Câu 7: Cấu tạo mặt cầu bằng gỗ.bê tông cốt thép,và kim loại,phân tích ưu nhược điểm?

   Mặt cầu là bộ phận trực tiếp nhận áp lực của hoạt tải và truyền xuống các bộ phận chịu lực chính của kết cấu.

   Cầu xe lửa chịu tải trọng nặng, vị trí và khổ đường cố định, trong khi đó đối với cầu ô tô tải trọng nhẹ hơn và vị trí tác dụng của chúng trong phương ngang cầu không cố định, vì vậy kết cấu mặt cầu ô tô và mặt cầu xe lửa có nhiều điểm khác nhau.

   Sau đây chỉ giới thiệu mặt cầu ô tô:

   Mặt cầu ô tô phải đảm bảo yêu cầu về độ bằng phẳng, độ nhám, ít bị bào mòn và có trọng lượng nhẹ.

   Kết cấu mặt cầu ô tô tương đối đa dạng, bao gồm mặt cầu bằng gỗ, mặt cầu bản bê tông cốt thép và mặt cầu bằng kim loại.

*Mặt cầu bằng gỗ:

   -Mặt cầu bằng gỗ có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền và trọng lượng tương đối nhẹ. Kết cấu mặt cầu gỗ có hai kiểu sau: kiểu thứ nhất gồm hai lớp ván đặt trên các thanh gỗ bố trí ngang cầu hoặc trên các dầm gỗ dọc cầu (hình 3.1a); kiểu thứ hai được cấu tạo bằng cách ghép đứng các tấm ván với nhau và trên mặt phủ lớp bê tông nhựa dày 5-6cm (hình 3.1b).

Do nhược điểm tuổi thọ thấp cũng như khó đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trong quá trình khai thác nên mặt cầu gỗ không được áp dụng trong các công trình hiện đại và chỉ gặp trong các cầu cũ hoặc các công trình tạm.

-Mặt cầu bản bê tông cốt thép

   Mặt cầu dùng bản bê tông làm kết cấu chịu lực là loại được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.

   Bản bê tông cốt thép có thể được lắp ghép; đúc tại chỗ và có trường hợp là cánh của dầm bê tông đúc sẵn. Để bảo vệ bản bê tông cốt thép khỏi bị nước mưa xâm nhập, trước khi dải lớp bê tông nhựa mặt đường người ta láng một lớp vữa đệm trên mặt bản và cấu tạo lớp phòng nước rồi đến lớp bảo vệ (hình 3.2a).

   Lớp phòng nước có chiều dày 1,5-2cm làm bằng các lớp giấy đầu hoặc vải tẩm nhựa, giữa các lớp được quét nhựa nóng chảy. Với sự phát triển của ngành hoá chất xây dựng, ngày nay có thể sử dụng các vật liệu chống thấm hiệu quả hơn cho phép giảm chiều dày lớp phòng nước đến tối thiểu.

   Lớp bảo vệ có tác dụng bảo vệ cho lớp phòng nước khỏi bị hư hỏng dưới tác dụng của tải trọng bánh xe. Chiều dày lớp bảo vệ từ 3-4cm bằng bê tông hạt nhỏ có lưới cốt thép đường kính 2-3mm, kích thước mắt lưới từ 5-10cm.

   Lớp bê tông nhựa phủ trên cùng có chiều dày từ 5-7cm, có thể dải một lớp hoặc hai lớp (lớp dưới 4-5cm, lớp trên 2-3cm). Hiện nay người ta bắt đầu đưa vào sử dụng các loại bê tông nhựa cao cấp có khả năng dính bám cao, chống bào mòn tốt, khi đó chiều dày lớp bê tông nhựa chỉ cần từ 2-3cm.

   Cũng có trường hợp mặt cầu không dùng lớp phủ bằng bê tông nhựa mà thay mà thay bằng bê tông xi măng. Khi đó bên trên lớp phòng nước là lớp bê tông xi măng hạt nhỏ có chiều dày 6-8cm (hình 3.2b). Trong thực tế để chống bào mòn, tăng tuổi thọ cho loại mặt đường này người ta thường dải một lớp bê tông nhựa hạt mịn dày 1,5-2cm trên bề mặt lớp bê tông xi măng.

-Kết cấu mặt cầu bản bêtông cốt thép

   Để đảm bảo thoát nước mặt trên cầu, trong mọi trường hợp mặt cầu phải được cấu tạo độ dốc ngang cầu từ 1,5-2% bằng cách thay đổi chiều dày lớp đệm trên mặt bản; thay đổi chiều cao vút bản tại chỗ kê lên dầm (dầm thép) hoặc thay đổi cao độ kê gối> Ngoài độ dốc ngang, mặt cầu còn có thể phải cấu tạo dốc dọc nhằm mục đích nhanh chóng thoát nước mưa trên mặt cầu. Độ dốc dọc của mặt cầu tuỳ thuộc vào chiều dài cầu, kết cấu mặt cầu, tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến mà thay đổi trong khoảng từ 0,5-3%.

   Ưu điểm của mặt cầu dùng bản bê tông cốt thép là chất lượng sử dụng cao, mặt cầu bằng phẳng, khả năng dính bám của bánh xe tốt và ít gây xung kích. Tuy nhiên loại mặt cầu này có trọng lượng lớn, làm tăng tĩnh tải bản thân của kết cấu nhịp.

-Mặt cầu bằng kim loại

   Mặt cầu bằng kim loại và chủ yếu được làm bằng thép. Cấu tạo của mặt cầu gồm một tấm thép dày 10-12mm được tăng cường bởi các sườn đứng theo phương dọc và ngang làm bằng thép bản hàn đính vào mặt dưới của tấm thép (hình 3.3). Kết cấu mặt cầu kiểu này thường được cho tham gia chịu lực cùng với dầm chủ như là một bộ phận của tiết diện dầm gọi là “bản trực giao”.

   Lớp phủ mặt cầu có thể bằng bê tông nhựa, bê tông xi măng hoặc bê tông Polime có chiều dày 3-5cm. Để đảm bảo dính bám cho lớp bê tông phủ, trên bề mặt tấm thép người ta hàn đính các lưới cốt thép đường kính 6-8mm với ô lưới 10-15cm.

-Kết cấu mặt cầu bằng thép tấm

   Kết cấu mặt cầu bản trực giao còn đảm nhận nhiệm vụ của hệ liên kết dọc trên, nhờ vậy tiết kiệm thép và giảm trọng lượng bản thân của kết cấu nhịp.

   Để tăng độ cứng cho kết cấu bản trực giao, thay vì sườn tăng cường bằng bản thép người ta dùng các sườn tăng cường bằng thép hình được chế tạo đặc biệt (hình 3.4).

Ngoài kết cấu mặt cầu bản trực giao đôi khi còn gặp loại mặt cầu thép có dạng sàn mắt cáo rỗng. Ưu điểm chính của kết cấu mặt cầu này là có trọng lượng nhẹ và không cần hệ thống thoát nước. Nhưng nhược điểm là xe chạy không êm thuận, gây tiếng ồn và công tác gia công, chế tạo rất phức tạp

Câu 8) Cấu tạo các bộ phận: phần bộ hành và lan can cầu,khe biến dạng,phòng và thoát nước,nối tiếp giữa đường và cầu?

*Phần bộ hành và lan can cầu

   Trong cầu ô tô, phần bộ hành dành cho người đi bộ qua lại trên cầu thường được bố trí hai bên của phần đường xe chạy. Nếu không có kết cấu ngăn cách giữa phần bộ hành và phần xe chạy thì phần bộ hành phải làm cao hơn mặt đường xe chạy nhằm bảo đảm an toàn cho người đi lại. Chênh lệch giữa cao độ mặt đường xe chạy và mặt đường bộ hành từ 20-40cm, khi tốc độ xe chạy lớn chiều cao này có thể phải tăng lên đến 40-60cm. Giữa phần đường người đi với phần đường xe chạy phải cấu tạo đá vỉa để đề phòng khi xe đâm vào làm hư hỏng kết cấu và gây nguy hiểm cho người đi bộ. Bề rộng phần đường bộ hành lấy bằng bội số của 0,75m tương ứng với lưu lượng người qua lại là 1000 người trong một giờ.

   Kết cấu đường bộ hành tuy chịu tải trọng nhỏ, nhưng phải đảm bảo các yêu cầu về độ an toàn, bằng phẳng, thoát nước tốt và không trơn trượt. Trên bề mặt có thể rải một lớp bê tông nhựa dày khoảng 2cm, trong các cầu thành phố đôi khi người ta lát gạch chống trơn trang trí.

   Lan can được cấu tạo dọc theo cầu để bảo vệ cho người đi bộ và xe cộ qua cầu, gây cảm giác an toàn cho người lái xe, đồng thời là bộ phận trang trí của cầu. Do đó, lan can phải có kết cấu vững chắc, phù hợp với hình thức kết cấu cầu và cảnh quan chung.

Lan can có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc kim loại được bố trí dọc theo mép ngoài của đường người đi. Nếu phần người đi kề sát với phần xe chạy và cùng ở một cao độ, thì giữa phần người đi và phần xe chạy phải có lan can ngăn cách để đảm bảo an toàn. Trong trường hợp này lan can phải được cấu tạo vừa có đủ độ vững chắc, vừa không ảnh hưởng đến sự an toàn chuyển động của xe chạy trên đường.

*    Khe biến dạng

   Khe biến dạng được bố trí tại vị trí tiếp giáp giữa hai nhịp hoặc giữa nhịp và mố.

   Kết cấu khe biến dạng phải đảm bảo cho kết cấu được biến dạng tự do dưới tác dụng của tải trọng và sự thay đổi nhiệt độ; xe qua lại êm thuận; phòng nước và thoát nước tốt, tránh hiện tượng nước và rác bẩn lọt qua khe làm gỉ, hư hỏng kết cấu bên dưới.

1- Bê tông nhựa; 2- Lớp bảo vệ; 3- matít nhựa; 4- Lớp phòng nước; 5- Máng thoát nước bằng; 6- nút gố; 7- Amiăng; 8- Lưới cốt thép; 9- Ống cao su.

   Tuỳ theo chiều rộng mà cấu tạo khe biến dạng có thể đơn giản hay phức tạp. Khi chiều rộng nhỏ, khe biến dạng được cấu tạo kín bằng cách sự dụng bao tải tẩm nhựa, ma tít nhựa hoặc các tấm cao su mỏng để chèn khe, lớp bê tông nhựa mặt đường được dải liên tục (hình 3.6a,b). Với lớp phủ mặt đường bằng bê tông nhựa, khi độ dịch chuyển của kết cấu nhịp lớn hơn 1cm và trong mọi trường hợp đối với mặt đường bê tông xi măng đều phải cấu tạo đứt đoạn tại vị trí khe biến dạng.

   Trường hợp khe biến dạng có chiều rộng lớn, cấu tạo khe phức tạp hơn và hình thức khá phong phú.

   Gần đây kết cấu khe biến dạng bằng cao su có cốt bản thép được áp dụng rộng rãi. Loại khe biến dạng này không những đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật mà còn cho phép quá trình thi công thay thế đơn giản.

   Một giải pháp cấu tạo cũng được áp dụng khá phổ biến là dùng kết cấu mặt cầu liên tục bằng “bản liên tục nhiệt”. Bản mặt cầu bê tông cốt thép được đổ liên tục qua vị trí tiếp giáp giữa các nhịp. Trong phạm vi “bản liên tục nhiệt” phải đảm bảo sự tách rời giữa phần bê tông đổ tại chỗ và bộ phận chịu lực của kết cấu nhịp. Với cách cấu tạo này kết cấu nhịp  được tự do dịch chuyển dưới tác dụng của tải trọng nhưng làm việc như kết cấu liên tục khi chịu sự thay đổi của nhiệt độ.

*     Phòng nước và thoát nước

   Phòng nước và thoát nước có ý nghĩa quan trọng để kết cấu không bị gỉ, ăn mòn và từ đó đảm bảo tuổi thọ công trình.

   Đối với nước mặt, lớp phòng nước cấu tạo ở phần mặt cầu sẽ bảo vệ cho kết cấu nhịp. Bên cạnh đó phải tạo độ dốc dọc và ngang cầu cùng với các ống thoát nước để nước thoát đi nhanh. Nước tích tụ trên mặt cầu có thể ngấm xuống kết cấu qua những chỗ hư hỏng hoặc thi công kém chất lượng của lớp phòng nước, đồng thời gây nguy hiểm cho phương tiện qua lại.

   Trong mọi trường hợp đều phải cấu tạo độ dốc ngang cầu ở phần đường xe chạy từ 1,5-2,0% theo hướng từ tim cầu ra hai bên. Với phần bộ hành độ dốc ngang từ 1-1,5% hướng vào phía trong cầu.

   Độ dốc dọc cầu ô tô tuỳ trường hợp có thể lấy trong phạm vi 0,5-3%, cá biệt có thể lấy tới 4%.

   Trên mặt cầu nước chảy theo độ dốc dọc, ngang và được thu vào các ống thoát nước. Ống thoát nước không chỉ để thoát nước mặt mà còn nhận cả nước xâm nhập qua lớp bê tông nhựa chảy theo lớp phòng nước. Ống có đường kính trong không nhỏ hơn 150mm, bố trí hai bên phần lề bộ hành với tính toán 1cm2 tiết diện ống cho 1m2 bề mặt tích nước. Tim ống cách đá vỉa từ 20-40cm. Khoảng cách giữa các ống thoát nước không vượt quá 15m và được quy định như sau:

   - Nếu độ dốc dọc i <= 1% thì khoảng cách giữa các ống thoát nước a = 6-8m.

   - Nếu độ dốc dọc 1% <= i <= 2%, chiều dài cầu nhỏ hơn 50m cũng như khi i >= 2%, chiều dài cầu lớn hơn 50m thì a = 12-15m.

   Trường hợp cầu có chiều dài không quá 50m và độ dốc dọc lớn hơn 2% thì không cần bố trí ống thoát nước.

   Ống thoát nước có thể làm bằng kim loại, sành sứ hoặc bằng nhựa.

*    Nối tiếp giữa đường và cầu

   Kết cấu tiếp nối giữa đường và cầu phải đảm bảo xe chạy êm thuận, không có hiện tượng xung kích khi xe ra vào cầu và khu vực đường đầu cầu không bị lún sụt.

   - Trường hợp cầu nhịp ngắn, kết cấu nhịp tựa lên trụ đỡ qua bản đệm mà không cần gối và có thể coi giữa chúng không có chuyển vị tương đối (hình 3.7a), khi đó có thể đưa thẳng dầm vào phần đất đắp.

   - Khi cầu có cấu tạo mố thì chuyển tiếp từ đường vào cầu có thể có bản quá độ (hình 3.7b) hoặc qua lớp đệm dốc bằng cát. Với dầm mút thừa, thường ở cuối dầm có cấu tạo vai kê để đỡ bản quá độ.

   Bản quá độ có tác dụng làm tăng dần độ cứng nền đường khi vào cầu, được làm bằng bê tông cốt thép, chiều dày từ 14-20cm, dài 1,5-2,5m và đặt nghiêng với độ dốc khoảng 10%. Một đầu của bản quá độ được chốt trên vai kê đầu dầm mút thừa hoặc vai kê trên mố thông qua các chốt thép, đầu kia gối lên dầm kê bằng bê tông cốt thép. Thường thì bản quá độ được thi công lắp ghép với chiều rộng các tấm từ 0,8-1,0m.