ dàng tính được các nội
lực và chuyển vị tại mặt cắt bất kỳ nhờ các liên hệ vi phân đã biết trong sức bền vật
liệu.
M=EJV”(z);

(3.1.1.2-1)

Q=EJV”’(z)

(3.1.1.2-2)

Trong đó:
M: mơ men tại mặt cắt tính tốn
E: mơ đun đàn hồi của vật liệu.
J: mơ men qn tính của mặt cắt
V(z): hàm chuyển vị theo phương z.
Phương pháp này cũng như phương pháp lực là những phương pháp chính xác, bởi vì
chúng chỉ sử dụng những giả thiết thông thường của sức bền vật liệu.
3.1.1.3 Phương pháp phần tử hữu hạn
a) Thực chất của phương pháp

Để xác định ứng suất hoặc chuyển vị trong kết cấu chịu tác dụng cho trước, người ta
chia kết cấu đó thành một loạt các phần tử có kích thước hữu hạn.

Hình 3.1.1.3 Minh họa phương pháp phần tử hữu hạn

Trang 17

Tập hợp các phần tử này được nối với nhau bằng một số hữu hạn điểm gọi là các
điểm nút. Với mỗi phần tử ta có phương trình quan hệ giữa chuyển vị nút và lực nút
như sau:
{P}=[k] {δ}

(3.1.1.3)

Trong đó:
{P}: ma trận lực nút
{δ}: ma trận chuyển vị nút.
[k]: ma trận độ cứng của phần tử
Giải phương trình (3.1.1.3) ta sẽ tìm ra ẩn số (lực hoặc chuyển vị nút).
b) Ưu điểm của phương pháp

Đây là phương pháp rất mạnh để phân tích kết cấu bởi vì theo hình 3.1.1.3 ta thấy
rằng dù cho kết cấu có phức tạp như thế nào thì ta cũng có thể đưa về một tập hợp
các phần tử mẫu nhỏ hơn, đơn giản hơn và khác nhau để tiến hành tính tốn. Vì vậy,
hiện nay có rất nhiều các hãng phần mềm đã ứng dụng phương pháp này để xây dựng
các chương trình tính tốn phân tích kết cấu, điển hình như ANSYS, SAP , RM,
MIDAS…
c) Nhược điểm của phương pháp

Đây là phương pháp tính tốn gần đúng vì khi miền giá trị của kết cấu quá phức tạp
thì các phần tử chỉ có thể lắp vào gần đúng với miền giá trị thực.
Tuy nhiên, hiện nay đây được xem là phương pháp vạn năng để tính tốn, do đó tác
giả chọn sử dụng phần mềm phân tích kết cấu có dùng phương pháp phần tử hữu hạn

để thực hiện việc tính tốn trong luận văn.
3.1.2 Phương pháp phần tử hữu hạn
3.1.2.1 Các dạng phần tử của phương pháp phần tử hữu hạn

Hình dạng của phần tử phụ thuộc vào hình dạng hình học của kết cấu khảo sát.
Những dạng cơ bản của kết cấu 1, 2, 3 chiều được cho trên các hình dưới

a. Phần tử 1 chiều


Trang 18

b. Phần tử 2 chiều

c. Phần tử 3 chiều
Hình 3.1.2.1-1 Các dạng phần tử
Vị trí các đường biên giữa các phần tử của kết cấu phụ thuộc vào 2 yếu tố cơ bản sau
đây:
-Đường nút của phần tử phải trùng với vị trí gián đoạn của kết cấu.
-Các điểm nút phải trùng với các điểm đặt của tải trọng tập trung. Biên (điểm hoặc
đường) của phần tử phải trùng với vị trí (điểm hoặc đường) mà tại đó tải trọng phân
bố có bước nhảy (gián đoạn về hàm số).

Hình 3.1.2.1-2 Nút và phần tử
Một đặc điểm của phương pháp phần tử hữu hạn là không nhát thiết phải dùng 1 loại
phần tử trong khi cần nghiên cứu một kết cấu phức tạp gồm nhiều kết cấu con (một
hoặc hai hoặc ba).