Download - Chuong 1 khai niem chung
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
Ch¬ng 1Nh÷ng vÊn ®Ò chung vÒ cÇu thÐp
1.1.Kh¸i niÖm vÒ kÕt cÊu nhÞp cÇu thÐp1.1.1. Kh¸i niÖm vÒ cÇu thÐp
CÇu thÐp lµ cÇu cã kÕt cÊu chÞu lùc chÝnh ®îc lµm b»ng thÐp, hîp kim
thÐp hoÆc thÐp liªn hîp BTCT trong ®ã vËt liÖu thÐp ®ãng vai trß chñ yÕu.1.1.2. LÞch sö x©y dùng vµ ph¸t triÓn cÇu thÐp.
1.1.2.1. LÞch sö ph¸t triÓn cÇu thÐp trªn thÕ giíi.
CÇu thÐp ra ®êi vµ ph¸t triÓn cïng víi sù lín m¹nh cña c«ng nghiÖp
luyÖn kim trªn thÕ giíi. Tuy nhiªn ngay tõ nhøng n¨m ®Çu tiªn cña kû nguyªn
tríc ngêi Trung Quèc vµ Ên §é ®· biÕt dïng d©y xÝch b»ng s¾t ®Ó lµm cÇu
treo, cho ®Õn thÕ kØ thø 17 c¸c c©y cÇu t¬ng tù míi ®îc x©y dùng ë ch©u
Mü vµ ch©u ©u.
Kho¶ng thÕ kû 18, c«ng nghiÖp kim lo¹i cña Ch©u ¢u cßn ë trong giai
®o¹n ®Çu trong qóa tr×nh ph¸t triÓn. C¸c s¶n phÈm chÝnh lµ gang vµ s¾t.
Gang chÞu uèn vµ chÞu kÐo kÐm nªn nh÷ng chiÕc cÇu gang ®Çu tiªn thêng
®îc lµm díi d¹ng vßm, cã kÕt cÊu gièng nh nh÷ng chiÕc cÇu gç thêi bÊy giê.
ChiÕc cÇu vßm gang ®Çu tiªn thuéc lo¹i nµy ®îc x©y dùng ë Anh qua s«ng
Severn 1776 - 1779.
CÇu treo d©y xÝch b»ng s¾t còng cïng xuÊt hiÖn vµ ph¸t triÓn song
song víi cÇu vßm gang. ChiÕc cÇu treo d©y xÝch ®Çu tiªn ®îc x©y dùng ë
Pensylvaria (Mü). Kho¶ng ®Çu thÓ kû 19 cÇu treo ë Ph¸p ®· x©y dùng cÇu
Fr©y-bua (1834) cã chiÒu dµi nhÞp 265m. Mét trong nh÷ng chiÕc cÇu d©y
xÝch næi tiÕng ®îc x©y dùng kho¶ng gi÷a thÕ kû 19 ®Çu thÕ kû 20 lµ cÇu
S¬-giª-tren-ni qua s«ng Danube ë Budapest (Hungari) cã nhÞp chÝnh
203m.
Vµo c¸c n¨m 20-30 cña thÓ kØ 19, sù xuÊt hiÖn d©y c¸p b»ng thÐp sîi
thay cho d©y xÝch lµm cho tèc ®é ph¸t triÓn cña cÇu t¨ng lªn rÊt nhanh.
Sù ph¸t triÓn cña ®Çu m¸y h¬i níc më ra thêi k× c¸ch m¹ng c«ng nghiÖp
thÕ kØ 19 vµ ®îc ¸p dông trong
®Çu m¸y cña xe löa khiÕn t¶i
träng qua cÇu lµ rÊt lín do ®ã
dÉn ®Õn sù xuÊt hiÖn cña kÕt
cÊu cÇu dÇm thÐp vµ dµn thÐp.
Mét trong nh÷ng c©y cÇu dÇm
thÐ ®Çu tiªn trªn ®êng xe löa lµ
cÇu Bri-ta-nia qua vÞnh Menai
ë Anh, cÇu ®îc x©y dùng vµo
n¨m 1846-1850. CÇu cã d¹ng liªn
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
1
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
tôc hai nhÞp theo s¬ ®å 2x (70 + 140)m, mÆt c¾t ngang lµ mét hép kÝn cã
®êng xe ch¹y díi. H×nh 1.1: CÇu dµi hÉng qua vÞnh Forth (Scotland)
C¸c cÇu dÇm h×nh hép tá ra kh«ng kinh tÕ víi c¸c nhÞp lín v× kh«ng sö
dông hÕt cêng ®é vËt liÖu cña v¸ch dÇm, do ®ã kÕt cÊu nÆng nÒ, tèn
thÐp, chiÒu cao kiÕn tróc lín vµ khai th¸c kh«ng thuËn tiÖn khi bè trÝ xe
ch¹y díi. Tõ ®ã b¾t ®Çu thêi kú chuyÓn tõ cÇu dÇm sang cÇu dµn.
ChiÕc cÇu dµn thÐp ®Çu tiªn ®îc x©y dùng ë Mü vµo n¨m 1840 vµ
chiÕc cÇu dµn thÐp hoµn toµn ®Çu tiªn ®îc x©y dùng lµ cÇu qua kªnh Erie
ë New York n¨m 1840 cã chiÒu dµi nhÞp 24,5m.
Cïng víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña vËt liÖu thÐp , nh÷ng chiÕc cÇu vßm
tríc ®©y lµm b»ng gang nhng
tõ nh÷ng n¨m 1880 b¾t ®Çu
thay gang b»ng thÐp vµ ®· ®îc
øng dông réng r·i ë §øc, Nga,
Mü, Thôy §iÓn...Mét trong
nh÷ng cÇu vßm næi tiÕng trªn
thÕ giíi lµ cÇu Sydney ë
Australia, x©y dùng n¨m 1924-
1932, cÇu cã nhÞp chÝnh dµi
503m vµ chiÒu réng toµn cÇu lµ
48,8m cho hai ®êng xe löa, 8
lµn xe «t«, mét lµn xe ®¹p vµ mét lÒ ngêi ®i bé. H×nh 1.2:
CÇu Vßm Sedney (Australia 1924 - 1932)
KÕt cÊu nhÞp cÇu treo cã
träng lîng nhÑ nªn kh¶ n¨ng vît
nhÞp cao, tuy nhiªn dao ®éng
cña kÕt cÊu nhÞp còng rÊt lín do
®ã ®· x¶y ra rÊt nhiÒu c¸c tai
n¹n cña cÇu treo. §Çu thÕ kû 20
ë Ph¸p ®i theo híng t×m c¸c hÖ
giµn d©y trong ®ã c¸c thanh
chØ chÞu kÐo vµ lµm viÖc theo
s¬ ®å kh«ng biÕn d¹ng h×nh
häc, ®øng ®Çu trêng ph¸i nµy lµ Gisclar, mét kü s næi tiÕng ngêi Ph¸p.
H×nh 1.3: CÇu Golden Gate (Mü)
Tuy nhiªn chØ ®Õn n¨m 1938 gi¸o s ngêi §øc Dishinbger ®· thö thiÕt
kÕ mét cÇu treo cho ®êng s¾t ®«i qua s«ng Elbe víi môc ®Ých cña «ng lµ
®a c¸c d©y c¸p c¨ng xiªn vµo cÇu treo ®Ó t¨ng cêng ®é cøng. Dishinbger
®· dïng c¸c d©y c¸p tiÕt diÖn lín ®Ó ®ì dÇm cøng nh c¸c gèi tùa ®µn håi vµ
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
2
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
®Ò nghÞ ®ã cña «ng ®îc thùc hiÖn vµo cÇu Stromsund ë Thôy §iÓn n¨m
1955. CÇu cã dÇm cøng liªn tôc ba nhÞp lµm b»ng thÐp hîp kim vµ c¸c d©y
v¨ng lµm b»ng d©y c¸p cêng ®é cao, cÇu cã nhÞp chÝnh 183m vµ b¶n mÆt
cÇu b»ng bª t«ng cèt thÐp.
KÕt cÊu nhÞp cÇu d©y
v¨ng cã ®é cøng lín vµ cã chØ
tiªu kinh tÕ kü thuËt tèt nªn
chØ trong mét thêi gian ng¾n
®· ®îc ¸p dông réng r·i ë hÇu
hÕt c¸c níc trªn thÕ giíi. Cuèi
thÓ kû 20 lµ cuéc ch¹y ®ua vÒ
chiÒu dµi nhÞp gi÷a cÇu treo
vµ cÇu d©y v¨ng. C¸c cÇu treo
vµ cÇu d©y v¨ng cã nhÞp lín
lµ:
H×nh 1.4: CÇu Akasi (NhËt B¶n 1998)Mét sè cÇu d©y v¨ng lín trªn thÕ giíi
STT
Tªn cÇu §Êt níc N¨m LnhÞp (m)
1 Scarsundet Na Uy 1991 530
2 Nam Phè Trung Quèc 1993 602
3 Normandie Ph¸p 1995 856
4 Tatara NhËt B¶n 1999 890
5 Akasi NhËt B¶n 1998 1991
1.1.2.2. LÞch sö ph¸t triÓn cÇu trong níc.
ë ViÖt Nam lÞch sö ph¸t triÓn cÇu thÐp tr¶i qua nhiÒu giai ®o¹n, g¾n
liÒn víi lÞch sö ®Êu tranh cña d©n téc.
Thêi k× Ph¸p thuéc lµ thêi k× m¹ng líi giao th«ng ®êng s¾t vµ ®êng bé
®îc triÓn khai, ®Æc biÖt lµ tuyÕn ®êng s¾t xuyªn ViÖt (1920 – 1936). Khi
®ã nhiÒu cÇu dµn thÐp ®· ®îc x©y dùng. §Æc ®iÓm næi bËt cña c¸c cÇu
thÐp trong giai ®o¹n nµy lµ khæ hÑp, t¶i träng nhÑ kÕt cÊu theo d¹ng cæ
®iÓn ë c¸c níc ch©u ©u vµo cuèi thÓ kØ 19. Trªn ®êng s¾t chØ phôc vô
mét ®êng ®¬n chung víi «t«, trªn ®êng bé thëng chØ thiÕt kÕ cho mét lµn
xe. Dµn chñ cã d¹ng nhiÒu thanh xiªn nh cÇu §uèng cò, c¸c dµn biªn cong vµ
vµnh lîc nh cÇu Ninh B×nh, Phó L¬ng, Lai Vu, T©n An, BÕn Løc; mét sè
cÇu cã tÝnh ®Þnh h×nh b¸n vÜnh cöu nh c¸c dµn Pigi«, Effel, Bailey... C©y
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
3
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
cÇu næi tiÕng ®îc x©y dùng thêi ®ã lµ cÇu Long Biªn, cÇu dµn cã biªn ®a
gi¸c víi chiÒu dµi toµn cÇu gÇn 3000m trong ®ã phÇn dµn thÐp dµi 1860m,
theo s¬ ®å dµn hÉng, nhÞp lín nhÊt dµi 130m vµ nhÞp ®eo dµi 52,5m vµ
®Õn nay cÇu vÉn cßn ®ang ®îc sö dông. ChiÕc cÇu vßm næi tiÕng vÒ Mü
quan lµ cÇu Hµm Rång qua s«ng M· ë Thanh Ho¸ víi chiÒu dµi nhÞp 160m,
theo s¬ ®å vßm ba khíp cã thanh chÞu kÐo. CÇu bÞ ph¸ huû trong cuéc
kh¸ng chiÕn chèng Ph¸p n¨m 1946.
Sau khi kÕt thóc kh¸ng chiÕn chèng Ph¸p (1954), trong mét thêi gian
ng¾n chóng ta ®· kh«i phôc vµ lµm míi hµng lo¹t c¸c cÇu thÐp nh cÇu Lµng
Giµng ë Lµo Cai, cÇu ViÖt
Tr×, cÇu Ninh B×nh, cÇu
Hµm Rång ®îc x©y dùng
l¹i theo s¬ ®å dµn gi¶n
®¬n 2 nhÞp (80 + 80)m.
Tõ n¨m 19654 – 1975
hÇu hÕt c¸c c«ng tr×nh cÇu
ë miÒn B¾c ®Òu bÞ ph¸
huû trong cuéc chiÕn tranh
ph¸ ho¹i do Mü ph¸t ®éng.
C¸c c«ng tr×nh cÇu giai
®o¹n nµy chñ yÕu lµ c«ng tr×nh t¹m ®Ó phôc vô giao th«ng trong thêi
chiÕn. H×nh 1.5: CÇu Hµm Rång (Thanh Ho¸)
Sau n¨m 1975 ®Êt níc hoµn toµn gi¶i phãng, ®Êt níc ta bíc vµo thêi k×
®æi míi, phôc håi nÒn kinh tÕ quèc d©n. Hµng lo¹t c¸c cÇu cò ®· ®îc ph¸
bá v× kh«ng ®¸p øng ®îc nhu cÇu vÒ t¶i träng vµ mËt ®é xe hiÖn ®¹i. C¸c
cÇu thÐp trªn tuyÕn ®êng s¾t xuyªn ViÖt lÇn lît ®îc thay thÕ vµ x©y dùng
míi.
CÇu Th¨ng Long b¾c qua s«ng Hång lµ d¹ng cÇu dµn thÐp liªn tôc gåm
5 liªn, mçi liªn 3 nhÞp cã
chiÒu dµi 112m, mÆt cÇu
b»ng thÐp b¶n trùc híng
(Orthotropic), chiÒu dµi
toµn cÇu Lcau = 1680m.
CÇu ®îc thiÕt kÕ cho 4 lµn
xe «t« ch¹y trªn, hai lµn ®-
êng s¾t vµ 2 lµn xe th« s¬
ch¹y díi. Tõ n¨m 1972 –
1977 do c¸c chuyªn gia
Trung Quèc thùc hiÖn vµ
tõ n¨m 1978 – 1985 cÇu
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
4
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
®îc hoµn thµnh víi sù gióp ®ì cña c¸c chuyªn gia Liªn x«.
H×nh 1.6: CÇu Th¨ng Long (Hµ Néi)
CÇu Ch¬ng D¬ng ®îc x©y dùng n¨m 1985 víi chiÒu dµi nhÞp 97,6m,
chiÒu dµi toµn cÇu Lcau = 1211m.
CÇu ViÖt Tr× (Phó Thä),
cÇu §ß Quan (Nam §Þnh)
x©y dùng n¨m 1994 díi d¹ng
cÇu thÐp bª t«ng liªn hîp liªn
tôc ba nhÞp: 42 + 63 + 42m.
H×nh 1.7: CÇu ViÖt Tr× (Phó
Thä)
ë ViÖt Nam, chiÕc cÇu d©y v¨ng ®Çu tiªn ®îc x©y dùng n¨m 1976 qua
s«ng §rak’r«ng thuéc tØnh
Qu¶ng TrÞ. CÇu cã nhÞp
chÝnh dµi 129m, chiÒu réng
7 + 2 x 0,8m, ®Õn n¨m 1999
cÇu bÞ sËp do gØ neo. CÇu
§arkr«ng ®îc x©y dùng l¹i
n¨m 2000 theo d¹ng kÕt cÊu
nhÞp cÇu d©y v¨ng mét mÆt
ph¼ng d©y, víi chiÒu dµi
nhÞp 129m, chiÒu réng cÇu 7 + 2x0,8m H×nh 1.8: CÇu §arkr«ng
(Qu¶ng TrÞ)
Trong thêi gian gÇn ®©y cïng víi sù gióp ®ì cña c¸c chuyªn gia níc
ngoµi chóng ta ®· liªn tôc x©y dùng c¸c cÇu d©y v¨ng nhÞp lín nh:
Mét sè cÇu d©y v¨ng lín trong nícSTT Tªn cÇu TØnh N¨m XD S¬ ®å nhÞp (m)
1 S«ng Hµn §µ N½ng
2 Mü ThuËn VÜnh Long 2000 150 + 350 + 150
3 KiÒn H¶i Phßng 2003 84 + 200 + 84
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
5
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
4 BÝnh H¶i Phßng 2005 100 + 260 + 100
5 B·i Ch¸y Qu¶ng Ninh 2006 216,5 + 435 + 216,5
6 NhËt T©n Hµ Néi
7 CÇn Th¬ TP CÇn Th¬ 230 + 550 + 230
8 Phó Mü TP Hå ChÝ Minh 162,5 + 380 + 162,5
1.2.Tæng quan vÒ c¸c d¹ng, c¸c s¬ ®å cÇu thÐp.1.2.1. C¸c s¬ ®å cÊu t¹o.
1.2.1.1. KÕt cÊu nhÞp cÇu dÇm:
- §Æc ®iÓm: Díi t¸c dông cña t¶i träng th¼ng ®øng th× gèi cÇu chØ truyÒn
¸p lùc th¼ng ®øng. KÕt
cÊu nhÞp cÇu dÇm cã thÓ
lµ cÇu dÇm gi¶n ®¬n, cÇu
dÇm gi¶n ®¬n mót thõa
hoÆc cÇu dÇm liªn tôc. Do
cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, dÔ
thi c«ng nªn KCN cÇu dÇm
®îc dïng phæ biÕn nhÊt
hiÖn nay.
- C¸c lo¹i kÕt cÊu nhÞp cÇu dÇm: H×nh 1.9: KÕt cÊu nhÞp cÇu dÇm
thÐp.
+ CÇu dÇm ®Æc.
+ CÇu dÇm liªn hîp thÐp – BTCT.
1.2.1.2. KÕt cÊu nhÞp cÇu dµn.
H×nh 1.10: KÕt cÊu nhÞp cÇu dµn
- KÕt cÊu chÞu lùc chÝnh cña kÕt cÊu nhÞp cÇu dµn lµ c¸c mÆt ph¼ng dµn,
víi c¸c thanh dµn chØ chÞu lùc däc trôc (kÐo hoÆc nÐn). ChiÒu cao dµn lín
nªn kh¶ n¨ng chÞu lùc vµ vît nhÞp cña kÕt cÊu nhÞp cÇu dµn lín h¬n so víi
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
6
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
kÕt cÊu nhÞp cÇu dÇm. Nhîc ®iÓm chÝnh cña kÕt cÊu nhÞp cÇu dµn lµ cÊu
t¹o vµ thi c«ng phøc t¹p.
- KÕt cÊu nhÞp cÇu dµn thêng ®îc ¸p dông cho c¸c cÇu chÞu t¶i träng lín nh
cÇu cho ®êng s¾t.
1.2.1.3. KÕt cÊu nhÞp cÇu vßm.
- Díi t¸c dông cña t¶i träng th¼ng ®øng th× gèi cÇu cã c¶ ph¶n lùc th¼ng
®øng V vµ ph¶n lùc n»m
ngang H nªn ngêi ta cßn
gäi vßm lµ d¹ng kÕt cÊu
cã lùc ®Èy ngang. CÇu
vßm cã kh¶ n¨ng chÞu
lùc lín nhÊt lµ d¹ng cÇu
dµn – vßm, tuy nhiªn kÕt
cÊu nµy cã cÊu t¹o rÊt
phøc t¹p nªn Ýt ®îc ¸p dông.
H×nh 1.11: KÕt cÊu nhÞp cÇu vßm.
- KÕt cÊu nhÞp cÇu vßm thêng ®îc ¸p dông cho c¸c cÇu b¾c qua c¸c khe
s©u, qua thung lòng hoÆc t¹i n¬i yªu cÇu tÝnh thÈm mü cao cña c«ng tr×nh
cÇu.
1.2.1.4. KÕt cÊu nhÞp cÇu khung.
- Trô vµ dÇm ®îc liªn kÕt cøng víi nhau ®Ó chÞu lùc. Ph¶n lùc gèi gåm thµnh
phÇn th¼ng ®øng V, thµnh phÇn n»m ngang H.
H×nh 1.12: KCN CÇu khung1.2.1.5. KÕt cÊu nhÞp cÇu treo.
- Bé phËn chÞu lùc chñ yÕu cña cÇu
treo lµ d©y c¸p hoÆc d©y xÝch ®ì
hÖ mÆt cÇu (dÇm hoÆc dµn). Do
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
7
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
®ã trªn quan ®iÓm tÜnh häc, cÇu treo lµ hÖ thèng tæ hîp gi÷a d©y vµ dÇm
(hoÆc dµn).
- Cã thÓ ph©n cÇu treo thµnh 2 lo¹i : H×nh 1.13: CÇu
d©y v¨ng.
+ CÇu treo d©y vâng (gäi t¾t lµ cÇu treo).
+ CÇu treo d©y xiªn (cÇu d©y v¨ng).
- CÇu treo d©y xiªn (CÇu d©y v¨ng): §©y lµ kÕt cÇu dÇm cøng tùa trªn c¸c
gèi cøng lµ c¸c gèi cÇu trªn mè – trô vµ trªn c¸c gèi ®µn håi lµ c¸c d©y v¨ng.
D©y v¨ng vµ dÇm chñ t¹o nªn hÖ bÊt biÕn hÝnh do ®ã hÖ cã ®é cøng lín
h¬n so víi cÇu treo.
- CÇu treo d©y vâng (CÇu treo): Trong
cÇu treo, d©y lµm viÖc chñ yÕu chÞu
kÐo vµ t¹i chç neo c¸p cã lùc nhæ rÊt
lín do ®ã trong kÕt cÊu nhÞp cÇu treo
t¹i vÞ trÝ mè ta ph¶i cÊu t¹o hè neo rÊt
lín vµ rÊt phøc t¹p.
H×nh 1.14: CÇu treo d©y vâng.1.2.2. C¸c s¬ ®å tÜnh häc (s¬ ®å chÞu lùc).
- S¬ ®å gi¶n ®¬n.
+ Ph©n bè néi lùc: BiÓu ®å m« men chØ cã dÊu (+) vµ gi¸ trÞ lín nhÊt
lµ t¹i gi÷a nhÞp.
+ Ph©n bè vËt liÖu: VËt liÖu tËp trung
chñ yÕu ë khu vùc gi÷a nhÞp do ®ã néi
lùc do tÜnh t¶i lín, dù tr÷ kh¶ n¨ng chÞu
ho¹t t¶i kÐm nªn kh¶ n¨ng vît nhÞp thÊp.
H×nh 1.15: KÕt cÊu nhÞp gi¶n ®¬n
+ Kh¶ n¨ng vît nhÞp hîp lý:
1. KÕt cÊu nhÞp cÇu dÇm: L 40 m.
2. KÕt cÊu nhÞp cÇu dµn: L 60 m.
- S¬ ®å hÉng (s¬ ®å mót thõa)
+ Ph©n bè néi lùc: BiÓu ®å m« men xuÊt hiÖn M- t¹i mÆt c¾t gèi vµ M+
t¹i mÆt c¾t gi÷a nhÞp.
+ Ph©n bè vËt liÖu: VËt liÖu
tËp trung chñ yÕu ë khu vùc mÆt
c¾t gèi do ®ã kÕt cÊu nhÞp nhá nªn
kh¶ n¨ng vît nhÞp tèt h¬n so víi kÕt
cÊu nhÞp gi¶n ®¬n .
H×nh
1.16: KCN gi¶n ®¬n mót thõa.
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
8
M
M
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
- S¬ ®å dÇm (dµn) hÉng + nhÞp ®eo: KÕt cÊu nhÞp cã nhÞp ®eo thêng
khai th¸c kh«ng ªm thuËn, lùc
xung kÝch lín, khe co gi·n ph¶i
cÊu t¹o phøc t¹p do ®ã hiÖn nay
rÊt Ýt dïng.
H×nh 1.17: KCN hÉng + NhÞp ®eo
- S¬ ®å liªn tôc: Ph©n bè néi lùc: Gi¸ trÞ M- t¹i mÆt c¾t gèi lín h¬n M+ t¹i
mÆt c¾t gi÷a nhÞp dã
®ã ph¸t huy ®îc hÕt kh¶
n¨ng lµm viÖc cña vËt
liÖu.
H×nh 1.18: S¬ ®å KCN liªn tôc.
1.3.u, nhîc ®iÓm vµ ph¹m vi ¸p dông cña cÇu thÐp1.3.1. ¦u ®iÓm
- VËt liÖu thÐp cã kh¶ n¨ng chÞu lùc lín h¬n so víi c¸c lo¹i vËt liÖu th«ng th-
êng nh: ®¸, gç, bª t«ng...§ång thêi thÐp lµ lo¹i vËt liÖu cã ®é tin cËy cao.
- KÕt cÊu nhÞp cÇu thÐp cã träng lîng b¶n th©n nhÑ vµ thanh m¶nh h¬n
nhiÒu so víi kÕt cÊu nhÞp bª t«ng do ®ã cã kh¶ n¨ng vît nhÞp lín.
- KÕt cÊu nhÞp cÇu thÐp cã tÝnh linh ®éng cao, dÔ chÕ t¹o, l¾p r¸p vµ thi
c«ng l¾p ghÐp do ®ã rót ng¾n ®îc thêi gian thi c«ng.
- ThÝch hîp trong viÖc tiªu chuÈn vµ ®Þnh h×nh hãa trong chÕ t¹o do ®ã h¹
®îc gi¸ thµnh s¶n phÈm.
- KÕt cÊu nhÞp cÇu thÐp dÔ kiÓm tra, t¨ng cêng vµ söa ch÷a khi cÇn thiÕt.1.3.2. Nhîc ®iÓm
- RÊt dÔ bÞ gØ vµ bÞ ¨n mßn trong m«i trêng tù nhiªn do ®ã ®ßi hái c«ng
t¸c duy tu b¶o dìng ph¶i ®îc tiÕn hµnh thêng xuyªn nªn chi phÝ b¶o dìng
cÇu lín.
- KÕt cÊu nhÞp hoÆc bé phËn kÕt cÊu cã thÓ bÞ gi¶m hoÆc mÊt kh¶ n¨ng
chÞu lùc khi gÆp nhiÖt ®é cao (t > 500oC ).
- NhiÒu chi tiÕt cã cÊu t¹o phøc t¹p ®ßi hßi ph¶i thùc hiÖn trong c«ng xëng.1.3.3. Ph¹m vi ¸p dông.
- ¸p dông cho c¸c c«ng tr×nh cÇu chÞu t¶i träng lín nh t¶i träng ®êng s¾t...
- ¸p dông cho c¸c cÇu vît nhÞp lín: L > 100m.
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
9
M
M
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
- ¸p dông cho c¸c c«ng tr×nh cÇu ®êng s¾t, cÇu ®êng «t« vµ c¸c lo¹i cÇu
t¹m y©u cÇu thi c«ng nhanh hoÆc dïng cho cÇu qu©n sù yªu cÇu l¾p r¸p
nhanh vµ th¸o dì, vËn chuyÓn nhÑ nhµng...
- ¸p dông cho c¸c c«ng tr×nh yªu cÇu cã tÝnh thÈm mü cao.G
L
GdÇm
Gdµn
LoThÝch hî p
cho DÇmThÝch hî p cho Dµn
Go
< 40 50m > 80m
H×nh 1.19: Ph¹m vi hiÖu qu¶ cña kÕt cÊu nhÞp cÇu thÐp
1.4.VËt liÖu thÐp lµm cÇu1.4.1. Yªu cÇu ®èi víi vËt liÖu thÐp sö dông lµm cÇu.
- TÝnh chÊt lµm viÖc cña kÕt cÊu nhÞp cÇu thÐp.
+ KÕt cÊu nhÞp chÞu t¶i träng lín.
+ KÕt cÊu nhÞp chÞu t¶i träng ®éng cao.
+ KÕt cÊu nhÞp chÞu ¶nh hëng trùc tiÕp cña c¸c yÕu tè khÝ hËu, m«i tr-
êng nªn kh¶ n¨ng bÞ ¨n mßn rÊt cao.
- Yªu cÇu ®èi víi vËt liÖu thÐp.
+ Ph¶i cã cêng ®é cao, ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc.
+ Ph¶i cã kh¶ n¨ng chÞu lùc xung kÝch tèt.
+ Cã ®Æc tÝnh c«ng nghÖ thÝch hîp: ChÞu gia c«ng c¬ khÝ nh: mµi,
c¾t, gät.. vµ ph¶i cã tÝnh chÞu hµn.1.4.2. thÐp sö dông trong x©y dùng cÇu thÐp.
- ThÐp dïng trong kÕt cÊu nhÞp cÇu thÐp gåm cã 4 lo¹i:
+ ThÐp c¸cbon (hay thÐp kÕt cÊu) M 270M cÊp 250.
+ ThÐp hîp kim thÊp cêng ®é cao M 270M cÊp 345 vµ 345W.
+ ThÐp hîp kim thÊp t«i vµ gia nhiÖt M 270M cÊp 485W.
+ ThÐp hîp kim thÊp t«i vµ gia nhiÖt víi cêng ®é ch¶y dÎo cao M270M
cÊp 690 vµ 690W. B¶ng 2: C¸c ®Æc tÝnh tèi thiÓu cña thÐp kÕt cÊu
theo h×nh d¸ng, cêng ®é vµ chiÒu dµy
Lo¹i thÐp
ThÐp
than
ThÐp hîp kim cêng ®é
cao
ThÐp hîp
kim thÊp
t«i vµ gia
ThÐp hîp kim thÊp
t«i vµ gia nhiÖt víi
cêng ®é ch¶y dÎo
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
10
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
nhiÖt cao
Ký hiệu
AASHTO
M 270M
cấp 250
M 270M
cấp 345
M 270M
cấp
345W
M 270M
cấp 485W
M 270M
cấp 690/690W
Ký hiÖu
ASTM t¬ng
®¬ng
A 709M
cấp 250
A 709M
cấp 345
A 709M
cấp
345W
A 709M
cấp 485W
A 709M c¸c cấp
690/690W
ChiÒu dµy
b¶n thÐp,
mm
Tới 100 Tới 100 Tới 100 Tới 100 Tới 65 Tõ 65
100
ThÐp h×nh
TÊt c¶
c¸c
nhãm
TÊt c¶
c¸c nhãm
TÊt c¶
c¸c nhãm
Kh«ng ¸p
dông
Kh«ng
¸p dông
Kh«ng
¸p dông
Cêng ®é kÐo
®øt fu(MPa)400 450 485 620 760 690
Giíi h¹n ch¶y
fy (MPa)250 345 345 485 690 620
Ghi chó:
1. fu: Cêng ®é kÐo ®øt cña thÐp.
2. fy: Giíi h¹n ch¶y cña thÐp.
3. Trong b¶ng trªn M 270M lµ kÝ hiÖu lo¹i thÐp hay m¸c thÐp, cßn cÊp cña
thÐp chÝnh lµ giíi h¹n ch¶y cña thÐp.
VÝ dô:
+ ThÐp M 270M cÊp 250 th× giíi h¹n ch¶y cña thÐp fy= 250 MPa =
2500 kG/cm2.
+ ThÐp M 270M cÊp 345W th× giíi h¹n ch¶y cña thÐp fy= 345 MPa
= 3450 kG/cm2, cßn ch÷ W thÓ hiÖn lµ thÐp chèng gØ.
4. TÊt c¶ c¸c lo¹i thÐp trong b¶ng trªn ®Òu lµ thÐp hµn ®îc.
- M«®un ®µn håi: Es = 200000 MPa = 2.106 kG/cm2.
- HÖ sè gi·n në nhiÖt: = 1,17.10-5 (1/ oC)
- ChiÒu dµy nhá nhÊt cña thÐp sö dông trong kÕt cÊu nhÞp cÇu thÐp ®îc
quy ®Þnh trong ®iÒu 6.7.3 nh sau:
+ ThÐp kÕt cÊu bao gåm c¶ liªn kÕt ngang, liªn kÕt däc vµ c¸c lo¹i b¶n
nót trõ sên dÇm cña thÐp h×nh, sên t¨ng cêng kÝn trong mÆt cÇu cã b¶n
trùc híng (b¶n Orthotropic), tÊm ®Öm vµ thÐp lan cµn ®Òu ph¶i cã chiÒu
dµy tèi thiÓu lµ 8mm.
+ ChiÒu dµy sên cña thÐp h×nh, sên t¨ng cêng kÝn trong b¶n mÆt cÇu
cã b¶n trùc híng ph¶i cã chiÒu dµy tèi thiÓu lµ 7mm.
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
11
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
+ Víi nh÷ng kÕt cÊu hoÆc bé phËn kÕt cÊu chÞu ¶nh hëng ¨n mßn
nghiªm träng th× ph¶i ®îc b¶o vÖ ®Æc biÖt chèng ¨n mßn hoÆc ph¶i quy
®Þnh chiÒu dµy bÞ ¨n mßn ®Ó t¨ng thªm chiÒu dµy thÐp khi thiÕt kÕ.
1.5.c¸c Xu híng ph¸t triÓn trong lÜnh vùc cÇu thÐp hiÖn ®¹i
1.5.1. C¸c xu híng ph¸t triÓn chung.
- VÒ vËt liÖu vµ d¹ng kÕt cÊu nhÞp: Ph©n tÝch mét lo¹t c¸c cÇu thÐp
hiÖn ®¹i x©y dùng trªn thÕ giíi trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y thÊy næi bËt lªn
ba ph¬ng híng:
+ Ph¬ng híng thø nhÊt lµ sö dông c¸c lo¹i thÐp chÊt lîng cao, nh»m
gi¶m c«ng t¸c duy tu b¶o dìng vµ s¬n cÇu, ®©y lµ c«ng viÖc rÊt tèn kÐm,
¶nh hëng ®Õn søc kháe céng ®ång ®ång thêi g©y « nhiÔm m«i trêng vµ lµ
mèi lo thêng xuyªn cña nh÷ng ngêi lµm c«ng t¸c qu¶n lý.
+ Ph¬ng híng thø hai lµ tiÕp tôc nghiªn cøu t×m kiÕm c¸c hÖ liªn hîp
®Ó vît nhÞp dµi vµ cã tÝnh thÈm mü cao.
+ Ph¬ng híng thø ba lµ dïng c¸c cÇu dÇm thÐp gi¶n ®¬n hoÆc liªn tôc
cã chiÒu cao kh«ng ®æi ®Ó gi¶m gi¸ thµnh chÕ t¹o vµ thi c«ng thay cho c¸c
kÕt cÊu nhÞp dµn thÐp cæ ®iÓn. HiÖn nay thêng dïng lµ c¸c kÕt cÊu cÇu
dÇm thÐp liªn hîp b¶n bª t«ng cèt thÐp hoÆc mÆt cÇu b»ng b¶n thÐp trùc
híng. Ngoµi ra c¸c tiÕt diÖn hép kÝn còng ®îc nghiªn cøu ¸p dông ®Ó t¨ng c-
êng ®é cøng chèng xo¾n vµ ®Ó t¹o m«i trêng kh«ng gØ bªn trong.
- VÒ liªn kÕt trong cÇu thÐp: cïng víi c¸c tiÕn bé vÒ thÐp chÊt lîng cao
th× liªn kÕt ®inh t¸n kh«ng cßn thÝch hîp n÷a mµ hiÖn nay ®ang ¸p dông
hai lo¹i liªn kÕt mang tÝnh c«ng nghiÖp vµ hiÖn ®¹i lµ liªn kÕt hµn vµ liªn
kÕt bu l«ng cêng ®é cao. Ngoµi ra hiÖn nay liªn kÕt d¸n còng ®ang ®îc ¸p
dông víi u ®iÓm lµ kh«ng lµm gi¶m yÕu tiÕt diÖn thanh vµ b¶n nót cã cÊu
t¹o rÊt ®¬n gi¶n.
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
12
- Ch¬ng 1: Kh¸i niÖm chung - Bµi gi¶ng cÇu thÐp F1
- VÒ c«ng nghÖ thi c«ng: Sö dông c¸c ph¬ng tiÖn vËn chuyÓn vµ thiÕt bÞ
lao l¾p cã n¨ng lùc lín. ¸p dông c¸c c«ng nghÖ thi c«ng tiªn tiÕn nh: ®óc
®Èy, ®óc hÉng, l¾p hÉng....1.5.2. Xu híng ph¸t triÓn kÕt cÊu nhÞp cÇu lín ë níc ta.
- So víi c¸c níc trªn thÕ giíi, nghµnh x©y dùng cÇu ViÖt Nam vÉn cßn non trÎ.
Tuy nhiªn trong thêi gian gÇn ®©y cïng víi sù gióp ®ì cña c¸c chuyªn gia,
c¸c c«ng ty lín níc ngoµi trong lÜch vùc CÇu thÐp chóng ta ®· vµ ®ang liªn
tôc x©y dùng c¸c kÕt cÊu nhÞp cÇu cã kh¶ n¨ng vît nhÞp lín, cã tÝnh thÈm
mü cao vµ ¸p dông c¸c c«ng nghÖ thi c«ng tiªn tiÕn. §Æc biÖt lµ sù ph¸t
triÓn m¹nh mÏ cña kÕt cÊu nhÞp cÇu d©y v¨ng.
- NguyÔn V¨n VÜnh - Bé m«n CÇu HÇm - §H GTVT
13