www.trungtamtinhoc.edu.vn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

PHÂN HIỆU TẠI TP HỒ CHÍ MINHLỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 - K54

1

MÔN : THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG

NÂNG CAOUNIVERSITY OF TRANSPORT

AND COMMUNICATIONSGVHD: NGUYỄN XUÂN TÙNG

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 3

I: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ, PHẠM VI ÁP DỤNG, ƯU NHƯỢC

ĐIỂM

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

III. BỐ TRÍ DÂY, CÁP (SƠ ĐỒ TÍNH, BỐ TRÍ CÁP,…)

NỘI DUNG

I: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ, PHẠM VI ÁP DỤNG, ƯU NHƯỢC ĐIỂM

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 4

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG

Caàu voøm oáng theùp nhoài beâtoâng ñaõ ñöôïc xaây döïng taïi Lieân Xoâ töø nhöõng naêm 1930

Trong thôøi gian töø naêm 1990 ñeán nay, caàu voøm oáng theùp nhoài beâtoâng ñaõ ñöôïc phaùt trieån maïnh meõ ôû TrungQuoác, vôùi nhieàu loaïi hình keát caáu nhòp voøm chaïy treân, chaïy döôùi, chaïy giöõa, keát caáu coù hoaëc khoâng coù thanhcaêng. Vôùi caùc tieát dieän toå hôïp töø 3 oáng theùp trôû leân, caàu voøm oáng theùp nhoài beâtoâng coù theå vöôït nhòp leântôùi 360m. Hieän nay, caùc nöôùc khaùc treân theá giôùi coøn söû duïng keát caáu oáng theùp nhoài beâtoâng trong lónh vöïc xaây

döïng dân dụng như Nga, Phaùp, Myõ, Cannada, vaø nhieàu nöôùc khaùc cuõng ñaõ quan taâm ñeán keát caáu naøy.

Taïi Vieät Nam cuõng ñaõ xaây döïng xong 3 caàu voøm oáng theùp nhoài treân ñöôøng Nguyeãn Vaên Linh thaønh phoá Hoà ChíMinh do tö vaán nöôùc ngoaøi thieát keá. Ôû phía Baéc cuõng coù moät soá caàu ñang ñöôïc thieá keá nhö caàu Haøn, caàu Ñoâng.

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 5

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 6

I: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ, PHẠM VI ÁP DỤNG, ƯU NHƯỢC ĐIỂM

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 7

Đặc điểm công nghệ

Hệ thống kết cấu liên hợp ống thép nhồi bê tông ( Concrete-Filled Steel Tube viết tắt tiếng anh là CFST)

là một hệ thống gồm các cấu kiện chịu lực chính là các ống thép được nhồi đặc bằng bê tông cường độ

cao.

Kết cấu cầu vòm ống thép nhồi bê tông không những giúp vượt nhịp lớn mà còn là một trong những kết

cấu mang tính thẩm mỹ cao. Tuy nhiên việc áp dụng loại cầu này tại việt nam vẫn chưa được phổ biến

do chưa có quy trình, quy phạm , tiêu chuẩn kỹ thuật , tài liệu hướng dẫn tính toán thiết kế liên quan đến

loại kết cấu này.

I: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ, PHẠM VI ÁP DỤNG, ƯU NHƯỢC ĐIỂM

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 8

I: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ, PHẠM VI ÁP DỤNG, ƯU NHƯỢC ĐIỂM

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 9

Phạm Vi Áp Dụng

• Chiều cao kiến trúc của cầu thấp, hạn chế được cao độ đất đắp đầu cầu góp phần làm giảm độ

dốc của trắc dọc

• Cầu có kiến trúc thanh mảnh, hình vòm cân đối có độ cong bắt mắt vì vậy tính thẩm mỹ cao

phù hợp với cầu hiện đại trong thành phố.

• Áp dụng phù hợp với cả cầu đường bộ và cầu đường sắt.

I: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ, PHẠM VI ÁP DỤNG, ƯU NHƯỢC ĐIỂM

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 10

Ưu điểm

+ Độ bền của lõi bêtông tăng khoảng 2 lần.

+ Bêtông không bị co ngót mà bị trương nở vì không có sự trao đổi độ ẩm giữa bêtông và môi trường bên

ngoài.

+ Sau 2-3 ngày tuổi thì không xuất hiện thêm vết nứt

+ Khối lượng của các cấu kiện ống nhồi bêtông nhỏ hơn so với cấu kiện bêtông cốt thép

+ Lượng thép khi dung ống tròn nhồi bê tông ít hơn so với kết cấu BTCT thông thường khoảng 40%.

+ Không cần ván khuôn trong thi công

- Khi so sánh với kết cấu bêtông có tiếp xúc với môi trường bên ngoài, bêtông trong ống thép có đặc điểm:

I: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ, PHẠM VI ÁP DỤNG, ƯU NHƯỢC ĐIỂM

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 11

+ Tăng khả năng chống biến dạng của ống thép

+ Độ bền ăn mòn và chống gỉ của mặt trong ống thép cao hơn

+ Giảm độ mảnh của cấu kiện

Ưu điểm

- Khi so sánh với kết cấu thép dạng ống:

I: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ, PHẠM VI ÁP DỤNG, ƯU NHƯỢC ĐIỂM

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 12

+ Mặt ngoài của kết cấu ống thép nhồi bêtông nhỏ hơn do đó chi phí sơn phủ và bảo dưỡng thấp hơn

+ Độ bền chống gỉ cao hơn

+ Khả năng ổn định đều hơn

+ Giảm được ảnh hưởng của tải trọng gió

+ Tăng độ cứng chống xoắn

Ưu điểm

- Khi so sánh với kết cấu sử dụng thép hình có mặt cắt hở:

I: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ, PHẠM VI ÁP DỤNG, ƯU NHƯỢC ĐIỂM

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 13

Nhược điểm

+ Loại cầu này tiết kiệm được một khối lượng thép tương đối lớn nhưng giá thành trên một đơn vị thép lại

rất cao.

+ Bê tông phải có độ sụt cao

+Thi công lắp ráp phức tạp.

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 14

Cấu tạo chung kết cấu nhịp

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 15

Cấu tạo sườn vòm

Tuỳ theo cường độ tải trọng tác dụng sườn vòm có cấu tạo từ một ống

thép hay nhiều ống thép tròn liên kết nhau thông qua bản thép tăng

cường. Các ống thép thường dùng có đường kính ngoài từ 30-120cm,

chiều dày thành ống từ 5-20mm. ống thép được chế tạo từ thép tấm

cuốn tròn có đường kính tuỳ thuộc vào công trình thiết kế.

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 16

Cấu tạo sườn vòm

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 17

Cấu tạo sườn vòm

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 18

Cấu tạo sườn vòm

Mặt phẳng vòm: có thể cấu tạo thẳng đứng, hoặc khi cần thiết phải tăng độ ổn định của kết cấu, có

thể cấu tạo mặt phẳng vòm dốc nghiêng vào nhau

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 19

Cấu tạo hệ thanh treo

Gồm những thanh treo được cấu tạo từ những bó cáp cường độcao. Đầu trên thanh neo được neo cố định vào sườn vòm, đầudưới neo vào dầm ngang.

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 20

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 21

Cấu tạo thanh giằng

Khi cầu có 2 hay nhiều vòm, để chịu lực gióđẩy ngang cầu, giữa các vòm bố trí các thanhgiằng ngang. Các thanh giằng cũng làm bằngống thép nhồi bê tông liên thông với sườn vòmhoặc thép hình liên kết hàn với sườn vòm. Cácống của thanh giằng thường làm bằng các ốngthép cuốn dọc đường kính nhỏ, bề dày ốngthép khoảng 5mm. Hệ giằng ngang được bố trítheo nhiều kiểu chẳng hạn dạng chữ “I”, “K”

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 22

Cấu tạo thanh giằng

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 23

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 24

Cấu tạo hệ cáp giằng chân vòm

Các bó cáp nối liền 2 chân vòm để chịu

lực đẩy ngang của vòm. Cáp được bố trí 2

bên hệ mặt cầu song song với trục dọc

cầu. Hệ cáp giằng nằm tự do trên mặt

dầm ngang và dầm dọc biên, sau khi căng

cáp xử lý nội lực xong sẽ đậy kín bằng

hộp bê tông để bảo vệ dây cáp tránh chịu

ảnh hưởng của môi trường. Dây cáp

thanh buộc được neo vào chân vòm như

các bó cáp được neo trong dầm bê tông

dự ứng lực. Tất cả các bó cáp đều được

đặt trong các ống nhựa, sau khi căng

xong phải bơm vữa bảo vệ. .

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 25

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 26

Cấu tạo dầm ngang

Dầm ngang bằng BTCT dự

ứng lực M500 với chiều dài

nhịp phụ thuộc bề rộng mặt

cầu. Dầm ngang được bố trí

tại vị trí các cáp treo. Dầm

ngang liên kết với sườn vòm

thông qua cáp treo tại mỗi

đầu dầm. Riêng 2 dầm ngang

ngoài cùng (tại đầu vòm)

được liên kết ngàm với sườn

vòm để thực hiện chức năng

liên kết ngang dưới giữa 2

sườn vòm. .

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

27

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 28

Cấu tạo dầm dọc

Dầm dọc bằng BTCT

thường M400 đúc sẵn hoặc

đổ tại chỗ với chiều dài phụ

thuộc vào khoảng cách

giữa các dầm ngang. Dầm

dọc được nối vào 2 đầu lên

dầm ngang. Trên mặt dầm

dọc và dầm ngang là lớp

BTCT mặt cầu M300 đổ tại

chỗ tạo đồng khối mặt cầu

và hiệu chỉnh cao độ mặt

cầu. Dầm dọc ngoài chức

năng phân bố tải trọng còn

phải định vị cho các dầm

ngang trong quá trình chịu

tải.

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 29

Cấu tạo chân vòm

Chân vòm là nơi bố trí đầu neo các thanh buộc và cũng là nơi bố trí các gối

cầu để truyền tải trọng xuống mố trụ cầu. Độ cứng không gian của vòm tăng

đáng kể là nhờ liên kết bởi dầm ngang tại vị trí chân vòm. Chân vòm được

cấu tạo từ thép bản dày 12 ~15mm, bên trong được lấp đầy bê tông cốt thép.

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 30

Cấu tạo chân vòm

Chân vòm là nơi bố trí đầu neo các thanh buộc và cũng là nơi bố trí các gối cầu để truyền tải trọng xuống mố trụ cầu. Độ cứng không gian của vòm tăng đáng kể là nhờ liên kết bởi dầm ngang tại vị trí chân vòm. Chân vòm được cấu tạo từ thép bản dày 12 ~15mm, bên trong được lấp đầy bê tông cốt thép.

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 31

Cấu tạo chân vòm

II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP (HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC…)

4/04/2017 | Nhóm 11 | CĐBO1 – K54 | 32

III. Sơ Đồ Tính

Đối với những vòm là một phần của

đường tròn, nếu tải trọng phân bố

đều tác dụng hướng tâm lên vòm

như thì sẽ không gây ra momen uốn

trong vòm

Thay thế tải trọng phân bố đều bằng

các lực tập trung giống nhau và cách

đều dọc theo trục vòm cũng tác

dụng hướng tâm. Với một số lượng

lớn vô hạn các lực tập trung như thế

sẽ phản ánh giống tác dụng của tải

phânbố đều.

III. Sơ Đồ Tính

Nếu độ lệch này càng lớn, momen xuất

hiện trong vòm càng lớn

Trong cầu vòm với đường xe chạy dưới,

tải trọng không tác dụng trực tiếp lên vòm.

Do đó, tải trọng thẳng đứng được thay thế

bằng cách sử dụng các dây treo với các nút

bố trí cách đều và giao nhau ở tâm vòm

tròn, chịu lực tập trung P tại tâm.

35

Các Thành Viên Trong Nhóm:

4.Nguyễn Quốc Hùng

5.Phạm Tín Hiếu

6. Trần Quang Khải

1.Bùi Đức Hoàng

2.Trương Văn Hòa

3.Lê Văn Hưng