Thiết kế và xây dựng cầu 1 - Chương V: Cầu dầm bê tông cốt thép nhịp giản đơn

11/16/2012 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Website:  Bộmôn Cầu và Công trình ngầm Website:  THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG  CẦU 1 TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: ‐GTVT.TK/ Hà Nội, 10‐2012 213 CHƯƠNG V Cầu dầm BTCT nhịp giản đơn 11/16/2012 2 214 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 215 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 h b h bw 11/16/2012 3 216 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 217 Khái niệm chung (t.theo) • Đặc điểm của cầu dầm (t.theo) 11/16/2012 4 218 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 219 Khái niệm chung (t.theo) • Phân loại cầu dầm (t.theo) DẦM T DẦM I DẦM HỘP 11/16/2012 5 220 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) 221 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 11/16/2012 6 222 Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo) • Các dạng mặt cắt ngang cầu (t.theo) 223 Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo) • Các dạng mặt cắt ngang cầu (t.theo) 11/16/2012 7 224 Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo) • Ví dụ: 225 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 • Số dầm chủ Bố trí sao cho ít dầm chủ nhất => tiết kiệm ván khuôn (k.cách S = 2‐3m) bw h hf Cánh dầm (bản mặt cầu) Sườn dầm (vách dầm) 11/16/2012 8 226 Cầu dầm đơn giản đúc tại chỗ (t.theo) • Kích thước cơ bản tiết diện chữ T đúc tại chỗ (t.theo) – 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 bw ≥ 15mm ≥  38mm ≥  1.5d ≥  1.5Dcốt_liệu (max) ≥  25mm ≥  d ≤  150mm bw ≥  50mm ≥  2d ≥  1.5 Dcốt_liệu (max)d ≥ 30mm ≥ 3 0m m 227 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 11/16/2012 9 228 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. 229 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) 11/16/2012 10 230 Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo) • Cầu lắp ghép tiết diện chữ T 231 Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo) • 5.3.2. Một số dạng mặt cắt ngang cầu đơn giản lắp ghép 11/16/2012 11 232 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 233 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 11/16/2012 12 234 Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo) • Phân khối kết cấu nhịp (t.theo) 235 Cầu dầm đơn giản lắp ghép (t.theo) • Phân khối kết cấu nhịp (t.theo) 11/16/2012 13 236 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. 237 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. 11/16/2012 14 238 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 239 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 • Dầm Super‐T chiều dài dầm 40m, chiều dài nhịp 38.3m DẦM ĐÚC SẴN BẢN MẶT CẦU ĐỔ TẠI CHỖ BẢN MẶT CẦU ĐỔ TẠI CHỖ DẦM ĐÚC SẴN 11/16/2012 15 240 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Đặc điểm (t.theo) TIẾT DIỆN CHỮ I TIẾT DIỆN CHỮ I CÁNH RỘNG 241 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Đặc điểm (t.theo) 11/16/2012 16 242 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Đặc điểm (t.theo) TIẾT DIỆN DẦM SUPER‐T 243 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Đặc điểm (t.theo) 11/16/2012 17 244 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Đặc điểm (t.theo) 245 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Đặc điểm (t.theo) 11/16/2012 18 246 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • 5.4.2. Bố trí cốt thép thường 247 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Bố trí cốt thép thường 11/16/2012 19 248 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • 5.4.3. Ví dụ dầm I33 249 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Ví dụ dầm I33 11/16/2012 20 250 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • 5.4.4. Ván khuôn 251 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: 11/16/2012 21 252 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): 253 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: 11/16/2012 22 254 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo) 4. LAO DẦM NHỊP ĐƠN GIẢN BẰNG GIÁ LONG MÔN DI ĐỘNG: Giá long môn (cần trục di chuyển trên ray) ‐ Tiết kiệm thời gian di  chuyển ‐ Cần địa hình bằng phẳng để làm đường ray ‐ Phù hợp với các cầu trên cạn, nhiều nhịp 255 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 11/16/2012 23 256 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 257 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 11/16/2012 24 258 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 259 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Các phương pháp lao lắp dầm (t.theo) 8. LAO DẦM BẰNG  GIÁ 3 CHÂN: 11/16/2012 25 260 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) t7 t8 t9 261 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 11/16/2012 26 262 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 263 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 11/16/2012 27 264 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • 5.4.6. Thi công cầu dầm Super‐T CHUẨN BỊ VÁN KHUÔN 265 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) LẮP ĐẶT CỐT THÉP 11/16/2012 28 266 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) LẮP ĐẶT VÁN  KHUÔN TRONG 267 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) CĂNG CÁP DỰ  ỨNG LỰC  (CĂNG TRƯỚC) 11/16/2012 29 268 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) ĐỔ BÊ TÔNG  DẦM 269 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) LẮP ĐẶT GỐI  CAO SU 11/16/2012 30 270 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) VẬN CHUYỂN  LAO LẮP DẦM 271 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) VẬN CHUYỂN  DẦM BẰNG XE  CHUYÊN DỤNG 11/16/2012 31 272 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) CẨU DẦM  BẰNG CẦN CẨU 273 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) SÀNG NGANG  DẦM VÀO VỊ TRÍ 11/16/2012 32 274 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) DẦM SUPER‐T SAU KHI LAO LẮP XONG 275 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • Thi công cầu dầm Super‐T (t.theo) THI CÔNG BẢN MẶT CẦU 11/16/2012 33 276 Cầu dầm đơn giản bán lắp ghép (t.theo) • 5.4.7. Lưu ý khi thi công