Bài giảng môn học cầu BTCT_ HP1 Chơng 3 Chơng 3 Cầu bản và cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực lắp ghép 3.1 Các phơng pháp tạo dự ứng lực trong bê tông + Nói chung dự ứng lực là tìm cách nào đó tạo ra ứng suất kéo trong cốt thép c- ờng độ cao rồi sau đó lợi dụng tính dính bám của cốt thép đó với bê tông hoặc dùng mấu neo để truyền lực kéo trong cốt thép vào bê tông tạo thành lực nén trớc trong bê tông + Để đạt đợc mục đích trên thì ngời ta có các phơng pháp tạo dự ứng lực nh sau * Phơng pháp căng trớc (Tiền áp) * Phơng pháp căng sau * Phơng pháp dự ứng lực ngoài 3.1.1 Phơng pháp căng trớc (kéo căng trên bệ) + Theo phơng pháp này thì các cốt thép dự ứng lực đợc kéo căng trớc khi đổ bê tông Bệ căng Bê tông đổ sau khi căng cáp ụ chuyển h ớng Neo ngầm + Sau khi kéo căng cốt thép cờng độ cao thì liên kết chúng chặt chẽ vào các bệ cố định và các neo tạm thời sau đó lắp đặt cốt thép thờng, ván khuôn và đổ bê tông dầm + Khi bê tông dầm đạt cờng độ yêu cầu thì tháo bỏ neo tạm, khi này lực căng trong cốt thép sẽ truyền vào bê tông nhờ các neo ngầm và lực dính bám giữa bê tông và cốt thép + Các đoạn cốt thép dự ứng lực thừa nhô ra ngoài đầu dầm sẽ đợc cắt bỏ + Bệ căng có thể bằng thép, BTCT xây trên mặt đất hoặc cũng có thể đợc đặt trên xe di động * u điểm, nhợc điểm của phơng pháp u điểm: - Bê tông dầm đảm bảo chất lợng cao khi sản xuất trong nhà máy - Khả năng dính bám giữa bê tông và cốt thép dự ứng lực là rất tốt Nguyễn Đắc đức Bộ môn Cầu Hầm 1 Bài giảng môn học cầu BTCT_ HP1 Chơng 3 - Khi kéo ta có thể dễ dàng quan sát đợc sợi thép do đó có thể kiểm soát và phát hiện đợc sự cố do: vật liệu không đồng chất, khuyết tật củ cốt thép Nhợc điểm: - Yêu cầu nhiều thiết bị, không gian hai bên cấu kiện phải đủ lớn - Chỉ kéo căng cốt thép đợc theo sơ đồ thẳng hay sơ đồ gãy khúc 3.1.2 Phơng pháp căng sau + Theo phơng pháp này thì các cốt thép dự ứng lực đợc căng kéo sau khi bê tông dầm đã đạt cờng độ yêu cầu + Để làm đợc điều đó thì khi bố trí cốt thép thờng ngời ta đã đồng thời bố trí hệ thống ống ghen (ống để sau này luồn cáp) theo dạng đờng cong hay thẳng đã định (theo thiết kế) sau khi bê tông đã đạt cờng độ yêu cầu thì ngời ta luồn cốt thép cờng độ cao vào ống ghen và sau đó kéo căng cốt thép thông thờng là dùng kích + Chân kích đợc tỳ trực tiếp lên bê tông đầu dầm để kéo căng cáp, đóng neo ngoài, tháo kích, cắt cáp thừa và tiến hành bơm vữa bê tông vào ống ghen. Neo ngoài đợc đổ bê tông bịt kín chống rỉ Giá treo kích Bê tông đổ tr ớc khi căng cáp Cáp dự ứng lực ống ghen đặt tr ớc khi đổ bê tông Kích căng cáp DƯL * u điểm, nhợc điểm u điểm: - Không cần bệ căng cố định và các neo tạm thời - Thép cờng độ cao có thể đặt thẳng hoặc theo bất kỳ đờng cong nào Nhợc điểm: - Sự dính bám giữa bê tông và cốt thép dự ứng lực không tốt bằng biện pháp căng trớc - Khó đảm bảo và khó kiểm tra vữa lấp ống ghen 3.1.3 Phơng pháp tạo dự ứng lực ngoài + Các bó cốt thép dự ứng lực đợc bố trí bên ngoài tiết diện Nguyễn Đắc đức Bộ môn Cầu Hầm 2 Bài giảng môn học cầu BTCT_ HP1 Chơng 3 + Lực kéo ở thép dự ứng lực đợc truyền vào bê tông thông qua ụ truyền lực + Nếu bố trí cáp dự ứng lực theo đờng gãy khúc thì phải thêm các ụ chuyển hớng áp dụng khi: - Cốt thép dự ứng lực trong tiết diện quá dày - Cốt thép dự ứng lực chỉ để phục vụ thi công - Khi cần sữa chữa các cầu cũ VD: Cầu tân đệ 3.2 Các sơ đồ tạo dự ứng lực + Với kết cấu nhịp giản đơn thì có hai loại ứng suất kéo mà chúng ta cần triệt tiêu là x (vị trí có M max , M min ) và kc vị trí có M và Q cùng lớn + Các sơ đồ tạo dự ứng lực Sơ đồ thẳng Sơ đồ cong Sơ đồ thẳng, cong kết hợp Sơ đồ xiên Đ ờng ứng suất nén Đ ờng ứng suất kéo 3.2.1 Cốt thép dự ứng lực đặt theo sơ đồ thẳng N d e x N d TTH Nguyễn Đắc đức Bộ môn Cầu Hầm 3 x x k c k c Bài giảng môn học cầu BTCT_ HP1 Chơng 3 + Nội lực xuất hiện ở mặt cắt ngang do dự ứng lực N = N d M =N d . e x + Nội lực do tĩnh tải và hoạt tải M max , M min : ta phải xét cả M max , M min để xét hết tất cả các trờng hợp bất lợi xảy ra Ví dụ: khi triệt tiêu đợc ứng suất kéo ở mặt cắt này nhng lại có thể gây bất lợi cho mặt cắt khác hoặc tại thớ khác trong mặt cắt + ứng suất do dự ứng lực d trên = t dd y I M F N . = t dd y I eN F N . . d dới = d dd y I M F N .+ = d dd y I eN F N . . + Trờng hợp 1: Xét khi M max khả năng bất lợi là xuất hiện ứng suất kéo thớ dới ứng suất do M max gây ra 0 dới = - d y I M . max 0 trên = t y I M . max Điều kiện 0 dới + d dới 0 Trờng hợp 2: Xét khi M min khả năng bất lợi là thớ trên bị kéo do dự ứng lực gây ra ứng suất do M min gây ra 0 dới = - d y I M . min Nguyễn Đắc đức Bộ môn Cầu Hầm 4 TTH N d d N e x t y d y M max N d d M = d N . x e _ + d trên d ới d d ới 0 trên 0 + _ + = d d trên d ới + + 0 trên d ới 0 + d x e d N = d M . N d min M d y t y TTH N d x e N d II II I I Bài giảng môn học cầu BTCT_ HP1 Chơng 3 0 trên = t y I M . min Với mặt cắt giữa nhịp _ + d trên d d ới + + _ d ới trên 0 0 = d ới + trên + d trên 0 d ới 0 + d Mặt cắt I - I Với mặt cắt gần đầu dầm Mặt cắt II - II + d + 0 d ới 0 trên d + trên d ới = 0 0 trên d ới _ + + d ới d trên d + _ _ Điều kiện 0 trên + d trên 0 + Nh vậy khi chỉ có cốt thép dự ứng lực đặt thẳng ở phía dới dầm thì không thể tránh khỏi việc xuất hiện ứng suất kéo tại các thớ trên cùng của các mặt cắt dầm sát gối. Để khắc phục hiện tợng này thì ngời ta thờng kết hợp với việc đặt cốt thép dự ứng lực thớ trên cỡ (15% ữ 20%)F d + Khi đặt thẳng ta thấy kc nhng không hoàn toàn kc = 22 ) 2 ( 2 + + + yxyx u điểm: - Đơn giản cho việc chế tạo - Không phát sinh hiện tợng xuất hiện vùng nén cục bộ do cáp cong - Mất mát ứng suất ít hơn sơ đồ cong Nhợc điểm - Không giải quyết triệt để (tối u) đợc ứng suất kéo 3.2.2 Cốt thép dự ứng lực đặt theo sơ đồ cong N d N d i Nguyễn Đắc đức Bộ môn Cầu Hầm 5 Bài giảng môn học cầu BTCT_ HP1 Chơng 3 + Nội lực trong mặt cắt do dự ứng lực N dt = N d . cos Q d = N d . sin M d = N dt . e Ta thấy kc giảm vì = bJ sQQ d . ).( nh vậy đặt cốt thép dự ứng lực theo sơ đồ cong có u việt hơn rất nhiều so với sơ đồ thẳng Nhợc điểm: - Công nghệ chế tạo phức tạp hơn - Sinh ra ứng suất cục bộ trong bê tông tại khu vực gần chỗ gãy khúc hay uốn cong của cốt thép - Mất mát dự ứng lực lớn *Thông thờng ngời ta kết hợp cả hai sơ đồ thẳng và cong để bố trí cốt thép dự ứng lực, các bó bố trí thẳng khoảng 30% ( 2 bó ) 3.3 Cầu bản bê tông cốt thép dự ứng lực 3.3.1 Kết cấu nhịp bản giản đơn bê tông cốt thép dự ứng lực kéo trớc + Các phiến dầm bản đợc chế tạo trớc và tạo dự ứng lực theo phơng pháp căng tr- ớc + Cáp dự ứng lực là các sợi đơn hoặc các tao đơn căng từng sợi, tao nh dạng dây đàn + áp dụng cho các nhịp từ 9,0m đến 20,0m thi công theo phơng pháp lắp ghép và bán lắp ghép + Dạng mặt cắt ngang Nguyễn Đắc đức Bộ môn Cầu Hầm 6 Bài giảng môn học cầu BTCT_ HP1 Chơng 3 Cốt thép lò xo Vữa xi măng 98cm 2cm h 1cm 25 1 20 1 ữ= l h Với mặt cắt ngang đặc nh trên (bản đặc) thì trọng lợng bản thân lớn nên khả năng vợt nhịp hạn chế ( l nhịp = 9m ữ 12m ) nhng có u điểm là chế tạo đơn giản Khi cần tăng chiều dài nhịp có thể tăng chiều dầy bản khi đó để giảm trọng lợng bản thì ngời ta tiến hành khoét lỗ rỗng h 98cm 1cm Vữa xi măng Cốt thép lò xo 2cm h 98cm 1cm 2cm Cốt thép lò xo Vữa xi măng Khi chiều dầy bản lớn thì cáp dự ứng lực ngời ta có thể dùng bó gồm các tao xoắn + Dạng bản bán lắp ghép 100cm Tao xoắn hoặc bó cáp Phần bê tông đổ tr ớc 30~40cm Loại mặt cắt này áp dụng nhịp từ 10m ữ 15m, u điểm của loại này là trọng l- ợng lắp ráp giảm và phần đổ trớc là ván khuôn để đổ bê tông tại chỗ phần còn lại tuy nhiên nó có nhợc điểm là lợng bê tông đỗ tại chỗ lớn và chờ bê tông khô mới thông xe, tính lion khối của kết cấu không cao 3.3.2 Kết cấu hịp bản kéo sau + Khi công trình yêu cầu vợt nhịp lớn mà chiều cao kiến trúc nhỏ khi đó ngời ta dùng kết cấu nhịp là bản dự ứng lực Nhịp giản dơn l max = 22m Nguyễn Đắc đức Bộ môn Cầu Hầm 7 Bài giảng môn học cầu BTCT_ HP1 Chơng 3 Nhịp liên tục l = 15 ữ 30m + Lắp ván khuôn, đà giáo đổ bê tông tại chỗ sau đó kéo căng cáp dự ứng lực Dạng mặt cắt ngang B(m) h B/3(m) B/3(m)B/3(m) Cáp DƯL kéo sau 3.4 Cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép dự ứng lực Nguyễn Đắc đức Bộ môn Cầu Hầm 8 . Bài giảng môn học cầu BTCT_ HP1 Chơng 3 Chơng 3 Cầu bản và cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực lắp ghép 3.1 Các phơng pháp tạo dự ứng lực trong bê tông + Nói chung dự ứng lực là tìm cách. Các đoạn cốt thép dự ứng lực thừa nhô ra ngoài đầu dầm sẽ đợc cắt bỏ + Bệ căng có thể bằng thép, BTCT xây trên mặt đất hoặc cũng có thể đợc đặt trên xe di động * u điểm, nhợc điểm của phơng pháp . bê tông và cốt thép dự ứng lực là rất tốt Nguyễn Đắc đức Bộ môn Cầu Hầm 1 Bài giảng môn học cầu BTCT_ HP1 Chơng 3 - Khi kéo ta có thể dễ dàng quan sát đợc sợi thép do đó có thể kiểm soát và phát