Câu 9: Khái niệm và phân loại mố trụ cầu ?

*    Khái niệm về mố trụ cầu

   Mố trụ cầu là bộ phận quan trọng trong công trình cầu, có chức năng kê đỡ kết cấu nhịp, tiếp nhận và truyền các tải trọng xuống nền đất (hình 4.1).

   Trụ cầu được xây dựng ở giữa hai nhịp kề nhau và chịu áp lực truyền từ kết cấu nhịp. Trụ nằm ở phần lòng sông có thể còn chịu tác dụng của dòng chảy, chịu lực va đập của tàu bè, cây trôi. Trụ phải có hình dạng hợp lý sao cho dòng chảy ít bị cản trở nhất, tránh hiện tượng xói dưới bệ móng. Bên cạnh đó, với trụ mố xây dựng ở vùng nước mặt hoặc môi trường nước có các tác nhân xâm thực thì cần có các giải pháp phòng tránh để đảm bảo tuổi thọ công trình.

   Mố cầu được xây dựng ở vị trí tiếp giáp giữa đường và cầu, ngoài nhiệm vụ kê đỡ kết cấu nhịp nó còn có vai trò của một tường chắn đảm bảo ổn định cho nền đường đầu cầu. Do đó ngoài các phản lực truyền từ kết cấu nhịp, mố còn chịu tác dụng của áp lực đất. Là kết cấu nối tiếp giữa đường và cầu nên mố phải được cấu tạo sao cho không xảy ra hiện tượng thay đổi độ cứng của tuyến đường một cách đột ngột, đảm bảo xe chạy êm thuận khi qua cầu. Đất đắp phần tư nón một mặt giữ ổn định cho nền đường đầu cầu, mặt khác có tác dụng hướng dòng chảy được êm thuận, tránh xói lở bờ sông.

*Mố trụ cầu rất đa dạng và có thể phân loại như sau:

Ø   Phân loại theo vật liệu

       Mố trụ cầu bằng đá xây, bằng bê tông cốt thép và bằng bê tông.

Ø   Phân loại theo hình dạng kết cấu

   - Mố trụ nặng: là loại có kích thước lớn, kết cấu toàn khối nặng nề được làm bằng đá xây, bê tông. Kết cấu này vững chắc, ổn định nhưng khối lượng lớn dẫn đến tốn vật liệu.

   - Mố trụ nhẹ: có kết cấu thanh mảnh, được làm bằng bê tông cốt thép. Với kết cấu này, khối lượng vật liệu giảm đi đáng kể với kết cấu đơn giản như mố chân dê, trụ cọc, cột...

Ø   Phân loại theo đặc điểm chịu lực

   - Mố trụ cứng: Thường gặp trong hầu hết các công trình cầu, là loại có độ cứng lớn, có khả năng tiếp nhận toàn bộ tải trọng nằm ngang truyền từ kết cấu nhịp hoặc nền đất đắp.

   - Mố trụ dẻo: Có độ cứng nhỏ, dùng cho những cầu nhịp ngắn (≤10ữ12m) khi lòng sông không sâu hoặc dùng cho cầu dẫn.

Ø   Phân loại theo hệ thống kết cấu nhịp

   - Mố trụ cầu dầm: áp lực truyền xuống chủ yếu theo phương thẳng đứng. Trong cầu hệ khung, trụ mố tham gia chịu lực cùng kết cấu nhịp, tại các tiết diện của trụ xuất hiện mô men uốn khá lớn nên cấu tạo phức tạp hơn và thường bố trí nhiều cốt thép.

   - Cầu vòm và cầu treo: là các hệ thống có lực đẩy ngang nên mố trụ phải có kích thước lớn, nặng nề. Nhất là với cầu treo, để chịu được lực nhổ thường mố neo là một công trình rất đồ sộ và tốn kém.

Câu 10:Các bộ phận của mố cầu,cấu tạo mố nặng,cấu tạo mố nhẹ?

*     Các bộ phận của mố cầu

   - Tường đỉnh (1) là bộ phận chắn đất sau dầm chủ hoặc dầm mặt cầu, có chiều cao từ mặt cầu tới mặt mũ mố.

   - Mũ mố (2) là bộ phận kê đỡ kết cấu nhịp và trực tiếp chịu áp lực từ kết cấu nhịp truyền xuống.

   - Tường trước hay tường thân mố (3) làm nhiệm vụ tường chắn đất, đỡ tường đỉnh và mũ mố.

   - Tường cánh (4) là các tường chắn đất, đảm bảo ổn định cho nền đường đầu cầu.

   - Móng mố (5) bao gồm bệ móng (bệ mố) đỡ tường thân mố, tường cánh và truyền áp lực xuống kết cấu móng (cọc, giếng chìm...). Với điều kiện địa chất tốt, mố có thể đặt trên nền thiên nhiên, khi đó bệ mố làm luôn chức năng của móng.

   - Đất đắp phần tư nón (6) có tác dụng giữ ổn định cho taluy nền đường đầu cầu, đồng thời còn hướng cho dòng chảy êm thuận.

Các bộ phận cơ bản của mố

1. Tường đỉnh; 2. Mũ mố; 3. Tường trước; 4. Tường cánh;

5. Móng; 6. Mố đất phần tư nón

   Ngoài các bộ phận cơ bản trên đây, mố cầu còn có thể có các bộ phận khác như bản quá độ, bản giảm tải, tường tai, bản chắn...

*  Cấu tạo mố nặng

Mố chữ nhật:

Là dạng mố cầu đơn giản nhất bằng đá xây hoặc bê tông. Thoạt đầu, cấu tạo mố bao gồm hai bộ phận là thân mố và móng (hình 4.3) đều có dạng chữ nhật đặc. Toàn bộ thân và móng mố đều chôn trong nền đường đầu cầu. Mố chữ nhật có khối lượng lớn, tốn vật liệu, tiếp nối giữa đường và cầu không đảm bảo êm thuận cho xe chạy. Ngoài ra, các bộ phận bằng thép của kết cấu nhịp vùi trong nền đất dễ bị gỉ. Loại mố này chỉ áp dụng cho các cầu nhịp nhỏ, lòng sông không sâu.

Mố chữ nhật

1. Tường đỉnh; 2. Móng; 3. Kết cấu nhịp

Cấu tạo mố kê

Tường đỉnh; 2. Thân mố; 3. Móng

4. Tường cánh; 5. Tường tai

   Khi lớp địa chất tốt nằm gần mặt đất tự nhiên có thể áp dụng loại mố kê, là một dạng mố chữ nhật có chiều cao thấp (hình 4.4). Với mố kê, thân mố đồng thời giữ vai trò mũ mố để kê đỡ kết cấu nhịp và tựa lên móng trên nền thiên nhiên.

   Để tránh hiện tượng đất phủ đầu dầm và gối cầu, mố được cấu tạo tường đỉnh và tường tai. Ngoài ra để giữ ổn định cho nền đường đắp đầu cầu khi cần thiết mố kê còn được cấu tạo thêm các tường cánh.

   Nhìn chung, mố chữ nhật là loại kết cấu có phạm vi sử dụng hạn chế do những nhược điểm về cấu tạo và đặc biệt là rất tốn vật liệu.

Mố chữ U:

 Là loại mố cầu toàn khối bằng đá xây hoặc bê tông (hình 4.5) được áp dụng phổ biến khi chiều cao đất đắp từ 4-6m (cá biệt 8-10m).

   Mũ mố chịu trực tiếp áp lực từ kết cấu nhịp nên thường làm bằng bê tông cốt thép M200-250.

   Bên cạnh chức năng chính là đỡ mũ mố, thân mố còn làm nhiệm vụ tường chắn giữ cho đất nền đường đầu cầu không bị sụt về phía sông. Do đó, ngoài áp lực thẳng đứng tường thân mố còn chịu áp lực ngang của đất (theo phương dọc). Chiều dày tường thân mố thay đổi theo chiều cao và mặt trước thường được cấu tạo thẳng đứng.

   Tường cánh mố làm nhiệm vụ giữ đất đắp bên trong được ổn định, đồng thời liên kết với thân mố làm cho điều kiện chịu lực của nó tốt hơn. Tường cánh được làm thẳng góc và liền khối với tường thân mố, chiều dày của nó tăng dần từ trên xuống và tựa trên bệ móng.

   Để giữ ổn định cho khối phần tư nón và nối tiếp chắc chắn giữa đường với cầu, đuôi tường cánh phải ngàm sâu trong nền đường đầu cầu tối thiểu 0,65m (khi chiều cao đất đắp nhỏ hơn 6m) và 1,0m (khi chiều cao đất đắp lớn hơn 6m).

Mố chữ U

Tường đỉnh; 2. Mũ mố; 3. Tường trước; 4. Móng; 5. Tường cánh;

6. Đá kê gối; 7. Taluy khối nón; 8. Kết cấu thoát nước sau mố

   Chiều rộng mố có thể lấy bằng chiều rộng cầu, tuy nhiên, để tiết kiệm vật liệu thường chỉ làm bằng bề rộng phần đường xe chạy. Khi đó, phần bộ hành trên mố sẽ có dạng bản mút thừa ngàm vào tường cánh. Mố có thể đặt trên nền thiên nhiên hay nền cọc, giếng chìm.

   Mố chữ U giảm khối lượng vật liệu nhiều so với mố hình chữ nhật, khả năng chịu lực tốt, ổn định chống lật, chống trượt cao. Tuy nhiên, hiện nay sử dụng mố trụ bê tông cốt thép tiết kiệm vật liệu hơn nên phạm vi sử dụng mố chữ U có phần bị thu hẹp.

   Ngoài ra còn có những dạng mố:

      - Mố chữ thập        

      - Mố có tường cánh xiên

      - Mố vùi

      - Mố vùi tường

*Cấu tạo mố nhẹ

   Do sử dụng bê tông cốt thép nên mố nhẹ có kết cấu thanh mảnh và hình thức cấu tạo khá phong phú.

Mố chữ U có tường mỏng

   Mố gồm có mũ mố và các tường mỏng bằng bê tông cốt thép liên kết toàn khối với nhau: tường trước, tường cánh, tường chống (hình 4.6). Bệ mố bằng bê tông cốt thép với chiều dày tuỳ thuộc vào kết cấu móng, khi bệ mố có vai trò như móng trên nền thiên nhiên thì trị số này vào khoảng0,4-1,0m. Mũ mố có dạng bản mỏng bê tông cốt thép nối với tường đỉnh, tựa trên tường trước và các tường chống. Chiều dày của tường trước được xác định trên cơ sở chịu lực, thường từ 0,15-0,4m. Khác với mố chữ U dạng mố nặng toàn khối, ở đây tường trước bằng bê tông cốt thép có khả năng chịu uốn nên chiều dày có thể giảm được nhiều. Các tường chống có tác dụng như những sườn tăng cường để cải thiện điều kiện chịu lực cho tường trước và tăng cường độ cứng cho toàn mố.

Mố chữ U có tường móng BTCT

Tường trước; 2. tường cánh; 3. Tường chống

4. Bệ mố; 5. Bản quá độ

Để giảm khối lượng tường cánh và bệ mố, phần trên của tường cánh bao gồm phần tựa trên bệ mố (khoảng một phần hai chiều cao đắp đất) và phần hẫng đủ để vùi vào nền đường tối thiểu 0,75m. Trên phương ngang cấu tạo một tường mỏng liên kết tường cánh với tường chống tạo thành một khoang kín, như thế điều kiện làm việc của tường cánh sẽ tốt hơn. Khi đó cần bố trí các lỗ thoát nước cho phần đắp đất trong khoang kín.

   Mố chữ U tường mỏng có khối lượng bê tông nhỏ hơn nhiều so với mố nặng nhưng tốn cốt thép, thi công phức tạp và thời gian thi công kéo dài. Trong thực tế mố này ít được áp dụng.

Mố chân dê

   Nếu mố có kết cấu móng cọc thì cấu tạo mố chân dê rất đơn giản. Khi đó không cần cấu tạo bệ mố mà các hàng cọc móng được kéo dài và liên kết trực tiếp với xà mũ (hình 4.7a). Hàng cọc trước thường đóng với độ xiên 1:4 đến 1:7. Xà mũ có thể lắp ghép hoặc đổ tại chỗ, tuy nhiên trong thực tế để đảm bảo liên kết chắc chắn giữa cọc với xà mũ và khắc phục các sai lệch trong công đoạn đóng cọc xà mũ thường được đổ bê tông tại chỗ.

Mố cọc thẳng

   Mố cọc gồm một hoặc hai hàng cọc thẳng đứng tiết diện 30x30, 40x40 được liên kết với nhau bằng xà mũ BTCT. Loại mố này áp dụng cho các cầu nhỏ khi chiều cao đắp đất từ 2-4m (hình 4.7b).

Mố cọc

a.      Mố chân dê; b. Mố cọc thẳng