Câu 1: Các mực nước thiết kế MNCN, MNTN, MNTT: định nghĩa, ý nghĩa trong thiết kế các phương án cầu, tần suất lũ thiết kế đối với cầu lớn, cầu trung và cầu nhỏ?
+ Mực nước cao nhất (MNCN): Là mực nước lớn nhất xuất hiện trên sông ứng với tần suất lũ thiết kế P%. Dựa vào MNCN để xác định khẩu độ cầu tính toán và cao độ đáy dầm.
+ Mực nước thấp nhất (MNTN): Là mực nước thấp nhất xuất hiện trên sông ứng với tần suất lũ thiết kế P%. Dựa vào MNTN để biết vị trí chỗ lòng sông nước sâu trong mùa cạn, căn cứ vào đó để xác định vị trí các nhịp thông thuyền. Ngoài ra còn xác định cao độ đỉnh bệ móng của trụ giữa sông.
Mực nước cao nhất và mực nước thấp nhất được xác định theo các số liệu quan trắc thủy văn về mực nước lũ, được tính toán theo tần suất P% quy định đối với các cầu và đường khác nhau.
+ Mực nước thông thuyền (MNTT): Là mực nước cao nhất cho phép tàu bè đi lại dưới cầu an toàn. Dựa vào MNTT và chiều cao thông thuyền để xác định cao độ đáy dầm.
Theo Tiêu chuẩn 22TCN18-79, tần suất thiết kế để tính MNCN, MNTN cho cầu vừa, cầu lớn là 1%, MNTT là 5%. Hiện nay theo Tiêu chuẩn 22TCN272-05 không quy định.
Câu 2: Xác định cao độ đáy dầm?
+ Đáy dầm tại mọi vị trí phải cao hơn MNCN ≥0.5m đối với sông đồng bằng và ≥ 1.0m đối với sông miền núi có đá lăn cây trôi (đường ôtô).
+ Tại những nơi khô cạn hoặc đối với cầu cạn, cầu vượt thì cao độ đáy dầm tại mọi vị trí phải cao hơn mặt đất tự nhiên ≥1.0m.
+ Cao độ đáy dầm phải cao hơn hoặc bằng MNTT cộng với chiều cao thông thuyền.
+ Đỉnh xà mũ của mố trụ phải cao hơn MNCN tối thiểu là 0.25m
Câu 3: Trình bày nội dung dự án đầu tư xây dựng công trình (Báo cáo nghiên cứu khả thi) của một công trình cầu?
Nội dung dự án đầu tư xây dựng công trình (báo cáo nghiên cứu khả thi) bao gồm:
Dự án đầu tư cần phải bao gồm 2 phần: Phần thuyết minh dự án và phần thiết kế cơ sở.
- Nội dung phần thuyết minh của dự án:
+ Sự cần thiết và mục tiêu đầu tư; đánh giá nhu cầu thị trường, tiêu thụ sản phẩm đối với dự án sản xuất, kinh doanh; tính cạnh tranh của sản phẩm; tác động xã hội đối với địa phương, khu vực (nếu có); hình thức đầu tư xây dựng công trình; địa điểm xây dựng, nhu cầu sử dụng đất; điều kiện cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu và các yếu tố đầu vào khác.
+ Mô tả về quy mô và diện tích xây dựng công trình, các hạng mục công trình thuộc dự án; phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật, công nghệ và công suất.
+ Các giải pháp thực hiện bao gồm:
• Phương án chung về giải phóng mặt bằng, tái định cư và phương án hỗ trợ xây dựng hạ tầng kỹ thuật nếu có.
• Các phương án thiết kế kiến trúc đối với công trình trong đô thị và công trình có yêu cầu kiến trúc.
• Phương án khai thác dự án và sử dụng lao động.
• Phân đoạn thực hiện, tiến độ thực hiện và hình thức quản lý dự án.
+ Đánh giá tác động môi trường, các giải pháp phòng cháy, chữa cháy và các yêu cầu về an ninh, quốc phòng.
+ Tổng mức đầu tư của dự án; khả năng thu xếp vốn, nguồn vốn và khả năng cấp vốn theo tiến độ; phương án hoàn trả vốn đối với dự án có yêu cầu thu hồi vốn và phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế - tài chính, hiệu quả xã hội của dự án.
- Nội dung phần thiết kế cơ sở:
+ Thiết kế cơ sở là thiết kế được thực hiện trong giai đoạn lập Dự án đầu tư xây dựng công trình trên cơ sở phương án thiết kế được lựa chọn, bảo đảm thể hiện được các thông số kỹ thuật chủ yếu phù hợp v ới các quy chuẩn, tiêu chuẩn được áp dụng, là căn cứ để triển khai các bước thiết kế tiếp theo.
Nội dung thiết kế cơ sở bao gồm phần thuyết minh và phần bản vẽ.
+ Phần thuyết minh thiết kế cơ sở bao gồm các nội dung:
• Giới thiệu tóm tắt địa điểm xây dựng, phương án thiết kế; tổng mặt bằng công trình, hoặc phương án tuyến công trình đối với công trình xây dựng theo tuyến; vị trí, quy mô xây dựng các hạng mục công trình; việc kết nối giữa các hạng mục công trình thuộc dự án và với hạ tầng kỹ thuật của khu vực.
• Phương án công nghệ, dây chuyền công nghệ đối với công trình có yêu cầu công nghệ.
• Phương án kiến trúc đối với công trình có yêu cầu kiến trúc.
• Phương án kết cấu chính, hệ thống kỹ thuật, hạ tầng kỹ thuật chủ yếu của công trình.
• Phương án bảo vệ môi trường, phòng cháy, chữa cháy theo quy định của pháp luật.
• Danh mục các quy chuẩn, tiêu chuẩn chủ yếu được áp dụng.
+ Phần bản vẽ thiết kế cơ sở bao gồm:
• Bản vẽ tổng mặt bằng công trình hoặc bản vẽ bình đồ phương án tuyến công trình đối với công trình xây dựng theo tuyến.
• Sơ đồ công nghệ, bản vẽ dây chuyền công nghệ đối với công trình có yêu cầu công nghệ.
• Bản vẽ phương án kiến trúc đối với công trình có yêu cầu kiến trúc.
• Bản vẽ phương án kết cấu chính, hệ thống kỹ thuật, hạ tầng kỹ thuật chủ yếu của công trình, kết nối với hạ tầng kỹ thuật của khu vực.
Câu 4: Trình bày ý nghĩa của phương trình cơ bản AASHTO - LRFD:
f
Rn≥
å
h
i
g
i
Qi. Giải thích tên các đại lượng trong phương trình, nội dung, mục đích của các hệ số?
Phương trình cơ bản: Trong thiết kế, để đảm bảo an toàn công trình thì khả năng chịu lực của vật liệu và tiết diện (sức kháng) phải lớn hơn nội lực gây ra do tải trọng:
Trong đó:
+ : Hệ số điều chỉnh tải trọng liên quan đến tính dẻo và tính dư cũng như tầm quan trọng trong khai thác.
+ : Hệ số tải trọng.
+ : Ứng lực do tải trọng.
+ : Sức kháng danh định.
+ : Sức kháng tính toán.
+ : Hệ số sức kháng.
- Hệ số sức kháng : Đối với một TTGH nào đó thì hệ số sức kháng được sử dụng để xét đến tính thất thường trong tính chất của kết cấu, của vật liệu và độ chính xác của các phương trình thiết kế đánh giá khả năng chịu tải, tình huống hư hỏng của công trình.
- Hệ số tải trọng : Áp dụng đối với các loại tải trọng, để xét đến tính thất thường của các tải trọng và hiệu ứng tải như độ lớn của tải trọng, vị trí tải, tổ hợp tải trọng.
- Hệ số điều chỉnh tải trọng :
+ đối với các tải trọng dùng hệ số tải trọng .
+ đối với các tải trọng dùng hệ số tải trọng .
Trong đó:
+ : Độ dẻo: Độ dẻo của vật liệu rất quan trọng cho độ an toàn của cầu. Nếu vật liệu dẻo, khi một bộ phận chịu lực quá tải nó sẽ phân bố nội lực sang bộ phận khác.
1. ≥ 1.05 cho các cấu kiện và liên kết không dẻo.
2. = 1.0 cho các thiết kế thông thường, theo đúng yêu cầu của tiêu chuẩn thiết kế.
3. ≥ 0.95 cho các cấu kiện có dùng các biện pháp để tăng thêm tính dẻo.
+ : Độ dư thừa: Độ dư thừa có ý nghĩa đối với giới hạn an toàn của cầu. Một số kết cấu siêu tĩnh được coi là dư thừa vì nó có nhiều liên kết hơn so với yêu cầu cân bằng tĩnh định. Hệ cầu có một đường tiếp đất được coi là không dư thừa (không nên dùng loại này).
Trong trạng thái giới hạn cường độ (TTGH cường độ).
1. ≥ 1.05 cho các bộ phận không dư thừa.
2. = 1.0 cho các mức dư thừa thông thường.
3. ≥ 0.95 cho các mức dư thừa đặc biệt.
+ : Độ quan trọng :
Dùng trong các TTGH cường độ và TTGH đặc biệt.
1. ≥ 1.05 cho các cầu quan trọng.
2. = 1.0 cho các cầu điển hình.
3. ≥ 0.95 cho các cầu tương đối ít quan trọng.
- Đặc điểm của phương pháp:
+ Ưu điểm:
• Đã xét đến sự khác nhau giữa tải trọng và sức kháng.
• Đạt được mức độ an toàn tương đối đồng đều đối với các TTGH khác nhau và các loại cầu mà không cần đến phân tích thống kê hoặc xác suất phức tạp.
• Là một phương pháp thiết kế thích hợp và ổn định.
+ Nhược điểm:
• Thay đổi tư duy thiết kế (so với AASHTO cũ).
• Yêu cầu hiểu biết cơ bản về lý thuyết xác suất và thống kê.
• Yêu cầu có các số liệu thống kê đầy đủ và các thuật toán thiết kế xác suất để có thể chỉnh lý hệ số sức kháng trong từng trường hợp riêng.
Câu 5: Định nghĩa và xác định khổ thông thuyền?
Khổ thông thuyền:
- Khổ thông thuyền là khoảng không gian được dành cho giao thông đường thủy dưới gầm cầu mà không một kết cấu hay bộ phận kết cấu nào được vi phạm vào khoảng không gian đó để đảm bảo an toàn cho giao thông đường thủy.
- Khổ thông thuyền có dạng hình chữ nhật với kích thước Btt x Htt
- Khổ thông thuyền cần theo những quy định của nhiệm vụ thiết kế và quy định riêng tùy thuộc vào cấp kỹ thuật đường thủy nội địa, tức là căn cứ vào cấp thông thuyền của sông. Phù hợp với quy định thiết kế khổ giới hạn dưới cầu trên sông thông thuyền và những yêu cầu chủ yếu về vị trí cầu.
Câu 6: Các chỉ tiêu so sánh để lựa chọn phương án cầu?
SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN:
- Phân tích tổng mức đầu tư của mỗi phương án có xét đến các yếu tố:
+ Thời gian hoàn vốn.
+ Chi phí duy tu, bảo dưỡng.
+ Vốn đầu tư ban đầu xây dựng công trình.
- Thống kê toàn bộ khối lượng vật liệu:
+ Cát, đá, sỏi, …
+ Xi măng, cốt thép…
+ Đà giáo, ván khuôn và các thiết bị phục vụ thi công khác, …
- So sánh các phương án về mặt công nghệ chế tạo và thi công:
+ Nên chọn những phương án có biện pháp đã được kiểm chứng và có thể tiến hành thực hiện thành thạo.
+ Ưu tiên những phương án thi công hiện có trong nước.
+ Ưu tiên những phương án có công nghệ thi công mới cho dạng kết cấu mới.
- So sánh các phương án về mỹ quan, kiến trúc và đảm bảo yêu cầu về an ninh, quốc phòng.
- So sánh các phương án về công tác duy tu, bảo dưỡng và thay thế khi cần thiết.
Câu 7: Cấu tạo các loại mặt cầu trên đường ôtô. Phân tích ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của mỗi loại?
4.1.1. Mặt cầu ôtô:
Mặt cầu ôtô là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với bánh xe của hoạt tải nên phải đáp ứng các yêu cầu như:
- Đảm bảo cường độ.
- Ít bị mài mòn, bằng phẳng để xe chạy êm thuận, không gây xung kích.
- Thoát nước nhanh.
- Trọng lượng bản thân nhẹ để giảm tĩnh tải.
4.1.1.1. Mặt cầu bằng bêtông Atphalt:
a. Cấu tạo:
- Lớp mui luyện (lớp vữa đệm):
+ Làm bằng vữa xi măng cấp fc’=18÷24Mpa (mác 150÷200 theo 22TCN18-79).
+ Chiều dày δ=1÷1.5cm (tại vị trí sát gờ chắn lan can) rồi tăng dần theo độ dốc ngang về phía trục đối xứng giữa mặt cắt ngang nhịp.
+ Tác dụng: Tạo độ bằng phẳng hoặc độ dốc ngang cầu.
- Lớp phòng nước:
+ Gồm một lớp nhựa đường nóng, một lớp vải thô tẩm nhựa và trên cùng phủ tiếp một lớp nhựa nóng.
+ Chiều dày δ =1÷1.5cm.
+ Tác dụng: Bảo vệ bản mặt cầu khỏi bị ngấm nước.
- Lớp bêtông bảo vệ:
+ Làm bằng bêtông cấp fc’≥24Mpa (mác≥200 theo 22TCN18-79). Để tăng tác dụng của lớp bảo vệ và độ bền của lớp này, thường đặt lưới cốt thép có
∅
=3÷4mm với ô lưới 5x5cm hoặc 10x10cm.
+ Chiều dày δ =3÷4cm.
+ Tác dụng: Chịu áp lực cục bộ từ bánh xe truyền xuống và phân đều xuống bản mặt cầu.
- Lớp bêtông asphalt:
+ Làm từ hỗn hợp bêông nhựa rải nóng hoặc rải ấm.
+ Chiều dày δ=5÷7cm.
+ Tác dụng: Tạo ra mặt đường êm thuận cho xe chạy, hạn chế lực xung kích truyền xuống bản mặt cầu.
b. Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng:
- Mặt cầu bằng bêtông Atphalt có khả năng chống thấm tốt, thi công nhanh.
- Tạo ra mặt đường êm thuận cho xe chạy, hạn chế lực xung kích truy ền xuống bản bêtông mặt cầu và hạn chế tiếng ồn.
- Giá thành rẻ hơn mặt cầu bằng bêtông xi măng.
- Tuổi thọ thấp khoảng 10÷20 năm và nhanh bị hao mòn do đó tăng chi phí duy tu bảo dưỡng.
- Hiện nay mặt cầu bằng bêtông atphalt đang được áp dụng phổ biến.
4.1.1.2. Mặt cầu bằng bêtông ximăng:
a.Cấu tạo:
- Lớp mui luyện (lớp vữa đệm): Giống trên.
- Lớp phòng nước: Giống trên.
- Lớp bêtông cốt thép:
+ Cấu tạo bằng bêtông cấp fc’≥30Mpa (mác≥300 theo 22TCN18-79).
+ Chiều dày δ =6÷8cm.
+ Lưới cốt thép
∅
=6÷8mm, bước 10x10cm.
+ Tác dụng: Chịu áp lực cục bộ từ bánh xe truyền xuống và phân đều xuống bản bêtông mặt cầu. Đồng thời tạo ra mặt đường cho xe chạy.
b. Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng:
- Mặt cầu bêtông ximăng có tuổi thọ khoảng 50÷60 năm (cao hơn mặt cầu bằng bêtông Atphalt) và ít bị hao mòn do đó giảm chi phí duy tu bả o dưỡng.
- Mặt cầu bằng BTXM có khả năng chống thấm tốt.
- Mặt đường không êm thuận cho xe chạy, gây ra lực xung kích và tiếng ồn lớn khi có xe chạy qua cầu.
- Giá thành đắt hơn mặt cầu bằng bêtông Atphalt.
- Hiện nay mặt cầu bằng BTXM ít được áp dụng.
4.1.1.3. Mặt cầu bằng thép:
Trong cầu thép, để giảm tĩnh tải mặt cầu có thể cấu tạo mặt cầu bằng thép.
a. Mặt cầu bằng thép bản trực hướng:
* Cấu tạo:
- Bản thép:
+ Chiều dày δ=12÷24mm.
- Sườn tăng cường dọc và ngang:
+ Làm từ các dải thép bản hành đính vào mặt dưới của tấm thép.
+ Các sườn tăng cường bố trí đứng hoặc nghiêng.
+ Tại chỗ giao nhau giữa sườn dọc và ngang thì sườn ngang thường được khoét lỗ để cho sườn dọc được liên tục.
• Cấu tạo sườn dọc:
+ Khoảng cách giữa các sườn dọc thường từ 30÷50cm.
+ Dạng mặt cắt hở: Cấu tạo từ thép bản, thép hình I, L, [ hoặc T ngược. Dạng mặt cắt hở có cấu tạo đơn giản, tuy nhiên khả năng tăng cường độ cứng chống xoắn cho bản thép mặt cầu kém.
+ Dạng mặt cắt kín: Cấu tạo từ thép bản được hàn thành các tiết diện chữ V, U hoặc hình bán nguyệt. Loại mặt cắt này có khả năng tăng cường độ cứng chống xoắn và chịu uốn cho bản thép tốt hơn so với mặt cắt hở.
• Cấu tạo sườn ngang:
+ Có tác dụng liên kết các dầm chủ hoặc các mặt phẳng dàn chủ, đồng thời đỡ hệ
thống sườn dọc và bản mặt cầu.
+ Sườn ngang thường được cấu tạo từ các dầm định hình hoặc dầm tổ hợp có dạng mặt cắt chữ I hoặc [.
+ Khoảng cách giữa các sườn ngang thường từ 2÷4m.
- Lưới cốt thép:
+ Làm từ các thanh cốt thép đường kính 6mm với bước cốt thép 10÷15cm.
+ Tác dụng: Để cho lớp bêtông asphalt hoặc bêtông ximăng dính kết tốt với tấm thép mặt cầu.
- Lớp phủ bêtông asphalt hoặc bêtông ximăng:
+ Chiều dày δ =5÷7cm.
* Ưu, nhược điểm:
- Kết cấu mặt cầu kiểu này tham gia chịu lực cùng dầm chủ như là một bộ phận của dầm chủ.
- Không cần cấu tạo lớp phòng nước vì các tấm thép dùng làm mặt cầu là loại thép không gỉ.
- Loại mặt cầu này đáp ứng tốt yêu cầu về sử dụng như độ bằng phẳng, độ nhám, đồng thời không cần thiết đến hệ thống thoát nước.
- Cầu bản trực hướng có trọng lượng bản thân nhẹ nên nó đặc biệt thích hợp với các nhịp dài khi tỉ số momen do tĩnh tải và hoạt tải lớn.
- Giá thành loại mặt cầu này cao hơn so với các loại mặt cầu khác.
- Kết cấu bản trực hướng có thể áp dụng cho bản mặt cầu hoặc cho cả dầm chủ trong trường hợp dầm hộp.
b. Mặt cầu bằng thép dạng sàn mắt cáo:
Ngoài ra, còn có kiểu mặt cầu bằng thép làm dưới dạng sàn mắt cáo rỗng có trọng lượng rất nhẹ. Loại mặt cầu này đáp ứng tốt các yêu cầu về sử dụng như độ bằng phẳng, độ nhám đồng thời lại không cần thiết đến hệ thống thoát nước nhưng có nhược điểm là đắt tiền.
Câu 8: Cấu tạo các loại mặt cầu trên đường sắt. Phân tích ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của mỗi loại?
4.1.2. Mặt cầu đường sắt:
Mặt cầu đường sắt có 3 loại chính: Mặt cầu có máng đá dăm (balát), mặt cầu có tà vẹt đặt trực tiếp lên dầm và mặt cầu có ray đặt trực tiếp lên bản mặt cầu (không có tà vẹt và đá balát).
4.1.2.1. Mặt cầu có máng đá balát:
a. Cấu tạo:
- Ray đặt trên tà vẹt, dưới tà vẹt là đá balát.
- Bản mặt cầu BTCT thường có dạng lòng máng để chứa đá dăm.
- Chiều rộng lòng máng lớn hơn 3400mm với khổ đường ray 1435 và lớn hơn 2600mm với khổ đường ray 1000.
- Khoảng cách giữa ray chính và ray phụ a=20÷24cm.
- Chiều dày lớp đá balát dưới tà vẹt h≥20cm.
b. Ưu, nhược điểm:
- Loại mặt cầu có máng đá dăm tạo ra sự đồ ng nhất về độ cứng giữa đường và cầu nên đảm bảo tàu chạy êm thuận, hạn chế tối đa lực xung kích.
- Trong trường hợp cầu đặt trên đường cong bằng thì loại mặt cầu này cho phép tạo được siêu cao bằng cách thay đổi chiều dày của lớp đá dăm.
- Nhược đỉểm chính của loại mặt cầu này là làm tăng tĩnh tải mặt cầu và tăng chiều cao kiến trúc của cầu nên hiện nay ít sử dụng (đặc biệt là trong cầu dàn thép).
4.1.2.2. Mặt cầu trần (tà vẹt đặt trực tiếp lên dầm):
a. Cấu tạo:
- Tà vẹt:
+ Dài L=3m.
+ Có tiết diện ngang ít nhất là 20x24cm (cho khổ 1435) và 20x22cm (cho khổ 1000).
+ Khoảng cách giữa các tà vẹt là 10÷15cm.
- Thanh gỗ dọc (gỗ gờ):
+ Tiết diện 20x16cm.
+ Gỗ gờ khắc sâu 2cm tại những chỗ áp vào tà vẹt và liên kết với tà vẹt bằng bulông.
+ Khoảng cách giữa mép ray chính và gỗ gờ vào khoàng 30÷40cm.
+ Tác dụng: Giữ cho các tà vẹt không bị xô lệch đi, đồng th ời cũng có tính chất như một ray bảo vệ đặt ở phía bên ngoài.
- Ray phụ:
+ Khoảng cách giữa mép trong của ray chính và ray phụ là 20÷24cm.
+ Ray phụ thường có cùng số hiệu với ray chính hoặc có số hiệu nhỏ hơn.
+ Ray phụ được bố trí trong phạm vi trên cầu và đoạn đường đầu cầu có chiều dài L ≥ 10 và được uốn nối chập lại với nhau nhằm mục đích dẫn hướng cho bánh xe đi vào lòng giữa ray chính và ray phụ.
+ Tác dụng: Đề phòng trường hợp xảy ra trượt bánh thì bánh xe không lăn đi quá xa đường ray.
b. Ưu, nhược điểm:
- Mặt cầu loại này có cấu tạo đơn giản, giảm được tĩnh tải mặt cầu và chiều cao kiến trúc của cầu nên được áp dụng khá phổ biến.
- Nhược điểm chính là khó đảm bảo sự đồng nhất về độ cứng giữa đường trên cầu và ngoài cầu nên thường gây ra lực xung kích và tiếng ồn lớn khi có tàu.
- Khó tạo được siêu cao khi cầu đặt trên đường cong bằng.
4.1.2.3. Mặt cầu có ray đặt trực tiếp lên bản mặt cầu:
a. Cấu tạo:
- Ray được liên kết trực tiếp với bản bêtông mặt cầu.
- Dưới ray có bản đệm cao su và bản đệm thép, dùng bulông hoặc cóc để liên kết ray, có thể dùng thép góc để thay ray phụ.
- Tốc độ tàu chạy càng cao, cấp tải trọng càng lớn thì cấu tạo của liên kết này càng phức tạp.
b. Ưu, nhược điểm:
- Do không có máng đá dăm và tà vẹt nên kiểu mặt cầu này giảm chiều cao kiến trúc và tĩnh tải của kết cấu nhịp, tiết kiệm vật liệu và chi phí duy tu sửa chữa máng đá dăm tà vẹt.
- Hình dáng dầm cầu bêtông đơn giản, dễ thi công vì bỏ được gờ máng đá dăm.
- Nhược điểm là cấu tạo liên kết ray càng phức tạp khi tốc độ chạy tàu càng nhanh.
- Độ êm thuận khi tàu ra vào cầu kém hơn so với mặt cầu có máng đá dăm.
- Đối với cầu có đường sắt và ôtô đi chung thì kiểu mặt cầu này khá thích hợp.
Câu 9: Bố trí hệ thống thoát nước trên cầu: độ dốc dọc, độ dốc ngang, ống thoát nước trên cầu?
4.2. PHÒNG NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC TRÊN CẦU:
4.2.1. Độ dốc phòng nước trên cầu:
4.2.1.1. Độ dốc dọc cầu:
a. Vai trò:
- Nhằm đảm bảo thoát nước theo phương dọc cầu.
- Giảm chiều dài toàn cầu và chiều cao nền đường đắp đầu cầu, từ đó giảm giá thành xây dựng.
- Tạo hình dáng kiến trúc.
b. Chỉ dẫn thiết kế độ dốc dọc:
- Độ dốc dọc được chọn căn cứ vào cấp thiết kế của tuyến đường (Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN4054-2005). Độ dốc dọc càng lớn, thoát nước càng nhanh tuy vậy độ dốc dọc quá lớn sẽ có thể làm thay đổi sự làm việc của công trình và gây ra những khó khăn cho xe chạy.
- Thông thường để đảm bảo êm thuận cho xe chạy và tránh gây phức tạp trong quá trình thi công kết cấu nhịp, người ta bố trí độ dốc dọc của cầu =1÷5%.
c. Cách tạo độ dốc dọc:
- Đối với cầu nhỏ và trung (L≤100m) thì độ dốc dọc được tạo bằng cách thay đổi cao độ đỉnh trụ hoặc thay đổi chiều cao đá kê gối. Cũng có thể làm độ dốc dọc một chiều hoặc độ dốc dọc bằng không.
- Đối với cầu lớn (L>100m) thì ta có thể bố trí toàn bộ cầu hoặc hoặc một phần chiều dài cầu nằm trên đường cong đứng có bán kính Rd=3000÷12000m ứng với cấp đường.
4.2.1.2. Độ dốc ngang cầu:
a. Vai trò:
- Nhằm đảm bảo thoát nước theo phương ngang cầu.
b. Chỉ dẫn thiết kế về độ dốc ngang:
- Độ dốc ngang được lựa chọn căn cứ vào cấp thiết kế của tuyến đường.
- Thông thường để đảm bảo thoát nước thì ta chỉ cần bố trí độ dốc ngang =1.5÷2%.
- Trong trường hợp cầu nằm trên đường cong bằng thì tạo siêu cao ta có thể bố trí cầu có độ dốc ngang =5÷6%.
- Đường người đi trên cầu thường làm dốc ngang =1÷1.5% về phía tim cầu.
c. Cách tạo độ dốc ngang:
- Độ dốc ngang được tạo bằng cách thay đổi chiều dày lớp vữa đệm (lớp mui luyện) hoặc thay đổi chiều cao đá kê gối theo phương ngang cầu.
- Đối với mặt cầu bằng BTCT đổ tại chỗ thì độ dốc ngang được tạo ngay trong quá trình đổ bêtông.
4.2.2. Ống thoát nước trên cầu:
4.2.2.1. Yêu cầu:
- Cần bố trí ống thoát nước sao cho mưa thoát nhanh và không thấm vào mặt ngoài của cầu hoặc chảy lên nền đường chui dưới cầu.
- Ống thoát nước phải đảm bảo thoát hết nước đọng trên mặt cầu và dễ thay thế, dọn dẹp khi cần thiết.
- Nếu thiết kế không hợp lý và thi công sai sót sẽ dẫn đến giảm tuổi thọ của cầu do vùng BTCT ở lân cận ống thoát nước bị hư hỏng.
4.2.2.2. Cấu tạo ống thoát nước:
- Các ống thoát nước có thể cấu tạo bằng gang đúc, nhựa PVC hoặc tôn uốn thành dạng ống tròn.
- Đường kính ống
∅
≥15cm.
- Miệng ống phải có nắp đậy chắn rác.
- Đầu dưới phải nhô ra khỏi bề mặt bêtông bản mặt cầu a≥10cm để tránh nước không chảy tạt vào bản bêtông.
4.2.2.3. Nguyên tắc bố trí ống thoát nước:
- Diện tích ống:
+ Trên cầu đường ôtô: Cứ 1 m2 bề mặt hứng mưa của cầu phải bố trí 1cm2 diện tích lỗ thoát nước.
+ Trên cầu đường sắt: Cứ 1 m2 bề mặt hứng mưa của cầu phải bố trí 4 cm2 diện tích lỗ thoát nước.
- Khoảng cách giữa các ống:
+ Khoảng cách giữa các ống d≤15m.
+ Nếu độ dốc dọc cầu <2% thì cứ 6÷8m phải bố trí 2 ống thoát nước sát lề đi bộ, đối diện và so le nhau.
+ Nếu cầu có L
+ Nếu cầu có L≥50m và độ dốc dọc cầu ≥2% thì cứ 10÷15m phải bố trí 1ống thoát nước.
+ Khoảng cách từ tim ống đến mép đá vỉa (mép chân lan can) từ 20÷40cm.
- Trong những trường hợp nhạy cảm về môi trường, không thể xả nước trực tiếp từ mặt đường xuống sông ở phía dưới cần xem xét giải pháp dẫn nước theo đường ống dọc gắn ở phía dưới kết cấu nhịp và xả vào nơi phù hợp trên mặt đất tự nhiên.
Câu 10:Trình bày nhiệm vụ và những yêu cầu về cấu tạo của khe co giãn. Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của khe co giãn cao su bản thép và khe co giãn bản thép trượt?
4.3.1. Vai trò của khe co giãn:
- Công trình cầu chịu ảnh hưởng dài lâu của hoàn cảnh tự nhiên như: gió thổi, mặt trời chiếu vào, chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm. Đặc biệt là kết cấu nhịp dưới tác động của nóng lạnh sinh ra nội lực của biến dạng co ngót, từ biến do đó phát sinh ra các biến dạng.
Khi sự co giãn không đều và lặp đi lặp lại lâu ngày khiến cho kết cấu bị nứt.
- Ngoài ra dưới tác động của các lực ngang theo phương dọc cầu thì kết cấu nhịp có sự chuyển vị: chuyển vị xoay và chuyển vị tịnh tiến. Nếu không đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp có được các chuyển vị này thì cũng sẽ dẫn đến hiện tượng nứt và xuất hiện nội lực phụ trong dầm.
=> cần thiết phải bố trí khe co giãn trên cầu nhằm mục đích: Đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp có thể chuyển vị tự do dưới tác dụng của hoạt tải, thay đổi nhiệt độ, từ biến và co ngót của bêtông.
4.3.2. Yêu cầu đối với khe co giãn:
- Đảm bảo đủ độ bền, có tuổi thọ tương đối cao để hạn chế chi phí duy tu bảo dưỡng và thay thế.
- Đảm bảo cho xe chạy êm thuận, hạn chế lực xung kích và tiếng ồn khi có xe chạy.
- Đảm bảo kín và thoát nước tốt, chống rò rỉ nước và các mảnh vụn gạch đá của lòng đường.
- Khe co giãn phải có cấu tạo đơn giản, dễ thi công, dễ kiểm tra và thay thế, sửa chữa khi cần thiết.
4.3.3.4. Khe co giãn cao su bản thép:
a. Phạm vi sử dụng:
Được sử dụng phổ biến ở nước ta hiện nay. Áp dụng cho các chuyển vị δ =1.5÷2cm với các nhịp nhịp cầu L=15÷30m.
b. Cấu tạo:
- Khe co giãn gồm 1 khối cao su có cách rãnh dọc để tăng độ biến dạng, các bản thép có chiều dày 6÷8mm nằm trong tấm cao su có tác dụng làm tăng độ cứng chịu nén và chịu uốn của tấm.
- Các tấm cao su được ghép nối dài bằng keo. Các tấm này được đặt qua khe hở giữa hai đầu dầm và neo vào bản bêtông mặt cầu bằng các bulông neo đặt chìm.
- Các bulông neo được liên kết hàn với các thanh cốt thép chờ đặt sẵn trong kết cấu nhịp.
c. Ưu, nhược điểm:
Khe co giãn cao su bản thép đảm bảo xe chạy êm thuận, hạn chế được lực xung kích và tiếng ồn. Có tuổi thọ cao, dễ thi công và dễ thay thế, sửa chữa khi cần thiết.
4.3.3.5. Khe co giãn bản thép trượt:
a. Phạm vi sử dụng:
Loại khe co giãn này có thể dùng cho các kết cấu nhịp cầu trung có chiều dài nhịp L = 30 ÷50m chuyển vị lớn lên tới δ = 4÷5cm.
b. Cấu tạo:
- Khe co giãn bản thép trượt gồm một tấm thép dày d = 10 ÷ 20mm phủ trên khe hở giữa hai đầu dầm, một đầu tấm thép được hàn vào một thép góc và đầu kia trượt tự do trên mặt thép góc đối diện. Các thép góc được neo vào đầu dầm nhờ các thép neo.
- Để tránh nước rò rỉ xuống gối cầu, dưới khe đặt máng thoát nước bằng cao su hoặc thép hình.
c. Ưu, nhược điểm:
Mặt cầu xe chạy không bằng phẳng và gây tiếng ồn lớn khi xe qua lại trên các mặt tiếp xúc của thép do các bản thép va đập vào nhau, vì vậy trong các cầu hiện đại, loại này được áp dụng một cách hạn chế.
Câu 11: Trình bày mục đích, cấu tạo, ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của bản mặt cầu liên tục nhiệt?
4.4. MẶT CẦU LIÊN TỤC NHIỆT ĐỘ:
4.4.1. Sự cần thiết bố trí mặt cầu liên tục nhiệt độ:
- Sau một thời gian sử dụng các khe co giãn thường hay bị hư hỏng: các phần bằng thép có thể bị gỉ, khe có thể bị kẹt bị rác bụi và không hoạt động, phần cao su có thể bị mài mòn, lão hóa, phần bêtông tiếp giáp với khe có thể bị bong, …
- Để giảm số lượng khe co giãn trên cầu, xe chạy êm thuận hơn, giảm chi phí duy tu sửa chữa cầu.
4.4.2. Cấu tạo mặt cầu liên tục nhiệt độ:
- Trường hợp xà mũ có cấu tạo bình thường:
- Trường hợp xà mũ có dạng chữ T hoặc xà mũ ẩn.
4.4.3. Đặc điểm làm việc:
- Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng thì kết cấu nhịp vẫn làm việc như dầm giản đơn.
- Dưới tác dụng nhiệt độ, co ngót, từ biến của bêtông và lực dọc cầu thì kết cấu nhịp làm việc giống như kết cấu nhịp liên tục.
- Bản liên tục nhiệt chịu tác dụng của momen uốn và lực dọc phát sinh do:
+ Góc xoay và chuyển vị thẳng đứng của tiết diện gối dầm do tĩnh tải phần hai và hoạt tải tác dụng lên kết cấu nhịp liên tục.
+ Tác dụng của tĩnh tải phần hai và hoạt tải đặt trực tiếp trên bản.
+ Kết cấu nhịp chuyển vị do thay đổi nhiệt độ.
+ Tác dụng của lực hãm.
4.4.4. Ưu, nhược điểm:
- Giảm được số lượng khe co giãn trên cầu, do đó đảm bảo cho xe chạy êm thuận và hạn chế lực xung kích nên tăng tuổi thọ công trình cầu.
- Giảm bớt chi phí duy tu bảo dưỡng cầu, đặc biệt là công tác duy tu, sửa chữa khe co giãn trên cầu.
- Gây phức tạp cho quá trình chế tạo dầm vì khi đổ bêtông dầm phải chừa lại phần bản mặt cầu ở đầu dầm và để cốt thép chờ để sau này thực hiện mối nối bản.
- Dùng kết cấu nhịp liên tục nhiệt hợp lý hơn cả là dùng với các dầm giản đơn có khẩu độ dưới 33m. Do đó kết cấu bản mặt cầu liên tục nhiệt được áp dụng khá phổ biến cho cầu dẫn của các kết cấu nhịp cầu lớn nhằm đảm bảo sự êm thuận và liên tục cho xe chạy. Ngoài ra kết cấu nhịp liên tục nhiệt còn dùng để nối dầm đeo với phần hẫng của dầm mút thừa.
Phạm vi áp dụng:
- Việc dùng kết cấu nhịp liên tục nhiệt đặc biệt hiệu quả ở vùng động đất cũng như nơi móng mố, trụ nằm trong vùng đất lún.
Câu 12: Yêu cầu và cấu tạo của các loại lan can trên cầu?
4.5.2. Lan can:
- Lan can được bố trí nhằm dẫn hướng cho xe chạy, người đi và đảm bảo cho xe, người đi bộ không bị rớt ra khỏi cầu khi xảy ra sự cố trong quá trình di chuyển trên cầu. Đồng thời lan can cũng là bộ phận tạo nên tính thẩm mỹ cho công trình cầu.
- Phân loại lan can:
+ Lan can cứng:
Được cấu tạo từ các khối bêtông lắp ghép hoặc đổ tại chỗ, phía trên có các dải thép để tạo ra tay vịn. Lan can cứng làm việc theo nguyên lý va chạm cứng nên mức độ hư hỏng khi xe va chạm là rất cao, nhưng đảm bảo được an toàn cho xe khi xảy ra tai nạn.
+ Lan can mềm
: Được cấu tạo từ các dải thép gắn trên các cột đỡ bằng bêtông hoặc bằng thép. Lan can mềm làm việc theo nguyên lý va chạm mềm nên hạn chế được hư hỏng cho xe, tuy nhiên lại không đảm bảo được an toàn cho xe khi xảy ra tai nạn trên cầu đặc biệt là các xe chạy với tốc độ cao.
- Cấu tạo lan can:
- Quy định về các loại lan can:
+ Lan can đường người đi: Chiều cao tối thiểu 1060mm tính từ mặt đường người đi bộ.
+ Lan can xe đạp: Chiều cao tối thiểu 1370mm tính từ mặt đường xe đạp.
+ Lan can ôtô: Khi va chạm xe không thể vượt qua lan can hoặc bật lại, xâm phạm vào luồng giao thông đang hoạt động. Phải có đủ cường độ chịu lực.
Câu 13: Nối tiếp giữa cầu và đường ôtô?
4.6.2. Nối tiếp giữa đường và cầu trên đường ôtô:
- Các yêu cầu về cấu tạo:
+ Chiều rộng nền đường đắp đầu cầu phải rộng hơn chiều rộng giữa mép hai chân lan can về mỗi bên là 0.5m trên một đoạn L1≥10m và vuốt nối vào nền đường bình thường trên đoạn có chiều dài L2=15÷20m.
+ Phần bêtông của mố tiếp xúc trực tiếp với nền đường phải được quét nhựa đường để chống ăn mòn bêtông và cốt thép mố.
+ Đất đắp sau mố phải dùng loại đất cát hoặc á cát, đảm bảo thoát nước tốt và phải được đầm với độ chặt k = 0.95÷0.98.
- Để tăng dần độ cứng từ đường vào cầu thì ta thường bố trí thêm bản quá độ. Bản quá độ có thể được đổ bêtông tại chỗ hoặc lắp ghép và được đặt với độ dốc i = 10% ÷ 15% về phía nền đường. Một đầu bản kê lên gờ kê tại tường đỉnh mố và một đầu được kê trên dầm kê tại nền đường sau mố.
- Tác dụng của bản quá độ:
+ Bản quá độ được bố trí nhằm tăng dần độ cứng từ đường vào cầu do đó đảm bảo êm thuận cho xe chạy.
+ Khi có hoạt tải trên bản, áp lực của bản sẽ truy ền xuống 2 gối tự do như một dầm giản đơn. Phần đất dưới đáy bản do lún và yếu nên coi như không dính vào đáy bản. Do đó việc cấu tạo và bố trí bản quá độ hợp lý không những làm giảm mà còn có thể triệt tiêu hoàn toàn áp lực đất do hoạt tải tác dụng lên tường mố.
- Kích thước của bản quá độ:
+ Bqd: Bề rộng bản quá độ theo phương ngang cầu, phụ thuộc vào bề rộng của lòng
mố, bề rộng cầu, thường Bqd = 10 ÷ 12m.
+ Lqd: Chiều dài bản quá độ phụ thuộc vào chiều cao mố và góc nội ma sát đất đắp sau mố, thường Lqd = 2 ÷ 6m.
+ δqd: Chiều dày bản quá độ, δqd= 16 ÷ 25cm.
- Nếu nền đất đầu cầu là đất yếu ta có thể bố trí sàn giảm tải:
Câu 14: Trình bày cách xác định cao độ đỉnh móng mố trụ, cao độ xà mũ mố trụ? Xác định kích thước xà mũ theo phương ngang cầu và dọc cầu của mố trụ cầu dầm? Chiều cao tường đỉnh? Chiều dài tường cánh mố?
5.3.2. Cao độ đỉnh móng:
- Cao độ đỉnh móng được quyết định xuất phát từ điều kiện đảm bảo cho sự làm việc tốt của mố trụ trong quá trình khai thác và đảm bảo công tác thi công mố trụ được tiến hành thuận lợi không gặp phải các khó khăn lớn.
- Đối với mố trụ nằm trong phần khô cạn, phần bãi sông, cầu vượt và cầu cạn thì cao độ đỉnh móng mố trụ nên đặt bằng với cao độ mặt đất tự nhiên (hoặc thấp hơn không quá 0.5m). Không nên đặt bệ móng nổi trên mặt đất vì khi đó sẽ không đảm bảo vấn đề mỹ quan đồng thời khả năng ổn định chống lật, chống trượt của mố trụ kém. Tuy nhiên cũng không nên đặt bệ móng mố trụ quá sâu trong đất vì sẽ gây khó khăn và phức tạp trong quá trình thi công bệ móng.
- Đối với mố trụ đặt trong nước thì có thể đặt bệ móng sát với mặt đất hoặc cũng có thể đặt bệ móng nổi trên mặt đất. Trong trường hợp đặt nổi trên mặt đất thì cao độ đỉnh móng thường được đặt thấp hơn MNTN tối thiểu là 0.5m. Vị trí đỉnh móng như vậy sẽ làm hình dạng móng đơn giản hơn, giảm khối lượng xây và giảm thu hẹp dòng chảy đồng thời còn đảm bảo vấn đề mỹ quan cho công trình cầu.
5.3.3. Cao độ đỉnh xà mũ mố trụ:
5.3.3.1. Cao độ đỉnh xà mũ trụ:
Ta có thể xác định cao độ đỉnh xà mũ trụ dựa vào MNCN và MNTT như sau:
- Mực nước cao nhất (MNCN):
+ Đỉnh xà mũ trụ phải cao hơn MNCN tối thiểu là 0.25m, đối với sông không có thông thuyền.
CĐĐT = MNCN + 0.25m (1)
+ Xác định thông qua cao độ đáy dầm (CĐĐD) từ MNCN, đối với sông không có thông thuyền.
CĐĐD = MNCN + h (2)
• Đối với sông không có cây trôi đá lăn: h = hmin = 0.5m
• Đối với sông có cây trôi đá lăn (đường ôtô): h = hmin = 1m
• Đối với sông có cây trôi đá lăn (đường sắt): h = hmin = 1.5m
Do đó CĐĐT được xác định như sau: CĐĐT = CĐĐD – hđá kê – hgối
- Mực nước thông thuyền (MNTT): Xác định thông qua cao độ đáy dầm (CĐĐD), đối với sông có thông thuyền.
CĐĐT = CĐĐD – hđá kê – hgối (3)
CĐĐD = MNTT + hTT
Từ đó xác định được CĐĐT ≥ max ((1), (2), (3))
5.3.3.2. Cao độ đỉnh xà mũ mố:
- Được xác định thông qua cao độ mặt đường xe chạy:
CĐMM = CĐMĐ – hgối – hđá kê gối – hKCN
- Được xác định thông qua mặt đất tự nhiên hoặc MNCN: Cao độ mũ mố phải cao hơn mặt đất tự nhiên hoặc MNCN một khoảng tối thiểu là 0.25m.
5.3.4. Kích thước xà mũ mố trụ trên mặt bằng:
Chiều rộng (theo phương dọc cầu) và chiều dài (theo phương ngang cầu) của mũ mố trụ được xác định như sau:
- Đối với trụ:
bt = b3 + b2 + b’2 + b0 + 2(15 ÷ 20) + 2b1 (cm)
at = (n-1)a2 + a0 + 2(15 ÷ 20) + 2a1 (cm)
- Đối với mố:
bm = b3 + b2 + b0/2 + (15 ÷ 20) + b1 (cm)
am = at (cm)
Trong đó:
bt, at, bm, am: Chiều rộng và chiều dài mũ trụ, mố.
n: Số lượng dầm chủ.
b0, a0: Kích thước gối.
(15 ÷ 20) cm: Khoảng cách nhỏ nhất từ mép gối đến mép đá kê gối.
b2, b’2: Khoảng cách từ tim gối đến đầu dầm của các nhịp bên phải và bên trái.
b3: Khoảng cách giữa 2 đầu dầm cạnh nhau hoặc đầu dầm và tường đỉnh mố, với gối cố định không nhỏ hơn 5cm, với gối di dộng: b3 = αΔtl + 5cm.
Với:α : Hệ số dãn nở do nhiệt độ của dầm.
Δ t: Hiệu số giữa nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ trung bình.
l: Chiều dài nhịp dầm.
b1, a1: Khoảng cách nhỏ nhất từ mép đá kê gối đến mép mũ trụ theo phương dọc và ngang cầu.
a2: Khoảng cách giữa tim các dầm kề nhau theo phương ngang cầu.
Trị số b1 lấy tùy thuộc chiều dài nhịp:
Trị số a1 lấy tùy thuộc loại KCN:
- Kết cấu nhịp bản a1 = 20cm.
- Đối với mọi KCN khác, với gối cao su bản thép và gối tiếp tuyến a1 = 30cm.
- Đối với mọi KCN khác, với gối con lăn và con quay a1 = 50cm.
Câu 15: Trình bày cấu tạo, ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của mố U bê tông - đá xây?
6.1.3.1. Mố chữ U:
a. Mố chữ U bằng bêtông hoặc đá xây:
- Đặc điểm cấu tạo:
+ Mố gồm các bộ phận: Tường trước, tường đỉnh, tường cánh dọc, mũ mố và móng.
+ Tường trước của mố thường có chiều dày thay đổi theo chiều cao, lớn dần về phía dưới, chiều dày chân tường khoảng (0.35-0.4)H, trong đó H - chiều cao đất đắp. Mặt trước và sau của tường có thể cấu tạo thẳng đứng hoặc h ơi nghiêng một chút, độ nghiêng khoảng 10:1.
+ Hai tường cánh dọc được xây dựng thẳng góc và liền khối với tường trước. Tường cánh có chiều dày thay đổi, chiều dày chân tường khoảng (0.35-0.4)H. Đuôi tường cánh ăn sâu vào nền đường một đoạn s để nối tiếp cầu và đường được chắc chắn và đỉnh khối nón khỏi bị tụt xuống.
Chiều dài l của tường cánh (tính từ mép ngoài tường thân) có thể xác định theo công
thức sau: l = nH + s
Trong đó:
n - Độ dốc ta luy nón mố.
H - Chiều cao đất đắp.
s - Chiều dài phần đuôi tường cánh ăn sâu vào nền đường.
s ≥ 0.65m nếu H ≤ 6m
s ≥ 1m nếu H > 6m
+ Chiều rộng của mố có thể lấy bằng chiều rộng của cầu. Để giảm bớt khối lượng vật liệu xây mố và bệ móng có thể thu hẹp chiều rộng của mố bằng chiều rộng phần xe chạy, khi đó, lề người đi trên mố sẽ bố trí trên bản công xon BTCT ở trên tường cánh dọc.
+ Móng của mố thường có mặt bằng hình chữ nhật. Nếu mố rộng và thấp, móng có thể theo dạng chữ U như tiết diện phần trên.
+ Cấu tạo rãnh thoát nước:
• Lớp 1: Đắp bằng loại đất dính kết, không thấm nước (đất sét) và được đầm lèn cẩn thận, dày 30cm, dốc về phía nền dường để nước chảy tới rãnh thoát nước ngầm đặt nằm ngang thân nền đường sau mố.
• Lớp 2: Trên lớp đất sét, rải một lớp đá hộc dày 35cm, trên đó là lớp đá dăm hoặc sỏi dày 30cm.
• Lớp 3: Trên cùng là lớp đất thoát nước.
• Rãnh thoát nước được đặt nghiêng về phía nền đường và cao hơn MNCN ít nhất 0.5m.
• Cửa rãnh ngang thoát nước đặt ở phía hạ lưu, cao hơn MNCN 0.2m.
+ Phần tiếp xúc giữa thân với đất đắp phải quét nhựa đường phòng nước, nếu là mố BT thì quét 2 lớp nhựa đường, nếu là mố đá hộc thì trát một lớp vữa xi măng mác 50-75 rồi quét 2 lớp nhựa đường.
+ Nón mố được đắp bằng đất thoát nước, đầm lèn chặt. Độ dốc ta luy nón mố xác định như sau: trên chiều cao 6m kể từ vai đường trở xuống không được dốc quá 1:1, từ đoạn tiếp theo 6m xuống dưới nữa không được dốc quá 1:1.25.
+ Ta luy nón mố phải gia cố suốt chiều cao bằng xây đá hộc hoặc bản BT. Chân nón mố có thể được gia cố bằng rọ đá hoặc bằng bêtông dày 25 ÷50cm gọi là chân khay. Mái dốc nón mố của cầu ô tô trong phạm vi không bị ngập nước có độ dốc không quá 1:1.5, chiều cao không quá 6m thì có thể gia cố bằng lát cỏ.
- Ưu điểm:
+ Nhờ có tường cánh dọc tạo ra một đối trọng cho mố, đảm bảo ổn định tổng thể chống lật và chống trượt cho công trình dưới tác dụng của áp lực đất đẩy ngang.
+ Tường cánh dọc và tường trước tạo thành một tiết diện chữ U cùng chịu nén lệch tâm.
+ Nhờ có tường cánh ngàm vào móng, việc chắn giữ đất đắp trong lòng mố có hiệu quả, có khả năng ngăn ngừa tốt các hiện tượng lún sụt và tạo ra độ nén chặt dần dần cho khối đất đắp ở đằng sau tường trước, đảm bảo xe chạy êm thuận khi ra vào cầu.
- Nhược điểm: Tốn vật liệu.
- PVAD:
Mố chữ U bằng đá xây được dùng cho các kết cấu nhịp cầu có tải trọng lớn như cầu đường sắt với chiều cao đất đắp H≤6m.
Câu 16: Trình bày cấu tạo, bố trí cốt thép, ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của mố U BTCT?
b. Mố chữ U bêtông cốt thép:
- Đặc điểm cấu tạo:
+ Chính nhờ cốt thép trong bêtông mà các tường mố chịu lực tốt hơn, bởi vậy độ dày của tường mố giảm đi giúp cho mố chữ U bằng BTCT tiết liệm vật liệu hơn rất nhiều so với mố chữ U bêtông, đá xây.
+ Mố gồm 4 bộ phận: Tường đỉnh, tường thân, tường cánh, mũ mố và bệ móng mố được cấu tạo bằng BTCT.
+ Tường cánh phía trên có phần hẫng để giảm khối lượng tường cánh và móng mố.
+ Móng mố thường có chiều dày ≥2m. Trị số phần hẫng của móng mố về phía nhịp được tính toán thỏa mãn các điều kiện chống lật, thường lấy bằng 1/5 - 1/3 chiều dài phần bản móng mố phía sau.
+ Cốt thép: Các bộ phận của mố BTCT thường đặt lưới cốt thép φ=(8÷16)mm, mắt lưới (10x10)÷(20x20)mm.
+ Trong mố chữ U BTCT thường có cấu tạo bản quá độ được đổ bêtông tại chỗ hoặc lắp ghép, đặt với độ dốc i = 10% ÷ 15% về phía nền đường. Một đầu bản kê lên gờ kê tại tường đỉnh mố và một đầu được kê trên dầm kê tại nền đường sau mố.
+ Cấu tạo tứ nón:
• Nón mố được đắp bằng đất thoát nước, đầm lèn chặt. Độ dốc ta luy nón mố xác định như sau: trên chiều cao 6m kể từ vai đường trở xuống không được dốc quá 1:1, từ đoạn tiếp theo 6m xuống dưới nữa không được dốc quá 1:1.25.
• Ta luy nón mố phải gia cố suốt chiều cao bằng xây đá hộc hoặc bản BT. Chân nón mố có thể được gia cố bằng rọ đá hoặc bằng bêtông dày 25÷50cm gọi là chân khay. Mái dốc nón mố của cầu ô tô trong phạm vi không bị ngập nước có độ dốc không quá 1:1.5, chiều cao không quá 6m thì có thể gia cố bằng lát cỏ.
- Cách xác định các kích thước cơ bản:
+ Tường đỉnh:
• Chiều dày: d = 40 ÷ 50cm
• Chiều cao: htd = hd + hg + hdk + hlp
Trong đó:
+ hlp: Chiều cao lớp phủ.
+ hd: Chiều cao dầm.
+ hg: Chiều cao gối cầu, phụ thuộc vào loại gối ứng với loại kết cấu nhịp.
+ hdk: Chiều cao của đá kê gối.
+ Tường thân:
• Chiều dày: Tường thân thường được cấu tạo có chiều dày không đổi ≤150cm.
• Chiều cao tường thân phụ thuộc vào chiều cao mố:
htt = H - (htd + hxm)
+ Tường cánh:
• Chiều dày của tường cánh khoảng 40 ÷ 50cm để đảm bảo bố trí các lớp cốt thép chịu lực.
• Chiều dài tường cánh (tính đến mép ngoài tường thân) được xác định theo công thức:
Lc = n.H + S
Trong đó:
+ n: Độ dốc của taluy nón mố.
1. Có gia cố bằng đá xây hoặc bản bêtông: 1: n = 1: 1
2. Không gia cố (trồng cỏ): 1: n = 1: 1.25
3. Phần taluy ngập nước: 1: n = 1: 1.5
+ H: Chiều cao mố: H ≤6m.
+ S: Chiều dài phần đuôi tường cánh ăn sâu vào nền đường.
1. Nếu H ≤6m thì lấy S≥0.65m
2. Nếu H >6m thì lấy S ≥1.0m
- Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng:
+ Mố có kích thước nhỏ hơn mố đá xây nên tiết kiệm vật liệu hơn tuy nhiên vẫn đảm bảo khả năng ổn định chống lật và chống trượt cho mố dưới tác dụng của các lực đẩy ngang.
+ Tường cánh được cấu tạo ngàm với tường thân nên việc chắn giữ đất đắp ở trong lòng mố có hiệu quả, ngăn ngừa tốt các hiện tượng lún sụt và tạo ra độ nén chặt dần dần cho khối đất ở phía sau mố do đó tăng dần độ cứng từ đường vào cầu đảm bảo cho xe chạy êm thuận khi ra vào cầu.
+ Mố được cấu tạo bằng BTCT nên tiết diện mố có khả năng chịu nén và uốn đồng thời do đó tránh được hiện tượng bị nứt và phá ho ại mố.
+ Nhược điểm của mố chữ U bằng BTCT là cấu tạo và thi công khá phức tạp, đặc biệt là quá trình lắp dựng cốt thép chịu lực.
+ PVAD:
Mố chữ U bằng đá xây được dùng cho các kết cấu nhịp cầu trung và cấu lớn với chiều cao đất đắp H≤6m.
Câu 17:
Trình bày cấu tạo, bố trí cốt thép, ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của mố vùi BTCT (Mố vùi thân tường ngang, mố vùi thân tường dọc, mố chân dê)?
6.1.3.2. Mố vùi:
a. Mố vùi thân tường ngang:
- Mố gồm 4 bộ phận: Tường đỉnh, thân mố, mũ mố, bệ móng mố và tường cánh được cấu tạo bằng BTCT.
- Tường đỉnh: Có tác dụng chắn đất cho đầu dầm.
+ Chiều dày: d = 40 ÷50cm.
+ Chiều cao : htd = hd + hg + hdk + hlp
Trong đó:
+ hlp: Chiều cao lớp phủ.
+ hd: Chiều cao dầm.
+ hg: Chiều cao gối cầu, phụ thuộc vào loại gối ứng với loại kết cấu nhịp.
+ hdk: Chiều cao của đá kê gối: hdk ≥20cm.
- Tường thân:
+ Chiều cao tường thân phụ thuộc vào chiều cao mố :
htt = H - (htd + hxm)
+ Chiều dày: Tường thân mố được cấu tạo có chiều dày thay đổi theo chiều cao, lớn dần về phía dưới với chiều dày chân tường khoảng (0.4÷0.5)H. Ngoài ra để tăng độ ổn định chống lật và chống trượt cho mố, ta có thể bố trí tường thân có chân choãi ra phía sông với độ nghiêng 3:1÷2:1 để đưa điểm đặt của hợp lực về phía sau móng.
- Tường cánh được đổ bêtông thẳng góc và liền khối với tường thân, chiều dày của tường cánh khoảng 40 ÷50cm để đảm bảo bố trí các lớp cốt thép chịu lực. Trong mố vùi do có phần áp lực đất bị động phía trước mố nên tường cánh có thể cấu tạo có kích thước nhỏ hơn Chiều dài tường cánh được xác định theo công thức:
Lc = n.(H – hn – 0,5) + S
Trong đó:
+ 1: n: Độ dốc của taluy nón mố
1. Có gia cố bằng đá xây hoặc bản bêtông: 1: n = 1: 1
2. Không gia cố (trồng cỏ): 1: n = 1: 1.25
3. Phần nón mố ngập nước: 1: n = 1: 1.5
+ H: Chiều cao mố: H ≤(9 ÷ 20)m.
+ hn: Chiều cao từ mặt bệ móng đến mực nước cao nhất (MNCN).
+ 0.5m: Khoảng cách tối thiểu từ điểm giao giữa nón mố với MNCN.
+ S: Chiều dài phần đuôi tường cánh ăn sâu vào nền đường.
1. Nếu H≤6m thì lấy S≥0.65m
2. Nếu H >6m thì lấy S ≥1.0m
b. Mố vùi thân tường dọc:
- Theo phương dọc cầu tường thân của mố đặt hoàn toàn trong đất nên không có tác dụng chắn đất khi đó để tiết kiệm vật liệu thì ta có thể cấu tạo tường thân thành các tường mỏng đặt dọc để đỡ xà mũ mố, khi đó ta có mố vùi tường dọc. Việc cấu tạo mố vùi tường dọc còn làm giảm áp lực đất đẩy ngang tác dụng lên mố. Số lượng tường dọc phụ thuộc vào chiều rộng cầu B và chiều cao mố H. Nếu B: H ≥1.25 thì nên chọn ≥4 tường và nếu B: H ≤1 thì nên chọn ≥2 tường. Để mũ mố không chịu uốn nên chọn khoảng cách giữa 2 tường bằng khoảng cách 2 tim dầm.
c. Mố chân dê:
- Theo phương ngang cầu thì tường thân mố cũng không có tác dụng chắn đất nên để tiếp tục tiết kiệm vật liệu thì ta có thể cấu tạo tường thân từ các dạng tường dọc thành các cột
vuông hoặc tròn, khi đó ta có mố vùi chân dê. So với mố vùi tường ngang và mố vùi tường dọc thì mố chân dê giảm được khối lượng vật liệu rất lớn, tạo điều kiện thi công lắp ghép.
Đặc biệt nếu địa chất cho phép thì các chân dê có thể cấu tạo thành các cọc đóng trực tiếp xuống đất. Tuy nhiên mố chân dê chỉ có thể cấu tạo bằng BTCT còn mố vùi có thể cấu tạo bằng BTCT hoặc đá xây.
- Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng của mố vùi:
+ Mố vùi giảm được khối lượng vật liệu lớn hơn rất nhiều so với mố chữ U hoặc mố chữ nhật do phần tường cánh và tường thân được cấu tạo với kích thước nhỏ hơn.
+ Mố vùi ảnh hưởng rất ít đến môi trường và dòng xe cộ dưới cầu trong cầu vượt đường, nón đất phía trước mố còn cho phép trong tương lai có thể mở rộng được hoặc dòng chảy dưới cầu bằng cách chọn độ dốc thích hợp hoặc xây tường chắn.
+ Mố vùi có cấu tạo và thi công khá phức tạp vì mố được chôn sâu trong đất. Nhưng nếu thân mố nằm trên mặt đất thì việc thi công dễ dàng hơn. Đồng thời mố có phần đất đắp lấn ra sông nên thường chỉ được áp dụng cho các sông cho phép thu hẹp dòng chảy hoặc dùng trong cầu cạn hoặc cầu vượt.
+ Mố vùi thường được áp dụng trong trường hợp nền được đắp có chiều cao lớn H ≥6m. Đồng thời tầng đá gốc nằm ở độ sâu >6m khi đó nếu sử dụng mố chữ U có bệ móng đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên thì sẽ không đảm bảo ổn định và nếu sử dụng móng cọc thì không thể đóng hoặc khoan cọc qua tầng đá gốc.
Câu 18:
Trình bày cấu tạo, ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của trụ thân rộng toàn khối?
6.2.2.2. Phân loại theo hình thức cấu tạo:
a. Trụ thân rộng (trụ nặng):
Trụ nặng thường được thi công tại chỗ bằng đá xây, bêtông hoặc BTCT, có dạng một tường dày để đỡ kết cấu nhịp.
* Trụ nặng bằng bêtông, đá xây:
- Đối với trụ có chiều cao H≤(10 ÷ 12)m và chiều dài nhịp L≤40m thì thân trụ có thể cấu tạo dạng vách đứng, tiết diện trụ không thay đổi từ trên xuống dưới, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công.
- Đối với trụ có chiều cao H >(10 ÷ 12)m và chiều dài nhịp L>40m thì thân trụ có thể cấu tạo dạng vách nghiêng, với độ nghiêng 20:1 ÷ 40:1 để đảm bảo khả năng chịu lực và khả năng chống lật, chống trượt cho trụ.
- Chiều rộng thân trụ có thể lấy bằng 1/5 chiều cao từ đỉnh trụ đến móng trụ.
* Trụ nặng bằng bêtông cốt thép:
- Thân trụ:
+ Thân trụ có thể đặc hoặc rỗng, thường làm bằng BTCT đổ tại chổ.
+ Thân trụ chịu uốn lớn nên phải bố trí cốt thép đường kính lớn.
+ Tùy theo chiều dài nhịp đúc hẫng mà chiều rộng thân trụ có thể là 2.5÷3m.
- Xà mũ:
+ Loại trụ này có hình dạng không phân biệt xà mũ với thân trụ, khi đó xà mũ là một phần của thân trụ kéo dài.
+ Tuy nhiên phần đỉnh thân trụ có chức năng của mũ trụ nên phải bố trí cốt thép theo quy định của mũ trụ.
* Phạm vi áp dụng:
- Trụ nặng có khả năng chịu lực cao nên được áp dụng phổ biến cho các kết cấu nhịp cầu trung và cầu lớn, đặc biệt là trụ cho cầu đường sắt.
- Trụ nặng còn được áp dụng cho các cầu thi công theo phương pháp hẫng hoặc đúc đẩy, khi đó áp lực thẳng đứng và lực đẩy ngang trong quá trình thi công tác dụng lên trụ rất lớn.
Câu 19: Trình bày cấu tạo, bố trí cốt thép, ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của trụ thân hẹp BTCT toàn khối?
b. Trụ thân hẹp:
- Đặc điểm:
Đối với các cầu nhịp nhỏ để giảm bớt khối lượng vật liệu và giảm trọng lượng bản thân tác dụng xuống móng, có thể thu hẹp kích thước của thân trụ và cấu tạo xà mũ vẫn đảm bảo bề rộng cầu. Khi đó xà mũ sẽ có dạng một dầm hẫng.
- Cấu tạo:
+ Thân trụ đúc tại chỗ có thể đặc hoặc rỗng.
+ Thân trụ có thể cấu tạo có vách thẳng đứng hoặc vách xiên với độ nghiêng 20:1÷30:1 để đảm bảo yêu cầu chịu lực tùy theo độ cao trụ.
+ Khi thân trụ quá cao có thể cấu tạo thân trụ thành nhiều đoạn có mặt cắt ngang khác nhau, tăng dần từ dưới lên trên.
+ Xà mũ được cấu tạo hẫng và làm việc như một ngàm côngxon, chịu uốn là chủ yếu.
Để chịu được lực cắt và ứng suất kéo chủ người ta phải tăng cường bằng các cốt thép xiên.
- Ưu nhược điểm:
+ Tiết kiệm được từ (40 ÷ 50)% vật liệu so với trụ thân nặng.
+ Trụ có hình dáng thanh mãnh hơn, tạo nét mỹ quan cho cầu.
+ Phải cấu tạo phần hẫng của mũ trụ phức tạp hơn (xà mũ làm việc bất lợi hơn trụ thân nặng).
+ Tăng khối lượng cốt thép chịu lực trong thân trụ.
- Phạm vi áp dụng:
+ Trụ thân hẹp được sử dụng rộng rãi cho các kết cấu nhịp cầu đường ôtô với chiều dài nhịp L = 15 ÷ 40m.
+ Không nên dùng trụ thân hẹp cho các kết cấu nhịp thi công theo phương pháp đúc đẩy hoặc đúc hẫng vì khi đó thân trụ không đảm bảo khả năng chịu lực và khả năng chống mất ổn định trong quá trình thi công.
Câu 20:
Trình bày cấu tạo, bố trí cốt thép, ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của trụ thân cột BTCT toàn khối?
c. Trụ thân cột:
- Trong các cầu nhịp nhỏ và trung L=15÷40m, để giảm bớt khối lượng vật liệu và tăng nhanh tiến độ thi công người ta có thể sử dụng trụ toàn khối thân cột.
- Đối với các cầu mà kết cấu nhịp có 2 đường truyền lực xuống trụ, phần vật liệu giữa trụ làm việc ít hơn các phần còn lại thì người ta sử dụng trụ thân cột 2 mức.
+ Phần thân cột ở trên.
+ Phần đặc ở dưới để chống va xô.
- Sơ đồ tính:
+ Phần thân cột: sơ đồ khung.
+ Phần thân đặc: tính như trụ thân hẹp.
- Khi thiết kế ta nên bố trí làm sao cho mômen âm và mômen dương trên xà mũ trụ là như nhau, đảm bảo sự phân phối vật liệu một cách hợp lý.
- Phạm vi áp dụng:
+ Trụ thân cột rất phù hợp với kết cấu nhịp cầu dàn ho ặc cầu vòm, khi đó các cột trụ được bố trí thẳng với mặt phẳng dàn để chịu áp lực thẳng đứng truyền xuống từ mặt phẳng dàn chủ thông qua gối cầu và xà mũ.
+ Không nên dùng trụ thân cột cho các kết cấu nhịp thi công theo phương pháp đúc đẩy hoặc đúc hẫng vì khi đó thân trụ không đảm bảo khả năng chịu lực và khả năng chống mất ổn định trong quá trình thi công.
+ Trụ thân cột đảm bảo thông thoáng tầm nhìn và đảm bảo tính thẩm mỹ nên được áp dụng phổ biến cho các công trình cầu trong thành phố, cầu vượt đường.
Câu 21:
Trình bày cấu tạo, ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của trụ lắp ghép, bán lắp ghép?
b. Trụ cầu lắp ghép:
* Trụ thân rộng (trụ nặng) lắp ghép:
- Cấu tạo:
+ Thường được cấu tạo từ các khối đúc sẵn trong xưởng bằng bêtông hoặc BTCT có tiết diện đặc hoặc rỗng.
+ Trong quá trình lắp ghép các khối được liên kết với nhau bằng vữa ximăng.
+ Nếu móng đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên thì trụ có thể lắp ghép từ móng đến mũ trụ.
+ Nếu bệ móng đặt trên móng cọc hoặc móng giếng chìm thì phần lắp ghép chỉ được thực hiện từ thân trụ trở lên.
- Việc phân chia khối lắp ghép:
+ Việc phân chia các khối lắp ghép của trụ phụ thuộc vào phương tiện vận chuyển và thiết bị cẩu lắp, khối nhỏ thì trọng lượng mỗi khối từ 2 ÷6 tấn, khối lớn thì trọng lượng mỗi khối có thể lên đến 25 tấn.
+ Khi phân chia các đốt phải bố trí sao cho mạch đứng không bị trùng nhau.
+ Chiều cao mỗi khối từ 0.5 ÷1.5m. Chiều dày mỗi khối phụ thuộc vào chiều dày thân trụ và thường lấy bằng chiều dày thân trụ.
- Vật liệu:
+ Các khối đặc được chế tạo bằng bêtông mác 200.
+ Các khối rỗng được chế tạo bằng bêtông mác 250
÷
300.
+ Các khối rỗng sau khi đặt vào vị trí có thể độn ruột bằng bêtông mác thấp hơn.
- Trụ nặng lắp ghép thường được dùng cho các kết cấu nhịp cầu lớn, đặc biệt là cầu đường sắt khi thi công theo biện pháp đổ tại chỗ gặp nhiều khó khăn và khi cần rút ngắn thời gian thi công.
* Trụ thân hẹp lắp ghép:
- Đối với trụ cầu nhỏ, cầu trung cũng như các trụ cầu ôtô ở các sông không có tàu thuyền lớn qua lại thì việc áp dụng trụ thân hẹp lắp ghép rất thuận lợi vì giảm được trọng lượng các khối lắp ghép, giảm khối lượng vật liệu thân trụ, móng trụ, ...
- Do kích thước thân trụ được thu hẹp nên việc phân khối lắp ghép tương đối thuận lợi, có thể phân khối theo các mặt cắt ngang thân trụ hoặc theo các mặt cắt đứng.
- Phân khối ngang:
+ Hình dạng mỗi khối lắp ghép: Mỗi khối sẽ có dạng như một hộp thành mỏng BTCT hoặc khối hộp BT.
+ Liên kết giữa các khối lắp ghép: Nếu các khối bằng bêtông đặc thì liên kết giữa các khối bằng vữa ximăng, nếu các khối bằng BTCT rỗng thì bố trí khung cốt thép và đổ bêtông liên kết các khối với nhau, liên kết thân trụ với móng và mũ trụ.
+ Ưu điểm: Thuận lợi cho việc tiêu chuẩn hóa kích thước các khối và dể sản xuất hàng loạt trong nhà máy.
- Phân khối đứng:
+ Cấu tạo:
•
Các khối có tiết diện rỗng, chiều dài tương ứng với chiều cao trụ.
•
Các khối ở phía thượng và hạ lưu nên làm đầu tròn để giảm cản trở dòng chảy.
•
Các trụ ở bãi sông và mố cầu có thể dùng các khối chữ nhật.
+ Liên kết:
•
Các khối đứng neo vào mũ trụ bằng 2 khung cốt thép ngắn sau đó đổ bêtông đặc, còn dưới móng thì cốt thép chôn trực tiếp vào khối trên móng.
•
Các khối trên móng này đặt trên móng qua lớp vữa ximăng.
•
Theo phương ngang cầu ở đầu trên và dưới, các khối được liên kết với nhau bằng thanh căng.
+ Trọng lượng:
•
Các khối thân trụ không quá 7.5 tấn.
•
Khối trên móng không quá 4.5 tấn.
+ Áp dụng: Cho các trụ có kích thước không đổi, thường chỉ dùng cho các cầu nhịp nhỏ và trung với chiều cao trụ H ≤ 6m.
c. Trụ cầu bán lắp ghép:
- Áp dụng: Đối với các trụ cầu nhịp lớn và khi chiều cao trụ vượt quá 6m, người ta có thể dùng trụ bán lắp ghép.
- Cấu tạo:
+ Lớp vỏ ngoài chế tạo trong xưởng bằng bêtông mác 300 vừa có tác dụng làm ván khuôn để đổ bêtông toàn khối bên trong. Trọng lượng các khối vỏ từ 3÷4 tấn.
+ Trên mặt bằng các khối có dạng hình chữ nhật, 2 đầu vát nhọn, chiều cao mỗi khối khoảng 1.5m.
+ Khi chiều cao thân trụ lớn trụ thường được làm thành nhiều tầng có tiết diện thay đổi.
- Liên kết:
+ Thân và mũ trụ được liên kết với nhau nhờ bêtông toàn khối từ thân đến mũ trụ.
+ Bêtông lấp lòng có mác > 200 và được đổ thành từng lớp vì các khối lắp ghép sau chỉ đặt lên khối trước sau khi bêtông độn ruột đã cứng.
- Vận chuyển: Để tạo cho các khối đủ cứng trong quá trình vận chuyển và lắp ráp, người ta dùng các thanh chống tạm ở giữa có bulông ép chặt lại, sau khi đổ bêtông thân trụ sẽ tháo
chúng ra.
- Nhược điểm:
+ Thời gian thi công lâu do phải đặt các khối vỏ lắp ghép sau lên khối trước sau khi bêtông độn đã đông cứng.
+ Khối vỏ ngoài có chiều dày nhỏ (khoảng 10cm) không đủ làm lớp bảo vệ chống va chạm và mài mòn.
Câu 22:
Các tải trọng thường xuyên và tải trọng tức thời tác dụng lên cầu theo 22TCN 272-05?
7.2.2.2. Tải trọng và tổ hợp tải trọng:
a. Các loại tải trọng và hệ số tải trọng:
* Tải trọng thường xuyên:
- Tải trọng thường xuyên là tải trọng nằm bất động trên cầu trong một thời gian dài, có lẽ trong suốt thời gian phục vụ (kết cấu nhịp, mặt đường, lan can, gờ chắn bánh, …).
- Bao gồm:
+ DC: Trọng lượng bản thân kết cấu.
+ DD: Tải trọng kéo xuống do ma sát âm.
+ DW: Tải trọng bản thân lớp phủ và các tiện ích công cộng.
+ EH: Áp lực ngang của đất.
+ EV: Áp lực đất thẳng đứng.
+ ES: Tải trọng đất chất thêm.
* Tải trọng tức thời:
- Tải trọng tức thời là tải trọng khai thác tác dụng bất kỳ theo không gian và thời gian, khác nhau về độ lớn và tính chất, …
- Tải trọng thiết kế không giống bất kỳ loại xe cộ nào trên thực tế, nhưng nó đủ đảm bảo có hiệu ứng phủ toàn bộ các loại xe cộ hiện hành thông thường.
- Bao gồm:
+ BR: Lực hãm xe.
+ CE: Lực ly tâm.
+ FR: Lực ma sát.
+ LL: Hoạt tải xe.
+ IM: Lực xung kích xe cộ.
+ LS: Tải trọng chất thêm (áp lực đất do hoạt tải sau mố).
+ PL: Tải trọng bộ hành.
+ EQ: Động đất.
+ CR: Từ biến.
+ SE: Lún.
+ TU: Nhiệt độ đều.
+ TG: Gradient nhiệt độ.
+ SH: Co ngót.
+ CV: Lực va tàu.
+ CT: Lực va xe.
+ WA: Tải trọng nước và áp lực dòng chảy.
+ WL: Gió trên hoạt tải.
+ WS: Gió trên kết cấu.
Câu 23:
Trình bày về hoạt tải HL-93, các hệ số tải trọng áp dụng và lực xung kích của hoạt tải HL-93?
b. Hoạt tải xe thiết kế:
Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay các kết cấu phụ trợ được đặt tên là HL - 93 gồm một tổ hợp của:
- Xe tải thiết kế (xe 3 trục) hoặc xe 2 trục thiết kế.
- Tải trọng làn thiết kế.
* Xe tải thiết kế:
Xe tải thiết kế là một xe có 3 trục có tổng trọng lượng là 325kN. Cự ly giữa 2 trục 145kN thay đổi giữa 4.3m tới 9m để gây nên ứng lực lớn nhất.
Đối với đường cấp thấp hơn, chủ đầu tư có thể xác định tải trọng trục của xe tải thiết kế nhân với hệ số 0.50 hoặc 0.65.
* Xe 2 trục thiết kế:
Xe 2 trục thiết kế là một xe có 2 trục có tổng trọng lượng là 220kN. Cự ly giữa 2 trục 110kN là 1.2m.
Đối với đường cấp thấp hơn, chủ đầu tư có thể xác định tải trọng trục của xe tải thiết kế nhân với hệ số 0.50 hoặc 0.65.
* Tải trọng làn thiết kế:
Tải trọng làn thiết kế gồm:
- Tải trọng rải đều 9.3kN/m phân bố đều theo chiều dọc cầu.
- Theo phương ngang cầu, tải trọng này được phân bố đều theo chiều rộng 3m.
- Mặt đường không êm thuận cho xe chạy, gây ra lực xung kích và tiếng ồn lớn khi có xe chạy qua cầu.
Câu 24:
Trình bày nội dung các TTGH tính toán mố trụ cầu theo 22TCN272-05? Ý nghĩa của các TTGH này? Tải trọng tương ứng với từng TTGH này?
7.2.2. Theo 22TCN272-05:
7.2.2.1. Các trạng thái giới hạn (TTGH):
- Trạng thái giới hạn cường độ là TTGH đảm bảo về cường độ và ổn định của các bộ phận kết cấu khi chịu tác dụng của các tổ hợp tải trọng theo kinh nghiệm có thể xảy ra trong thời gian sử dụng. Các tải trọng này có thể dẫn đến tình trạng nguy hiểm và hư hỏng kết cấu nhưng toàn bộ kết cấu vẫn còn.
+ TTGH CĐ I: Là tổ h ợp tải trọng cơ bản để tính với tải trọng khai thác khi trên cầu có xe và không có gió.
+ TTGH CĐ II: Là tổ hợp tải trọng để tính cầu chịu lực gió có vận tốc lớn hơn 25m/s. Trên cầu không có xe.
+ TTGH CĐ III: Là tổ hợp để tính với trường hợp xe chạy bình thường khi trên cầu có gió với vận tốc dưới 25m/s.
- Trạng thái giới hạn sử dụng là TTGH nhằm hạn chế ứng suất, biến dạng và độ mở rộng vết nứt trong điều kiện sử dụng bình thường. Mục đích của TTGH này là để đảm bảo thực hiện chức năng của cầu trước tuổi thọ sử dụng.
- Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy là TTGH nhằm hạn chế sự phát triển vết nứt và tránh hiện tượng đứt gãy do xe tải thiết kế.
- Trạng thái giới hạn đặc biệt là TTGH đảm bảo cầu vẫn tồn tại dưới tác dụng của các tải trọng bình thường phát sinh cùng với những tải trọng đặc biệt như: lực động đất, lực xô va tàu thuyền, tải trọng thi công, …
Câu 25:
Kể tên các tải trọng tác dụng lên mố, trụ? Trình bày chi tiết về các lực: BR, FR, EH, EV, LS, LL, PL (Trị số, phương, chiều, điểm đặt)?
8.1. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ TRỤ CẦU:
8.1.1. Tải trọng thường xuyên:
- DC: Trọng lượng bản thân kết cấu.
- DD: Tải trọng kéo xuống do ma sát âm.
- DW: Tải trọng bản thân lớp phủ và các tiện ích công cộng.
- EH: Áp lực ngang của đất.
- EV: Áp lực đất thẳng đứng.
- ES: Tải trọng đất chất thêm.
8.1.2. Tải trọng tức thời:
- BR: Lực hãm xe.
- CE: Lực ly tâm.
- FR: Lực ma sát.
- LL: Hoạt tải xe.
- IM: Lực xung kích xe cộ.
- LS: Tải trọng chất thêm (áp lực đất do hoạt tải sau mố).
- PL: Tải trọng bộ hành.
- EQ: Động đất.
- CR: Từ biến.
- SE: Lún.
- TU: Nhiệt độ đều.
- TG: Gradient nhiệt độ.
- SH: Co ngót.
- CV: Lực va tàu.
- CT: Lực va xe.
- WA: Tải trọng nước và áp lực dòng chảy.
- WL: Gió trên hoạt tải.
- WS: Gió trên kết cấu.
8.1.3. Tính toán một số loại tải trọng:
8.1.3.1. Áp lực ngang của đất (EH) và áp lực đất do hoạt tải (LS):
a. Áp lực ngang của đất (EH):
- Áp lực ngang của đất đắp tác dụng lên tường mố tính theo công thức:
(KN/m)
Trong đó:
+
γ
: Trọng lượng riêng của đất đắp (KN/m3).
+ H: Chiều cao tường chắn (m).
+ K: Hệ số áp lực đất.
1. Tường trọng lực: K = Ko.
2. Tường công xon: K = Ka.
- Vị trí đặt hợp lực tại 0.4H tính từ đáy móng.
b. Áp lực đất do hoạt tải (LS):
- Khi hoạt tải đứng sau mố trong phạm vi bằng chiều cao tường chắn, tác dụng của
hoạt tải có thể thay bằng lớp đất tương đương có chiều cao heq, tra bảng 8.1(3.11.6.2-1).
Ghi chú:
+ Đối với các tường chắn có chiều cao trung gian, heq được xác định bằng nội suy tuyến tính.
+ Các giá trị trong bảng đối với heq được xác định từ tính toán lực ngang đối với tường do sự phân bố áp lực hoạt tải xe thiết kế. Sự phân bố áp lực là kết quả giải bài toán không gian đàn hồi với hệ số Poatxon bằng 0.5.
- Áp lực đất ngang do hoạt tải sau mố được tính theo công thức:
Trong đó:
+
γ
: Trọng lượng riêng của đất đắp (KN/m3)
+ H: Chiều cao tường chắn (m).
+ heq: Chiều cao lớp đất tương đương (m).
+ K: Hệ số áp lực đất.
1.
Tường trọng lực: K = Ko.
2.
Tường công xon: K = Ka.
- Vị trí đặt hợp lực tại 0.5H tính từ đáy móng.
8.1.3.3. Hoạt tải xe ôtô (LL):
Hoạt tải xe ôtô sẽ gây ra phản lực tại gối của mố trụ cầu nên ta tính toán bằng cách xếp tải lên đường ảnh hưởng phản lực gối hoặc có thể sử dụng các phần mềm như Midas, RM, …
Ta cần lưu ý tới quy tắc xếp tải:
- Đối với kết cấu nhịp giản đơn ta xếp tải bất lợi như hình sau:
- Đối với phản lực gối giữa của nhịp liên tục thì ta lấy 90% hiệu ứng của 2 xe tải thiết kế có khoảng cách giữa trục bánh trước xe này và trục bánh sau xe kia là 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145KN phải lấy bằng 4,3m.
8.1.3.4. Lực hãm xe (BR):
- Điểm đặt: cách mặt đường xe chạy 1,8 m
- Tác dụng theo phương ngang dọc cầu
- Trị số : BR = 25%∑Ptruc
∑Ptruc : Tổng trọng lượng của các trục xe xếp trên tất cả các làn xe cùng chiều.
8.1.3.5. Lực ma sát gối cầu (FR):
Lực ma sát FR tính theo công thức sau:
FR=f.N
Trong đó:
f : Hệ số ma sát tùy thuộc vào loại gối.
N: Phản lực tại gối cầu.
Các tải trọng khác xem trong phần 3 - Tải trọng và hệ số tải trọng (22TCN272-05).
c. Tải trọng bộ hành (PL):
- Khi chiều rộng lề ≥ 0.6m thì mới xét đến tải trọng Người đi bộ, là áp lực phân bố trên hết diện tích lề với trị số 300 kG/m2 = 3x10-3 MPa.
- Đối với cầu chỉ thiết kế cho Người đi bộ hoặc đi xe đạp thì thiết kế tải trọng Người đi bộ với trị số là 410 kG/m2 = 4.1x10-3 MPa.
- Tải trọng Người rải đều trên 1m dài dầm chủ: hoặc Mpa.
Câu 26: Tính toán mố U BTCT? (Mặt cắt tính toán, vai trò của các mặt cắt, sơ đồ tính toán, điều kiện kiểm toán, mặt cắt chịu lực). Lập tổ hợp tải trọng tính toán tại 1 mặt cắt bất kỳ ở 1 TTGH nhất định?
Câu 27: Tính toán mố cầu vòm, cầu dây văng? (Đặc điểm tính toán của từng loại mố, trình bày các tổ hợp gây bất lợi nhất cho các loại mố này - lấy ví dụ minh hoạ tại một mặt cắt bất kì)?
Câu 28: Tính toán trụ cầu dầm thân hẹp BTCT? (Mặt cắt tính toán, vai trò của các mặt cắt, sơ đồ tính toán, điều kiện kiểm toán, mặt cắt chịu lực). Lập tổ hợp tải trọng tính toán tại 1 mặt cắt bất kỳ ở 1 TTGH nhất định?
Câu 29: Tính toán trụ cầu dầm thân cột BTCT? (Mặt cắt tính toán, vai trò của các mặt cắt, sơ đồ tính toán, điều kiện kiểm toán, mặt cắt chịu lực). Lập tổ hợp tải trọng tính toán tại 1 mặt cắt bất kỳ ở 1 TTGH nhất định?
Câu 30: Vai trò của gối cấu và nguyên tắc bố trí gối cầu trên mặt chính và trên mặt bằng?
9.1.1. Vai trò của gối cầu:
Gối cầu là bộ phận liên kết giữa kết cấu nhịp và mố trụ, nhằm:
- Truyền tải trọng từ KCN xuống mố trụ và đất nền.
- Đảm bảo chuyển vị tương đối (tịnh tiến và xoay) giữa KCN và mố trụ.
+ Chuyển vị tịnh tiến (theo cả phương dọc và ngang) của gối cầu là do từ biến, co ngót và nhiệt độ.
+ Chuyển vị xoay của gối cầu là do hoạt tải, sai số thi công và lún không đều của mố trụ.
Các loại gối cầu:
- Gối cố định: Chỉ đảm bảo chuyển vị xoay của KCN.
- Gối di động: Đảm bảo cả chuyển vị xoay và chuyển vị tịnh tiến của KCN.
9.1.2. Nguyên tắc bố trí gối cầu:
9.1.2.1. Bố trí trên mặt chính:
a. Đối với dầm giản đơn:
- Trong KCN nhịp dầm giản đơn, để đảm bảo tĩnh định, người ta bố trí một gối cố định và một gối di động.
- Trong cầu dầm giản đơn nhiều nhịp, trên mỗi trụ đều bố trí một gối cố định và một gối di động, như vậy lực ngang lên mỗi trụ (do lực hãm, gió) và độ co giãn của các khe là như nhau.
- Trong trường hợp gặp trụ cao, để giảm lực ngang thì có thể bố trí 2 gối di động trên trụ đó.
b. Đối với dầm liên tục:
Ta trọn vị trí đặt gối cố định dựa trên hai tiêu chí:
- Đặt ở mố hoặc trụ có chiều cao thấp để chịu lực đẩy ngang.
- Đặt tại trụ giữa cầu để giảm bớt độ lớn khe co giãn.
Trong đó:
- a: Khe hở tối thiểu giữa hai đầu dầm hoặc giữa đầu dầm và tường mố (a≥5cm).
-
δ
: Biến dạng kết cấu nhịp do chênh lệch nhiệt độ (khi đặt gối di động),
δ
=
αΔ
T.L
+
α
: Hệ số giãn nở nhiệt của bêtông,
α
=1.17.10-5 (1/độ).
+
Δ
T: Chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ trung bình.
+ L: Chiều dài đoạn kết cấu nhịp biến dạng.
9.1.2.2. Bố trí trên mặt bằng:
- Đối với cầu có Bcầu≤12m, có thể bỏ qua chuyển vị của dầm chủ theo phương ngang cầu nên chỉ cần bố trí gối di động một phương.
- Đối với cầu có Bcầu≥12m, chuyển vị của dầm chủ theo phương ngang cầu là khá lớn nên phải bố trí gối di động đa phương.
- Trường hợp không có gối di động đa phương, ta có thể sử dụng gối di động một phương. Khi đó ta phải đặt gối di động theo phương xiên góc, khi đó các gối di động phải có phương đồng qui tại tim gối cố định.
Câu 31:
Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của gối tiếp tuyến, gối cao su bản thép và gối chậu?
9.2.1. Gối cầu dầm BTCT:
9.2.1.1. Gối tiếp tuyến:
a. Cấu tạo:
Gồm 2 bản thép: bản thớt trên và bản thớt dưới.
- Bản thớt trên được đặt nửa chìm trong đầu dầm, liên kết hàn với cốt thép neo và cốt thép neo được hàn với các thanh cốt thép dọc chủ của dầm. Bản thớt trên có mặt dưới hình bán nguyệt để tiếp xúc với thớt dưới và đảm bảo chuyển vị xoay của đầu dầm.
- Bản thớt dưới được đặt nửa chìm trong xà mũ mố trụ, liên kết hàn với cốt thép neo và cốt thép neo được hàn với các thanh cốt thép của xà mũ.
- Phía trên mặt của bản thớt được bôi mỡ và phải thường xuyên kiểm tra mỡ để đảm bảo sự di chuyển tịnh tiến của thớt trên so với thớt dưới.
- Cấu tạo gối cố định và di động chỉ khác nhau ở chỗ gối cố định có chốt hoặc vấu để ngăn cản chuyển vị theo phương dọc cầ u của thớt trên đối với thớt dưới.
b. Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng:
- Gối tiếp tuyến có cấu tạo đơn giản, dễ thi công.
- Phần bản thép lộ ra của các thớt gối rất dễ bị gỉ, do đó cần phải có biện pháp bảo vệ, có thể đặt khe co giãn trong hộp kín và thường xuyên bôi mỡ bảo vệ.
- Gối tiếp tuyến thường được áp dụng cho các KCN cầu nhỏ L=9÷18m đối với cầu đường sắt và L=12÷18m đối với cầu đường ôtô, với chuyển vị ở đầu dầm nhỏ
δ
=1÷2cm.
9.2.1.3. Gối chậu:
a. Cấu tạo:
- Gồm một tấm cao su hình tròn đặt trong một bộ phận bằng thép hình chậu.
- Chuyển vị xoay và chuyển vị tịnh tiến của gối được đảm bảo bởi biến dạng cắt đàn hồi của tấm cao su. Nhờ có chậu thép mà tấm cao su không bị nở hông và biến dạng khi chịu áp lực thẳng đứng do tải trọng.
- Trong gối di động, chuyển vị trượt của gối do tấm Teflon PTFE trượt trên mặt lá thép hợp kim. Tấm trượt Teflon PTFE được đặt trong khấc lõm của bản thép. Trên mặt tấm trượt Teflon PTFE là một lá thép hợp kim mịn phẳng và không rỉ, có chiều dày tối đa 1mm. Để gối di động 1 phương thì chỉ cần lắp thêm thanh nẹp dẫn hướng.
- Gối cố định được cấu tạo có nắp trên và nắp dưới tì lên nhau để truyền trực tiếp áp lực thẳng đứng xuống mố trụ.
b. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng:
- Hệ số ma sát của gối với bêtông f=0.05.
- Khả năng chịu lực của gối P≤2500T.
- Gối chậu thường được dùng cho các cầu trung và cầu lớn L≤150m, với chuyển vị
δ
=5÷15cm và áp lực gối P=100÷2500T.
- Do gối có khả năng chịu lực lớn nên còn được áp dụng phổ biến cho KCN cầu BTCT DƯL thi công theo phương pháp đúc đẩy hoặc đúc hẫng.
9.2.1.4. Gối cao su bản thép:
a. Cấu tạo:
- Gối có dạng một khối cao su hình chữ nhật, bên trong có các bản thép dày
δ
=5mm có tác dụng tăng cường khả năng chịu lực theo phương thẳng đứng.
- Đầu dầm có thể chuyển vị trượt hoặc xoay là do biến dạng đàn hồi của gối.
b. Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng:
- Hệ số ma sát của gối với bêtông f=0.3.
- Khả năng chịu lực của gối P≤200T.
- Gối có cấu tạo đơn giản, dễ định hình hoá trong chế tạo, lắp ráp, sửa chữa và thay thế khi cần thiết.
- Tuổi thọ của gối khá cao do không bị gỉ và ăn mòn như gối thép.
- Do gối được cấu tạo bằng cao su nên giảm được lực xung kích từ KCN truyền xuống mố trụ.
Câu 32:
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của gối di động có con lăn của cầu dàn thép?
9.2.2. Gối cầu dầm và dàn thép:
- Trong cầu thép có nhịp L
- Khi chiều dài nhịp L>25m, phản lực gối P=70÷300T thường dùng gối con lăn nói trên.
- Đối với cầu có chiều dài nhịp L>100m, áp lực gối P>300T thường dùng gối có 2 hoặc
nhiều con lăn (số con lăn không quá 4).
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro