Giáo trình Cầu bê tông cốt thép: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 1 của tài liệu giáo trình "Cầu bê tông cốt thép" cung cấp cho học viên những nội dung về: khái niệm ban đầu và số liệu thiết kế; cấu tạo cầu bê tông cốt thép thường; cấu tạo cầu dầm bê tông cốt thép thường; tính toán nội lực;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Cầu bê tông cốt thép: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh gs. ts. nguyÔn viÕt trung PGs. Lª thÞ bÝch thñy Gi¸o i¸o tr×nh cÇu bª t«ng cèt thÐp (ThiÕt kÕ theo Tiªu chuÈn 22TCN 272-05) hµ néi – TP Hå chÝ MINH 2007 CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM BAN ĐẦU VÀ SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1 ĐẶC ĐIỂM VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.1.1. KHÁI NIỆM Trên đường ô tô và đường sắt cắt qua nhiều sông, suối… Để đi qua và cho đường liên tục ta phải xây dựng những công trình nhân tạo. Các công trình đó gồm các công trình để vượt qua dòng chính như cầu, hầm, cống… Khi cần thiết có thêm các công trình hướng dòng hoặc công trình bảo vệ. Các công trình nhân tạo là các công trình rất quan trọng làm cho đường liên tục. Trên đường ô tô, những công trình ở vùng đồng bằng chi phí cho các công trình nhân tạo chiếm gần 10% giá thành xây dựng đường. Tại những chỗ giao nhau hoặc qua núi, giá thành chi phí cho những công trình nhân tạo rất lớn. Cầu là công trình nhân tạo phổ biến nhất. Cầu cấu tạo gồm các nhịp chịu tải trọng xe cộ và người đi (kết cấu thượng tầng), và mố trụ (kết cấu hạ tầng) có nhiệm vụ truyền tải trọng từ kết cấu nhịp qua gối xuống đất nền. Chiều dài cầu là khoảng cách từ đầu mố bên này qua đuôi mố bên kia. Chiều dài cầu: L 100m : cầu loại lớn Ngoài ra, nếu chiều dài nhịp l > 30m cũng xếp vào loại cầu lớn. Cầu Bê tông cốt thép (BTCT) là tên gọi chung các kết cấu nhịp cầu làm bằng bê tông cốt thép thường hoặc bê tông cốt thép dự ứng lực, có thể được xây dựng theo các công nghệ đúc bê tông tại chỗ hoặc chế tạo sẵn-lắp ghép khác nhau. Nhịp L – chiều dài cầu Nhịp dẫn Mố Trụ Hình 1: Nhịp cầu và chiều dài cầu 1.1.2. ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN 1.1.2.1. Vật liệu: Khi xây dựng cầu BTCT thường dùng các vật liệu địa phương: cát, đá, xi măng là chủ yếu, phần cốt thép chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ so với trọng lượng toàn kết cấu và thường là các loại thép tròn với giá rẻ hơn loại thép tấm hay thép hình dùng làm cầu thép. Hơn nữa các loại cốt thép tròn đã được sản xuất rộng rãi tại Việt Nam. 1 1.1.2.2. Độ bền, độ cứng: Kết cấu nhịp cầu BTCT có độ cứng rất lớn, có độ bền đáp ứng mọi yêu cầu khai thác an toàn, thuận tiện. Tuổi thọ cầu BTCT cao. 1.1.2.3. Hình dáng, hệ thống: Kết cấu nhịp cầu BTCT có thể có hình dáng và kiểu kết cấu hợp lý về mặt cơ học, (như các dạng cầu dầm, cầu khung, cầu vòm, cầu giàn, cầu dây văng, v.v.. . ), thoả mãn các yêu cầu về thuận tiện khai thác, vẻ đẹp kiến trúc, ví dụ cầu cong trên mặt bằng, cầu rẽ nhánh (cầu chữ Y) v.v... 1.1.2.4. Tính liền khối: Kết cấu nhịp đúc bê tông tại chỗ cũng như kết cấu nhịp lắp ghép hiện đại đều đảm bảo được tính liền khối vững chắc. 1.1.2.5. Trọng lượng bản thân: Do có trọng lượng bản thân lớn nên kết cấu nhịp cầu BTCT không vượt qua được những chiều dài nhịp kỷ lục như cầu thép. Nhịp cầu vòm BTCT dài nhất thế giới có L = 360m, trong khi đó nhịp cầu treo thép dài nhất có L > 1990m. Tuy nhiên chính do nặng nề mà cầu BTCT ít bị ảnh hưởng xung kích của hoạt tải qua cầu hơn so với cầu thép, tiếng ồn khi xe qua cầu cũng nhỏ hơn, dao động ít hơn. Do đó nhiều cầu trong thành phố được làm bằng BTCT. 1.1.2.6. Về áp dụng công nghiệp hóa xây dựng, Các cầu BTCT có thể được xây dựng theo các phương pháp công nghiệp hóa, đảm bảo các yêu cầu về năng suất, chất lượng, thời gian thi công và kinh phí hợp lý. 1.1.2.7. Chi phí duy tu bảo dưỡng: Chi phí này trong cầu BTCT là rất thấp, hầu như không đáng kể so với chi phí duy tu cầu thép. Vì thế ở những vùng nông thôn, miền núi xa xôi, khó khăn duy tu bảo dưỡng thì cầu BTCT nên được áp dụng ưu tiên hơn cầu thép 1.1.2.8. Vết nứt: Nói chung khó tránh khỏi những vết nứt nhỏ trong cầu BTCT dù là BTCT dự ứng lực. Các vết nứt nhỏ hơn 0,3mm ở vùng khí hậu không ăn mòn được coi là chưa ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ kết cấu. Để thiên về an toàn, Tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam hạn chế độ rộng vết nứt không quá 0,2mm trong kết cấu BTCT thường. Khi thiết kế cũng như khi thi công cần phải tìm mọi biện pháp công nghệ hiện đại và hợp lý để giảm nguy cơ xuất hiện và mở rộng vết nứt. Trong các kết cấu BTCT dự ứng lực toàn phần không được phép xuất hiện vết nứt. Theo Tiêu chuẩn mới 22 TCN 272- 05 cho phép áp dụng kết cấu BTCT dự ứng lực một phần, nghĩa là chấp nhận có ứng suất kéo bê tông trong một số trường hợp nhất định. 1.1.2.9. Về công tác sửa chữa, nâng cấp, mở rộng cầu khi cần thiết. So với cầu thép, công việc sửa chữa, nâng cấp và mở rộng kết cấu nhịp cầu BTCT có những khó khăn phức tạp hơn. 1.1.3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.1.3.1. Sơ lược lịch sử phát triển cầu BTCT ở Việt nam Có thể chia quá trình phát triển cầu BTCT ở Việt Nam thành các giai đoạn tương ứng với các giai đoạn của lịch sử đấu tranh giành độc lập, giữ nước và xây dựng đất nước. Thời kỳ trước cách mạng tháng 8 Vào thời kỳ này, đã có nhiều cầu thuộc hệ thống nhịp bản, dầm giản đơn, dầm hẫng, vòm BTCT thường với nhịp 2m đến 20m được xây dựng trên các tuyến đường sắt và đường bộ. Ví dụ chỉ trên tuyến đường sắt Hà Nội - TP.Hồ Chí Minh có khoảng hơn 600 cầu BTCT nhịp từ 8m đến 11m 2 xây dựng từ 1927 - 1932, đến nay vẫn còn tận dụng được sau khi gia cố sửa chữa nhiều đợt. Trên các tuyến đường ô tô ở Nam bộ còn nhiều cầu dầm hẫng, cầu vòm chạy dưới thuộc loại này đang được khai thác, ở miền Bắc hầu hết cầu BTCT do Pháp xây dựng đã bị phá hoại do bom Mỹ. ...