intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng Nhập môn cầu: Chương 1 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển

Chia sẻ: Gió Biển | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

152
lượt xem
24
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Nhập môn cầu - Chương 1: Khái niệm về các công trình nhân tạo trên đường" trình bày các nội dung: Định nghĩa và tầm quan trọng của các công trình nhân tạo trên tuyến đường, các bộ phận của công trình cầu, các kích thước cơ bản của công trình cầu, phân loại cầu cống,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhập môn cầu: Chương 1 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển

  1. 10/15/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: http://www.nuce.edu.vn Website: http://bomoncau.tk/ NHẬP MÔN CẦU TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: http://nhapmoncau.tk/ Link dự phòng:  https://sites.google.com/site/tuyennguyenngoc/courses‐in‐ vietnamese/nhap‐mon‐cau Hà Nội, 10‐2013 Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn Như Khải, Phạm Duy Hoà, Nguyễn Minh Hùng,  “Những vấn đề chung và mố trụ cầu”, NXB Xây dựng, Hà  Nội, 2000. 2. Bộ GTVT, "Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN‐272.05", NXB  GTVT, Hà Nội, 2005. 3. Wai Fan Chen and Lien Duan, “Bridge Engineering  Handbook”, NXB CRC press, NewYork, 2000. 2 1
  2. 10/15/2013 CHƯƠNG I Khái niệm về các công trình nhân tạo trên đường 3 Nội dung chương 1 • 1.1. Định nghĩa và tầm quan trọng của các công trình nhân  tạo trên tuyến đường. • 1.2. Các bộ phận của công trình cầu (CTC). • 1.3. Các kích thước cơ bản của công trình cầu. • 1.4. Phân loại cầu cống. • 1.5. Sơ lược về lịch sử ngành xây dựng cầu. • 1.6. Phương hướng phát triển của ngành xây dựng cầu. 4 2
  3. 10/15/2013 1.1. Định nghĩa và tầm quan trọng của CTNTTĐ • Công trình nhân tạo trên đường (CTNTTĐ):  – Là những sản phẩm do con người tạo ra nhằm đảm bảo sự liên tục của tuyến đường để các phương tiện giao thông qua lại thông suốt. Ví dụ: cầu, hầm, cống, đường tràn. • Cầu – Là loại công trình vượt qua phía trên chướng ngại vật như sông suối, khe núi,  Cầu Tiên Sơn – Đà Nẵng thung lũng sâu, các tuyến đường khác,  hoặc khu vực cần duy trì bình thường các hoạt động xã hội… 5 Định nghĩa và tầm quan trọng (t.theo) • Hầm – Có nhiệm vụ như cầu nhưng được xây dựng trong lòng đất,  xuyên qua núi, hoặc được xây dựng ở dưới nước. • Cống – Là công trình nằm trong nền đắp của tuyến đường nhằm giải quyết cho dòng chảy lưu thông khi giao cắt với tuyến đường. • Đường tràn – Được xây dựng khi tuyến đường cắt ngang dòng chảy có mức nước không lớn, lưu lượng nước có thể thoát qua kết cấu thân đường.  6 3
  4. 10/15/2013 Định nghĩa và tầm quan trọng (t.theo) Hầm Hải Vân 7 Định nghĩa và tầm quan trọng (t.theo) Cống hai hộp 8 4
  5. 10/15/2013 Định nghĩa và tầm quan trọng (t.theo) • Tầm quan trọng của công trình nhân tạo trên đường – CTNTTĐ đảm bảo sự thông suốt của tuyến đường, phục vụ sự giao lưu vận tải hành khách và hàng hóa  Vai trò của CTNTTĐ rất quan trọng đối với sự phát triển về kinh tế, văn hóa, xã hội cũng như đảm bảo an ninh quốc phòng.  Việc thiết kế, xây dựng và duy tu bảo dưỡng các CTNTTĐ phải đạt được chất lượng cao và đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đề ra. 9 1.2. Các bộ phận của công trình cầu L l ltt 3 1 hkt 3 2 Hc H MNCN l0 MNTT MNTN 4 4 • Một công trình cầu có thể bao gồm 3 nhóm bộ phận: – Kết cấu phần trên (kết cấu nhịp) – Kết cấu phần dưới – Đường 2 đầu cầu và các công trình phụ trợ 10 5
  6. 10/15/2013 Các bộ phận của công trình cầu (t.theo) • Kết cấu phần trên (kết cấu nhịp) – Là bộ phận trực tiếp mang đỡ hoạt tải và vượt qua khoảng cách chướng ngại vật. – Vị trí: tính từ gối cầu trở lên gọi là kết cấu phần trên – Kết cấu phần trên gồm: (1) Hệ mặt cầu và (2) Hệ dầm mặt cầu  (1) Hệ mặt cầu • Lan can • Đường bộ hành • Lớp phủ mặt cầu • Hệ thống phòng nước • Hệ thống thoát nước • Bản mặt cầu • Khe biến dạng … 11 Các bộ phận của công trình cầu (t.theo)  (2) Hệ dầm mặt cầu LOP PHU : 75MM Ban BTCT • Dầm chủ (giàn chủ) DAM BTCT • Dầm ngang • Dầm dọc phụ G1 G2 G3 G4 G5 G6 c) d) 12 6
  7. 10/15/2013 Các bộ phận của công trình cầu (t.theo) 3 1 • Kết cấu phần dưới – Vị trí: tính từ gối cầu MNCN 2 MNTT trở xuống gọi là kết MNTN cấu phần dưới 4 4 – Kết cấu phần dưới bao gồm: mố, trụ, móng mố, móng trụ … – Mố, trụ: • Là bộ phận kê đỡ kết cấu nhịp, tiếp nhận toàn bộ tải trọng và truyền xuống nền đất qua kết cấu móng. • Nếu được xây dựng ở hai đầu của cầu thì được gọi là mố,  xây dựng ở phía trong thì gọi là trụ. • Mố còn có nhiệm vụ nối tiếp giữa đường với cầu. 13 Các bộ phận và các kích thước cơ bản (t.theo) Trường hợp cầu không có trụ: • Cầu chỉ có 1 nhịp sẽ không có trụ L M1 M2 Trường hợp cầu không có mố: • Cầu dầm mút thừa sẽ không có mố 14 7
  8. 10/15/2013 Các bộ phận của công trình cầu (t.theo) • Đường hai đầu cầu và các công trình phụ trợ – Nền đường 10m sau mố (hai bên đầu cầu) – Mặt đường – Mô đất ¼ nón – Đất đắp trước mố, kè gia cố… L l 1 l tt 3 h kt l0 Hc H MNCN MNTT MNTN 2 4 15 Các bộ phận và các kích thước cơ bản (t.theo) – Liên quan đến công trình cầu còn có các công trình phụ trợ khác, ví dụ: • Đường dẫn vào cầu • Công trình dẫn dòng • Công trình bảo vệ trụ khỏi bị tàu bè hoặc vật trôi va đập L l 1 l tt 3 h kt l0 Hc H MNCN MNTT MNTN 2 4 16 8
  9. 10/15/2013 Các bộ phận của công trình cầu (t.theo) Cầu dầm nhịp giản đơn Trên những sông có dòng nước chảy xiết hoặc có khả năng va đập của tàu bè, cây trôi, cần cấu tạo bộ phận chống va xô để bảo vệ cho trụ. 17 1.3. Các kích thước cơ bản của cầu • Chiều dài toàn cầu L – Khoảng cách từ đuôi mố này tới đuôi mố kia • Chiều dài một nhịp l – Khoảng cách giữa tim của 2 trụ liền kề • Nhịp tính toán ltt – Khoảng cách giữa tim hai gối kê 2 đầu của nhịp L l ltt 3 1 hkt 3 2 Hc H MNCN l0 MNTT MNTN 18 9
  10. 10/15/2013 Các kích thước cơ bản của cầu (t.theo) • Nhịp tĩnh lo – Khoảng cách từ mép trụ này tới mép trụ kia (hoặc mố) xác định tại mức nước cao nhất • Khẩu độ thoát nước (khẩu độ cầu) – Là tổng của các nhịp tĩnh = Σlo L l ltt 3 1 hkt 3 2 Hc H MNCN l0 MNTT MNTN 4 4 19 Các kích thước cơ bản của cầu (t.theo) • Các mức nước – Mức nước lịch sử (MNLS) • Là mức nước lớn nhất người ta điều tra được – Mức nước cao nhất (MNCN)  • Là kết quả tính toán ứng với một tần suất quy định P = 1% hoặc 2%. • Nếu nói: MNCN ứng với tần suất thiết kế 1% có nghĩa là mức nước của cơn lũ mà 100 năm mới xuất hiện 1 lần. – Mức nước thông thuyền (MNTT)  • Là mức nước cao nhất cho phép tàu bè qua lại thường lấy với P = 5% • Từ MNTT có thể xác định chiều cao khổ gầm cầu của nhịp thông thuyền – Mức nước thấp nhất (MNTN)  • Được đo trong mùa cạn ứng với tần suất quy định P = 1% hoặc 2% • Căn cứ vào MNTN để bố trí nhịp thông thuyền 20 10
  11. 10/15/2013 Các kích thước cơ bản của cầu (t.theo) – Mực nước thi công (MNTC)  • Là mức nước cao nhất dùng để tính toán khi thi công cầu • MNTC thường được lấy ở mức nước cao với P = 10% • Chiều rộng cầu và khổ cầu – Ví dụ, với khổ cầu K = 11 + 0.5 x 2 tức là: • Bề rộng đường xe chạy Bxe = 11m,  • Bề rộng chân lan can Blc = 0.5m  Chiều rộng toàn cầu: B = 11 + 0.5 x 2  B = 12m 21 Các kích thước cơ bản của cầu (t.theo) • Chiều cao cầu Hc – Là khoảng cách từ MNTN tới mặt cầu – Nếu là cầu vượt, cầu cạn thì tính từ mặt cầu tới mặt đường hoặc mặt đất phía dưới • Chiều cao kiến trúc hkt – Chiều cao kiến trúc (= k/c từ đáy kết cấu nhịp đến mặt cầu) • Chiều cao khổ gầm cầu H   – Chiều cao khổ gầm cầu là khoảng cách từ MNCN đến đáy kết cấu nhịp để đảm bảo cây trôi không va đập và mắc nghẽn – Nếu là cầu vượt, cầu cạn thì được tính từ đáy kết cấu nhịp đến mặt đường hoặc mặt đất phía dưới 22 11
  12. 10/15/2013 Các kích thước cơ bản của cầu (t.theo) • Kích thước khổ thông thuyền – Kích thước khổ thông thuyền phụ thuộc vào cấp sông và được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế 22TCN‐272‐05 60 MNCN MNTT 9 MNTN 23 Các kích thước cơ bản của cầu (t.theo) • Nhịp thông thuyền – Vị trí nhịp thông thuyền được quy định bởi cơ quan quản lý đường thủy (bố trí nhịp thông thuyền dựa vào số liệu MNTN) • Nhịp kinh tế – Chiều dài nhịp mà có tổng giá thành công trình nhỏ nhất (theo một số nghiên cứu trước đây, nhịp kinh tế thường có giá thành kết cấu phần trên xấp xỉ bằng giá thành kết cấu bên dưới) • Các cao độ – Căn cứ vào các mốc cao độ chuẩn để xác định các cao độ • Cao độ đáy dầm • Cao độ mặt đường xe chạy • Cao độ đỉnh trụ / đáy trụ • Cao độ đỉnh móng / đáy móng 24 12
  13. 10/15/2013 Các kích thước cơ bản của cầu (t.theo) • Ví dụ thiết kế phương án cầu: MNCN Số liệu cho trước: MNTT – Cao độ đáy sông MNTN – Mặt cắt địa chất – Khẩu độ thoát nước Σlo = 90m – Cấp sông: cấp IV • tra bảng 2.3.3.1.1 => kích thước khổ thông thuyền – Mực nước cao nhất (MNCN)  – Mực nước thông thuyền (MNTT)  – Mực nước thấp nhất (MNTN) – Vị trí khổ thông thuyền 25 Ví dụ (t.theo) – Sông cấp IV, cầu qua kênh => tra bảng 2.3.3.1.1 có • Kích thước khổ thông thuyền: Ltt = 25m, Htt = 5m – Nếu chọn 3 nhịp bằng nhau => số nhịp là nn = 3 – Với khẩu độ thoát nước Σlo = 90m thì chiều dài cầu tối thiểu Lc có thể được tính như sau: Lc = Σlo + (nn -1)BT + 2BM 26 13
  14. 10/15/2013 Ví dụ (t.theo) trong đó: • BT = bề rộng thân trụ (= 1.5m với trụ dầm giản đơn); • BM = bề rộng thân mố (= 1m với mố dầm giản đơn). – Như vậy:    Lc = Σlo + (nn -1)BT + 2BM Lc = 90m + (3 -1)*(1.5) + 2*(1) = 95m – Chiều dài 1 nhịp: L = Lc / 3 = 95m / 3 = 31.7m – Kiểm tra:  L = 31.7m > LTT + BT = 25 + 1.5 = 26.5m => ĐẠT 27 1.4. Phân loại công trình cầu – Có nhiều cách khác nhau để phân loại công trình cầu • Phân loại theo chướng ngại vật phải vượt qua – Cầu qua sông – Cầu qua đường (cầu vượt), là cầu bắc qua tuyến đường khác giao cắt ngang – Cầu cạn hay cầu dẫn, là cầu được xây dựng ngay trên mặt đất nhằm dẫn lên một cầu chính hoặc nâng cao độ tuyến đường lên để giải phóng không gian bên dưới. – Cầu cao giá, là loại cầu có chiều cao trụ rất lớn được bắc qua  các thung lũng sâu 28 14
  15. 10/15/2013 Phân loại công trình cầu (t.theo) • Phân loại theo mục đích sử dụng – Cầu ô tô (cầu đường bộ) – Cầu xe lửa (cầu đường sắt) – Cầu người đi bộ (cầu bộ hành) – Cầu hỗn hợp – Cầu thành phố – Cầu tàu (dùng ở các bến cảng) – Cầu đặc biệt, dùng để dẫn dầu khí, dẫn nước , dẫn cáp điện... 29 Phân loại công trình cầu (t.theo) • Phân loại theo vị trí đường xe chạy – Cầu có đường xe chạy trên – Cầu có đường xe chạy giữa – Cầu có đường xe chạy dưới • Phân loại theo vật liệu làm kết cấu nhịp – Cầu thép và cầu kim loại – Cầu BTCT – Cầu đá – Cầu gỗ – … 30 15
  16. 10/15/2013 Phân loại công trình cầu (t.theo) • Phân loại theo sơ đồ tĩnh học – Theo sơ đồ tĩnh học của kết cấu chịu lực chính có thể phân chia công trình cầu thành các hệ thống sau: • Hệ dầm • Hệ khung • Hệ vòm • Hệ liên hợp • Hệ treo 31 Phân loại công trình cầu (t.theo) – (1). Hệ thống cầu dầm • Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng, kết cấu nhịp làm việc chịu uốn và chỉ truyền áp lực thẳng đứng xuống mố và trụ • Hệ thống cầu dầm gồm: dầm giản đơn, dầm mút thừa, dầm liên tục • Theo cấu tạo của kết cấu chịu lực chính có thể chia như sau: – Cầu có sườn đặc – Cầu có sườn rỗng (cầu dàn) 32 16
  17. 10/15/2013 Phân loại công trình cầu (t.theo) Cầu dầm giản đơn l l l Cầu dầm liên tục l1 l2 l1 Cầu dầm mút thừa lk l0 lk l1 l2 l1 Cầu dàn (hệ dầm nhịp giản đơn) l l 33 Phân loại công trình cầu (t.theo) – (2). Hệ thống cầu khung • Đặc điểm: kết cấu nhịp và trụ liên kết cứng với nhau tạo thành khung, cùng tham gia chịu lực dưới dạng một kết cấu thống nhất • Do phát sinh mô men uốn trong mặt cắt ngang của trụ cầu nên độ lớn của mô men dương trong kết cấu nhịp giảm nên có thể vượt được nhịp lớn hơn so với cầu dầm l1 l2 l1 34 17
  18. 10/15/2013 Phân loại công trình cầu (t.theo) l1 l2 l1 Kết cấu cầu khung BTCT dạng chữ K điển hình tại Hoa Kỳ 35 Phân loại công trình cầu (t.theo) CẦU KHUNG  TRỤ MỘT THÂN CẦU KHUNG  TRỤ HAI THÂN CẦU KHUNG T  LIÊN KẾT KHỚP 36 18
  19. 10/15/2013 Phân loại công trình cầu (t.theo) – (3). Hệ thống cầu vòm • Đặc điểm: tại vị trí chân vòm luôn xuất hiện thành phần phản lực theo phương nằm ngang (lực xô) và trong thân vòm lực nén là chủ yếu. • Cầu vòm có thể có dạng 3 khớp, 2 khớp hoặc không khớp. • Vị trí đường xe chạy: trên, giữa, hoặc dưới. Cầu Ponte da  Cầu CaiYuanba Cầu Zaragossa Amizade (Braxin) (Trung Quốc) (TBN) 37 Hệ thống cầu vòm 1. Cầu có đường xe chạy trên 2. Cầu có đường xe chạy giữa 3. Cầu có đường xe chạy dưới Vòm không khớp Vòm 2 khớp Vòm 3 khớp 38 19
  20. 10/15/2013 Hệ thống cầu vòm f) f l l 39 Hệ thống cầu vòm Cầu vòm thép đường xe chạy trên, chiều dài nhịp 313m Glen Canyon Dam Bridge, USA 40 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2