intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu so sánh và lựa chọn tiết diện vòm chủ trong cầu vòm ống thép nhồi bê tông

Chia sẻ: Lạc Táp | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST
Báo xấu
3
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu so sánh và lựa chọn tiết diện vòm chủ trong cầu vòm ống thép nhồi bê tông" trình bày về các đặc điểm của Bêtông làm việc kiềm chế trông ống thép; sự khác nhau trong các tiêu chuẩn tính toán cầu ống thép nhồi bêtông; ứng dụng các loại tiết diện vòm với các chiều dài nhịp tương ứng; sự thay đổi ứng suất trong cầu vòm ống thép nhồi Bêtông khi thay đổi đường trục và đường tên. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu so sánh và lựa chọn tiết diện vòm chủ trong cầu vòm ống thép nhồi bê tông

  1. Trường Đại học Xây dựng i LỜI CAM ĐOAN Tác giả luận văn xin cam đoan bản luận văn này là công trình khoa học độc lập của cá nhân tác giả, không sao chép. Các số liệu, kết quả nghiên cứu, tính toán nêu trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Tác giả luận văn Đào Tuấn Anh Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  2. Trường Đại học Xây dựng ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CẦU VÒM THÉP NHỒI BÊTÔNG ........................... 3 1.1. Sơ lược về sự hình thành và phát triển cầu vòm thép nhồi Bêtông ......................... 3 1.2. Một số công trình cầu vòm thép nhồi Bêtông điển hình trên Thế giới và xu hướng áp dụng tại Việt Nam. ............................................................................................................ 4 1.3. Các dạng sơ đồ cầu vòm ống thép nhồi Bêtông..................................................... 10 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU SO SÁNH CÁC TIÊU CHUẨN KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN TRONG CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG, LỰA CHỌN TIẾT DIỆN VÒM CHỦ TRONG CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG....................................... 16 2.1. Giới thiệu chung về kết cấu ống thép nhồi Bêtông ................................................ 16 2.1.1. Đặc điểm chịu lực của ống thép nhồi Bêtông ................................................... 16 2.1.2. Sự kiềm chế bị động trong lõi Bêtông............................................................... 19 2.2. Nghiên cứu so sánh các tiêu chuẩn tính toán ......................................................... 21 2.2.1. Tính toán theo tiêu chuẩn Trung Quốc CECS 28-90, JCJ 01-89, DL 99-97 .... 21 2.2.1.1. Tiêu chuẩn CECS 2890 ................................................................................ 21 2.2.1.2. Tiêu chuẩn JCJ 01 89 ................................................................................... 23 2.2.1.3. Tiêu chuẩn DL 99-97 .................................................................................... 25 2.2.2. Tính toán theo các tác giả người Nga KIKIN, SANZHAROVSKI, TRULL ... 28 2.2.3. Tính toán theo tiêu chuẩn AISC LRFD ............................................................. 31 2.2.4. Tính toán theo tiêu chuẩn CAN/CSA-S16.1-M94 ............................................ 34 2.2.5. Toán theo tiêu chuẩn Euro Code 1994 .............................................................. 37 2.3. Lựa chọn tiết diện vòm trong cầu vòm ống thép nhồi bêtông ............................... 41 2.3.1. Sườn vòm một ống thép nhồi Bêtông hình tròn ................................................ 41 2.3.2. Sườn vòm ống thép nhồi Bê tông hìn số 8 ........................................................ 42 2.3.3. Sườn vòm kiểu dàn hoa ..................................................................................... 43 2.4. Kết luận chương 2 .................................................................................................. 45 2.4.1. Nhận xét các tiêu chuẩn tính toán ..................................................................... 45 2.4.2. Đánh giá lựa chọn tiết diện vòm ....................................................................... 47 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG TRỤC VÀ ĐƯỜNG TÊN VÒM ĐẾN ỨNG SUẤT TRONG CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG ................. 48 3.1. Hướng tiếp cận ....................................................................................................... 48 3.2. Phương pháp phân tích ổn định ............................................................................. 49 3.2.1. Lực tới hạn trong dầm chủ ................................................................................ 49 3.2.2. Ổn định tổng thể ................................................................................................ 50 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng đường trục đến ứng suất vòm ................... 52 3.3.1. Kết quả nội lực vành vòm như sau: ................................................................... 52 3.3.2. Kết quả ứng suất vành vòm như sau: ................................................................ 54 3.3.3. Ổn định tổng thể ................................................................................................ 56 3.3.4. Nhận xét ............................................................................................................ 58 3.3.5. Kết luận ............................................................................................................. 59 3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ chiều cao đường tên với chiều dài nhịp f/L đến ứng suất của vòm ........................................................................................................................ 59 3.4.1. Kết quả nội lực vành vòm ................................................................................. 61 3.4.2. Kết quả Ứng suất vành vòm .............................................................................. 62 Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  3. Trường Đại học Xây dựng iii 3.4.3. Ổn định tổng thể ................................................................................................ 63 3.4.4. Nhận xét ............................................................................................................ 68 3.4.5. Kết luận ............................................................................................................. 69 3.5. Kết luận chương 3 .................................................................................................. 69 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 70 4.1. Kết luận .................................................................................................................. 70 4.2. Kiến Nghị ............................................................................................................... 70 Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  4. Trường Đại học Xây dựng iv MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cầu Chunan Nanpu, tỉnh Chiết Giang, hoàn thành năm 2003, dạng cầu vòm xe chạy giữa, chiều dài nhịp 308m; kết cấu nhịp vòm gồm 4 ống vòm CFST. .......................... 4 Hình 1.2 Cầu Nanning Yonghe, tỉnh GiangXi, hoàn thành vào năm 2004, dạng cầu vòm xe chạy giữa, chiều dài nhịp 335 m. ........................................................................................... 5 Hình 1.3 Cầu Huangshan Taipinghu hoàn thành năm 2007, gồm 4 ống vòm, chiều dài nhịp 336 m. .................................................................................................................................... 5 Hình 1.4 Cầu Yajisha vượt sông Zhujiang tỉnh Quảng Đông, hoàn thành năm 2000, mặt cầu chạy giữa, kết cấu nhịp vòm gồm 6 ống CFST, cầu vượt nhịp 360m. ............................ 5 Hình 1.5Cầu Maocaojie vượt sông Dương Tử tỉnh Trùng Khánh, được hoàn thành năm 2006, mặt cầu xe chạy giữa dạng khung vòm có nhịp hẫng, cầu vượt nhịp 368m. ............... 5 Hình 1.6 Cầu Lianxiang tỉnh Hồ Nam, hoàn thành năm 2007, dạng cầu vòm xe chạy giữa, kết cấu nhịp gồm 6 ống vòm, có chiều dài nhịp vòm ống thép nhồi bê tông 400 m. ............ 6 Hình 1.7 Cầu Zhijinghe tỉnh Hồ Bắc, kết cấu dạng cầu vòm xe chạy trên, hoàn thành vào năm 2009 được xây dựng qua hẻm núi có chiều cao 294m, cầu vượt nhịp 430m. ................ 6 Hình 1.8 Cầu Wushan vượt sông Dương Tử, tỉnh Trùng Khánh, kết cấu dạng nhịp vòm xe chạy giữa, được hoàn thành năm 2005, Vòm được cấu tạo từ 4 ống theo cụng nghệ CFT, nhịp chính dài 460m............................................................................................................... 6 Hình 1.9 Cầu New Saikai - Nagasaki - Nhật bản dạng kết cấu cầu vòm ống thép nhồi bê tông, mặt cắt vòm gồm 3 ống được xây dựng hoàn thành vào năm 2006, có chiều dài nhịp chính L=240m. ....................................................................................................................... 6 Hình 1.10 Cầu Ông lớn .......................................................................................................... 7 Hình 1.11 Cầu Xóm Củi ........................................................................................................ 7 Hình 1.12 Cầu Cần Giuộc ...................................................................................................... 8 Hình 1.13 Cầu Đông Trù ....................................................................................................... 8 Hình 1.14 Cầu Hàn ................................................................................................................ 9 Hình 1.15 Cầu Rồng .............................................................................................................. 9 Hình 1.16 Các sơ đồ cầu vòm .............................................................................................. 11 Hình 1.17 Cầu vòm xe chạy trên ......................................................................................... 13 Hình 1.18 Cầu vòm xe chạy dưới ........................................................................................ 13 Hình 1.19 Cầu vòm xe chạy giữa......................................................................................... 14 Hình 2.1 Ba trạng thái chịu nén dọc trục của cấu kiện ống thép nhồi bêtông ..................... 17 Hình 2.2 Hiệu quả kiềm chế bê tông trong cột hình chữ nhật và hình tròn ........................ 19 Hình 2.3 Tình trạng ứng suất trong ống thép và trong lõi bê tông. .................................... 20 Hình 2.4 Biểu đồ quan hệ mô men uốn, lực dọc của mặt cắt cấu kiện ống thép nhồi bêtông. .............................................................................................................................................. 40 Hình 2.5 Biểu đồ xác định hệ số triết giảm ........................................................................ 40 Hình 2.6 Ống thép nhồi bê tông tiết diện tròn .................................................................... 41 Hình 2.7 Mặt cắt hình số 8 .................................................................................................. 43 Hình 2.8 Mặt cắ tkiểu dàn hoa ............................................................................................ 43 Hình 3.1 Bố trí chung nhịp vòm thép nhồi Bêtông cầu Đông Trù....................................... 48 Hình 3.2 Mặt cắt vòm thép cầu Đông Trù ........................................................................... 49 Hình3.3 Vòm Parabol bậc hai ............................................................................................. 52 Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  5. Trường Đại học Xây dựng v Hình 3.4 Vòm đường cong tròn ........................................................................................... 52 Hình 3.5 Biểu đồ Momen My trong vòm – Do tĩnh tải (KNm) ......................................... 53 Hình 3.6 Biểu đồ Lực dọc Nx trong vòm – Do tĩnh tải (KN) ............................................. 53 Hình 3.7 Biểu đồ Momen My trong vòm – Do hoạt tải (KNm) ......................................... 53 Hình 3.8 Biểu đồ Lực dọc Nx trong vòm – Do hoạt tải (KN) ............................................ 54 Hình 3.9 Biểu đồ Ứng suất mép trên x trong vòm – Do tĩnh tải (KN/m2) ....................... 54 Hình 3.10 Biểu đồ Ứng suất mép dưới x trong vòm – Do tĩnh tải (KN/m2) ..................... 54 Hình 3.11 Biểu đồ Ứng suất mép trên x trong vòm – Do hoạt tải (KN/m2)...................... 55 Hình 3.12 Biểu đồ Ứng suất mép dưới x trong vòm – Do hoạt tải (KN/m2) .................... 55 Hình 3.13 Bảng tổng hợp các mode – Phương án vòm cong tròn ....................................... 56 Hình 3.14 Bảng tổng hợp các mode – Phương án vòm prabol bậc2 .................................. 57 Hình 3.15 Vòm với chiều cao đường tên f=0.15L chiều dài nhịp ....................................... 59 Hình 3.16 Vòm với chiều cao đường tên f=0.20L chiều dài nhịp ....................................... 60 Hình 3.17 Vòm với chiều cao đường tên f=0.25L chiều dài nhịp ....................................... 60 Hình 3.18 Vòm với chiều cao đường tên f=0.30L chiều dài nhịp ....................................... 60 Hình 3.19 Vòm với chiều cao đường tên f=0.35L chiều dài nhịp ...................................... 60 Hình 3.20 Biểu đồ mô men uốn My trong vòm -do Tĩnh tải (KNm) .................................. 61 Hình 3.21 Biểu đồ lực dọc Nx trong vòm-do Tĩnh tải (KNm) ........................................... 61 Hình 3.22 Biểu đồ Ứng suất mép trên x trong vòm – Do tĩnh tải (KN/m2) ..................... 62 Hình 3.32 Biểu đồ Ứng suất mép dưới x trong vòm – Do tĩnh tải (KN/m2) .................... 62 Hình 3-24 Bảng tổng hợp các mode – Phương án f=0.15L ................................................ 63 Hình 3.25 Bảng tổng hợp các mode – Phương án f=0.20L ................................................ 64 Hình 3.26 Bảng tổng hợp các mode – Phương án f=0.25L ................................................ 65 Hình 3.27 Bảng tổng hợp các mode – Phương án f=0.30L ................................................ 66 Hình 3.28 Bảng tổng hợp các mode – Phương án f=0.35L ................................................. 67 Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  6. Trường Đại học Xây dựng 1 LỜI MỞ ĐẦU  Lý do lựa chọn đề tài Kết cấu ống thép nhồi bê tông là kết cấu gồm ống thép và lõi bê tông cùng làm việc. Đây là kết cấu có nhiều ưu điểm như làm tăng độ bền của vỏ thép, tận dụng tối đa khả năng chịu nén của bê tông nhờ phát huy khả năng chịu nén 3 trục, và kết hợp được khả năng chịu kéo của ống thép, tính ổn định của cấu kiện tốt. Kết cấu ống thép nhồi bê tông đáp ứng được yêu cầu về chịu lực cao, độ cứng lớn, trọng lượng bản thân kết cấu nhẹ. Do đặc điểm về cấu tạo và tính năng khá đặc biệt của kết cấu cầu vòm ống thép nhồi bê tông mà cho đến nay ở Việt Nam vẫn chưa ban hành được hệ thống tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế loại cầu này. Cầu vòm ống thép nhồi bê tông có đặc điểm tương đối thanh mảnh, hình dáng đẹp, vượt khẩu độ lớn và không quá khó khăn trong xây dựng. Cho nên cầu vòm ống thép nhồi bê tông đang được quan tâm và phát triển trong xây dựng cầu ở Việt Nam Tuy nhiên với những cầu có khẩu độ nhịp lớn thì sựa lựa chọn phương án kiến trúc sẽ ảnh hưởng nhiều đến ứng suất của vòm.  Mục đích Nghiên cứu đặc điểm và tính năng chịu lực của kết cấu ống thép nhồi bê tông; Nghiên cứu so sánh và tiêu chuẩn tính toán vòm ống thép nhồi bê tông; Nghiên cứu lựa chọn tiết diện vòm chủ trong cầu vòm ống thép nhồi bê tông; Nghiên cứu ảnh hưởng của phương trình đường trục vòm và đường tên vòm đến độ cứng của cầu vòm ống thép nhồi bêtông.  Mục tiêu Các đặc điểm của Bêtông làm việc kiềm chế trông ống thép; Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  7. Trường Đại học Xây dựng 2 Sự khác nhau trong các tiêu chuẩn tính toán cầu ống thép nhồi Bêtông Ứng dụng các loại tiết diện vòm với các chiều dài nhịp tương ứng; Sự thay đổi ứng suất trong cầu vòm ống thép nhồi Bêtông khi thay đổi đường trục và đường tên  Đối tượng nghiên cứu Kết cấu ống thép nhồi bê tông, cầu vòm ống thép nhồi bê tông. Các tiêu chuẩn tính toán và kiểm toán tiết diện vòm trong cầu vòm ống thép nhồi bê tông. Ảnh hưởng của phương trình đường trục và đường tên đến độ cứng trong cầu vòm ống thép nhồi Bêtông  Cơ sở khoa học và thực tễn của đề tài Cầu vòm ống thép nhồi bê tông với nhiều ưu điểm đã và đang được xây dựng nhiều tại Việt Nam. Hiện nay tại Việt Nam chưa ban hành hệ thống tiêu chuẩn, chỉ dẫn thiết kế trong cầu vòm ống thép nhồi bê tông. Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  8. Trường Đại học Xây dựng 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CẦU VÒM THÉP NHỒI BÊTÔNG 1.1. Sơ lược về sự hình thành và phát triển cầu vòm thép nhồi Bêtông Kết cấu dạng vòm là kết cấu cổ xưa nhất mà con người đã sáng tạo ra nhằm vượt chướng ngại vật trên các tuyến đường. Nhận thấy lợi thế của kết cấu dạng vòm chủ yếu chịu nén, nhiều công trình vòm đầu tiên bằng đá đã được xây dựng bởi đế chế La Mã và còn tồn tại đến ngày nay. Có thể nói kết cấu vòm là dạng kết cấu cổ nhất mang nhiều ưu điểm về khả năng chịu lực và tính thẩm mỹ tuy nhiên thời kỳ đầu các công trình này vượt khẩu độ nhịp nhỏ. Ngày nay quá trình phát triển và ứng dụng công nghệ tin học vào chương trính tính toán kết cấu, đồng thời công nghệ chế tạo vật liệu đã sản xuất được các loại vật liệu có cường độ cao, siêu bền như thép cường độ cao, cáp dự ứng lực, bê tông cường độ cao, các loại phụ gia đặc biệt dùng để kết dính vật liệu… Cầu vòm và đặt biệt là cầu vòm ống thép nhồi bê tông đã và đang xây dựng ngày càng vượt nhịp dài hơn. Với kết cấu thanh mảnh có tính thẩm mỹ cao tạo nên vẻ đẹp riêng biệt, cầu vòm rất được ưa chuộng cho các công trình cầu trong thành phố. Một trong những công trình đầu tiên áp dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông đó là cầu vòm nhịp 9m ở vùng ngoại ô phía Đông Paris được xây dựng năm 1931. Cầu gồm 2 vòm, mỗi vòm gồm 6 ống thép D60x3,5mm nhồi bê tông. Những năm 1940, người ta xây dựng một cầu đường sắt qua sông Ixet gần thành phố Kamenskơ - Uranski - Liên xô cũ với chiều dài nhịp chính là 140m. Với kết cấu ống thép nhồi bê tông cầu này đã giảm được 20 % giá thành xây dựng và tiết kiệm được 25% thép so với kết cấu thép. Vào những năm của thập niên 60, ống thép nhồi bê tông bắt đầu đuợc nghiên cứu, ứng dụng một cách rộng rãi trong xây dựng công trình ở Trung Quốc, từ năm 1990 đến 1992, ba tiêu chuẩn kỹ thuật (CECS28-90, DLGJ99-91 và DLGJ-SII-92) được ban hành ở Trung Quốc đã tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc ứng dụng công nghệ ống thép nhồi bê tông trong xây dựng công trình. Năm 1990 lần đầu tiên ở Trung Quốc xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  9. Trường Đại học Xây dựng 4 tông. Cầu Uông Cảng ở Tứ Xuyên là thành quả của sự nỗ lực về kỹ thuật cầu vòm đối với những người làm cầu Trung Quốc. Do áp dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông trong công trình cầu, đã giải quyết được hai khó khăn lớn trong cầu vòm là sử dụng vật liệu có cường độ cao và vấn đề thi công. Cho nên cầu vòm ống thép nhồi bê tông phát triển mạnh, cuối năm1998 chỉ trong vòm 10 năm Trung Quốc đã làm được hơn 80 cây cầu với kết cấu ống thép nhồi bê tông. Cây cầu đầu tiên được thiết kế và xây dựng ở Trung Quốc, có nhịp không lớn hơn 80m, kết cấu vòm được thiết kế với một ống đơn. Cầu Yiwu Yuanhuang ở tỉnh Zhejiang được thiết kế dạng vòm với một ống đơn đường kính 800, dày 18mm theo công nghệ CFST đã vượt được nhịp 80m. Cầu San-An Yongjiang thuộc tỉnh Guangxi, hợp long vào năm 1999, nhịp chính 270m dạng vòm với mặt cầu chạy giữa. Vào thời điểm này, cầu San-An Yongjiang đạt kỷ lục của cầu dạng vòm. Tại Nhật Bản cầu New Saikai dạng kết cấu cầu vòm ống thép nhồi bê tông, mặt cắt vòm gồm 3 ống được xây dựng hoàn thành vào năm 2006, có chiều dài nhịp chính L=240m. Những công trình được xây dựng đã chứng minh khả năng vượt nhịp lớn của loại cầu vòm với công nghệ ống thép nhồi bê tông ngày càng cao. Ngoài ra với kết cấu có kiểu dáng thanh mảnh mang đậm nét kiến trúc cũng góp phần tạo ra mỹ quan cho khu vực xây dựng. Vậy việc nghiên cứu kỹ hơn về phương pháp tính toán, biện pháp thi công… liên quan đến công nghệ này để có thể tạo ra được bước chuyển biến cho nghành cầu ở Việt Nam. 1.2. Một số công trình cầu vòm thép nhồi Bêtông điển hình trên Thế giới và xu hướng áp dụng tại Việt Nam. Hình 1.1 Cầu Chunan Nanpu, tỉnh Chiết Giang, hoàn thành năm 2003, dạng cầu vòm xe chạy giữa, chiều dài nhịp 308m; kết cấu nhịp vòm gồm 4 ống vòm CFST. Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  10. Trường Đại học Xây dựng 5 Hình 1.2 Cầu Nanning Yonghe, tỉnh GiangXi, hoàn thành vào năm 2004, dạng cầu vòm xe chạy giữa, chiều dài nhịp 335 m. Hình 1.3 Cầu Huangshan Taipinghu hoàn thành năm 2007, gồm 4 ống vòm, chiều dài nhịp 336 m. Hình 1.4 Cầu Yajisha vượt sông Zhujiang tỉnh Quảng Đông, hoàn thành năm 2000, mặt cầu chạy giữa, kết cấu nhịp vòm gồm 6 ống CFST, cầu vượt nhịp 360m. Hình 1.5Cầu Maocaojie vượt sông Dương Tử tỉnh Trùng Khánh, được hoàn thành năm 2006, mặt cầu xe chạy giữa dạng khung vòm có nhịp hẫng, cầu vượt nhịp 368m. Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  11. Trường Đại học Xây dựng 6 Hình 1.6 Cầu Lianxiang tỉnh Hồ Nam, hoàn thành năm 2007, dạng cầu vòm xe chạy giữa, kết cấu nhịp gồm 6 ống vòm, có chiều dài nhịp vòm ống thép nhồi bê tông 400 m. Hình 1.7 Cầu Zhijinghe tỉnh Hồ Bắc, kết cấu dạng cầu vòm xe chạy trên, hoàn thành vào năm 2009 được xây dựng qua hẻm núi có chiều cao 294m, cầu vượt nhịp 430m. Hình 1.8 Cầu Wushan vượt sông Dương Tử, tỉnh Trùng Khánh, kết cấu dạng nhịp vòm xe chạy giữa, được hoàn thành năm 2005, Vòm được cấu tạo từ 4 ống theo cụng nghệ CFT, nhịp chính dài 460m. Hình 1.9 Cầu New Saikai - Nagasaki - Nhật bản dạng kết cấu cầu vòm ống thép nhồi bê tông, mặt cắt vòm gồm 3 ống được xây dựng hoàn thành vào năm 2006, có chiều dài nhịp chính L=240m. Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  12. Trường Đại học Xây dựng 7 Tại Việt Nam kết cấu ống thép nhồi bêtông đang được quan tâm phát triển đặc biệt là cầu lớn, trong những năm gần đây cầu vòm ống thép nhồi bêtông đã được xây dựng tại Thành phố Hồ Chí Minh: cầu Ông Lớn, cầu Cần Giuộc, cầu Xóm Củi - nhịp trên 90m là những công trình cầu đầu tiên áp dụng kết cấu vòm ống thép nhồi bê tông được khánh thành vào cuối năm 2003. Cầu Ông Lớn, Cần Giuộc, Xòm Củi có một số đặc điểm như sau: Cầu vòm ống thép chạy dưới nhịp chính dài 99.1m, vành vòm gồm 2 ống thép D=1m, dày 12 mm liên kết bằng thép tấm tạo thành mặt hình quả tạ cao 2.4m rộng 1.0m. Tỷ lệ f/L=1/5.46 chân vòm đặt vào đầu dầm dọc, lực đẩy ngang do dầm dọc chịu. Hình 1.10 Cầu Ông lớn Hình 1.11 Cầu Xóm Củi Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  13. Trường Đại học Xây dựng 8 Hình 1.12 Cầu Cần Giuộc Tại miền Bắc đang triển khai xây dựng cầu Cầu Đông Trù có kết cấu nhịp chính là 3 nhịp liên tục 80+120+80m, được khởi công vào tháng 9/2009. Mặt cắt ngang cầu gồm hai vòm chủ số 8. Đường tên vòm f có tỷ số f/L=1/4. Nhịp 120m: Vòm gồm hai ống thép D=1.2m chiều cao H=3m (H/L=1/40). Nhịp 80m: Vòm gồm hai ống thép D=1m chiều cao H =2.5m( H/L=1/32). Hình 1.13 Cầu Đông Trù Cầu Hàn bắc qua sông Thái Bình đoạn thuộc tỉnh Hải Dương được khởi công vào tháng 6/2009 do các kỹ sư Công ty TVTK Cầu lớn - Hầm (TCT Tư vấn Thiết kế GTVT) thiết kế kỹ thuật. Với cây cầu này, lần đầu tiên các kỹ sư Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  14. Trường Đại học Xây dựng 9 Việt Nam làm chủ quá trình thiết kế xây dựng kết cấu Cầu vòm ống thép nhồi bê tông. Nhịp chính cầu dài 117.85m, đường tên vòm cao 25m Cầu có mặt cắt ngang gồm 2 vòm ống thép nhồi bê tông, mỗi vòm có mặt cắt ngang dạng số 8 chiều cao 2.6m Hình 1.14 Cầu Hàn Cầu Rồng do Công ty Louis Berger Group, Inc. (Mỹ) thiết kế có tổng chiều dài: 666m (nhịp chính dài 200m, hai nhịp bên mỗi nhịp dài 128m, nhịp đuôi rồng dài 64,15m, nhịp đầu rồng dài 72m) Hình 1.15 Cầu Rồng Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  15. Trường Đại học Xây dựng 10 1.3. Các dạng sơ đồ cầu vòm ống thép nhồi Bêtông Kết cấu chịu lực chủ yếu trong cầu vòm là kết cấu vòm có cấu tạo rất đa dạng (cuốn vòm, sườn vòm v.v...). Nói chung, đó là các bản cong hoặc thanh cong mà hai đầu được liên kết chốt hoặc liên kết ngàm với mố trụ cầu để chúng không thể chuyển vị theo hướng nằm ngang được. Do đó tác động tĩnh tải và hoạt tải thẳng đứng lên kết cấu nhịp sẽ gây ra trong trụ mố các lực đẩy ngang và gây ra trong vòm các lực nén, mômen uốn lực cắt. Khi lựa chọn dạng đường trục vòm hợp lý cho trùng với đường cong áp lực của nó thì hầu như có thể tránh được mômen uốn vòm dưới bất kỳ tĩnh tải nào. Tuy nhiên vì trên cầu có hoạt tải chạy qua nên không thể tránh được xuất hiện mômen uốn vòm do hoạt tải. Kết quả là mặt cắt vòm luôn chịu nén lệch tâm. Điều kiện làm việc đó tương đối phù hợp với tính chất vật liệu bê tông là chịu nén tốt. Khi thiết kế một cách hợp lý thì trị số mômen uốn vòm không lớn. Do đó các kết cấu nhịp vòm tiết kiệm vật liệu hơn các kết cấu nhịp dầm có cùng trị số khẩu độ và tải trọng (xét riêng biệt về mặt vật liệu làm kết cấu nhịp). Tuy nhiên, các lực đẩy ngang ở chân vòm truyền lên mố trụ khá lớn, do đó phải tăng kích thước nền móng và tăng khối lượng vật liệu làm mố trụ. Trường hợp nền đất càng yếu thì phí tổn xây dựng mố trụ cầu vòm càng lớn. Như vậy, nói chung khi lựa chọn phương án cầu phải xét toàn diện cả phần kết cấu nhịp và phần mố trụ. Khuyết điểm chung của phần lớn các cầu vòm BTCT đã xây dựng trước đây là phải tốn nhiều vật liệu, công lao động và thời gian để làm đà giáo giá vòm cũng như các công trình phụ tạm khác phục vụ thi công vòm. Một số cầu vòm đã được thi công lắp hẫng hay đúc bê tông hẫng nhưng công nghệ rất phức tạp so với thi công kết cấu nhịp dầm hay khung. Có thể áp dụng sơ đồ vòm không chốt, vòm hai chốt, vòm ba chốt để làm cầu vòm. Tiết kiệm nhất và cấu tạo đơn giản nhất là sơ đồ cầu vòm không chốt Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  16. Trường Đại học Xây dựng 11 (hình 1.16 - a). Tuy nhiên đây là sơ đồ kết cấu siêu tĩnh bậc 3 nên có xuất hiện các lực phụ do co ngót, từ biến bê tông, do thay đổi nhiệt độ, đặc biệt là do lún mố trụ khi nền đất không đủ vững chắc. Sơ đồ cầu vòm 2 chốt (hình 1.16 - b) có bậc siêu tĩnh ít hơn (có 1 bậc siêu tĩnh) nên các nội lực phụ cũng nhỏ hơn, chẳng hạn khi mố trụ bị lún thẳng đứng thì trong vòm không xuất hiện mômen phụ. Sơ đồ cầu vòm 3 chốt (hình 1.16 - c) là sơ đồ kết cấu tĩnh định nên không có các nội lực phụ nói trên. Việc thi công lắp ghép cầu vòm 3 chốt từ các nửa vòm đối xứng tương đối ít phức tạp hơn. Sơ đồ vòm 3 chốt không đòi hỏi điều kiện địa chất thật vững chắc (nếu mố trụ bị lún cũng không xuất hiện nội lực phụ trong vòm). Cao ®é xe ch¹y a) d) e) Cao ®é xe ch¹y b) Cao ®é xe ch¹y g) Cao ®é xe ch¹y Cao ®é xe ch¹y c) h) Hình 1.16 Các sơ đồ cầu vòm Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  17. Trường Đại học Xây dựng 12 a) Cầu vòm không chốt; b) Cầu vòm hai chốt; c) Cầu vòm ba chốt ; d) Cầu vòm chạy giữa; e) Cầu vòm chạy dưới; g) Cầu vòm có dầm đeo ; h) Cầu vòm đĩa. Xét về mặt độ cứng thì cầu vòm không chốt là cứng nhất, cầu vòm 3 chốt là kém cứng nhất. Do đó các cầu vòm đường sắt đều là vòm không chốt. Ngày nay ở nước ngoài đã xây dựng cả những cầu vòm không có lực đẩy ngang vào mố trụ. Các lực đó sẽ do thanh căng nằm ngang của kết cấu nhịp chịu kéo. Như vậy mố trụ cầu vòm đó làm việc giống như mố trụ của cầu dầm. Tham số quan trọng nhất của sơ đồ vòm là tỷ số giữa đường tên vòm f với nhịp vòm l. Tỷ số này càng nhỏ tức là vòm càng thoải thì lực đẩy ngang càng f 1 1   lớn và ngược lại. Trong thực tế nên dùng tỷ lệ l 4 6 . Cá biệt đã có cầu f 1 1   vòm mà l 10 16 . Trị số mômen uốn trong vòm phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng vòm. Nếu trục vòm trùng với đường cong áp lực do tĩnh tải và nửa hoạt tải rải đều tương đương thì mômen là nhỏ nhất. Căn cứ vào vị trí cao độ của mặt xe chạy so với cao độ đỉnh vòm có thể phân loại ra: cầu vòm chạy trên, cầu vòm chạy giữa, cầu vòm chạy dưới, (hình 1.16 a, d, e) Cầu vòm ống thép nhồi bê tông về hình thức chịu tải có vòm chạy trên, vòm chạy giữa và vòm chạy dưới. Cần chỉ ra rằng cầu vòm chạy giữa và chạy dưới trước kia thường xuất hiện cầu vòm thép, cầu vòm bê tông cốt thép do bị hạn chế bởi năng lực thanh treo, nên áp dụng kết cấu chạy giữa và chạy dưới tương đối ít. áp dụng ống thép nhồi bê tông, làm cho trọng lượng treo giảm nhẹ rất nhiều, cho nên hình thức chạy giữa, chạy dưới sử dụng tương đối nhiều. Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  18. Trường Đại học Xây dựng 13 Trong số hơn 80 cầu đã và đang xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông ở Trung Quốc, có rất ít cầu vòm chạy trên mà phần lớn là chạy giữa và chạy dưới. Hình 1.17 Cầu vòm xe chạy trên Cầu vòm chạy trên có chiều cao kiến trúc lớn, yêu cầu về nền móng cao thích hợp với cầu ở các khe núi. Cầu vòm ống thép nhồi bê tông chạy trên có sườn vòm đặc, vòm dàn hoa, vòm hộp, cầu vòm khung và vòm khung dàn hoa. Sườn vòm đặc chạy trên thường dùng hình thức nhiều sườn vòm (nhiều hơn 2 sườn) để tiết kiệm vật liệu, thi công dễ dàng. Cấu tạo của vòm chạy trên, liên kết hướng ngang dễ, hệ mặt cầu kê trên cột đứng, tính toán khối, tính ổn định ngang và tính chống rung đều rất tốt. Nói chung, cầu vòm chạy trên là tiết kiệm vật liệu nhất và khoảng cách giữa các sườn vòm có thể lấy nhỏ hơn so với bề rộng mặt cầu, kích thước mố trụ cũng lấy nhỏ hơn, cấu tạo mặt cầu đơn giản hơn, cao độ đỉnh trụ được hạ thấp xuống Hình 1.18 Cầu vòm xe chạy dưới Cầu vòm chạy dưới nói chung đều có thanh kéo (cầu vòm dầm mềm) là kết cấu không có lực đẩy hay lực đẩy rất nhỏ. Nó chủ yếu dùng khi chiều cao kiến trúc bị hạn chế, yêu cầu thông thuyền cao và khi tình hình nền móng yếu. ở vùng đồng bằng và cầu vượt dùng nhiều. Mặt cắt cầu vòm chạy dưới chỉ có thể là sườn vòm, nếu khẩu độ vòm nhỏ, có thể dùng một ống thép. Khoảng 100m thì dùng mặt cắt hình số 8, khẩu độ lớn hơn nữa thì dùng sườn dàn hay sườn hộp. Theo phương thức quan hệ kết cấu, phần trên và dưới, cầu vòm có thanh kéo còn có thể phân thành hai loại. Một loại là bộ phận trên và dưới liên kết Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  19. Trường Đại học Xây dựng 14 cứng, thanh kéo không cùng với hệ mặt cầu tham gia chịu lực, chỉ đơn thuần chịu kéo, gọi là cầu vòm khung dầm mềm. Một loại khác là kết cấu phần trên kê giản đơn trên mố trụ cầu . Thông thường thanh kéo là dầm dọc, là kết cấu kéo uốn, cho nên đó là hệ dầm vòm tổ hợp. ở trường hợp thứ nhất, do vòm và trụ cầu ngàm cứng, giống như là vòm không chốt cố định, dùng phương pháp thi công không có giá vòm, tính ổn định ngang rất tốt, nhưng là kết cấu siêu tĩnh bậc cao, nội lực do hoạt tải và nội lực thứ cấp có ảnh hưởng lớn đến kết cấu phần dưới. Kiểu thứ hai kết cấu chịu lực rõ ràng, là kết cấu nội siêu tĩnh ngoại tĩnh định, kết cấu phần dưới giống như cầu dầm, nhưng xử lý tiết điểm và điều chỉnh kéo căng thanh kéo có khó khăn. Cấu tạo gối cầu phức tạp, thi công phải dùng một số dàn giáo hay chở nổi cả cầu. Cầu vòm chạy dưới thường dùng là cầu một nhịp. Khi phải làm nhiều nhịp, các nhịp biên nói chung dùng cầu kiểu dàn, kết cấu cầu vòm nhiều nhịp sử lý cấu tạo và thanh kéo có nhiều khó khăn. Cầu vòm ống thép nhồi bê tông chạy dưới thường dùng thanh kéo mềm và thanh treo mềm, chủ yếu là dùng thanh chống ngang để liên kết hai sườn thành toàn khối cho nên có thanh chống ngang nhiều, độ cứng lớn, thậm chí còn dùng một loạt thanh chống kiểu chữ K. Nếu muốn bỏ thanh chống gió thì phải đổi dùng dầm cứng hay tăng độ cứng của sườn vòm. Kết cấu nhịp cầu vòm chạy dưới chỉ hợp lý nếu điều kiện tổng thể cầu đòi hỏi chiều cao kiến trúc thấp và cần làm vòm có thanh căng để tạo vẻ đẹp kiến trúc Hình 1.19 Cầu vòm xe chạy giữa Cầu vòm chạy giữa thường ở nhịp chính dùng khẩu độ lớn, các nhịp biên phối hợp với vòm chạy trên dùng khẩu độ nhỏ, nói chung không dùng dầm Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
  20. Trường Đại học Xây dựng 15 mềm, thường thông qua nhịp biên khẩu độ nhỏ dùng tỷ lệ đuờng tên nhỏ và tỷ lệ tập trung tĩnh tải lớn. Cầu vòm chạy giữa để giảm bớt lực đẩy nằm ngang làm ảnh hưởng bất lợi cho mố trụ cầu, có thể thiết kế dầm mềm cân bằng lực đẩy nằm ngang. Cầu vòm ống thép nhồi bê tông trong sử dụng đều là vòm cứng dầm mềm có đeo nhịp hẫng. Đào Tuấn Anh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 2013
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng
172 tài liệu
846 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
65=>2