Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu 1: Chương 5

11/16/2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Website: http://www.nuce.edu.vn

Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: http://bomoncau.tk/

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU 1

TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: http://47XDCT‐GTVT.TK/

Hà Nội, 10‐2012

CHƯƠNG V

Cầu dầm BTCT nhịp giản đơn

213

11/16/2012

Nội dung chương 5

• 5.1. Khái niệm chung • 5.2. Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ • 5.3. Cầu dầm đơn giản lắp ghép • 5.4. Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép

– 5.4.1. Đặc điểm – 5.4.2. Bố trí cốt thép thường – 5.4.3. Ví dụ dầm I33 – 5.4.4. Ván khuôn – 5.4.5. Các phương pháp lao lắp dầm – 5.4.6. Thi công cầu dầm Super‐T – 5.4.7. Lưu ý khi thi công

214

5.1. Khái niệm chung

• 5.1.1. Đặc điểm cầu dầm nhịp đơn giản

– Khi chiều dài nhịp L tăng => chiều cao tiết diện h tăng

• Khi cần vượt nhịp lớn, sử dụng cầu bản không còn hợp lý do tốn vật liệu, tĩnh tải lớn, không khai thác hết khả năng làm việc của vật liệu

• => sử dụng cầu dầm

(bằng cách thu nhỏ phần chịu kéo đủ để bố trí cốt thép chịu lực)

b b

h h

215

11/16/2012

Khái niệm chung (t.theo)

• Đặc điểm của cầu dầm (t.theo)

– Ưu điểm:

• Cấu tạo, thi công đơn giản, dễ định hình hóa, áp dụng phổ biến • Chỉ có mô men dương => bố trí cốt thép chịu kéo ở biên dưới • Phù hợp với nhịp nhỏ, trung bình • Thi công, vận chuyển, lao lắp tương đối đơn giản, quen thuộc với các

nhà thầu

• Mố trụ đơn giản

– Nhược điểm:

• Nhịp không lớn => cần bố trí nhiều trụ => thông thương, thông thủy

kém hơn

• Nhiều khe biến dạng => xe chạy không êm thuận – Khắc phục bằng cách sử dụng bản liên tục nhiệt

216

Khái niệm chung (t.theo)

• Đặc điểm của cầu dầm (t.theo)

217

11/16/2012

Khái niệm chung (t.theo)

• 5.1.2. Phân loại cầu dầm

– Phân loại theo công nghệ thi công

• Cầu đúc tại chỗ • Cầu lắp ghép • Cầu bán lắp ghép – Phân loại theo vật liệu • Cầu BTCT thường • Cầu BTCT dự ứng lực (Căng trước hoặc Căng sau) • Cầu bê tông cốt cứng

– Phân loại theo dạng tiết diện dầm

• Dầm tiết diện chữ I, chữ T, chữ TT (double T), dầm hộp…

218

Khái niệm chung (t.theo)

• Phân loại cầu dầm (t.theo)

DẦM T

DẦM HỘP

DẦM I

219

11/16/2012

5.2. Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ

• 5.2.1. Đặc điểm

– Áp dụng cho các cầu nhịp nhỏ (L<20‐22m), – Thường áp dụng cho cầu nhỏ ở địa phương khi không có điều

kiện vận chuyển, lắp ráp.

– Ưu điểm:

• Độ cứng tốt, tính toàn khối cao, truyền lực ngang tốt • Kỹ thuật thi công không yêu cầu cao, không cần thiết bị lao lắp • Có thể sử dụng vật liệu địa phương

– Nhược điểm:

• Đòi hỏi dàn giáo, ván khuôn dày đặc • Thời gian thi công lâu • Phụ thuộc vào địa hình, địa chất • Cản trở dòng chảy (với cầu vượt sông)

220

Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo)

• 5.2.2. Các dạng mặt cắt ngang

BÊ TÔNG ĐỔ TẠI CHỖ

BÊ TÔNG ĐỔ TẠI CHỖ BÊ TÔNG ĐỔ TẠI CHỖ

221

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo)

• Các dạng mặt cắt ngang cầu (t.theo)

222

Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo)

• Các dạng mặt cắt ngang cầu (t.theo)

223

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo)

• Ví dụ:

224

Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo)

• 5.2.3. Kích thước cơ bản tiết diện chữ T đúc tại chỗ

– Dầm chủ: Kết cấu chịu lực chính, 2 đầu kê lên mố hoặc trụ

• Chiều cao dầm chủ: h ≥ 0.07 L (với L là chiều dài nhịp) Theo kinh nghiệm: h = (1/8 – 1/16)L (chiều cao tăng nếu mặt cắt ngang có ít dầm và ngược lại)

• Bề dày sườn dầm chủ: bw Đủ để bố trí cốt thép Đủ để chịu lực cắt Bw = (1/6 – 1/7)h

Cánh dầm (bản mặt cầu)

Sườn dầm (vách dầm)

• Số dầm chủ Bố trí sao cho ít dầm chủ nhất => tiết kiệm ván khuôn (k.cách S = 2‐3m)

225

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo)

• Kích thước cơ bản tiết diện chữ T đúc tại chỗ (t.theo)

≥ 38mm ≥ 1.5d ≥ 1.5Dcốt_liệu

≥ 50mm ≥ 2d ≥ 1.5 Dcốt_liệu

m m 0 3 ≥

≥ 25mm ≥ d ≤ 150mm

≥ 15mm

≥ 30mm

– Bản mặt cầu (cánh dầm):

• Chiều dày bản không kể hao mòn:

hf ≥ 175mm và hf = (S+3000)/30 với S là cự ly giữa các dầm

• Bản hẫng thường lấy dài = ½ S

(max) (max)

226

Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo)

• Kích thước cơ bản tiết diện chữ T đúc tại chỗ (t.theo)

– Dầm ngang

• Có tác dụng liên kết các dầm chủ theo phương ngang => tăng độ cứng,

chịu xoắn tốt, phân bố tải trọng đều hơn cho các dầm chủ

• Tăng cường chịu lực cho bản mặt cầu (do ngàm vào cả dầm chủ và dầm

ngang)

• Khoảng cách giữa các dầm ngang (theo phương dọc cầu) là L1 = 4‐6m • Sườn dầm ngang bdn = 0.2‐0.25m • Chiều cao dầm ngang hdn = 2/3h

– Dầm dọc phụ

• Có tác dụng phân nhịp bản sao cho d = 2‐3m • Sườn dầm dọc phụ bddp = 0.15‐0.2m • Chiều cao dầm dọc phụ hddp = (0.3‐0.5)h

227

11/16/2012

5.3. Cầu dầm đơn giản lắp ghép

• 5.3.1. Đặc điểm

– Kết cấu nhịp được chia thành các khối. Các khối này được đúc trong nhà máy hoặc trên bãi đúc công trường sau đó tiến hành vận chuyển lao lắp các cấu kiện và sau cùng liên kết các cấu kiện bằng các mối nối.

– Ưu điểm:

• Tính cơ giới hóa cao, chất lượng cấu kiện tốt, năng suất cao • Thi công nhanh, giảm khối lượng trên công trường • Tiết kiệm vật liệu làm ván khuôn và không cần làm giàn giáo

– Nhược điểm:

• Đòi hỏi các phương tiện vận chuyển lao lắp • Nhiều mối nối cấu tạo và thi công phức tạp => chiu lực bất lợi • Tính làm việc không gian kém so với toàn khối.

228

Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo)

• Đặc điểm (t.theo)

– Phạm vi áp dụng: sử dụng rộng rãi cho các nhịp nhỏ và trung

bình

MẶT CẮT NGANG CẦU DẦM T LẮP GHÉP

(Phổ biến ở Việt Nam khi còn áp dụng quy trình cũ 22TCN18‐79, theo định hình của Nga)

229

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo)

• Cầu lắp ghép tiết diện chữ T

230

Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo)

• 5.3.2. Một số dạng mặt cắt ngang cầu đơn giản lắp ghép

231

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo)

• 5.3.3. Phân khối kết cấu nhịp

Phân khối theo chiều dọc

Phân khối theo cả chiều dọc và chiều ngang

Phân khối toàn nhịp

232

Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo)

• Phân khối kết cấu nhịp (t.theo)

Cầu Pontchartrain – Mỹ Dài 38.4 km gồm 2 nhịp 30m và 2215 nhịp 17m Dầm BTCT DƯL lắp đặt từng nhịp

233

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo)

• Phân khối kết cấu nhịp (t.theo)

234

Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo)

• Phân khối kết cấu nhịp (t.theo)

235

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo)

• 5.3.4. Cấu tạo mối nối

– Mối nối khô

‐ Khi đúc cấu kiện, các bản thép chờ được đặt sẵn trong bê tông

‐ Sau khi các cấu kiện được cẩu lắp vào vị trí, sử dụng bản thép hàn liên kết hai khối lại với nhau.

236

Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo)

• Cấu tạo mối nối (t.theo)

– Mối nối ướt

‐ Khi đúc cấu kiện, đặt sẵn các cốt thép chờ

‐ Sau khi các cấu kiện, tiến hành ghép nối thép chờ, đặt thêm cốt dọc, ghép ván khuôn và tiến hành đổ bê tông liên kết hai khối lại với nhau.

237

11/16/2012

5.4. Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép

• 5.4.1. Đặc điểm

– Các dầm chủ dạng chữ I, chữ T cánh ngắn, chữ U, chữ U

ngược, hộp … được đúc sẵn và lắp đặt vào vị trí. Bê tông bản mặt cầu được tiến hành đổ tại chỗ.

– Ưu điểm:

• Trọng lượng dầm nhẹ, thuận tiện cho việc lao lắp • Không phải thi công các mối nối • Tính toàn khối cao hơn cầu lắp ghép • Chịu tác động xung kích tốt

– Nhược điểm:

• Thời gian thi công bản mặt cầu lâu hơn

– Áp dụng ở Việt Nam: chủ yếu là dầm I chiều dài 20m, 25m và

33m

238

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Đặc điểm (t.theo)

– Áp dụng ở Việt Nam chủ yếu là các dầm sau

• dầm I chiều dài 20m, 25m và 33m

BẢN MẶT CẦU ĐỔ TẠI CHỖ

• Dầm Super‐T chiều dài dầm 40m,

chiều dài nhịp 38.3m

BẢN MẶT CẦU ĐỔ TẠI CHỖ DẦM ĐÚC SẴN

DẦM ĐÚC SẴN

239

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Đặc điểm (t.theo)

TIẾT DIỆN CHỮ I TIẾT DIỆN CHỮ I CÁNH RỘNG

240

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Đặc điểm (t.theo)

241

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Đặc điểm (t.theo)

TIẾT DIỆN DẦM SUPER‐T

242

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Đặc điểm (t.theo)

243

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Đặc điểm (t.theo)

244

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Đặc điểm (t.theo)

245

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• 5.4.2. Bố trí cốt thép thường

246

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Bố trí cốt thép thường

247

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• 5.4.3. Ví dụ dầm I33

248

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Ví dụ dầm I33

249

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• 5.4.4. Ván khuôn

250

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• 5.4.5. Các phương pháp lao lắp dầm

1. LAO DẦM NHỊP

ĐƠN GIẢN BẰNG CẨU:

251

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo)

2. LAO DẦM NHỊP ĐƠN GIẢN BẰNG ĐẤU CẨU (2 CẨU):

252

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo)

3. LAO DẦM NHỊP ĐƠN GIẢN BẰNG CẨU ĐỨNG TRÊN KẾT CẤU NHỊP:

253

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo)

Giá long môn (cần trục di chuyển trên ray)

4. LAO DẦM NHỊP ĐƠN GIẢN BẰNG GIÁ LONG MÔN DI ĐỘNG:

‐ Tiết kiệm thời gian di chuyển

‐ Cần địa hình bằng phẳng để làm đường ray

‐ Phù hợp với các cầu trên cạn, nhiều nhịp

254

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo)

5. LAO DẦM NHỊP ĐƠN GIẢN BẰNG GIÁ LONG MÔN CỐ ĐỊNH:

Sau khi thi công xong một nhịp, giá long môn cố định được tháo và di chuyển sang nhịp tiếp theo

255

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo)

6. LAO DẦM NHỊP ĐƠN GIẢN BẰNG GIÁ LONG MÔN DẦM DẪN:

‐ Giá long môn đặt trên mố, trụ

‐ Dầm dẫn vận chuyển dầm ra vị trí nhịp

‐ Giá long môn sàng dầm vào vị trí

‐ Phương pháp này thi công được cho các nhịp dưới nước

256

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo)

LAO DẦM NHỊP ĐƠN GIẢN BẰNG GIÁ LONG MÔN DẦM DẪN

‐ Phương pháp lao dầm bằng giá long môn dầm dẫn còn được sử dụng khi địa hình không cho phép vận chuyển dầm dưới mặt đất

257

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo)

7. LAO DẦM NHỊP ĐƠN

GIẢN BẰNG GIÁ LONG MÔN

SÀN ĐẠO:

‐ Phương pháp này thi công được cho các nhịp dưới nước

‐ Việc làm sàn đạo có thể gặp khó khăn khi mực nước sâu hay địa chất yếu

‐ Sàn đạo có thể cản trở giao thông thủy

258

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo)

8. LAO DẦM BẰNG

GIÁ 3 CHÂN:

259

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo)

LAO DẦM BẰNG GIÁ 3 CHÂN (t.theo)

260

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Nhận xét các phương pháp lao lắp dầm bằng cẩu

– Thích hợp cho cấu kiện vừa và nhỏ – Lưu ý làm đường di chuyển cho cẩu đảm bảo ko bị lún quá lớn – Khi cẩu lắp dầm, cần chú ý đảm bảo ổn định của cẩu, tránh lật cẩu gây hư hỏng dầm và thiết bị, nguy hiểm đến tính mạng…

261

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Nhận xét các phương pháp lao dầm bằng giá long môn

– Lao được dầm có trọng lương lớn – Ít rủi ro hơn so với dùng cẩu – Với địa hình cho phép, giá long môn và đường vận chuyển

dầm đặt trên mặt đất, thi công rất thuận lợi và nhanh chóng…

262

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• Nhận xét phương pháp lao dầm bằng giá 3 chân

– Lao được dầm có trọng lượng lớn – Giá lao đặt trên trụ và không cần dầm dẫn – Rất thích hợp khi lao dầm vượt sông

263

11/16/2012

Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo)

• 5.4.6. Thi công cầu dầm Super‐T

CHUẨN BỊ VÁN KHUÔN

264