Giáo trình Thiết kế cầu - Nguyễn Tấn Dương (Phần 1)

19 12 76 91 2,5 
31 19/22 100 116 3 
Các bó khác theo yêu cầu 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 68 
1.3.2.2.6 Hệ neo 
Trong kết cấu bêtông dự ứng lực, sau khi căng, các bó cáp cần đƣợc neo cố 
định để giữ lực căng trong cốt thép. Đối với kết cấu kéo trƣớc, khi dùng cốt thép sợi 
hoặc các tao đơn thì lực dính kết của bêtông thƣờng đủ để tạo neo, khi dùng các bó 
lớn thì có thể dùng neo đặc biệt. 
Đối với kết cấu kéo sau ta phân biệt hai loại neo là neo chết và neo động. 
Neo chết thƣờng đặt cố định vào một đầu dầm và không cần đặt kích neo, neo động 
là neo có thể đặt kích để căng bó cốt thép. Tuỳ theo ngƣời thiết kế quyết định, khi 
dầm ngắn có thể đặt một đầu neo chết, một đầu neo động. Khi nhịp dài, để giảm ma 
sát có thể bố trí neo động ở cả hai đầu. Hình 1.13 và Bảng 1.6 thể hiện đầu neo 
động của hãng VSL (Thuỵ Sĩ) và các kích thƣớc cơ bản. 
Hình 1.13: Kích thước cấu tạo neo kiểu SC của VSL 
Cáp 
Lỗ bơm vữa 
Đầu neo 
Ống gen 
Ống kim loại đúc 
Nêm 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 69 
Bảng 1.6: Thông số kỹ thuật của neo SC 
Bảng 1.7: Thông số kỹ thuật tao xoắn 7 sợi theo tiêu chuẩn ASTM A 416 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 70 
CHƢƠNG 2: CẦU BẢN VÀ CẦU DẦM BÊ TÔNG DỰ ỨNG 
LỰC LẮP GHÉP 
2.1 KHÁI NIỆM CHUNG 
2.1.1 Các phƣơng pháp tạo dự ứng lực trƣớc 
2.1.1.1 Phương pháp căng trước 
Quá trình công nghệ đƣợc giới thiệu trên Hình 2.1 
Hình 2.1: Dự ứng lực căng trước bằng cơ học 
 Trình tự thi công 
 Lắp đặt cốt thép DUL vào bệ căng 
 Căng kéo thép DUL đạt đến lực căng yêu cầu rồi neo tạm vào bệ căng 
 Lắp cốt thép thƣờng và ván khuôn 
 Đổ bê tông và bảo dƣỡng 
 Tháo neo tạm và ván khuôn 
 Cắt bỏ thép thừa nhô ra khỏi dầm 
 Ƣu điểm 
 Đảm bảo khả năng dính bám giữa thép và bê tông 
 Chất lƣợng thi công tốt, có thể thi công hàng loạt trong nhà máy 
 Nhƣợc điểm 
 Xây dựng bệ căng cốt thép rất tốn kém 
 Khó khăng khi vận chuyển, thiết bị cồng kềnh 
2.1.1.2 Phương pháp căng sau 
Quá trình công nghệ đƣợc giới thiệu trên Hình 2.2 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 71 
Hình 2.2: Sơ đồ kéo căng cốt thép sau khi đổ bê tông 
 Trình tự thi công 
 Lắp đặt cốt thép thƣờng, ván khuôn và đặt các ống gen để luốn cáp 
DUL 
 Đổ bê tông và bảo dƣỡng để đạt cƣờng độ yêu cầu 
 Luồn thép DUL  căng kéo  Neo cố định thép DUL 
 Cắt bỏ thép thừa nhô ra khỏi dầm, bơm vữa lấp lòng ống chứa cáp 
DUL 
 Ƣu điểm 
 Thi công trực tiếp tại công trƣờng nên đỡ công vận chuyển 
 Thiết bị thi công gọn nhẹ 
 Nhƣợc điểm 
 Khó đảm bảo khả năng dính bám giữa thép và bê tông 
 Công tác căng kéo và neo phức tạp hơn căng trƣớc 
2.1.2 Các hệ thống tạo dự ứng lực 
Hệ thống tạo dự ứng lực bao gồm: 
 Thép dự ứng lực 
 Các bộ phận neo thép dự ứng lực 
 Thiết bị căng kéo thép dự ứng lực 
Hình 2.3: Cáp dự ứng lực loại tao xoắn 7 sợi 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 72 
Hình 2.4: Neo và kích để kéo căng cáp dự ứng lục của VSL 
2.2 KẾT CẤU NHỊP BẢN, DẦM BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC 
2.2.1 Cấu tạo một số kết cấu nhịp bản 
Cầu bản DUL nhịp giản đơn thƣờng là dạng lắp ghép từ các khối nguyên dài 
với mối nối dọc cầu. Mỗi khối thƣờng có bề rộng khoảng 100cm để thuận lợi ghép 
thành các bề rộng cầu khác nhau. 
Hiện nay ở nƣớc ta đang phát triển nhiều dạng bản DUL có chiều dài 8-20m, 
chiều cao bản từ 25-65cm. Với các mặt cắt bản có chiều cao nhỏ nhƣ vậy đã làm 
giảm đƣợc chiều cao kiến trúc của cầu mà các dầm I, T có chiều dài tƣơng tự không 
thể có đƣợc, tạo đƣợc sự hài hòa trong tỗng thể kiến trúc cầu. 
Hình 2.5: Mặt cắt ngang điển hình dầm bản DUL 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 73 
Hình 2.6: Bố trí cốt thép thường dầm bản DUL 
2.2.2 Cấu tạo một số kết cấu nhịp dầm DUL 
Các dầm BTCT dự ứng lực thuộc dầm giản đơn có thể đƣợc chế tạo theo 
phƣơng pháp căng trƣớc hoặc căng sau, điển hình là các loại dầm chữ I hay chữ T, 
Hiện nay còn có thêm dầm super T, dầm này đƣợc sử dụng lần đầu tiên ở Việt Nam 
trên cầu Mỹ Thuận. 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 74 
Chiều dài nhịp dầm có thể từ 12m đến 33m, cá biệt đến 42m 
Chiều cao dầm H = 0,7 – 1,4m, super T cao 1,75m (L=38,2m) 
Bề rộng B=400 – 610mm. 
Với chiều cao lớn  chiều cao kiến trúc cầu lớn. 
Hình 2.7: Mặt cắt điển hình dầm T dự ứng lực 
Hình 2.8: Mặt cắt điển hình dầm I dự ứng lực 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 75 
Hình 2.9: Dầm I dự ứng lực nhịp L=33m 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 76 
2.3 NGUYÊN TẮC, SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÉP DỰ ỨNG LỰC TRONG NHỊP 
GIẢN ĐƠN 
2.3.1 Nguyên tắc bố trí thép DUL cho dầm giản đơn 
 Phù hợp với biểu đồ bao mô men 
 Đặc điểm về nội lực, tải trọng trong kết cấu nhịp cầu 
 Tác dụng chủ yếu của thép dự ứng lực trong kết cấu 
 Về cƣờng độ theo mô men 
 Về tính bền, tuổi thọ, tính chống nứt 
 Đảm bảo khả năng thi công, khả năng tự bảo vệ 
 Khả năng đổ bê tông, lấp đầy bê tông 
 Khả năng căng kéo thép dự ứng lực với các bộ thiết bị tƣơng ứng 
 Khả năng tự bản vệ chống xâm thực 
 Tăng khả năng cƣờng độ chịu lực cắt và giảm thiểu ứng suất kéo chủ và ứng 
suất cắt. 
 Các bó thép cần có xu hƣớng kéo lên phía trên để phù hợp cả vấn đề 
lực cắt và mô men. 
 Không xảy ra các phá hoại cục bộ 
 Tại các vị trí uốn cong 
 Tại các vị trí neo cần có khoảng cách hợp lý 
 Tham khảo các thiết kế điển hình 
 Hợp lý hóa về mặt chịu lực, tối ƣu hóa 
2.3.2 Mốt số sơ đồ bố trí thép DUL phổ biến 
2.3.2.1 Bố trí thép DUL dạng thẳng 
Để triệt tiêu ứng suất kéo thớ dƣới cùng của mặt cắt dầm có thể dùng cốt 
thép DUL đặt thẳng ở dọc phía dƣới dầm. Do thép DUL đặt thẳng nên tại gối (đầu 
dầm) sẽ xuất hiện ứng suất kéo nên cần bố trí thép DUL ở bên trên từ 15-20% cốt 
thép ở biên dƣới. Điều này làm tốn vât liệu và không tăng khả năng chịu cắt của tiết 
diện. Tuy nhiên với phƣơng pháp này thì việc căng kéo cốt thép đơn giản  áp 
dụng cho nhịp nhỏ, cầu bản (cốt thép dây đàn) 
Hình 2.10: Sơ đồ bố trí thép DUL dạng thẳng trong dầm giản đơn 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 77 
Hình 2.11: Bố trí thép DUL dạng thẳng trong dầm bản
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 78 
2.3.2.2 Bố trí thép DUL dạng cong hoặc gẫy khúc 
Để giảm ứng suất kéo tại gối do thép DUL gây ra ngƣời ta có thể bố trí thép 
dạng cong (căng sau) hoặc gẫy khúc (căng trƣớc). Phƣơng pháp này hợp lý hơn 
phƣơng pháp bố trí thẳng do hạn chế đƣợc ứng suất kéo tại gối và làm tăng khả 
năng chống cắt của tiết diện. Tuy nhiên công tác căng kéo cốt thép và bố trí neo, 
kích phức tạp hơn. 
Hình 2.12: Sơ đồ bố trí thép DUL dạng gẫy khúc và cong trong dầm giản đơn 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 79 
Hình 2.13: Bố trí thép DUL dạng cong trong dầm T 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 80 
Hình 2.14: Bố trí thép DUL dạng gẫy khúc trong dầm I 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 81 
2.4 GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT KẾ ĐIỂN HÌNH 
Do hoàn cảnh lịch sử hầu hết các cầu BTCT đƣợc xây dựng ở miền Trung và 
miền Nam kể từ Huế trở vào đều sử dụng dầm T dự ứng lực kéo trƣớc theo đồ án 
điển hình của Hoa Kỳ, đƣợc thiết kế theo tiêu chuẩn AASHTO của Hoa Kỳ. Năm 
1992 ở xƣởng dầm Châu Thới 620 (BT6) tại Quốc lộ 1K, huyện Dĩ An, tỉnh Bình 
Dƣơng đã sản xuất thêm loại dầm I dài 33m theo đồ án phù hợp với Quy trình 1979 
của Bộ GTVT và ứng với hoạt tải H-30 và XB-80. 
Hiện nay dầm bê tông cốt thép dự ứng lực căng trƣớc do BT6 chế tạo đƣợc thiết 
kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 “Tiêu chuẩn thiết kế cầu” và 22TCN 18-79 “Qui 
trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn”. 
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 82 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
1
2
,5
M
 C
Ả
I T
IẾ
N
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 83 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
1
2
,5
M
 C
Ả
I T
IẾ
N
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 84 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
1
2
,5
M
 C
Ả
I T
IẾ
N
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 85 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
1
8
,6
M
 C
Ả
I T
IẾ
N
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 86 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
1
8
,6
M
 C
Ả
I T
IẾ
N
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 87 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
1
8
,6
M
 C
Ả
I T
IẾ
N
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 88 
D
Ầ
M
 I Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
2
4
,5
4
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 89 
D
Ầ
M
 I Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
2
4
,5
4
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 90 
D
Ầ
M
 I Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
3
3
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 91 
D
Ầ
M
 I Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
3
3
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 92 
D
Ầ
M
 I Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
3
3
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 93 
D
Ầ
M
 T
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
3
3
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 94 
D
Ầ
M
 T
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
3
3
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 95 
D
Ầ
M
 T
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 L
=
3
3
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 96 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 S
U
P
E
R
T
 T
, L
=
3
8
,2
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 97 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 S
U
P
E
R
T
 T
, L
=
3
8
,2
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 98 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 S
U
P
E
R
T
 T
, L
=
3
8
,2
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 99 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 S
U
P
E
R
T
 T
, L
=
3
8
,2
M
Thiết kế cầu 
Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 100 
D
Ầ
M
 Đ
IỂ
N
 H
ÌN
H
 S
U
P
E
R
T
 T
, L
=
3
8
,2
M