›
›

Bài giảng Tổng luận cầu

pdf 43 trang phuongnguyen 6390
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Tổng luận cầu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_tong_luan_cau.pdf

Nội dung text: Bài giảng Tổng luận cầu

  1. Bμi giảng tổng luận cầu Phần I: Tổng luận cầu Ch−ơng 1: Các khái niệm về công trình nhân tạo trên đ−ờng 1.1 Các loại công trình nhân tạo trên đ−ờng Khái niệm: Lμ những công trình v−ợt qua các ch−ớng ngại trên đ−ờng nh− sông, suối, thung lũng, trên tuyến giao thông đ−ờng ôtô, đ−ờng sắt hoặc v−ợt qua một tuyến giao thông khác. Cầu: Lμ một công trình nhân tạo để v−ợt qua các dòng n−ớc hoặc qua các thung lũng, qua các bãi sông (Cầu dẫn), v−ợt qua đ−ờng hay qua những ch−ớng ngại vật khác. Các công trình thoát n−ớc có khẩu độ nhỏ: Cầu trμn, đ−ờng trμn, cống T−ờng chắn: T−ờng chắn đ−ợc sử dụng trên đ−ờng để duy trì độ dốc tự nhiên của ta luy. Tránh hiện t−ợng tr−ợt, sụt lở mái ta luy Hầm: Khi cao độ mặt đ−ờng nằm thấp hơn rất nhiều so với cao độ của mặt đất tự nhiên ng−ời ta có thể lμm hầm để v−ợt qua. Khi tuyến đ−ờng đi men theo s−ờn núi có độ dốc lớn vμ địa chất quá xấu ( đá lăn đá tr−ợt) ng−ời ta cũng có thể xây dựng đ−ờng hầm. Khi v−ợt qua các eo biển các dòng sông lớn, ng−ời ta cũng có thể lμm hầm. Trong các thμnh phố đông dân c−, ng−ời ta cũng có thể lμm hầm để phục vụ ng−ời đi bộ, các ph−ơng tiện giao thông, hệ thống tμu điện ngầm. 1.2. Các bộ phận vμ kích th−ớc cơ bản của cầu 1.2.1. Các bộ phận cơ bản của cầu Một công trình cầu bao gồm: Cầu, đ−ờng dẫn, các công trình điều chỉnh dòng chảy vμ gia cố bờ sông ( nếu cần) Các bộ phận cơ bản của cầu: Ltcầu l1 l2 l3 l01 l02 l03 +Kết cấu phần trên 2 Hkt 1 5 6 Bộ môn Cầu Hầm 1
  2. Bμi giảng tổng luận cầu 5 6 1 2 3 Hkt 4 + Kết cấu nhịp: Bao gồm 1. Các dầm chủ, dμn chủ 2. Hệ dầm mặt cầu 3. Bản mặt cầu 5. Hệ liên kết ngang 6. Hệ liên kết dọc + Kết cấu phần d−ới: Mố cầu, trụ cầu, kết cấu nền móng + Gối cầu + Các thiết bị phục vụ khai thác: Lan can, gờ chắn, hệ thống biển báo, chiếu sáng 1.2.2. Các kích th−ớc cơ bản của cầu a. Các kích th−ớc về chiều dμi: - Chiều dμi nhịp l: Tính từ đầu mút nhịp nμy đến đầu mút nhịp kia - Chiều dμi nhịp tính toán ltt: Tính từ tim gối bên nμy sang tim gối bên kia. - Chiều dμi nhịp tĩnh (tĩnh không cầu) l0i: Khoảng cách giữa hai mép trụ hoặc mố. Nếu khẩu độ thoát n−ớc của cầu lμ L0 thì: Σl0i≥ L0 - Chiều dμi toμn cầu: Ltcầu lμ chiều dμi tính từ đuôi mố bên nμy sang đuôi mố bên kia. +Cầu nhỏ: Ltcầu ≤ 20m + Cầu trung: Ltcầu > 20m đến 100m + Cầu lớn: Ltcầu ≥ 100m b. Các kích th−ớc về chiều cao: - Chiều cao kiến trúc của cầu Hkt: Chiều cao tính từ đỉnh mặt đ−ờng xe chạy đến đáy dầm . Hkt quyết định khối l−ợng đất đắp của đ−ờng dẫn vμo cầu. Cầu có đ−ờng xe chạy d−ới thông th−ờng có Hkt thấp hơn cầu có đ−ờng xe chạy trên. - Chiều cao cầu: Tính từ cao độ mặt đ−ờng xe chạy đến mặt đất tự nhiên ( cầu cạn) hoặc đến mực n−ớc thấp nhất (MNTN) (đối với cầu qua dòng n−ớc). Bộ môn Cầu Hầm 2
  3. Bμi giảng tổng luận cầu - Tĩnh không d−ới cầu: Tính từ mực n−ớc cao nhất (MNCN) đến đáy dầm: +Sông không thông thuyền, không có cây trôi: Khoảng cách từ MNCN đến đáy dầm tối thiểu lμ 0,5m + Sông không thông thuyền có cây trôi: Khoảng cách từ MNCN đến đáy dầm tối thiểu lμ 1m + Sông thông thuyền: Phụ thuộc vμo khổ thông thuyền Btt vμ Htt - Đối với cầu v−ợt đ−ờng (cầu cạn): phụ thuộc vμo tĩnh không cầu+ 0,1ữ0,3m tính đến sửa chữa mặt đ−ờng sau nμy. 1.2.3. Các mực n−ớc thiết kế: - Cầu lớn, cầu đặc biệt lớn: Tần suất thiết kế lμ 1% - Cầu nhỏ, cầu trung: Tần suất thiết kế lμ 2% - Mực n−ớc thông thuyền: Lμ mực n−ớc cao nhất mμ tμu bè vẫn còn đi lại đ−ợc qua cầu một cách an toμn ( tần suất 5%) 1.3. Phân loại vμ phạm vi ứng dụng 1.3.1. Phân loại theo vật liệu lμm kết cấu nhịp Tùy theo vật liệu lμm kết cấu nhịp có thể chia ra thμnh: Cầu gỗ, cầu đá, cầu thép, cầu BTCT, cầu bê tông DƯL 1.3.2. Phân loại theo mặt đ−ờng xe chạy - Cầu có đ−ờng xe chạy trên - Cầu có đ−ờng xe chạy d−ới - Cầu có đ−ờng xe chạy giữa 1.3.3. Phân loại theo mục đích sử dụng Tùy theo mục đích sử dụng ta có thể phân loại nh− sau: - Cầu ôtô: Cho tất cả các ph−ơng tiện giao thông trên đ−ờng ôtô - Cầu đ−ờng sắt - Cầu cho ng−ời đi bộ - Cầu thμnh phố: Cho ôtô, ng−ời đi bộ, tμu điện - Cầu chạy chung: ôtô vμ tμu hỏa - Cầu đặc biệt: Cầu cho đ−ờng ống dẫn dầu, n−ớc, khí ga, cáp điện. 1.3.4. Phân loại theo sơ đồ tĩnh học a. Cầu bản: Lμ cầu BT cốt thép hoặc BTCT DƯL có chiều cao rất nhỏ so với kích th−ớc của hai chiều còn lại b. Cầu dầm: -Cầu dầm giản đơn, d−ới tác dụng của lực thẳng đứng tại gối chỉ có các phản lực gối. Cầu BTCT th−ờng l=12 đến 20m. BTCT DƯL l=20 đến 40m, cầu dầm thép l=6 đến 40 m -Cầu dầm liên tục, d−ới tác dụng của lực thẳng đứng tại gối xuất hiện phản lực gối vμ mômen âm. Bộ môn Cầu Hầm 3
  4. Bμi giảng tổng luận cầu c. Cầu dμn thép: - Cầu dμn giản đơn: chiều dμi nhịp từ 50 đến 80 m - Cầu dμn liên tục: Có nội lực nhỏ hơn so với cầu dμn giản đơn nên cho phép v−ợt nhịp lớn hơn. d. Cầu khung - Cầu khung liên tục. - Cầu khung T dầm đeo. - Cầu khung- dầm liên tục. e. Cầu vòm - Cầu vòm có lực đẩy ngang +Cầu vòm chạy trên: +Cầu vòm chạy giữa: + Cầu vòm chạy d−ới (Cầu vòm cứng dầm mềm): - Phân loại cầu vòm theo sơ đồ tĩnh học: + Cầu vòm không chốt: Vòm siêu tĩnh bậc 3 + Cầu vòm hai chốt: Vòm siêu tĩnh bậc 1 + Cầu vòm 3 chốt: Cầu vòm tĩnh định - Cầu vòm không có lực đẩy ngang: Cầu có một thanh kéo, hệ vòm dầm liên hợp dầm cứng vòm cứng. Phản lực gối của cầu giống với cầu dầm giản đơn Bộ môn Cầu Hầm 4
  5. Bμi giảng tổng luận cầu f. Cầu treo vμ cầu dây văng - Cầu treo 6 1 2 5 3 4 1. Dây cáp chủ ; 2. Dây đeo ; 3. Dầm cứng ; 4. Trụ cầu ; 5. Mố neo ; 6. Tháp cầu Ưu điểm: Cáp c−ờng độ cao nên trọng l−ợng bản thân nhỏ, v−ợt đ−ợc nhịp lớn. Khi thi công, thi công cáp chủ tr−ớc rồi mới đến dầm nên khắc phục đ−ợc khó khăn phải lμm trụ tạm, qua sông n−ớc chảy xiết, thung lũng sâu ( VD cầu Akashi của Nhật có chiều dμi 1991 m) Nh−ợc điểm: Lμ kết cấu rất nhạy cảm với tải trọng động ( gió, lực xung kích) Tồn tại mố neo rất phức tạp vμ tốn kém - Cầu dây văng: 1 2 53 4 1. Dây văng; 2. Dầm cứng; 3. Tháp cầu; 4. Trụ cầu; 5. Mố cầu +Cáp trong cầu dây văng lμ các cáp c−ờng độ cao, chịu kéo + Dầm cứng: Lμm việc nh− một dầm liên tục trên các gối cứng vμ các gối đμn hồi. Gối cứng lμ các gối nằm trên mố vμ trụ, gối đμn hồi lμ các gối nằm tại các dây văng. Dầm cứng chịu nén do lực của ngang dây văng truyền vμo. Dây văng th−ờng neo vμo dầm ( có tr−ờng hợp đặc biệt thì neo vμo mố) Neo vμo dầm => tránh đ−ợc các mố neo => phải xây dựng xong dầm rồi mới căng dây văng + Hệ nμy có thể đ−ợc coi lμ hệ không biến dạng hình học Bộ môn Cầu Hầm 5
  6. Bμi giảng tổng luận cầu +Về mặt chịu tải trọng động: tốt hơn so với cầu treo nh−ng kém hơn so với các cầu dầm cứng khác + Ví dụ các cầu dây văng ở Việt Nam: Cầu Mỹ Thuận (Lmax=350 m, dầm cứng BTCT DƯL, thi công bằng ph−ơng pháp đúc hẫng); cầu Kiền (Lmax=200m, lắp hẫng); cầu Bính (Lmax=250m, dầm cứng, thép BT liên hợp) 1.4. Các yêu cầu cơ bản đối với một công trình cầu 1.4.1. Yêu cầu về xây dựng vμ khai thác - Cầu phải đảm bảo cho xe cộ đi lại thuận tiện, an toμn vμ không giảm tốc độ - Chiều rộng phần xe chạy phải phù hợp với l−u l−ợng vμ loại xe tính toán - Mặt cầu phải bằng phẳng, đủ độ nhám vμ thoát n−ớc nhanh - Kết cấu cầu phải thuận tiện cho việc chế tạo vμ thi công. Đảm bảo công nghiệp hóa trong việc chế tạo. - Sơ đồ cầu, chiều dμi nhịp, chiều dμi cầu, chiều cao cầu phải đảm bảo cho thoát n−ớc vμ việc qua lại của tμu bè. - Công trình phải đảm bảo độ bền - Đảm bảo độ ổn định, giữ nguyên hình dạng, vị trí d−ới tác dụng của các loại tải trọng 1.4.2. Yêu cầu về mặt kinh tế 1.4.3. Yêu cầu về mặt mỹ thuật. 1.5. Sơ l−ợc lịch sử vμ ph−ơng h−ớng phát triển của ngμnh xây dựng cầu. Bộ môn Cầu Hầm 6
  7. Bμi giảng tổng luận cầu Ch−ơng 2. Các căn cứ cơ bản để thiết kế cầu 2.1. Khái niệm về dự án đầu t− - các giai đoạn thiết kế cầu. Để một công trình xây dựng nói chung vμ công trình cầu đ−ờng nói riêng cần thực hiện các trình tự sau: chuẩn bị đầu t−, thực hiện đầu t− vμ kết thúc xây dựng vμ đ−a dự án vμo khai thác. Dự án đầu t− (DAĐT) lμ tập hợp các đề xuất về kỹ thuật, tμi chính, kinh tế vμ xã hội lμm cơ sở cho việc quyết định bỏ vốn xây dựng công trình. ở n−ớc ta các DAĐT theo điều lệ quản lý đầu t− vμ xây dựng đ−ợc chia lμm ba nhóm A,B,C. Các dự án có vốn đầu t− lớn hơn 200 tỷ thuộc nhóm A, từ 20 đến 200 tỷ thuộc nhóm B vμ d−ới 200 tỷ thuộc nhóm C. 2.1.1. B−ớc chuẩn bị đầu t− a. Lập dự án đầu t− Trình tự lập DAĐT gồm các b−ớc: - Xác định sự cần thiết phải đầu t− dự án - Nghiên cứu tiền khả thi vμ nghiên cứu khả thi *Nội dung chủ yếu của một báo cáo nghiên cứu tiền khả thi - Sự cần thiết phải đầu t− xây dựng - Sơ bộ về vị trí xây dựng cầu - Dự kiến về tiêu chuẩn thiết kế - Dự kiến về tổng mức đầu t− * Nội dung chủ yếu của một báo cáo nghiên cứu khả thi - Sự cần thiết phải xây dựng cầu - Lựa chọn hình thức đầu t− - Nghiên cứu về vị trí v−ợt sông - Ph−ơng án giải phóng mặt bằng, tái định c−. - Phân tích lựa chọn ph−ơng án kỹ thuật công nghệ - Các ph−ơng án kết cấu cầu vμ giải pháp xây dựng - Đánh giá tác động của môi tr−ờng - Phân tích tải chính kinh tế - Các mốc thời gian thực hiện đầu t− b. Thẩm định dự án Các báo cáo nghiên cứu tiền khả thi vμ khả thi phải đ−ợc thẩm định sau đó sẽ đ−ợc cấp có thẩm quyền quyết định đầu t− vμ cấp phép đầu t−. 2.1.2. Thực hiện đầu t−. Nội dung thực hiện DAĐT bao gồm. 1. Giao đất, chuẩn bị mặt bằng xây dựng 2. Tuyển chọn t− vấn xây dựng để đầu t− khảo sát, thiết kế, giám định ký thuật vμ chất l−ợng công trình Bộ môn Cầu Hầm 7
  8. Bμi giảng tổng luận cầu 3.Thiết kế công trình. - Thiết kế chi tiết kết cầu nhịp, kết cấu phần trên vμ kết cấu phần d−ới - Đ−a ra biện pháp thi công 4. Thẩm định, trình duyệt thiết kế kỹ thuật vμ tổng dự toán 5. Tổ chức đấu thầu về mua sắm thiết bị vμ thi công xây lắp 6. Xin giấy phép đầu t− 7. Ký kết hợp đồng với nhμ thầu để thực hiện dự án 8. Thi công xây lắp công trình 9. Theo dõi kiểm tra việc thực hiện các hợp đồng 10. Quyết toán vốn đầu t− xây dựng sau khi đã hoμn thμnh dự án xây lắp đ−a dự án vμo khai thác. 2.2. Tiêu chuẩn (triết lý) thiết kế cầu Bộ môn Cầu Hầm 8
  9. Bμi giảng tổng luận cầu Ch−ơng 3. Mặt cầu vμ đ−ờng ng−ời đi 3.1. Cấu tạo mặt cầu ôtô vμ cầu đ−ờng sắt 3.1.1. Cấu tạo mặt đ−ờng ôtô: Có 3 loại chính a. Mặt cầu có phủ bêtông atphan 4 3 2 1 1- Lớp đệm vữa xi măng có mác 150 ữ 200, chiều dμy 1 ữ 1,5 cm. Có tác dụng tạo phẳng hoặc tạo độ dốc ngang cho cầu 2- Lớp phòng n−ớc, có tác dụng không cho n−ớc thấm vμo trong bản mặt cầu. Có chiều dầy 1 ữ 1,5 cm . Bao gồm một lớp nhựa nóng bên trên phủ một lớp vải thô tẩm nhựa vμ phủ tiếp một lớp nhựa lên trên. Có thể bỏ đ−ợc lớp nμy nếu mặt cầu có độ dốc dọc lớn hoặc lμ bê tông DƯL không nứt. 3- Lớp bê tông bảo hộ, mác 200 có l−ới cốt thép ∅4 mắt l−ới 200x200. Lớp nμy có tác dụng chống các va đập cục bộ trong các cầu có bản mặt cầu lắp ghép. Đối với cầu có bản mặt cầu đổ tại chỗ ta có thể bỏ đ−ợc lớp nμy. 4- Lớp bê tông nhựa, chiều day 4 ữ5cm. Loại mặt cầu bẳng bê tông atphan th−ờng đ−ợc sử dụng vì nó có khả năng chống thấm tốt, dễ dμng cho việc sửa chữa. b. Mặt cầu bằng BTXM 3 2 1 Mặt cầu bằng BTXM có lớp 1 vμ lớp 2 giống với mặt cầu bằng bê tông atphan. Lớp 3 lμ lớp BTXM mác 300 , có l−ới cốt thép dμy từ 6 ữ8cm. Loại mặt cầu nμy có c−ờng độ vμ khả năng chống thấm tốt. Tuy nhiên khi sửa chữa gặp khó khăn. Nếu đ−ờng bằng bê tông thì mặt cầu cũng phải bằng BTXM. c. Mặt cầu bằng thép 2 3 1 Ưu điểm: Tĩnh tải giảm, chiều cao kiến trúc nhỏ, mặt cầu còn tham gia lμm việc cùng với dầm chủ. Bộ môn Cầu Hầm 9
  10. Bμi giảng tổng luận cầu 1- Tấm thép có chiều dμy 10 ữ 12 mm đ−ợc tăng c−ờng bởi các s−ờn thép đ−ợc gọi lμ bản trực h−ớng. 2- L−ới cốt thép φ6 để tăng tính dính bám của bêtông atphan hoặc BTXM phía trên 3- Lớp bê tông nhựa hoặc bê tông atphan áp dụng mặt cầu nμy trong các tr−ờng hợp cần sửa chữa tăng c−ờng cho cầu cũ, cầu cần có tĩnh tải nhẹ (cầu Thăng Long) Các dạng bản trực h−ớng: 3.1.2. Cấu tạo mặt cầu đ−ờng sắt. a. Mặt cầu trần (tμ vẹt+ ray) 12 4 5 3 1. Ray chính; 2. Ray phụ; 3. Tμ vẹt; 4. Gỗ gờ; 5. Bu lông móc Ray chính: Th−ờng dùng loại có ký hiệu P43( 43kg/m). Có chiều dμi mỗi thanh ray l=12,5m hoặc loại 25m. Mối nối ray nên đặt đối xứng (giảm số lần xung kích khi tμu qua cầu, thuận tiện cho đặt bằng máy). Với cầu dμi thì nên dùng loại ray 25m để giảm số l−ợng mối nối. Ray phụ: Có thể dùng loại P43 hoặc P38 ( bằng hoặc nhỏ hơn ray chính) Nếu chiều dμi cầu lớn hơn 25 m hoặc cầu đặt trong đ−ờng cong thì phải đặt ray phụ phòng tr−ờng hợp tμu trật bánh. Ray phụ đặt trong ray chính vμ đ−ợc kéo dμi ra phạm vi mố 2,5m rồi uốn cong chập lại ở tim đ−ờng. Bộ môn Cầu Hầm 10
  11. Bμi giảng tổng luận cầu Tμ vẹt trên cầu: + Nếu lμ đ−ờng 1435 thì tμ vẹt của cầu có kích th−ớc 3000x200x200 + Nếu lμ đ−ờng 1000 thì tμ vẹt của cầu lμ loại 2200x200x200 Khoảng cách tối thiểu giữa các tμ vẹt lμ 10cm tối đa lμ 15cm. Nếu để gần thì lμ tăng tĩnh tải của cầu, nếu để xa thì sẽ lμ cho ray bị uốn lớn. - Để liên kết tμ vẹt với dầm ta dùng bu lông móc. Gỗ gờ: Để đảm bảo cự ly giữa các tμ vẹt vμ đảm bảo các tμ vẹt không xô lên nhau Ưu điểm : -Chiều cao kiến trúc nhỏ. -Cấu tạo đơn giản, tính tải nhỏ. Nh−ợc điểm: -Tiếng ồn lớn -Đμn hồi kém. -Ô nhiễm môi tr−ờng. b. Mặt cầu có máng ba lát. 12 4 3 5 7 8 6 1. Ray chính; 2. Ray phụ; 3. Tμ vẹt; 4. Đá dăm (ba lát) 5. Máng chứa đá dăm bằng BTCT; 6. ống thoát n−ớc; 7. Lớp bê tông bảo hộ; 8. Lớp phòng n−ớc. -Ray đặt trực tiếp trên tμ vẹt. -D−ới tμ vẹt lμ đá Ba lát dμy hơn 20 cm. -Bản mặt cầu bằng BTCT, có dạng lòng máng để chứa đá dăm. Ưu điểm: -Tạo sự đồng nhất giữa cầu vμ đ−ờng nên tμu chạy êm -Tính đμn hồi tốt. -Tuổi thọ lớn do có máng đá dăm vμ ống thoát n−ớc nên n−ớc thải trên cầu không ảnh h−ởng đến dầm Nh−ợc điểm: -Chiều cao kiến trúc lớn. Bộ môn Cầu Hầm 11
  12. Bμi giảng tổng luận cầu -Trọng l−ợng bản thân lớn áp dụng cho các cầu nhỏ, cầu gần khu dân c− vμ cầu gần ga c. Mặt cầu có ray đặt trực tiếp lên bản bê tông 1 2 4 1:1 3 7 6 5 1. Ray chính; 2. Ray phụ bằng thép góc L100x100x10; 3. Neo ray phụ vμo bê tông 4. Bu lông neo đặc biệt; 5. Thép đệm ray; 6. Đệm cao su dμy 1cm; 7. Vữa xi măng hoặc keo epoxy Ưu điểm: Chiều cao kiến trúc thấp nhất Tĩnh tải cầu lμ nhẹ nhất Nh−ợc điểm: Liên kết giữa ray vμ bản mặt cầu phức tạp áp dụng: Cho cầu đ−ờng sắt vμ cầu đ−ờng ôtô chạy chung ở những nơi cần giảm chiều cao kiến trúc. 3.2. Độ dốc, phòng n−ớc, thoát n−ớc trên cầu 3.2.1. Độ dốc trên cầu *Độ dốc dọc trên cầu - Độ dốc dọc trên cầu phụ thuộc vμo độ dốc dọc trên tuyến - Độ dốc có thể lμm độ dốc một chiều với cầu có 1 nhịp - Độ dốc dọc có thể lμ 2 chiều với cầu nhiều nhịp - Độ dốc dọc đ−ợc tạo bằng cách thay đổi chiều cao mũ trụ - Độ dốc dọc cμng lớn thì đất đắp đầu cầu cμng giảm vμ thoát n−ớc cμng nhanh tuy nhiên nếu độ dốc dọc quá lớn sẽ ảnh h−ởng đến chất l−ợng khai thác của cầu *Độ dốc ngang cầu (độ dốc thoát n−ớc) - Độ dốc ngang cầu đ−ợc tạo bằng cách thay đổi chiều dμy lớp vữa đệm hoặc thay đổi chiều cao tấm kê gối theo ph−ơng ngang cầu. Còn khi mặt cầu đ−ợc đổ tại chỗ thì độ dốc ngang đ−ợc tạo ngay trong quá trình đổ bê tông. - Độ dốc ngang có độ lớn từ 1,5-2% 3.2.2. Phòng n−ớc trên cầu -Lớp phòng n−ớc, có tác dụng không cho n−ớc thấm vμo trong bản mặt cầu. Có chiều dầy 1 ữ 1,5 cm . Bao gồm một lớp nhựa nóng bên trên phủ một lớp vải thô tẩm nhựa vμ phủ tiếp một lớp nhựa lên trên Bộ môn Cầu Hầm 12
  13. Bμi giảng tổng luận cầu - Ngoμi ra lớp phòng n−ớc còn đ−ợc sử dụng bằng một lớp vải phòng n−ớc. 3.3.3. Thoát n−ớc trên cầu - Thoát n−ớc trên cầu bằng độ dốc dọc, độ dốc ngang vμ ống thoát n−ớc - ống thoát n−ớc trên cầu có d ≥ 150mm, thò ra khỏi mặt d−ới của bê tông tối thiểu lμ 100mm + Đối với cầu ôtô cứ 1m2 diện tích hứng n−ớc phải có 1cm2 diện tích thoát n−ớc + Cầu đ−ờng sắt cứ 1m2 diện tích hứng n−ớc phải có 4cm2 diện tích thoát n−ớc 3.3. Lề ng−ời đi, lan can, nối tiếp giữa đ−ờng vμo cầu. 3.3.1. Lề ng−ời đi, lan can. a. Lề ng−ời đi: - Để đảm bảo an toμn, lề ng−ời đi đặt cao hơn mặt đ−ờng từ 20-40 cm. - Để giảm tĩnh tải có thể để lề ng−ời đi bằng với mặt đ−ờng nh−ng phải có giải phân cách cứng. - Trong cầu đ−ờng sắt lề ng−ời đi th−ờng để cho công nhân lμm công tác duy tu bảo d−ỡng. Các cầu có máng balat có chiều dμi lớn hơn 20m thì phải lμm 2 lμn ng−ời đi có lan can, nhỏ hơn chỉ cần một lề. Chiều rộng từ 50 đến 70cm. - Với các cầu có chiều dμi lớn hơn 60m thì cứ 30m phải lμm một sμn tránh ở ngoμi đ−ờng ng−ời đi rộng 1m dμi 1,5m. Nếu cầu có hai lμn ng−ời đi thì các sμn tránh nên đặt so le. b. Lan can. 3.3.2. Nối tiếp giữa đ−ờng vμo cầu. - Chiều rộng nền đ−ờng đắp đầu cầu lớn hơn chiều rộng từ lan can về hai phía lμ 50cm về mỗi bên trên một đoạn có chiều dμi ít nhất lμ 10m vμ vuốt nối vμo nền bình th−ờng trên một đoạn từ 15 đến 20m. - Nối tiếp giữa đ−ờng vμo cầu phải đảm bảo cho xe chạy êm thuận, ở những cầu nhịp nhỏ khi kết cấu nhịp tựa trực tiếp lên mố không qua gối cầu thì nối tiếp thực hiện nh− sau: - Với các cầu có khẩu độ lớn hơn 12m kê trên gối, các cầu dầm hay cầu khung, để nối tiếp từ đ−ờng vμo cầu ng−ời ta dùng bản quá độ. 3.4. Khe co giãn trên cầu 3.4.1. Mục đích vμ yêu cầu đối với khe co giãn Bộ môn Cầu Hầm 13
  14. Bμi giảng tổng luận cầu - Mục đích: để cho đầu dầm có thể chuyển vị tự do d−ới tác dụng của tải trọng, nhiệt độ, từ biến của bê tông. - Yêu cầu của khe co giãn: + Đảm bảo cho xe chạy êm thuận + Kín n−ớc + Thay thế vμ sửa chữa đơn giản + Giá thμnh rẻ 3.4.2. Khe co giãn dùng cho các chuyển vị nhỏ a. Khe biến dạng hở. A Miếng cao su 2cm 2cm - áp dụng cho các cầu nhỏ có l≤ 9m - Mật độ xe qua cầu thấp - Cấu tạo: chỉ có thép góc ốp ở đầu dầm. Ngoμi ra ng−ời ta còn ốp thêm một miếng cao su hình chữ U để xe chạy đ−ợc êm thuận. b. Khe biến dạng kín, tầng phòng n−ớc liên tục, dùng cho các cầu nhỏ hoặc chuyển vị nhỏ. 5 3 4 2 1 Cấu tạo: 1. Tấm co giãn: có thể bằng tôn tráng kẽm hoặc đồng thau 2. Lớp phòng n−ớc 3. Bê tông bảo hộ 4. Bi tum nhựa trộn cát 5. Mặt cầu Phạm vi áp dụng: Cho các khe co dãn có chiều dμi 2 – 3 cm. Ưu điểm: Tuổi thọ cao, xe chạy êm thuận. Bộ môn Cầu Hầm 14
  15. Bμi giảng tổng luận cầu Nh−ợc điểm: chế tạo phức tạp. 3.4.3. Khe co giãn dùng cho các nhịp có chiều dμi 12 ữ 40m a. Khe co giãn dạng bản thép tr−ợt 3 4 1 2 6 1. Thép bản chiều dμy 12 ữ 20mm 5 2. Tầng phòng n−ớc 3. Tấm chặn: Hμn vμo thép góc ở đầu kia, chặn không cho BT Atphanl dãn nở chiếm chỗ di chuyển của bản thép tr−ợt. 4. Thép góc th−ờng lμ thép đều cánh 125 x 125 x10. 5. Máng cao su để ngăn n−ớc 6. Thép neo Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ thi công, tuổi thọ cao. Nh−ợc điểm: Gây tiếng ồn lớn, không áp dụng đ−ợc với cầu thμnh phố vμ cầu qua khu vực đông dân c−. b. Khe co giãn cao su bản thép 1 5 2 4 3 1. Cao su 2. Bản thép: Tăng c−ờng độ cứng vμ chống hiện t−ợng nở ngang khi có áp lực bánh xe chạy qua. 3. Keo epoxy 4. Bu lông neo: Đặt ngay vμo đầu dầm khi đúc dầm: tại vị trí t−ơng ứng với lỗ bu lông của khe co dãn Bộ môn Cầu Hầm 15
  16. Bμi giảng tổng luận cầu 5. Bê tông cốt thép Ưu điểm: Chế tạo, thi công đơn giản. Nh−ợc điểm: Tuổi thọ thấp, th−ờng xuyên phải thay thế (10-15 năm). Phạm vi áp dụng: Dùng cho khe co dãn có chiều rộng từ 5 – 10 cm. c. Khe co giãn dạng răng l−ợc ( l≥40m) 1 3 2 4 5 1. Bản răng l−ợc lμm bằng thép 2. Thép góc 3.Bản mặt cầu 4. Bu lông hμn một đầu 5. Máng cao su - áp dụng cho cầu có chiều dμi nhịp ≥ 40m thậm chí đến 300m. Các cầu liên tục 3.4.4.Mặt cầu liên tục nhiệt: 2 1 3 1. Cốt thép bản 2. Lớp bê tông đổ sau 3. Lớp đệm đμn hồi. Đặc điểm : D−ới tác dụng của thẳng đứng lμm việc nh− dầm giản đơn. D−ới tác dụng của nhiệt độ, tải trọng ngang thì lμm việc nh− dầm liên tục. Khi hoạt tải qua khe co dãn th−ờng gây nên hiện t−ợng xung kích lớn, không êm thuận.Do vậy đối với cầu giản đơn nhiều nhịp, ng−ời ta th−ờng tìm cách giảm bớt số Bộ môn Cầu Hầm 16
  17. Bμi giảng tổng luận cầu l−ợng khe co dãn trên cầu bằng cách lμm mặt cầu liên tục nhiệt, nghĩa lμ d−ới tác dụng của tải trọng thẳng đứng, KCN vẫn lμm việc nh− KC nhịp giản đơn. Nh−ng d−ới tác dụng của chuyển vị theo ph−ơng dọc cầu vμ tải trọng ngang theo ph−ơng dọc cầu thì KCN lμm việc nh− một dầm liên tục. Bộ môn Cầu Hầm 17
  18. Bμi giảng tổng luận cầu Ch−ơng 4. Gối cầu 4.1 Khái niệm chung 4.1.2. Tác dụng của gối cầu Gối cầu lμm nhiệm vụ truyền áp lực tập trung từ kết cấu nhịp xuống mố trụ vμ đảm bảo cho kết cấu nhịp có thể quay hoặc di động tự do d−ới tác dụng của hoạt tải vμ nhiệt độ Có hai loại gối cầu: - Gối cố định truyền áp lực qua một điểm nhất định vμ chỉ cho phép đầu dầm có chuyển vị xoay - Gối di động truyền áp lực qua một điểm vμ cho phép dầm có chuyển vị xoay vμ chuyển vị theo ph−ơng dọc hoặc ph−ơng ngang cầu 4.1.3. Nguyên tắc bố trí gối cầu - Đối với dμn chủ (đ−ờng ô tô): Một mặt phẳng dμn chủ có một đầu đặt gối cố định một đầu đặt gối di động theo ph−ơng dọc. Mặt phẳng dμn chủ còn lại một đầu đặt gối di động theo ph−ơng ngang một đầu đặt gối di động theo cả ph−ơng dọc vμ theo ph−ơng ngang. Thuy nhiên gối di động theo hai ph−ơng lμ rất phức tạp nên khi bố tri ng−ời ta đặt gối di động theo đ−ờng chéo. - Đối với cầu dμn giμn đ−ờng sắt vμ cầu có dầm giản đơn có bề rộng mặt cầu không lớn (≤12-15m) thì chỉ bố trí một đầu đặt gối di động theo ph−ơng dọc cầu, một đầu đặt gối cố định. - Đối với cầu có chiều rộng mặt cầu lớn dầm ở giữa một đầu đặt gối cố định một đầu đặt gối di động. Các dầm ở xa tim cầu một đầu đặt gối di động theo ph−ơng ngang một đầu đặt gối di động theo cả hai ph−ơng hoặc đặt theo dạng đ−ờng chéo. Bộ môn Cầu Hầm 18
  19. Bμi giảng tổng luận cầu - Đối với cầu liên tục nếu mặt cầu không lớn thì chỉ cần bố trí gối cầu đảm bảo chuyển vị xoay vμ chuyển vị dọc cầu, đối với mặt cầu lớn thì phải bố trí để đảm bảo cả chuyển vị theo ph−ơng ngang cầu. - Đối với dầm giản đơn nhiều nhịp, thông th−ờng trên một trụ ng−ời ta bố trí một gối cố định một gối di động, tuy nhiên trong tr−ờng hợp trụ có chiều cao lớn thì không nên bố trí gối cố định trên trụ nμy. - Đối với cầu dầm liên tục, gối cố định đ−ợc đặt ở một trong các trụ ở giữa có chiều cao thấp, mố vμ trụ còn lại đặt gối di động. 4.2. Cấu tạo chung một số loại gối cầu 4.2.1. Gối cầu BTCT a. Gối tiếp tuyến bằng thép 4 1 10 6 40 2 3 40 10 5 10 1. Thớt trên (dầy 40mm) 2. Thớt d−ới, mặt cong (dμy 40mm) 3. Thép bản (chiều dμy 20mm) 4;5. Cốt thép neo để neo bẻn thép vμo bệ 6. Chốt thép Thớt trên vμ d−ới đều đ−ợc lμm từ thép đúc hoặc thép mμi.Thớt d−ới có bề cong. Tính khớp của gối đ−ợc đảm bảo bằng việc tiếp xúc giữa một mặt phẳng vμ một mặt trụ, hai thớt có thể lăn hoặc tr−ợt lên nhau. Đối với gối cố định dùng một chốt thép phi 32, chốt chặt thớt trên vμ thoét d−ới, ngăn cản chuyển vị theo mọi ph−ơng. Bộ môn Cầu Hầm 19
  20. Bμi giảng tổng luận cầu Đối với gối di động: Có cấu tạo t−ơng tự nh− gối cố định nh−ng th−ơng cao hơn một chút. Để đảm bảo chuyển vị theo ph−ơng dọc cầu có thể xử lý bằng hai cách: Cách 1: Không lμm chốt thép nh−ng cần lμm thêm nẹp để chống chuyển vị theo ph−ơng ngang cầu. Cách 2: Lμm chốt hình Ô van theo ph−ơng dọc cầu. *Kích th−ớc: Theo ph−ơng dọc cầu: a = 130 – 300 mm. Theo ph−ơng ngang cầu: b = 100 – 600 mm. Chiều cao : h = 60 – 160 mm Hệ số ma sát: f = 0,5. *Nhận xét: So với các loại gối khác, gối tiếp tuyến có chiều cao t−ơng đối thấp, cấu tạo đơn giản. áp dụng cho những nhịp có chiều dμi ngắn từ 12 ữ18m b. Gối di động bằng 1 con lăn thép cắt vát 1 4 6 7 3 2 5 1. Thớt trên 2. Thớt d−ới 3. Con lăn 4;5. Thép neo 6. Bản thép 7. S−ờn tăng c−ờng áp dụng cho những nhịp có chiều dμi từ 18 ữ 40m Bộ môn Cầu Hầm 20
  21. Bμi giảng tổng luận cầu c. Gối cao su bản thép tc tc ts ti - áp dụng cho những nhịp có chiều dμi từ 12ữ40 m (việc chọn gối cao su phụ thuộc vμo chiều dμi vμ lực tác dụng) - tc: lớp bảo vệ có chiều dμy từ 4ữ6 mm - ts: chiều dμy các lá thép từ 2ữ5 mm - ti: chiều dμy các lớp cao su từ 10ữ16 mm *Ưu điểm: - Không cần liên kết đặc biệt giữa gối, mố trụ vμ dầm - Chiều cao gối thấp - Chiều cao gối cố định vμ gối di động khác nhau ít - Chịu động đất tốt *Nh−ợc điểm - Tuổi thọ của gối thấp, trung bình từ 15 đến 20 năm d. Gối cao su chậu thép 3 5 4 6 1 7 2 1. Cao su 2. Chậu thép hình tròn 3. Bản thép (thớt trên) 4. Lá thép hợp kim 5. Đĩa PTFE 6. Gioong cao su ( để kín n−ớc) 7. Nắp đậy bằng thép (thớt giữa) Tính khớp đ−ợc đảm bảo thông qua biến dạng của phần cao su. Bộ môn Cầu Hầm 21
  22. Bμi giảng tổng luận cầu Chuyển vị cho phép theo đa ph−ơng thông qua sự tr−ợt t−ơng đối của tấm hợp kim lên thớt giữa, tấm teflon cho phép giảm tối đa ma sát tr−ợt, f = 0,02 ữ0,05 Trong tr−ờng hợp muốn khống chế chuyển vị theo ph−ơng nμo thì có thể đặt nẹp để chống chuyển vị theo ph−ơng đó. Phạm vi áp dụng: Dùng cho các cầu liên tục co tải trong lớn, phản lực gối lớn, có thể đạt 100 – 2600 T. 4.2.2. Gối cầu dầm thép a. Gối tiếp tuyến ( t−ơng tự gối tiếp tuyến cầu BTCT) b. Gối con lăn bằng thép 180-:-200 - Đ−ờng kính con lăn d=180 ữ200mm dùng con lăn tròn Toμn bộ thớt trên, thớt d−ới, thơt giữa đều đ−ợc lμm bằng thép. Liên kết giữa thớt trên, d−ới vμo KCN vμ Mố có thể dùng các thanh thép neo hoặc dùng bu lông liên kết. Ngoμi ra còng sử dụng các nẹp đứng vμ ngang để chống các chuyển vị ngang vμ đảm bảo cho các con lăn đồng thời lμm việc. Nhận xét: Chiều cao gối nhỏ, cấu tạo đơn giản. Hệ số ma sát nhỏ: f = 0.05. Hiện nay đ−ợc áp dụng rộng rãi trên cầu đ−ơng bộ với nhịp nhỏ hơn 33 m. - Nếu đ−ờng kính con lăn lớn hơn 200 mm thì dùng con lăn cắt vát c. Gối có nhiều con lăn (2 ữ4 con lăn) 1. Thớt trên 1 2. Thớt d−ới 3. Mâm quay 3 4 4. Con lăn 2 Bộ môn Cầu Hầm 22
  23. Bμi giảng tổng luận cầu 4.2.3. Gối cầu dμn thép a. Gối cố định 1 1. Thớt trên 2. Thớt d−ới 2 4.3.Tính toán gối cầu 4.3.1.Tính toán gối tiếp tuyến vμ gối con lăn. Tải trọng tác dụng: -Phản lực gối do tải trọng tính toán (có xét đến hệ số tải trọng vμ hệ số xung kích): Xác định kích th−ớc gối: -Theo ph−ơng ngang cầu: Đ−ợc chọn bằng chiều rộng đáy s−ờn dầm với cầu BTCT, hoặc bằng chiều rộng bản cánh d−ới của dầm thép. -Theo ph−ơng dọc cầu: Đ−ợc xác định theo công thức: A b = a.R em Trong đó: Rem lμ c−ờng độ tính toán chiu ép mặt của bê tông, xác định theo công thức: Rem = γ.Rn Rn C−ờng độ chịu nén dọc trục của bê tông F γ= 3 Fem Với Fem lμ diện tích ép mặt F lμ diện tích tính toán có cùng trọng tâm với diện tích ép mặt Ngoμi ra kích th−ớc gối cầu theo ph−ơng dọc cần thảo mãn yêu cầu về cấu tạo: Không nhỏ hơn 18 – 20 cm. -Bán kính con lăn: Xác định theo công thức: Bộ môn Cầu Hầm 23
  24. Bμi giảng tổng luận cầu A r = 2.Rc .a Trong đó: a: lμ chiều dμi đ−ờng tiếp xúc. Rc =0.04Ro; R0 lμ c−ờng độ tính toán của thép lμm con lăn Kiểm toán: -Kiểm toán tiết diện con lăn: Đối với con lăn bằng BTCT, cần kiểm toán tiết diện con lăn theo công thức: A≤ Rn.Fb+Ra.Fa Trong đó: Fb lμ diện tích tiết diện bê tông Fa lμ diện tích cốt thép thẳng đứng trong bê tông -Kiểm toán vùng bê tông chiu nén d−ới thớt d−ới: Công thức: A ≤ θ.Rn.Fem+ μk Ra.Fa θ : hệ số xét đến ảnh h−ởng của chịu nén cục bộ của bê tông: θ=4-3 Fem / F μk : hệ số xét đến hμm l−ợng thép n1 f1l`1 + n2 f2l21 μk = l1l2.s n1 , f1 ,l`1 Lần l−ợt lμ số l−ợng , diện tích, chiều dμi của các thanh thép trong một l−ới, theo một ph−ơng. n , f ,l Lần l−ợt lμ số l−ợng , diện tích, chiều dμi của các thanh thép 2 1 2 `2 trong một l−ới, theo ph−ơng còn lại. 4.3.2. Tính gối cao su phẳng -Xác định góc tr−ợt do lực hãm xe: T γ = T F.G Trong đó : F lμ diện tích gối G lμ mô đuyn đμn hồi tr−ợt cảu cao su, G=7-14KG/cm2 -Xác định chiều cao gối di động Δ h= max tgγ Trong đó : Δ max lμ chuyển vị của đầu KCN do nhiệt độ Bộ môn Cầu Hầm 24
  25. Bμi giảng tổng luận cầu tgγ lμ tri số cho phép của góc tr−ợt gối cao su do biến dạng nhiệt. Ngoμi a khi bố trí gối cao su cần đảm bảo thỏa mãn điều kiện: tg(γ + γ T ) ≤ 0.6 -Kiểm toán ứng suất nén của cao su: A σ = ≤ m.R tb F Trong đó: F lμ diện tích gối cao su. A- phản lực gối R tb lμ c−ờng độ tính toán trung bình của cao su. m lμ hệ số điều kiện lμm việc, th−ờng lấy 0.75 -Kiểm toán độ lún của gối: Δ v ≤ 0.05h Trong đó: A. h Δ = ∑ i v 3.GFμ Trong đó: Hi lμ chiều dμy của các lớp cao su. μ lμ hệ số phụ thuộc vsò hình dạng, kích th−ớc gối -Kiểm toán ổn định tr−ợt của gối cao su: f.A ≤ T Trong đó: T lμ lực ngang truyền đến gối F lμ hẹ số ma sát tr−ợt lấy bằng 0.2 – 0.3 4.3.3. Tính gối con quay 3.4.3.1. Tính gối cố định -Xác định kích th−ớc của thớt d−ới: ad.bd Tải trọng tác dụng: A, H, M. Kích th−ớc xác định theo biểu thức: A M σ duoi = + ≤ R max F W em Trong đó: A lμ phản lực gối tính toán. Bộ môn Cầu Hầm 25
  26. Bμi giảng tổng luận cầu H lμ lực ngang tính toán M mô men uốn tính toán : M=H.hd Với hd lμ khoảng cách từ tim chốt đến đáy thớt d−ớì F lμ diện tích thớt d−ới F = ad.bd, a 2 .b W lμ mô mo men chống uốn của diện tích thớt d−ới: W= d d 6 Rem lμ c−ờng độ chịu ép mặt của bê tông d−ới thớt d−ới -Xác định kích th−ớc của thớt trên: at.bt Kích th−ớc xác định theo biểu thức: tren A M σ max = + ≤ Rt Fem W Trong đó: A lμ phản lực gối tính toán. H lμ lực ngang tính toán M mô men uốn tính toán : M=H.ht Với ht lμ khoảng cách từ tim chốt đến đáy thớt trên Fem , W lμ diện tích vμ mômen chống uốn của diện tích thép của KCN chịu ép mặt Rt lμ c−ờng độ tính toán của thép tiếp xúc với thớt trên -Kiểm toán tiết diện giữa thớt d−ới: M σ = y ≤ R J d u Trong đó: M lμ mô men tại tiết diện giữa của thớt d−ới: M=Fdbded-0,5.H.Zd Với Fd lμ diện tích nửa biểu đồ áp lực phía chịu nén nhiều hơn Ed lμ khoảng cách từ trọng tâm biểu đồ Fd đến tiết diện tính toán Bd lμ bề rộng của thớt d−ới theo ph−ơng ngang cầu Z d lμ khoảng cách từ đáy thớt d−ới đến trọng tâm tiết diện tính toán. J lμ mômen quán tính của tiết diện tính toán đối với TTH Y lμ khoảng cách từ TTH đến điểm xa nhất của tiết diện tính toán Ru lμ c−ờng độ tính toán chịu uốn của thép lμm gối -Kiểm toán tiết diện giữa thớt trên : T−ơng tự nh− tr−ờng hợp thơt d−ới nh−ng thay M= Ftbtet-0,5.H.Zt Bộ môn Cầu Hầm 26
  27. Bμi giảng tổng luận cầu 4.3.3.2. Tính gối di động -Xác định chiều dμi cần thiết của thớt d−ới: a= (k-1).ak+Δ+2c Trong đó: K lμ số l−ợng con lăn ak lμ khoảng cách giữa tâm các con lăn. c lμ khoảng cách tối thiểu từ chỗ tựa của con lăn đến mép của con quay hoặc thớt.Khoảng cách nμy tối thiểu lμ 5cm Δ lμ chuyển vị của đầu KCN gây ra do nhiệt độ, hoạt tải, tĩnh tải Δ1=α.t.L chuyển vị do nhiệt độ σ.l Δ = chuyển vị do hoạt tải 2 E Δ3 chuyển vị do hoạt tải, co thể bỏ qua α lμ hệ số dãn nở nhiệt của thép do nhiệt độ, bằng 0,000012 t lμ nhiệt độ chênh lệch tính toán L lμ khoảng cách từ gối di động đang xét đến gối cố định σ lμ ứng suất trung bình ở biên dầm chủ do hoạt tải tính toán gây ra. -Xác định đ−ờng kính của con lăn: PE σ = 0,423 ≤ R 0,5dl em Trong đó: P lμ áp lực truyền lên con lăn, tính gần đúng coi các con lăn chịu lực đều nhau: A P= k E lμ môđuyn đμn hồi của thép chế tạo gối cầu d, l lμ chiều dμi vμ đ−ờng kính con lăn Bộ môn Cầu Hầm 27
  28. Bμi giảng tổng luận cầu Ch−ơng V.Các vấn đề cơ bản trong thiết kế vμ xây dựng cầu I. các số liệu đầu vμo trong thiết kế vμ xây dựng cầu. 1. Bình đồ khu vực Lựa chọn đ−ợc vị trí xây dựng cầu, bố trí công trình. Cầu lớn : Th−ờng chọn khúc sông có hai bờ sông song song với nhau, vsf vị trí lòng sông hẹp nhất trong phạm vi xây dựng. Lựa chọn đ−ờng tim dọc cầu vuông góc với h−ớng dòng chảy. Cầu nhỏ: H−ớng cầu th−ờng đặt theo h−ớng tuyến đ−ờng. Phải xác định đ−ợc góc giữa tim dọc cầu vμ h−ớng dòng chảy. Nên cố gắng đ−a tim dọc cầu vuông góc với h−ớng dòng chảy vμ cμng gần 90o cμng tốt, bằng cách cải tạo dòng chảy. 2.Trắc dọc Trắc dọc đ−ờng đen: Căn cứ vμo trắc dọc đ−ờng đen để đ−a ra các ph−ơng án kiến nghị về kết cấu, đặc biệt lμ việc bố trí KCN vμ vị trí của Mố trụ cầu. Đối với cầu nhỏ, Trắc dọc đ−ờng đỏ phải căn cứ vμo trắc dọc của tuyến đ−ờng nh−ng không đ−ợc vi phạm khổ tĩnh không d−ới cầu. 3.Địa chất, thuỷ văn Căn cứ vμo địa chất tìm ra đ−ợc vị trí bố trí hợp lý Mố tru cầu, xác định đ−ợc loại móng trên nền thiên nhiên hoặc móng cọc ( cọc đóng , khoan nhồi),xác định đ−ợc vị trí đặt mũi cọc. Căn cứ vμo địa chất thuỷ văn xác định đ−ợc: Xói chung, xói cục bộ của lòng sông để xác định đ−ợc vị trí của đáy bệ vμ đỉnh bệ móng. Căn cứ vμo mực n−ớc để xác định đ−ợc cao độ đáy dầm, các áp lực đẩy nổi, các diện tích chắn gió, vị trí va xô tμu thuyềnkhi tính Mố trụ. MNTK: Cầu lớn: P1% Bộ môn Cầu Hầm 28
  29. Bμi giảng tổng luận cầu Cầu trung: P2% Cầu nhỏ: P4% Cống: P5% II.Các giai đoạn thiết kế. Cầu lớn : 1.Giai đoạn tiền khả thi. 2.Giai đoạn khả thi. 3.Giai đoạn thiết kế kỹ thuật. 4.giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công, bản vẽ thi công. Cầu trung: 1.Giai đoạn tiền khả thi. 2.Giai đoạn khả thi. 3.Giai đoạn thiết kế kỹ thuật + thiết kế thi công. Cầu nhỏ: 1.Giai đoạn khả thi. 2.giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công. 1.Giai đoạn tiền khả thi / khả thi. Cần chỉ ra đ−ợc sự cần thiết phải xây dựng cầu. Xác định đ−ợc vị trí v−ợt sông: Tim cầu vuông góc với h−ớng dòng chảy, địa chất tốt, lòng sông ổn định Đ−a ra từ 3  5 ph−ơng án sơ bộ . Phải đ−a ra đ−ợc các kích th−ớc chủ yếu, vật liệu chủ yếu vμ tính đ−ợc các loại vật liệu vμ phải dự kiến đ−ợc các biện pháp thi công Mố trụ, KCN t−ơng ứng với ph−ơng án đó, việc bố trí trang thiết bị, nguồn nhân công, nguồn vật liệu, Từ đó tính đựoc tổng dự toán của công trình cầu. Cần phải lập đ−ợc các bản vẽ sau: +Bình đồ khu vực cầu. +Trắc dọc lòng sông vμ đ−ờng đỏ. +Bố trí chung toμn bộ kết cấu. +Cấu tạo Mố, trụ vμ mặt cắt ngang điển hình. 2.Giai đoạn thiết kế kỹ thuật. Bộ môn Cầu Hầm 29
  30. Bμi giảng tổng luận cầu Căn cứ vμo ph−ơng án đã đ−ợc lựa chọn trong giai đoạn thiết kế khả thi, tiến hμnh tính toán, thiết kế chi tiết từng bộ phận cảu kết cấu. Tμi liệ duyệt gồm: -Thuyết minh: +Bảng tính địa chất thuỷ văn. +Bảng tính KCN. +Bảng tính Mố trụ. +Bảng tính móng. +Thuyết minh chung cho toμn bộ ph−ơng án. +Bảng tính dự toán. -Bản vẽ: Tất cả các bản vẽ cấu tạo, bố trí Cốt thép của tất cả các chi tiết trong cầu vμ các ph−ơng án dự kiến thi công. 3.Thiết kế kỹ thuật thi công ( Thiết kễ bản vẽ thi công). Giai đoạn nμy chủ yếu triển khai chi tiết các bản vẽ trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật mọt cách tỷ mỉ để đảm bảo khi đ−a bản vẽ ra công tr−ờng công nhân có thể đọc đ−ợc. 4.Thiết kế công nghệ thi công. Giai đoạ nμy chủ yếu do các nhμ thầu căn cứ vμo trang thiết bị hiên có của mình để thiết kế các biện pháp thii công các kế cấu đảm bảo kỹ thuật, tận dụng đ−ợc các nguồn lực của đơn vị mình vμ giá thμnh thi công lμ thấp nhất. III.Các tiêu chuẩn sử dụng trong thiết kế cầu cống. 1.Quy trình thiết kế cầu cống theo các trạng thái giới hạn (QT 18  79). Hiện nay vẫn cho phép sử dụng. Quy trình nμy dựa trên quy phạm của liên xô cũ: CH200-62 vμ quy phạm BCH 365-67. 1.1Trạng thái giới hạn I: Trạng thái giới hạn về c−ờng độ, ổn định, vμ độ bền mỏi. 1.2. Trạng thái giới hạn II: TTGH về biến dạng, độ võng ( độ cứng). 1.3. Trạng thái giới hạn III: TTGH về nứt, chỉ xét với các kết cấu BTCT. Bộ môn Cầu Hầm 30
  31. Bμi giảng tổng luận cầu Khi tính toán kết cấu theo các trạng thái giới hạn ng−ời ta đ−a vμo một loạt các hệ số: -Hệ số v−ợt tải: Hệ số v−ợt tải của tĩnh tải nt, hệ số v−ợt tải của hoạt tải nh. -Hệ số đồng chất k: xét đến tính không đồng nhất của vật liệu xây dựng. -Hệ số điều kiện lμm việc m: xét đến sự sai lệch trong quá trình xây dựng với thiết kế 2. Quy trình 22TCN-272-05. Đ−ợc xây dựng dựa theo QT AASHTO của Mỹ, thiết kế theo hệ số tải trọng Các quy định của Bộ Tiêu chuẩn nμy dựa vμo ph−ơng pháp luận Thiết kế theo hệ số tải trọng vμ hệ số sức kháng (LRFD). Các hệ số đ−ợc lấy từ lý thuyết độ tin cậy dựa trên kiến thức thống kê hiện nay về tải trọng vμ tính năng của kết cấu. • Trạng thái giới hạn c−ờng độ I • Trạng thái giới hạn c−ờng độ II • Trạng thái giới hạn c−ờng độ III • Trạng thái giới hạn đặc biệt IV • Trạng thái giới hạn sử dụng V • Trạng thái giới hạn mỏi VI IV. các loại tải trọng trong thiết kế cầu. 1.QT18-79. 1.1. Tĩnh tải. Tuỳ thuộc vμo từng bộ phận của kết cấu mμ tĩnh tải sẽ thay đổi. Với KCN tĩnh tải lμ trọng l−ợng bản thân, trọng l−ợng lan can, gờ chắn bánh, các lớp phủ mặt cầu. Khi tính Mố, tĩnh tải gồm trong l−ợng bản thân, tĩnh tải từ KCN truyền xuống. Khi tính trụ, tĩnh tải gồm tĩnh tải bản thân, tĩnh tải từ KCN truyền xuống 1.2. Hoạt tải. Căn cứ vμo kết quả nghiên cứu các loại hoạt tải trên cầu, của các đoμn xe ôtô trong thực tế, ng−ời ta xác định đ−ợc trọng l−ợng vμ cự ly các xe có thể gây Bộ môn Cầu Hầm 31
  32. Bμi giảng tổng luận cầu ra đ−ợc tác dụng lớn nhất, nguy hiểm nhất cho công trình. Từ đó ng−ời ta lập ra thμnh các đoμn xe tiêu chuẩn, nh−: H10,H13,H30,X60,XB80. Đối với tμu hoả: Trong thiết kế sẽ quy định một số đoμn tμu tiêu chuẩn theo trong l−ợng một trục đầu máy Tz. Theo đó có các đoμn tμu tiêu chuẩn sau: T10; T22; T24; T26. Đối với ng−ời: Tải trọng ng−ời đ−ợc đ−a vμo trong tính toán cầu nh− sau: Cầu đ−ờng bộ: 300kG/m2. Cầu cho ng−ời đi bộ: 450 kG/m2. Cầu đ−ờng sắt: 1000kG/m2. 1.2. Lực ly tâm. Chỉ xuất hiện trong tr−ờng hợp cầu cong. + Cầu đ−ờng bộ: Bộ môn Cầu Hầm 32
  33. Bμi giảng tổng luận cầu Chỉ tính lực ly tâm khi mμ bán kính cong ≤ 600 m. Lực ly tâm lμ lực nằm ngang theo ph−ơng ngang cầu, có điểm đặt tại đỉnh mựt đ−ờng xe chạy. Khi tính toán coi lμ lực rải đều, có c−ờng độ đ−ợc tính nh− sau: 15. P 0.15.P C = ∑ không nhỏ hơn khi R < 250 m (100 + R).l l 15. P 0.4.P C = ∑ không nhỏ hơn khi 250 m ≤R ≤ 600 m. (100 + R).l l Trong đó : ΣP lμ tổng trọng l−ợng các xe trên cầu. P: Trọng l−ợng của xe nặmg nhất trong đoμn xe tiêu chuẩn. L: Chiều dμi của đ−ờng ảnh h−ởng. Chú ý : Công thức trên chỉ tính cho một lμn xe. Nừu có nhiều lμn xe thì phải nhân với hệ số lμn xe. + Với cầu đ−ờng sắt: Phải tính lực lý tâm trong mọi tr−ờng hợp. Lực ly tâm lμ lực nằm ngang theo ph−ơng ngang cầu, đặt cách đỉnh ray 2m. Khi tính toán cũng coi nh− lμ tải trọng phân bố đều, c−ờng độ lμ C, đ−ợc tính nh− sau: 180 C = .K không nhỏ hơn 0.15.K R. Trong đó : K lμ cấp hoạt tải thẳng đứng rải đều t−ơng đ−ơng. 1.4. Lực hãm xe. Lμ lực nằm ngang theo ph−ơng dọc cầu. + Với cầu đ−ờng bộ: Lμ lực nằm ngang đặt tại mặt đ−ờng xe chạy. Nh−ng trong tính toán Mố trụ thì cho phép đ−ợc coi nh− đặt tại trọng tâm của Gối cầu. Khi tính toán coi lμ lực tập trung, có giá trị phụ thuộc vμo chiều dμi nhịp.Tính nh− sau: T=0.3P ( l≤ 25m) T=0.6P (25m< l < 50 m). Bộ môn Cầu Hầm 33
  34. Bμi giảng tổng luận cầu T=0.9P (l ≥ 50m). Trong đó: P lμ trọng l−ợng của xe nặng nhất trong đoμn xe tiêu chuẩn. L lμ chiều dμi nhịp lấy với chiều dμi lớn nhất. + Với cầu đ−ờng sắt: Lμ tải trọng rải đều, đặt cách đỉnh ray 2m, có gía trị : T= 10% trọng l−ợng của hoạt tải tiêu chuẩn rải đều t−ơng đ−ơng. 1.5. Lực lắc ngang. Do các xe cộ đi lệch tâm so với tim cầu gây ra, lμ lực nừm ngang theo ph−ơng ngang cầu. + Với cầu đ−ờng bộ: Lμ tải trọng nằm ngang, rải đều đặt ngay tại mặt đ−ờng xe chạy, có giá trị nh− sau: q=0.2 (T/m) với H10; H13. q= 0.4 (T/m) với H30. Trong tr−ờng hợp kiểm toán lμ xe nặng, coi lμ lực tập trung, có giá trị nh− sau: Q=5T ( với xe XB80). Q=4T ( với xe X60). + Với cầu đ−ờng sắt: Gió theo ph−ơng ngang cầu lμ lực nằm ngang, rải đều, đặt cách đỉnh ray 2m, có giá trị: R=0.025.Z(T/m) Trong đó: Z lμ cấp hoạt tải thắng đứng của đoμn tμu. 1.6. Lực gió ngang cầu. Lực gió ngang cầu co lμ lực tập trung đặt tại trọng tâm cấu kiện, đ−ợc xác định bằng c−ờng độ gió nhân với diện tích chắn gió của cấu kiện. Diện tích chắn gió xác định nh− sau: Fcg = Fck x k Trong đó: Fcg lμ Diện tích chắn gió của cấu kiện Fck Diện tích cấu kiện Bộ môn Cầu Hầm 34
  35. Bμi giảng tổng luận cầu k Hệ số rỗng của cấu kiện. k=0.3  0.8 Đối với lan can. k=0.4 đối với cầu dμn thép có hai mặt phẳng dμn. k=0.5 đối với cầu dμn thép co ba mặt phẳng dμn trở lên. k=1 đối với kết cấu Mố trụ vμ kết cấu nhịp kiểu dầm đặc. C−ờng độ gió ω xác định nh− sau: Cầu đ−ờng bộ: ω = 50 kG/m2 trong tr−ờng hợp có xe trên cầu ω = 180 kG/m2 trong tr−ờng hợp không có xe trên cầu. Cầu đ−ờng sắt: ω = 100 kG/m2 trong mọi tr−ờng hợp. Gió theo ph−ơng dọc cầu lấy bằng 60% lực gió ngang cầu khi tính dμn thép, lấy bằng lực gió ngang cầu khi tính Mố trụ. 1.7. Lực va xô theo ph−ơng dọc vμ ph−ơng ngang cầu. Đặt tại vị trí MNTT theo h−ớng dọc vμ ngang cầu. Lμ lực tập trung nằm ngang theo ph−ơng dọc vμ ngang cầu. Giá trị phụ thuộc vμo cấp thông thuyền trên sông, xác định theo bảng tra (bảng 26- trang 98 QT79). 1.8. Lực ma sát gối Xuất hiện khi con lăn của gối di động dịch chuyển theo ph−ơng dọc cầu, đó lμ lực nằm ngang theo ph−ơng dọc cầu, tính nh− sau: T=f.V (T). Trong đó: f lμ hệ số ma sát. V lμ phản lực gối từ KCN truyền xuống Mố trụ cảu tĩnh tải vμ hoạt tải. 1.9. Tải trọng thi công. Đ−ợc quy định riêng trong các tiêu chuẩn thi công. 1.10. Tải trọng động đất. Chỉ tính khi có động đất từ cấp VI trở lên. Đối với các cầu lớn, cấp động đất đ−ợc tăng lên một cấp so với cấp động đất của vùng đó. Bộ môn Cầu Hầm 35
  36. Bμi giảng tổng luận cầu 2.Tiêu chuẩn 22TCN272-05. 2.1. Nguyên lý chung. Để đảm bảo cho công trình an toμn thì khi thiết kế các cấu kiện phải đ−ợc thoả mãn điều kiện sau: Mỗi cấu kiện vμ liên kết phải thỏa mãn Ph−ơng trình 1 với mỗi trạng thái giới hạn, trừ khi đ−ợc quy định khác. Đối với các trạng thái giới hạn sử dụng vμ trạng thái giới hạn đặc biệt, hệ số sức kháng đ−ợc lấy bằng 1,0, trừ tr−ờng hợp với bu lông thì phải áp dụng quy định ở Điều 6.5.5. Mọi trạng thái giới hạn đ−ợc coi trọng nh− nhau. ∑ηi Yi Qi ≤ Φ Rn = Rr (1.3.2.1-1) với : ηi= ηD ηR ηl > 0,95 (1.3.2.1-2) Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại của Yi: 1 η = ≤1,0 i η η η D R I (1.3.2.1-3) Trong đó : Yi = hệ số tải trọng : hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực. Φ = hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho sức kháng danh định đ−ợc ghi ở các Phần 5, 6, 10, 11 vμ 12. ηi = hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d− vμ tầm quan trọng trong khai thác. ηD = hệ số liên quan đến tính dẻo đ−ợc ghi ở Điều 1.3.3. ηR = hệ số liên quan đến tính d− đ−ợc ghi ở Điều 1.3.4. ηI = hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác đ−ợc ghi ở Điều 1.3.5. Qi = ứng lực Rn = sức kháng danh định Bộ môn Cầu Hầm 36
  37. Bμi giảng tổng luận cầu Rr = sức kháng tính toán : ΦRn ΦRn=η.Σγi.Qi. Trong đó: Φ hệ số s−c kháng, xác định theo thống kê. Rn c−ờng độ danh định hoặc sức kháng danh định của vật liệu. η Hệ số điều chỉnh tải trọng. η= η0ηkηi 2.2. Tải trọng 2.2.1. tĩnh tải Trọng l−ợng bản thân. Lớp phủ mặt cầu. Trọng l−ợng đất ở trên kết cấu ( nếu có). 2.2.2. Hoạt tải. Xe HL93 + Tải trọng lμn. Xe 2 trục + Tải trọng lμn. Tải trọng lμn: Lμ tải trọng rải đều phân bố có gía trị q= 9,3 KN/m coi lμ dμi vô tận vμ phân bố trên chiều rộng 3m theo ph−ơng ngang cầu. Ng−ời đi bộ: Tải trọng ng−ời đi co lμ tải trọng rải đều t−ơng đ−ơng, lấy bằng 3.10-3Mpa. 2.2.3.Hệ số lμn xe. Trong tính toán hệ số lμn xe đ−ợc sử dụng phải đ−ợc lấy theo bảng sau: Bộ môn Cầu Hầm 37
  38. Bμi giảng tổng luận cầu Bảng 3.6.1.1.2.1- Hệ số lμn ″m″ Số lμn chất tải Hệ số lμn (m) 1 1,20 2 1,00 3 0,85 > 3 0,65 2.2.4. Lực xung kích. Hệ số áp dụng cho tải trọng tác dụng tĩnh đ−ợc lấy bằng: (1 + IM/100) Lực xung kích không đ−ợc áp dụng cho tải trọng bộ hμnh hoặc tải trọng lμn thiết kế. tác động tĩnh học của xe tải hay xe hai trục thiết kế không kể lực ly tâm vμ lực hãm, phải đ−ợc tăng thêm một tỷ lệ phần trăm đ−ợc quy định trong bảng 3.6.2.1.-1 cho lực xung kích. Bảng 3.6.2.1-1- Lực xung kích IM Cấu kiện IM Mối nối bản mặt cầu 75% Tất cả các trạng thái giới hạn Tất cả các cấu kiện khác Trạng thái giới hạn mỏi vμ giòn 15% Tất cả các trạng thái giới hạn khác 25% 2.2.5.Lực ly tâm (CE). Lμ lực nằm ngang theo ph−ơng dọc cầu, đặt cách mép đ−ờng xe chạy 1.8m Lực ly tâm đ−ợc lấy bằng tích số của các trọng l−ợng trục của xe tải hay xe hai trục với hệ số C lấy nh− sau: 4 v 2 C = (3.6.3-1) 3 gR trong đó: v = tốc độ thiết kế đ−ờng ô tô (m/s); Bộ môn Cầu Hầm 38
  39. Bμi giảng tổng luận cầu g = gia tốc trọng lực 9,807 (m/s2) R = bán kính cong của lμn xe (m) 2.2.6. Lực hãm xe(BR). Lμ lực nằm ngang theo ph−ơng dọc cầu, đặt ở tất cả các lμn xe thiết kế vμ co nh− các lμn xe đi cùng chiều. Điểm đặt lực cách mặt đ−ờng xe chạy 1.8m. Giá trị của lực hãm lấy bằng 25% trọng l−ợng của các trục xe tải thiết hoặc xe hai trục thiết kế ( phải xét đến hệ số lμn xe). 2.2.7. Tải trọng gió. Tốc độ gió: Tốc độ gió thiết kế, V, phải đ−ợc xác định theo công thức: V = VB .S (3.8.1.1-1) Trong đó : VB = tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm thích hợp với vùng tính gió tại vị trí cầu đang nghiên cứu, nh− quy định trong Bảng 3.8.1.1-1. S = hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió vμ độ cao mặt cầu theo quy định trong bảng 3.8.1.1-2. Bảng 3.8.1.1-1- Các giá trị của VB cho các vùng tính gió ở Việt Nam Vùng tính gió theo VB(m/s) TCVN 2737 - 1995 I 38 II 45 III 53 IV 59 Để tính gió trong quá trình lắp ráp, có thể nhân các giá trị VB trong Bảng trên với hệ số 0,85. Bảng 3.8.1.1-2 - Các giá trị của S Độ cao của mặt cầu Khu vực lộ thiên Khu vực có rừng hay có Khu vực có nhμ cửa trên mặt đất khu vực hay mặt n−ớc nhμ cửa với cây cối, nhμ với đa số nhμ cao xung quanh hay trên thoáng cao tối đa khoảng 10m trên 10m Bộ môn Cầu Hầm 39
  40. Bμi giảng tổng luận cầu mặt n−ớc (m) 10 1,09 1,00 0,81 20 1,14 1,06 0,89 30 1,17 1,10 0,94 40 1,20 1,13 0,98 50 1,21 1,16 1,01 Tải trọng gió tác dụng lên công trình: Gió ngang cầu: 2 PD = 0,0006 V At Cd ≥ 1,8 At (kN) (3.8.1.2.1 -1) Trong đó: V = tốc độ gió thiết kế xác định theo ph−ơng trình 3.8.1.1 -1 (m/s) At = diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m2) Cd = hệ số cản đ−ợc quy định trong Hình 3.8.1.2.1-1 Gió dọc cầu: Lấy bằng 0.25% gió ngang cầu. Gió theo ph−ơng thẳng đứng: Phải lấy tải trọng gió thẳng đứng Pv tác dụng vμo trọng tâm của diện tích thích hợp theo công thức: 2 Pv = 0.00045 V Av (kN) (3.8.2-1) Trong đó: V= tốc độ gió thiết kế đ−ợc xác định theo ph−ơng trình 3.8.1.1-1 (m/s) Av = diện tích phẳng của mặt cầu hay câu kiện dùng để tính tải trọng gió thẳng đứng (m2). Gió tác dụng lên hoạt tải: Theo ph−ơng ngang cầu lμ tải trọng phân bố đều, có giá trị 1.5 kN/m, đặt cách mặt cầu 1.8 m Theo ph−ơng dọc cầu, cũng lμ tải trọng phân bố đều, gí tri lμ 0.75 KN/m, đặt cách mặt cầu 1.8 m 2.2.8. áp lực đất. áp lực đất cơ bản đ−ợc giả thiết lμ phân bố tuyến tính vμ tỷ lệ với chiều sâu đất vμ lấy bằng: −9 p = k h γ s gz (x10 ) ( 3.11.5.1 -1) Bộ môn Cầu Hầm 40
  41. Bμi giảng tổng luận cầu Trong đó: p = áp lực đất cơ bản (MPa) kh = hệ số áp lực ngang của đất lấy bằng ko đối với t−ờng không uốn cong hay dịch chuyển, hoặc ka đối với t−ờng uốn cong hay dịch chuyển đủ để đạt tới điều kiện chủ động tối thiểu. k0 = 1 - sinϕf ( 3.11.5.2 - 1) Trong đó: ϕf = gốc ma sát của đất thoát n−ớc Sin 2 ()θ + ϕ′ k a = 2 ΓSin θSin()θ − δ (3.11.5.3-1) ở đây: 2 ⎡ Sin()()ϕ′ + δ Sin ϕ′ − β ⎤ Γ = ⎢1 + ⎥ Sin()θ + δ + Sin ()θ + β ⎣ ⎦ (3.11.5.3-2) Trong đó: δ = góc ma sát giữa đất đắp vμ t−ờng lấy nh− quy định trong Bảng 1 (độ) β = góc của đất đắp với ph−ơng nằm ngang nh− trong Hình1 ( độ) θ = góc của đất đắp sau t−ờng với ph−ơng thẳng đứng nh− trong Hình1 (độ) ϕ, = góc nội ma sát hữu hiệu (độ) 3 γs = tỷ trọng của đất (kg/m ) z = chiều sâu d−ới mặt đất (mm) g = hằng số trọng lực (m/s2) Trừ quy định khác đi, tổng tải trọng ngang của đất do trọng l−ợng đất lấp phải giả định tác dụng ở độ cao 0,4H phía trên đáy t−ờng, trong đó H lμ tổng chiều cao t−ờng tính từ mặt đất đến đáy móng. 2.2.9 Lực va xe cộ. Bộ môn Cầu Hầm 41
  42. Bμi giảng tổng luận cầu Trừ khi đ−ợc bảo mố trụ phải thiết kế cho một lực tĩnh t−ơng đ−ơng lμ 1.800.000N tác dụng ở bất kỳ h−ớng nμo trong mặt phẳng nằm ngang, cách mặt đất 1200 mm. 2.2.10. Lực va xô tμu thuyền. Tất cả các cầu v−ợt qua đ−ờng giao thông thuỷ phải đ−ợc thiết kế xét tμu thuyền va với kết cấu phần d−ới Lực va đâm thẳng đầu tμu vμo trụ phải đ−ợc lấy nh− sau: PS = 1.2x105 V DWT (3.14.5-1) trong đó: Ps = lực va tμu tĩnh t−ơng đ−ơng (N) DWT = tấn trọng tải của tμu (Mg) V = vận tốc va tμu (m/s) 2.2.11. Lực động đất. Không phải tính động đất cho cầu một nhịp. Nếu cầu nhiều nhịp, tính động đất theo một trong các ph−ơng pháp sau đây: + ph−ơng pháp tải trọng tĩnh t−ơng đ−ơng. +Ph−ơng pháp phân tích phổ đơn. +Ph−ơng pháp phân tích phổ đa. +Ph−ơng pháp lịch sử thời gian. Tuỳ theo mức độ quan trọng của cầu mμ lựa chon ph−ơng pháp phân tích thích hợp VD : Cầu ầu quan trọng thì dùng ph−ơng pháp 3,4. Cầu thông th−ờng thì dùng ph−ơng pháp 1. 2.3. Tổ hợp tải trọng. Tổ hợp tải trọng lμ việc xét đến cấu kiện chịu đồng thời nhiều loại tải trọng khác nhau. Bộ môn Cầu Hầm 42
  43. Bμi giảng tổng luận cầu Trong QT 22TCN 272-01 có 6 TTGH, mỗi TTGH có một tổ hợp tải trọng riêng: • Trạng thái giới hạn c−ờng độ i: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xe tiêu chuẩn của cầu không xét đến gió • Trạng thái giới hạn c−ờng độ ii: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc v−ợt quá 25m/s • Trạng thái giới hạn c−ờng độ iii: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s • Trạng thái giới hạn đặc biệt: Tổ hợp tải trọng liên quan đến động đất, lực va của tầu thuyền vμ xe cộ, vμ đến một số hiện t−ợng thuỷ lực với hoạt tải đã chiết giảm khác với khi lμ một phần của tải trọng xe va xô, CT. • Trạng thái giới hạn sử dụng: Tổ hợp tải trọng liên quan đến khai thác bình th−ờng của cầu với gió có vận tốc 25m/s với tất cả tải trọng lấy theo giá trị danh định. Dùng để kiểm tra độ võng, bề rộng vết nứt trong kết cấu bê tông cốt thép vμ bê tông cốt thép dự ứng lực, sự chảy dẻo của kết cấu thép vμ tr−ợt của các liên kết có nguy cơ tr−ợt do tác dụng của hoạt tải xe. Tổ hợp trọng tải nμy cũng cần đ−ợc dùng để khảo sát ổn định mái dốc. • Trạng thái giới hạn mỏi: Tổ hợp tải trọng gây mỏi vμ đứt gẫy liên quan đến hoạt tải xe cộ trùng phục vμ xung kích d−ới tác dụng của một xe tải đơn chiếc có cự ly trục đ−ợc quy định trong Điều 3.6.1.4.1. Chú ý: Khi đ−a các tải trọng vμo cùng một tổ hợp tải trọng để tính toán theo các TTGH , ng−ời thiết kế cần xem xét vμ lựa chọn các thμnh phần của tải trọng vμ các tác động của nó theo từng cấu kiện cụ thể. Tùy theo khả năng đồng thời xảy ra của chúng trên thực tế. Có thể phải nghiên cứu các THTT khác theo yêu cầu của chủ đầu t−. Xét thêm các THTT khi cần thiết. Các hệ số đ−a vμo cùng với các loại tải trọng t−ơng ứng cũng dựa trên nguyên tắc sao cho tổng ứng lực tính toán đạt giá trị lớn nhất ( cực trị) .Các hệ số nμy đ−ợc lấy theo Bảng tra trong QT (bảng 3- 4-1-1). Bộ môn Cầu Hầm 43