Giáo trình Tổng quan về cầu và mố trụ cầu: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 của giáo trình "Tổng quan về cầu và mố trụ cầu" tiếp tục trình bày về mố trụ cầu; khái niệm chung về mố trụ cầu; cấu tạo trụ cầu dầm; cấu tạo mố cầu dầm; mố trụ các loại cầu khác: cầu vòm, cầu khung dầm, cầu dây; tính toán mố trụ cầu hệ dầm;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Tổng quan về cầu và mố trụ cầu: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần II: MỐ TRỤ CẦU Chương 5: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ CẦU 5.1. Khái niệm chung về mố trụ cầu 5.1.1. Mố cầu 5.1.1.1. Khái niệm về mố cầu Mố trụ cầu là một bộ phận quan trọng trong công trình cầu, có chức năng đỡ kết cấu nhịp, truyền các tải trọng thẳng đứng và ngang xuống đất nền. Mố cầu là bộ phần tiếp giáp giữa cầu và đường, đảm bảo xe chạy êm thuận. Mố cầu còn có tác dụng như tường chắn đất ở nền đường đầu cầu và để nền đường không bị lún sụt, xói lở. Mố cầu có hình dạng không đối xứng và chịu áp lực một phía. T-êng c¸nh T-êng ®Ønh P Mò mè T-êng th©n Nãn mè BÖ mè Hình 5-1. Cấu tạo chung mố cầu Tường đỉnh là bộ phận chắn đất sau dầm chủ hoặc dầm mặt cầu, có chiều cao tính từ mặt cầu đến mặt kê gối Mũ mố là bộ phận để kê gối cầu, chịu áp lực trực tiếp từ kết cấu nhịp truyền xuống. Tường thân là bộ phận đỡ tường đỉnh và mũ mố. Tường cánh là các tường chắn đất chống sụt lở của nền đường theo phương ngang cầu. Móng mố là bộ phận đỡ tường trước hoặc tường thân và tường cánh. Nón mố là công trình chống sói lở, lún sụt ta luy nền đường taị vị trí đầu cầu đồng thời có tác dụng như một công trình dẫn dòng chảy, tuỳ theo độ dốc taluy, vận tốc nước, nón mố có thể đắp đất gia cố cỏ, gia cố đá hộc hoặc làm dưới dạng tường chắn. 5.1.1.2. Tác dụng của mố cầu - Đỡ kết cấu nhịp, truyền các tải trọng thẳng đứng và ngang xuống đất nền. - Chắn đất đảm bảo ổn định nền đường đầu cầu. - Chuyển tiếp và đảm bảo xe chạy an toàn êm thuận từ đường vào cầu. 52
- Hướng dòng và chống xói lở hai bên bờ sông đầu cầu. Mố cầu có nhiều loại: mố chữ U, mố vùi, mố có tường cánh xiên. KÕt cÊu nhÞp Mè Mè Trô Hình 5-2. Sơ đồ bố trí chung mố trụ cầu 5.1.2. Trụ cầu 5.1.2.1. Khái niệm về trụ cầu Trụ cầu là một bộ phận của công trình, nằm ở giữa hai nhịp kề nhau. 5.1.2.2. Tác dụng của trụ cầu - Đỡ kết cấu nhịp và truyền tải trọng đó xuống nền móng. Trụ cầu có hình dáng đối xứng và làm việc theo phương dọc và phương ngang cầu. - Với những trụ được xây dựng trong phạm vi dòng chảy phải đảm bảo mỹ quan và phải có hình dạng hợp lí về mặt thuỷ động học để thoát nước tốt, đảm bảo an toàn thông thuyền. Bề ngoài trụ có thể có lớp vỏ chống tác động xâm thực của dòng chảy, chịu sự va xô của tàu bè. Trụ cầu trong cầu vượt, cầu cạn cũng phải đảm bảo mỹ quan và không gây cản trở giao thông dưới cầu. Trụ cầu có nhiều loại: Trụ cứng, trụ thân cột, trụ thân hẹp. 53
a) > 40cm (1-3)m b) > 40cm 10-15cm c) > 1m 0.6-1m Hình 5-2. Sơ đồ một số dạng trụ thường gặp a/Trụ đặc thân hẹp b/Trụ đặc thân rộng c/Trụ có đốt dưới đặc, đốt trên dạng cột Như vậy: Về mặt kinh tế, mố trụ cầu chiếm 1 tỷ lệ đáng kể, đôi khi đến 50% vốn đầu tư xây dựng công trình. Mố trụ là kết cấu phần dưới, nằm trong vùng ẩm ướt, dễ bị xâm thực, xói lở, bào mòn và việc xây dựng, thay đổi, sửa chữa rất khó khăn nên khi thiết kế cần chú ý sao cho phù hợp với địa hình, địa chất, các điều kiện kỹ thuật khác và dự đoán trước sự phát triển của tải trọng. Vì vậy, mố trụ cầu phải đảm bảo những yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật, xây dựng và khai thác. Đảm bảo yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật nghĩa là mố trụ sử dụng vật liệu một cách hợp lý, có kích thước cơ bản được chọn sao cho có trị số nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo về cường độ, độ cứng, độ ổn định không bị xói lở, lún, sụt. Đảm bảo về yêu cầu xây dựng nghĩa là sử dụng những kết cấu lắp ghép, chế tạo sẵn trong công xưởng, cơ giới hoá thi công. Đảm bảo yêu cầu về khai thác: cho phép thoát nước êm thuận dưới cầu, bảo đảm mỹ quan của cầu, không cản trở sự đi lại dưới cầu trong cầu vượt, chống bào mòn bề mặt mố trụ. 5.2. Phân loại mố trụ cầu - Theo sơ đồ tĩnh học: + Mố trụ cầu dầm + Mố trụ cầu khung + Mố trụ cầu treo 54
+ Mố trụ cầu dây văng. - Theo độ cứng dọc cầu: + Mố trụ cứng: Có kích thước và trọng lượng lớn. Mỗi mố trụ có khả năng chịu toàn bộ tải trọng ngang theo phương dọc cầu từ kết cấu nhịp truyền đến và tải trọng ngang do áp lực đất gây ra. Loại mố trụ này áp dụng cho cầu nhỏ, cầu trung và cầu lớn + Mố trụ dẻo: Là mố trụ có độ cứng tương đối nhỏ, đầu KCN không được chuyển dịch tịnh tiến (trượt hoặc lăn trên xà mũ), kích thước thanh mảnh. Trên mố trụ chỉ có gối cố định hoặc không cần gối. Khi chịu lực ngang theo phương dọc cầu toàn bộ kết cấu nhịp và trụ sẽ làm việc như 1 khung (trên khớp – dưới ngàm) và khi đó lực tác dụng ngang sẽ truyền cho các trụ theo tỷ lệ độ cứng của chúng. Loại mố trụ này cho phép sử dụng vật liệu hợp lý hơn nên giảm được kích thước mố trụ. Áp dụng cho cầu nhịp nhỏ và chiều cao H < 6 m và ltt < 20 m. Dùng ở nơi không có thông thuyền, cây trôi, đá lăn. - Theo vật liệu: + Bê tông, đá xây + BTCT. - Theo phương pháp xây dựng: + Toàn khối (đổ tại chỗ) + Lắp ghép và bán lắp ghép. 5.3. Vật liệu để xây dựng mố trụ cầu Mố trụ và móng tuyệt đại đa số làm bằng bê tông, bê tông đá hộc, BTCT,... ngoài ra còn làm bằng gạch, đá và các loại vật liệu khác. 5.3.1. Bê tông Bê tông là loại vật liệu chủ yếu dùng để xây dựng mố trụ. Mác bê tông trong từng bộ phận được chọn như sau (mác bê tông theo cường độ chịu nén, với mẫu thử hình lập phương hoặc trụ bảo dưỡng 28 ngày ở điểu kiện tiêu chuẩn), đối với nhửng bộ phận không chịu lực, chẳng hạn bê tông lấp lòng, chỉ có tác dụng như một loại tải trọng tĩnh, có thể dùng bê tông mác nhỏ hơn 150. Đối với tất cả các bộ phận chịu lực đều dùng bê tông có mác trên 200 và được quy định như sau: Mác 400: Dùng cho các loại trụ ống vỏ mỏng, cọc bê tông cốt thép ứng suất trước dài hơn 12m. Mác 300: Dùng cho các loại kết cấu ứng suất trước (kể cả các loại cọc ứng suất trước có chiều dài < 12m); cọc BTCT thường có chiều dài > 7m; Mố trụ lắp ghép hoặc bán lắp ghép trong phạm vi có mực nước thay đổi. Mác 200: Dùng cho các loại cấu kiện chịu lực khác bằng bê tông và BTCT thường (kể cả bệ móng và cọc BTCT thường có chiều dài < 7m). 5.3.2. Cốt thép Cốt thép trong các bộ phận của mố trụ và móng thường dùng các loại sau: Cốt thép thanh tròn được chế tạo trong các lò Mác tanh và lò quay bằng phương pháp cán nóng , loại AI, có đường kính từ 6 đến 40 mm. Cốt thép thanh có gờ, loại AII đường kính từ 10 đến 40mm. loại AIII đường kính từ 6 đến 40mm. loại AIV đường kính từ 10 đến 22mm. 55
loại AV đường kính từ 10 đến 22mm. Cốt thép cường độ cao, dùng cho kết cấu BTCT ứng suất trước, dạng sợi, bó sợi được qui định như sau: + Cốt thép chủ trong kết cấu BTCT thường dmin = 12mm + Cốt thép đai và cốt thép phân bố dmin = 6mm + Cốt thép ứng suất trước dạng thanh dmin = 12mm + Cốt thép ứng suất trước dạng sợi dmin = 2-3mm + Cốt thép sợi trong các bó sợi cường độ có dmin = 4 -5mm 5.3.3. Đá xây Đá xây mố trụ cầu là các loại đá tự nhiên ( sa thạch, đá vôi, granit ), chất lượng tốt, không bị nứt nẻ, phong hóa, có cường độ lớn hơn 600 kg/cm2, kích thước nhỏ nhất của đá hộc là 25 cm. Những trụ bằng bê tông đá hộc không lớn hơn 20% khối lượng bê tông toàn khối. 5.3.4. Vữa Dùng trong các trụ lắp ghép hoặc xây đá là vữa xi măng Pooclang, mác vữa ≥ 100 5.4. Xác định các kích thước cơ bản của mố trụ cầu 5.4.1. Móng Móng trụ có nhiệm vụ truyền tải trọng từ thân trụ mố xuống đất nền bên dưới và xung quanh. Ngoài ra móng trụ còn có nhiệm vụ phân bố lực từ thân trụ xuống 1 diện tích rộng hơn để đảm bảo đủ chịu lực cho đất nền và ổn định cho trụ. Độ sâu đặt móng còn phải đảm bảo cho trụ không bị mất ổn định, nghiêng lệch hoặc bị phá hoại do xói lở gây ra. Đầu trên của cọc phải được ngàm vào trong bệ hay xà mũ BTCT một trị số theo tính toán đồng thời phải ngập sâu vào trong bệ đỡ một đoạn không nhỏ hơn 2 lần chiều dày thân cọc, với các cọc đường kính d  60cm thì không được nhỏ hơn 1,2m. Với các cọc cho cốt thép chôn vào trong bệ thì cọc phải ngàm vào bệ (10-15)cm và cốt thép nằm trong bệ ít nhất là 20 lần đường kính cốt thép gờ và 40 lần đường kính cốt thép tròn trơn. 5.4.1.1. Kích thước Quy định như hình 5-3. Để đảm bảo sự truyền tải trọng đồng đều xuống các cọc thì chiều dày bệ phải  2m. Hình 5-3. Cấu tạo móng trụ 56
a) Móng cọc đóng b) Móng cọc đường kính lớn 5.4.1.2. Cao độ đỉnh móng Phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình, kinh nghiệm của người thiết kế. Nếu móng nông: Cao độ đỉnh móng phải nằm ngang hoặc dưới mặt đất tự nhiên khoảng (0,5-1)m. Nếu là móng cọc: Bệ thấp: Đáy móng đến đường xói lở phải thoả mãn h  hmin (hình 5-4a)( để đất xung quanh móng chịu được lực ngang) Bệ cao: Cao độ đáy bệ, cao độ đỉnh móng nằm ở vị trí bất kì (hình 5-4b) Hình 5-4. Cao độ đỉnh móng 5.4.1.3. Cao độ đáy móng Nếu móng nông: Đáy móng phải nămg dưới đường xói lở 2.5m. Nếu là móng cọc: Cọc phải cắm vào tầng đất chịu lực 4m 5.4.2. Cao độ đỉnh trụ Cao độ đỉnh trụ được quyết định xuất phát từ các yêu cầu sau: đáy dầm cũng như đỉnh trụ phải cao hơn mực nước cao nhất tính toán ( MNCN) tối thiểu là 0,5m. Vị trí đáy kết cấu nhịp được xác định từ chiều cao tĩnh không dưới cầu đối với cầu vượt, cầu cạn hoặc từ chiều cao tĩnh không thông thuyền với những nhịp thông thuyền và có cây trôi thì cao độ đáy kết cấu nhịp cao hơn cao độ đỉnh trụ một trị số bằng chiều cao gối cầu. Đối với những cầu vượt qua thung lũng, khe sâu, những yêu cầu trên không cần xói vì chiều cao cầu, chiều cao trụ được xác định từ cao độ tuyến đường qua cầu. Trong trường hợp chung, cao độ đỉnh trụ sẽ lấy trị số lớn nhất trong hai cao độ sau: MNCN + h MNTT + htt –hg Trong đó: MNCN: Mực nước cao nhất tính toán MNTT: Mực nước thông thuyền h: Khoảng cách nhỏ nhất từ MNCN đến đỉnh trụ, trên sông không thông thuyền h=0,5m htt: Chiều cao nhỏ nhất cho phép của khổ thông thuyền hg: Chiều cao gối cầu. Trên những miền khô cạn, đáy KCN phải cao hơn mặt đất tối thiểu là 1m. 57
5.4.3. Xác định một số các kích thước khác Chiều cao tường đỉnh của mố h1 được xác định bằng tổng chiều cao xây dựng của kết cấu nhịp (tính từ đáy dầm tại mố đến cao độ phần xe chạy), chiều cao gối cầu và chiều dày tấm kê gối. Chiều cao tường đỉnh của mố nặng (ngang với cao độ mũ mố) được chọn bằng (0,5-0,6)h1 và bề dày phía trên tường đỉnh không nhỏ hơn 0,5m. Kích thước tiết diện thân trụ cầu phụ thuộc vào nhiều điều kiện: hình dạng mố trụ, chiều cao mố trụ, trị số tải trọng, vật liệu, … Vì vậy tùy trường hợp cụ thể sẽ được xác định theo quy trình hoặc theo kinh nghiệm thiết kế. Theo quy trình, chiều dày xà mũ của các trụ cọc, mũ trụ và dầm mũ của các loại mố trụ khác, không được nhỏ hơn 0,4m để đảm bảo phân bố tải trọng từ kết cấu nhịp đến csc bộ phận hoặc các khối xây thân trụ. Chiều dày tường của các khối BTCT tiết diện hình hộp rỗng không được nhỏ hơn 15cm (nếu các khối này không được lấp đầy bằng bê tông) và không nhỏ hơn 1/5 chiều cao tiết diện khi không có bản ngăn ngang. Chiều dày thành trụ ống không nhỏ hơn các trị số sau: Đường kính trong của ống d(m) Chiều dày t (cm) 0,4 8 0,6 10 1,2-3 12 4,0-5,0 14 Theo kinh nghiệm thiết kế, chiều dày trụ nặng bê tông hoặc bê tông đá hộc, tại mặt cát đỉnh móng không nên nhỏ hơn 1/5-1/6 chiều cao. Chiều dày tường trước của các mố có tường cánh hoặc thân mố vùi (tại mặt cắt đỉnh móng) không nên nhỏ hơn (0,25-0,4) chiều cao đất đắp. Chiều dày tường của các khối bê tông rỗng không nên nhỏ hơn 25-30cm. Tuy nhiên trong các trường hợp riêng, nếu công nghệ chế tạo kết cấu hoàn thiện thì các đề nghị trên có thể thay đổi. Ví dụ khi chế tạo các kết cấu BTCT bằng phương pháp li tâm, cường độ bê tông tăng lên đến 1,3 lần so với phương pháp thông thường, độ chặt của bê tông cũng tăng lên đáng kể thì chiều dày tường của kết cấu có thể chọn nhỏ hơn đề nghị nêu trên. 58
Chương 6 : CẤU TẠO TRỤ CẦU DẦM 6.1. Cấu tạo các bộ phận trụ cầu 6.1.1. Mũ trụ - Chịu tải trọng trực tiếp từ KCN truyền xuống và truyền tải trọng đó qua gối cầu, xuống thân trụ. - Mũ trụ làm bằng BTCT, mặt trên của mũ trụ có tạo độ dốc tối thiểu là 1:10 về các phía để thoát nước, bên trên có đặt các bệ kê gối (tấm kê gối) cao hơn các chỗ khác để giữ cho gối cầu luôn được khô ráo. Có các lưới cốt thép đặt dưới vị trí tấm kê gối. - Tấm kê các loại gối di động có thể đặt chìm trong mũ trụ, nếu gối cầu có chiều cao lớn. Trường hợp trên mũ trụ bố trí hai dãy gối cố định và di động có chiều cao khác nhau, có thể cấu tạo tấm BTCT để kê cao gối cố định. -Trên mặt bằng, kích thước mũ trụ thường lớn hơn kích thước thân trụ về mỗi bên khoảng 10cm để tạo ra những gờ đảm bảo cho nước ở mũ trụ không chảy xuống và thấm vào chỗ tiếp giáp giữa mũ trụ và thân trụ. - Nếu thân trụ tiết diện đặc thì mũ trụ chỉ chịu ép cục bộ, khi đó chiều dày mũ trụ không nên nhỏ hơn 40cm và phải bố trí lưới thép chịu lực cục bộ ở vị trí kê gối. Lưới cốt thép bằng các thanh thép 812, mắt lưới từ 512cm, khoảng cách giữa các lưới từ 812cm. Mũ trụ có đặt các cốt thép cấu tạo 1014, cách nhau một khoảng S =1520cm. Bê tông mũ trụ mác  250. - Nếu thân trụ hẹp hoặc cấu tạo bởi một hoặc nhiều cột thì mũ trụ có dạng như một dầm mút thừa hoặc liên tục chịu uốn dưới tác dụng của trọng lượng bản than mũ trụ và phản lực gối từ KCN. - Trong nhiều trường hợp trên mũ trụ (và mũ mố) còn cấu tạo các tấm BTCT có chiều cao tới đáy dầm ngang, bố trí giữa hai tấm kê gối, để chống lực đẩy ngang theo phương ngang cầu. 6.1.2. Thân trụ -Thân trụ làm nhiệm vụ truyền áp lực từ mũ trụ xuống móng trụ và chịu các lực ngang theo phương dọc và theo phương ngang cầu. Mặt cắt ngang thân trụ trong phạm vi dòng chảy phải có dạng thoát nước tốt. Thân trụ phải chịu được va chạm của vật trôi, ở các nhịp có thông thuyền còn phải chịu được lực va xô của thuyền bè. Tiết diện thân trụ có thể đặc, có thể rỗng. - Hình dạng mặt cắt ngang thân trụ phụ thuộc vào điều kiện dòng chảy dưới cầu. Kích thước thân trụ do tính toán mà có, phụ thuộc vào vật liệu, chiều cao, dạng thân trụ rộng/hẹp/cột. 59
L2 a/ B2 R=B 2 /2 2 r  0,3m ; c3  0,5B2 cot g b/ c2  r (1  sin  ) / sin  L2 c1  r / sin  r 2 B2 c1 c2 c3 Hình 6-1.Bố trí cốt thép trụ; Cấu tạo tiết diện thân trụ a/Loại phổ biến, đầu trụ lượn tròn b/Loại trụ vát nhọn hai đầu B2-Bề rộng trụ L2-Chiều dài thân trụ R-Bán kính đầu trụ lượn tròn 6.1.3. Móng trụ - Phần tiếp xúc trực tiếp của trụ cầu với nền đất gọi là móng trụ. Móng trụ có nhiệm vụ truyền tải trọng từ thân trụ xuống nền đất bên dưới và xung quanh. Ngoài ra, móng trụ còn làm nhiệm vụ phân bố lực từ thân trụ xuống một diện rộng hơn để đảm bảo đủ chịu lực cho đất nền và đảm bảo ổn định của trụ. Độ sâu đặt móng còn phải đảm bảo cho trụ cầu không bị mất ổn định, nghiêng lệch hoặc bị phá hoại do xói lở gây ra. - Tùy theo điều kiện thủy văn, địa chất mà móng trụ cầu có thể là móng nông, móng cọc đóng, móng cọc đường kính lớn, móng cọc khoan nhồi, móng giếng chìm, móng giếng chìm hơi ép. - Đối với móng cọc, đầu trên của cọc phải được ngàm vào trong bệ móng một trị số theo tính toán đồng thời phải ngập sâu vào trong bệ một đoạn không nhỏ hơn 2 lần chiều dày thân cọc, với các cọc đường kính d  60cm thì không được nhỏ hơn 1,2m. Với các cọc cho cốt thép chôn vào trong bệ thì cọc phải ngàm vào bệ (1015)cm và cốt thép nằm trong bệ ít nhất là 20 lần đường kính cốt thép gờ và 40 lần đường kính cốt thép tròn trơn. Để đảm bảo sự truyền tải trọng đồng đều xuống các cọc thì chiều dày bệ móng phải  2m. Khoảng cách từ hàng cọc ngoài cùng đến mép ngoài của bệ móng tối thiểu là 25cm. a) b) (2-3.5)m >2m 1.5d >25cm >25cm d
mặt đất tự nhiên khoảng (0,51)m. Nếu là móng cọc bệ thấp: Đáy móng đến đường xói lở phải thoả mãn h  hmin (để đất xung quanh móng chịu được lực ngang); với móng cọc bệ cao, cao độ đáy bệ, cao độ đỉnh móng nằm ở vị trí bất kỳ. - Cao độ đáy móng: + Nếu móng nông: Đáy móng phải nằm dưới đường xói lở  2,5m. + Nếu là móng cọc: Cọc phải cắm vào tầng đất chịu lực  4m. a) hmin b) MNTN MNTN 0.5m Hình 6-3.Sơ đồ bố trí cao độ đỉnh móng trụ a/Móng cọc bệ thấp b/Móng cọc bệ cao 6.1.4. Lát mặt mố trụ cầu Đối với mố trụ bằng bê tông, đá xây hoặc bê tông ít cốt thép, tại các vị trí mực nước lên xuống (tính từ MNTN đến MNCN) cộng thêm 1m, để xét đến độ ẩm ướt, bào mòn, chịu tác động va chạm của tàu bè, vật trôi, cần có biện pháp bảo vệ mặt ngoài chu đáo để bê tông không bị phá hoại. Lát mặt ngoài mố trụ còn là hình thức trang trí cho cầu. Lát mặt ngoài bằng đá có thể thực hiện theo hai phương pháp: Phương pháp thứ nhất : Các viên đá được sắp xếp với ván khuôn trước khi đổ bê tông. Chiều cao mỗi đợt lát phụ thuộc chiều cao mỗi đợt đổ bê tông. Phương pháp này gọi là lát mặt toàn khối. Sau khi đổ bê tông, các viên đá được chôn chặt liền khối trong thân trụ do đó tác động chống va chạm và ăn món rất tốt. Tuy nhiên cách lát này tốn nhiều thời gian vì cứ sau mỗi đợt đổ bê tông lại mất công chờ đợi xếp đá mặt ngoài. Đá lát mặt yêu cầu chống phong hóa tốt, có cường độ không nhỏ hơn 600kg/cm2, khi trụ chịu lực va chạm mạnh thì có thể lấy số hiệu đá tới 1000kg/cm2. Phương pháp thứ hai là lát sau khi đổ bê tông. Phương pháp này đẩy nhanh tốc độ lát mặt, các viên đá ốp mặt ngoài được gắn với trụ nhờ các thanh neo bằng cốt thép chôn trước vào bê tông. Đầu các thanh neo có móc để móc vào các lỗ đã khoan sắn trên đá ốp. 61
Hình 6-3. Lát mặt mố trụ cầu 6.2. Các dạng trụ cầu 6.2.1. Trụ cầu toàn khối Trụ cầu toàn khối là trụ cầu có các bộ phận gắn liền với nhau thành một kết cấu liền khối, được xây hoặc đúc liền mạch từ dưới lên trên. - Thân trụ có thể đặc hoặc rỗng lòng. Về hình dạng có thể thân rộng, thân hẹp, thân cột hoặc nhiều tầng. Vật liệu làm trụ: đá xây, bê tông, BTCT. - Trụ cầu toàn khối thường có kích thước lớn, bền chắc, chất lượng đồng đều, thi công tương đối đơn giản. Nhược điểm của loại trụ này là tốn nhiều thời gian thi công do phải xây dựng tuần tự, tốn nhiều đà giáo ván khuôn, phụ thuộc nhiều vào điều kiện sông nước và điều kiện thời tiết. Trụ toàn khối có dạng: trụ cứng, trụ thân cột, trụ thân hẹp. 6.2.1.1. Trụ cứng (trụ thân nặng) S a 5 b 5 6 4 c 4 1 1 H3 3 2 2 2 2 H2 1 1 H1 NÒn mãng NÒn mãng 62
1-1 R3 b B3 5 5 5 a L3 Hình 6-4. Cấu tạo trụ cầu 1-Móng trụ, kích thước L1B1H1 2-Thân trụ, kích thước L2B2H2 3-Mũ trụ, kích thước L3B3H3 4-Cốt thép mũ trụ 5-Bệ kê gối, kích thước abc 6-Lưới cốt thép chịu lực cục bộ, khoảng cách giữa các lưới S. - Thân trụ có dạng một tường dày để đỡ KCN. Hình 6-5. Trụ cứng điển hình - Nếu chiều cao trụ từ 10  20m và chiều dài nhịp đến 40m thì thân trụ có thể làm thẳng đứng, tiết diện không thay đổi suốt từ trên xuống dưới, Với trụ có chiều cao lớn hơn, vách trụ có thể làm nghiêng từ 20:1  40:1. 6.2.1.2.Trụ thân hẹp - Được áp dụng rộng rãi cho cầu đường ôtô nhịp từ 15  40m, khổ cầu rộng, thích hợp cho cầu cạn. Do kết cấu đẹp, đảm bảo tầm nhìn, nên loại trụ này thích hợp cho cầu vượt trong thành phố,. - Mũ trụ có dạng một dầm mút thừa đối xứng qua tim cầu. Mũ trụ được làm bằng BTCT hoặc BTCT dự ứng lực. Cốt thép mũ trụ bố trí khá phức tạp. Mũ trụ vừa chịu uốn vừa chịu ép mặt cục bộ. Chiều dài đoạn hẫng có thể tới 1,5  3m. Vách trụ có thể thẳng đứng hoặc nghiêng từ 20:1  30:1. Thân trụ có thể có bố trí lưới cốt thép để tăng cường khả năng chịu lựcvà chống nứt do co ngót và do biến thiên nhiệt độ, do từ biến của bê tông. 63
4 a/ 4 3 3 2 2 20: 1- 30: 1 1 1 NÒn mãng NÒn mãng b/ 4 4 3 3 1 1 2 2 2 2 1 1 NÒn mãng NÒn mãng Hình 6-6. a/Trụ thân hẹp b/Trụ thân hẹp có phần trên giảm nhẹ 1-Móng trụ 2-Thân trụ 3-Mũ trụ 4-Bệ kê gối - Trụ thân hẹp còn có loại thân trụ được cấu tạo thành 2 đốt, đốt trên nhỏ hơn đốt dưới và có thể đặc hoặc dạng cột (Hình 6-6b). Đốt trên được làm bằng BTCT, đốt dưới có thể được làm bằng bê tông hoặc bê tông độn đá hộc. Loại trụ này được áp dụng rộng rãi cho nhịp dài từ 15  40m và thân trụ có chiều cao lớn. -So với trụ nặng, trụ thân hẹp có thể tiết kiệm tới 4050% vật liệu cho cả thân và móng trụ. Ngoài ra về mặt kiến trúc nó còn tạo ra hình dáng thanh mảnh hơn so với trụ nặng. Tuy nhiên khối lượng bê tông và cốt thép mũ trụ lại tăng. 6.2.1.3.Trụ thân cột Trong các cầu nhịp nhỏ và trung, cầu dẫn, cầu đường thành phố, để giảm bớt khối lượng vật liệu làm trụ, tăng nhanh tốc độ thi công, tăng mỹ quan, người ta áp dụng trụ thân cột bằng BTCT. Có trụ cột đơn và trụ cột kép (số cột theo phương ngang cầu > 1) Trên hình 6-7 giới thiệu trụ thân cột BTCT được áp dụng rộng rãi ở Đông Nam Á. Thân trụ theo phương ngang cầu gồm 2 cột tròn đặc. 64
100 70 160 50 110 740 160 1145 55 MNCN 300 240   500 595 377 50 50 880 380 H×nh Hình 6-7. Trụ 2.10. có thân gồm 2Trô 2 cét cột tròn trßn ®Æc BTCT(kích thước: cm) (KÝch thø¬c lµ: cm) VÀI HÌNH ẢNH VỀ TRỤ CẦU THÂN HẸP Trụ thân hẹp, thân trụ cấu tạo 2 cột tiết diện chữ nhật 65
Trụ thân hẹp, thân trụ cấu tạo 2 cột tiết diện tròn Trụ đặc thân hẹp 6.2.2. Trụ cầu lắp ghép và bán lắp ghép - Loại trụ này, về hình thức, có cấu tạo giống như các loại kể trên, nhưng thân trụ và mũ trụ được thi công theo phương pháp lắp ghép hoặc bán lắp ghép. - Thân trụ được chia thành từng đốt và được đúc ở trên bãi đúc công trường. Liên kết các đốt lại với nhau, rồi tiến hành lắp lòng trụ bằng cát hoặc bê tông. 6.2.2.1.Trụ nặng lắp ghép Trụ nặng lắp ghép thường được cấu tạo từ các khối đúc sẵn, bằng bê tông hoặc BTCT, tiết diện đặc hoặc rỗng. Các khối được lắp ráp và liên kết với nhau bằng vữa xi măng giống như kết cấu xây kích thước lớn. Nếu móng trụ đặt trên nền thiên nhiên thì có thể lắp ghép từ móng đến mũ trụ. Nếu bệ móng trụ được đặt trên hệ móng cọc hoặc móng giếng chìm thì phần lắp ghép chỉ được thực hiện từ thân trụ trở lên. 66
Hình 6-8. Trụ nặng lắp ghép 1- Mạch vữa xi măng; 2-Cốt thép định vị các đốt thân trụ; 3-Mối nối xà mũ trụ; 4-Cốt thép liên kết xà mũ với thân trụ; 5-Các khối lắp ghép Kích thước các khối lắp ghép phụ thuộc vào phương tiện vận chuyển và thiết bị cẩu lắp. Khối nhỏ khoảng từ 26 tấn, khối lớn không nên vượt quá 2530 tấn. Để lắp ghép các khối đúng vị trí và tạo tính toàn khối, giữa các khối có bố trí thép định vị và liên kết. Sau khi hàn nối, dùng vữa xi măng bịt kín. Các khối đặc được chế tạo bằng bê tông mác 200, khối rỗng được chế tạo bằng bê tông mác 250300. Sau khi lắp ghép đúng vị trí, có thể độn ruột trụ bằng bê tông mác thấp hơn. 6.2.2.2. Trụ thân hẹp lắp ghép và bán lắp ghép 67
Hình 6-9. Trụ thân hẹp bán lắp ghép 1- Xà mũ trụ; 2-Khối lắp ghép bằng BTCT, rỗng lòng; 3-Lấp lòng trụ bằng cát hoặc bằng bê tông; 4-Bệ trụ toàn khối; 5-Các vách ngăn trong khối lắp ghép Do kích thước thân trụ được thu hẹp nên việc phân chia các khối đúc sẵn tương đối thuận lợi, có thể phân chia theo chiều ngang hoặc theo chiều dọc trụ. Sau khi liên kết các khối (vỏ) lắp ghép đúng vị trí, tiến hành lắp lòng trụ bằng cát hoặc bằng bê tông. Có thể đặt cốt thép liên kết các khối lắp ghép, suốt từ bệ móng trở lên, sau đó lấp lòng trụ bằng bê tông. 6.3. Các biện pháp xây dựng trụ cầu 6.4. Cấu tạo trụ cầu qua đường và cầu cạn Trụ của các cầu qua đường và cầu cạn, ngoài các yêu cầu chung về kinh tẽ kỹ thuật còn phải thoả mãn một sỏ yêu cầu đặc biệt về việc đảm báo giao thông dưới cầu Ví dụ: kích thước trụ cầu chiếm không gian nhỏ nhất để đàm bảo tầm nhìn. Đối với các cầu cạn, cầu vượt trong thành phố thì trụ cầu và kết cấu nhịp còn là những công trình kiến trúc. Chiểu rộng mố trụ cầu trong cầu thành phố thường rộng để có thế bố trí nhiều làn xe. Khi thiết kế cần chu ý đến những đặc điểm trên để chọn hình dạng, kết cấu, vật liệu và phương pháp tính thích hợp. Trụ các cầu thành phố bắc qua sông về cơ bản cũng cấu tạo giống các trụ cầu khác, nhưng phải chú ý về mặt mĩ thuật kiến trúc và điều kiện để đặt các hệ thống dẫn nước, dẫn diện, dẫn ga và đường dây thông tin giữa hai bờ sông. Trụ các cầu cạn thành phố có cấu tạo da dạng hơn. Người ta thường chọn các trụ cầu dạng cột, dạng tường và dạng khung cho cầu cạn. Trụ cầu dạng tường và dạng khung thường được dùng cho các cầu cỏ mặt cắt ngang kiểu bản, dầm có sườn và hình hộp của kết cấu nhịp, có bề rộng tương đối lớn. Loại này có các trụ cầu như sau: 6.4.1. Trụ cầu gồm một hoặc nhiều cột nhỏ không có xà mũ trụ Hình 6-10 Các cột có thể dùng tiết diện chữ nhật, đa giác hoặc tròn với dường kính từ 0,5- lm. Cột có mặt cắtt đều hoặc vuốt nhỏ vế một đầu, tuỳ theo yêu cầu mỹ thuật trong thiết kế. Các cột trụ có thế ngàm cứng vào móng, nối khớp ỏ đầu trên (hình 6-10c) hoặc ngàm ở cả hai đầu trụ (hình 6-10b). Cũng có trường hợp trụ có liên kết khớp ở cả đầu trên và đầu dưới. Trường hợp này trụ chỉ chịu lực nén dọc trục nhưng không chịu được lực ngang (hình 6-10a). Rất hiếm sử dụng trụ có liên kết khớp với móng và ngàm vào kết cấu nhịp. 68
Trên mặt bằng các cột trụ có thể phân bố theo các dạng trên hình 6-11. Hình 6-11 Các trụ cầu gồm một hoặc một vài cột nhỏ thường được dùng trong các cầu có kết cấu nhịp kiểu bản, kiểu mặt cắt ngang hình hộp có bề rộng không lớn hoặc kiểu kết cấu có sườn với số lượng từ 2-4 sườn trên mặt cắt ngang. Trong những trường hợp này cột trực tiếp chống vào kết cấu nhịp mà không cần có xà mũ (hình 6-10d). Kết cấu trụ không có xà mũ tạo cho trụ và kết cấu nhịp có vẻ đẹp hài hoà. Trong thiết kế, thường sử dụng nhiều kiểu cột đúc sẵn lắp ghép có mặt cắt đặc hoặc rỗng. Cột cũng có thể bàng BTCT có mặt cắt đặc và chôn vào móng đổ tại chỗ. Tại đầu cột phải có chỗ để đặt gối cầu nếu cột không gắn cứng vào kết cấu nhịp. Trường hợp cột trụ có mặt cắt đặc thì gối cầu đặt trực tiếp vào bêtông của cột trụ. Trường hợp cột rỗng thì phải nhồi bêtông tại chỗ một đoạn ở đầu cột có bố trí cốt thép tương ứng để lấy chỗ đặt gối. Muốn liên kết cứng các cột vào kết cấu nhịp hoặc với móng đã đúc, người ta để những thanh cốt thép chờ, hàn chúng với những thanh cốt thép ó kết cấu nhịp hoặc ỏ móng rồi đổ bêtông liền khối. Cấu tạo côt thép của cột gồm các thanh cốt thép dọc và các cốt thép ngang. Cốt thép dọc không cần có dự ứng lực vì cột chịu lực nén dọc lớn. Cốt thép ngang gồm kiểu đai kín hoặc đai xoắn ốc được đặt theo yêu cầu cấu tạo của cấu kiện bêtông cốt thép chịu nén. Các khối móng trụ cầu bằng BTCT có thể chế tạo sẵn láp ghép hoặc đúc tại chỗ. Trường hợp bộ móng lắp ghép thường cấu tạo kiểu hình "cốc" như hình 6-12 để lắp đặt chân cột. Trong một trụ khối móng có thể dùng đỡ tất cả các cột trụ, hoặc gồm nhiều khối nhỏ của riêng từng cột, tuỳ theo diều kiện địa chất và bê rộng của cầu mà quyết định. Hình 6-12. Bộ móng lắp ghép có kiểu hình cốc 69
Chương 7: CẤU TẠO MỐ CẦU DẦM 7.1. Các bộ phận của mố cầu T-êng c¸nh T-êng ®Ønh P Mò mè T-êng th©n Nãn mè BÖ mè Hình 7-1. Cấu tạo chung mố cầu - Tường đỉnh là bộ phận chắn đất sau dầm chủ hoặc dầm mặt cầu, có chiều cao tính từ mặt cầu đến mặt kê gối - Mũ mố là bộ phận để kê gối cầu, chịu áp lực trực tiếp từ kết cấu nhịp truyền xuống. - Tường thân là bộ phận đỡ tường đỉnh và mũ mố. - Tường cánh là các tường chắn đất chống sụt lở của nền đường theo phương ngang cầu. - Móng mố là bộ phận đỡ tường trước hoặc tường thân và tường cánh. - Nón mố là công trình chống sói lở, lún sụt ta luy nền đường taị vị trí đầu cầu đồng thời có tác dụng như một công trình dẫn dòng chảy, tuỳ theo độ dốc taluy, vận tốc nước, nón mố có thể đắp đất gia cố cỏ, gia cố đá hộc hoặc làm dưới dạng tường chắn. 7.2. Các dạng mố cầu 7.2.1. Mố cứng 7.2.1.1. Mố chữ U a) Đặc điểm: + Nón đất chỉ giới hạn trong tường trước nên thoát nước tốt hơn mố vùi + Chiều cao đất đắp H =4-6m (có khi đến 8-10m) + Áp dụng cho cả cầu ôtô và cầu đường sắt + Ổn định chống lật, chống trượt tốt. b) Cấu tạo mố U bê tông, đá xây. * Tường đỉnh: Chiều dày: Trên:  60cm Dưới: b1 = (0.5-0.6) h1 Chiều cao: h1 = hd + hgối + hđá kê hđá kê =20cm Chiều dài (ngang cầu) = Bcầu Hình 7-2. Cấu tạo tường đình 70
* Mũ mố: BTCT, hmũ  40cm Hình 7-3. Mặt cắt dọc, ngang mố * Tường thân: + Chiều dày tại mặt cắt đỉnh móng: b = (0.35-0.4)H. Với mố có chiều cao đất đắp H > 8m tường trước có thể nghiêng 10:1. + Chiều dài (ngang cầu) = [ Bcầu – 2(10-15)cm ]. * Tường cánh: + Theo phương dọc cầu: Xác định chiều dài tường cánh căn cứ vào: - Độ dốc taluy nón mố 1:n - Độ ngập sâu của tường cánh mố vào nền đường (s) Hình 7-4. Tường cánh dọc cầu Theo Quy trình: H  6m độ dốc 1:1 ( cầu ôtô) ; 1:1.25 ( cầu đường sắt) H >(6-12)m độ dốc 1:1.25 ( cầu ôtô) ; 1:1.5 ( cầu đường sắt) đối với (s): H  6m  s =0.65m H > 6m  s = (0.75-1)m Có thể xác định chiều dài tường cánh theo công thức sau: Lc = n H + s + Đoạn thẳng tường cánh: Tuỳ người thiết kế. Có thể lấy bằng h1 hoặc = (80-100)cm. + Đoạn xiên: (6:1) – (4:1) - Theo phương ngang cầu: Kích thước tường cánh như hình 7-4b. c) Cấu tạo mố U BTCT Các kích thước được xác định tương tự như trên. Tường mỏng hơn do có bố trí cốt thép: Tường đỉnh: b1 =(30¸50)cm Tường cánh: bc = (40¸50)cm Tường cánh có độ hẫng lớn: (1:1)¸ (1:1.5) 71