GVHD : Ts Lê Thò Bích Thuỷ Luận Văn Thạc Só CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CẦU SỬ DỤNG BẢN LIÊN TỤC – NHIỆT TRÊN THẾ GIỚI & Ở VIỆT NAM 1.1 Giới thiệu chung : Quá trình tiến tới công nghiệp hóa, đại hóa đất nước đòi hỏi ngành Xây dựng Cầu Đường phải đầu nhằm bước xây dựng, hoàn thiện phát triển hệ thống hạ tầng kỹ thuật làm tiền đề cho tất ngành khác phát triển Những cầu xây dựng từ hàng nghìn năm Theo dòng lòch sử, công nghệ xây dựng cầu không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu xây dựng công trình cầu vượt nhòp lớn, chòu tải trọng lớn : cầu dây văng, cầu dây võng, cầu khung T nhòp đeo… Tuy nhiên công trình không cần thiết phải xây dựng nhòp lớn cầu vượt qua đường ngang, nút giao thông đô thò, cấp sông có khổ thông thuyền nhỏ, trường hợp sử dụng cầu BTCT nhòp giản đơn hợp lý Trong dự án xây dựng cầu BTCT nhòp giản đơn người ta thường sử dụng rộng rải kết cấu nhòp có số lượng khe biến dạng tốt Dầm giản đơn thường áp dụng phổ biến xây dựng cầu nước ta tính giới hoá, tiêu chuẩn hoá, tính dễ lắp đặt, lao lắp phù hợp với trình độ đơn vò thi công nước Việc tiếp tục phát triển công nghệ theo hướng áp dụng cho cầu nhu cầu thông thuyền nhu cầu vượt độ lớn giải pháp kinh tế Song thực tế công trình cầu nhòp giản đơn, khe co giãn thường bò bong bật làm giảm khả khai thác, tạo xung kích lớn xe cộ chạy qua vò trí Do để khai thác tối đa loại hình giản đơn nhiều nhòp cần phải nghiên cứu hoàn thiện Với mục đích nâng cao đòi hỏi điều kiện xe chạy, tạo thuận lợi tối đa khai thác công trình cầu, cần giảm số lượng khe co giãn chi phí bảo dưỡng khe co giãn cầu Vấn đề đặt phải nghiên cứu giải pháp nối liên tục dầm giản đơn thành hệ liên tục cho đảm bảo khai thác êm thuận, không gây khó khăn cho thi công đảm bảo mục đích nêu Để giải yêu cầu nêu trên, liên tục – nhiệt giải pháp hợp lý lựa chọn Bản liên tục – nhiệt dùng cho xây dựng cầu đường ôtô thành phố bêtông cốt thép bêtông cốt thép kết hợp thép kết cấu tạo chuỗi kết cấu nhòp dầm dầm giản đơn nối với mức mặt cầu cho tác dụng lực dọc nhiệt độ cầu làm việc hệ dầm liên tục, tác dụng tải trọng thẳng đứng làm việc hệ dầm giản đơn Kết cấu nối phải đảm bảo tính liên tục lớp áo mặt cầu tiếp nhận nội lực sinh chuỗi kết cấu nhòp mà không cản trở đến quay đầu dầm [5] HVTH : Lê Quốc Đạt Trang Luận Văn Thạc Só GVHD : Ts Lê Thò Bích Thuỷ 1.2 Tổng quan cầu sử dụng liên tục-nhiệt giới Việt Nam : Tại Mỹ, Alampalli Yannotti khảo sát 105 cầu sử dụng kết cấu liên tục 72 cầu dầm bêtông 33 cầu dầm thép cho thấy cầu đảm bảo điều kiện khai thác theo yêu cầu thiết kế trừ số nứt nhỏ mặt cầu Mặc dù Alampalli Yannotti đề xuất nghiên cứu kỹ nhằm hoàn thiện việc tính toán thiết kế thi công liên tục, kết luận xét cách tổng thể nhóm cầu sử dụng liên tục - nhiệt có tình trạng làm việc tốt nhóm cầu dùng khe co giãn [12] Caner Zia (1998) tiến hành nghiên cứu, phân tích thực nghiệm làm việc mặt cầu liên tục – nhiệt đề xuất phương pháp tính toán cho loại kết cấu liên tục Các kết nghiên cứu cho thấy liên tục chòu biến dạng uốn tác dụng tải trọng nhiều biến dạng dọc Các vết nứt phát phía tác dụng mômen âm điều khai thác Đối với nhòp dầm thép độ mở rộng vết nứt lớn đo 0,305mm tương ứng với 40% tải trọng cực hạn 0,672mm ứng với 67% tải trọng Điều cho thấy kết cấu xuất ứng suất kéo phụ thêm tác động co ngót từ biến nhiệt độ Vì bề rộng vết nứt liên tục – nhiệt phải tính toán khống chế cẩn thận [12] Tại Michigan, cầu vượt qua đường Interstate 94 Ypsilanti xây dựng xong đưa vào khai thác Tuy nhiên làm việc không tốt mối nối nhòp, làm cho nước thấm xuống có khả gây hư hỏng nghiêm trọng cho kết cấu bên không kòp thời sửa chữa [14] Hình 1.1 : Mối nối hai nhòp giản đơn cầu bò hư hỏng HVTH : Lê Quốc Đạt Hình 1.2 : Kết cấu bên cầu bò hư hỏng Trang Luận Văn Thạc Só GVHD : Ts Lê Thò Bích Thuỷ Để khắc phục nhược điểm vào tháng 7/2005, với đồng ý lãnh đạo ngành giao thông Michigan, khoa giao thông vận tải kết hợp với nhà thầu cầu Trung Đông Công ty bêtông Clawson cho phá vỡ toàn mặt cầu xây lại mặt cầu mối nối hai nhòp giản đơn người ta dùng nối liên tục – nhiệt Bêtông dùng cho nối liên tục - nhiệt bêtông cốt sợi cường độ cao (ECC), thời gian thi công cho công tác sửa chữa khoảng tháng Một số hình ảnh trình thi công thay mặt cầu liên tục nhiệt cầu vượt qua đường Interstate 94 Michigan [14] Hình 1.3 : Ban gạt mặt bêtông asphal trước phá vỡ mặt cầu Hình 1.4 : Dùng xe cẩu để phá mặt cầu bêtông cốt thép Hình 1.5 : Phá xong mặt cầu Hình 1.6: Lắp đặt ván khuôn mặt cầu Hình 1.7 : Lắp đặt cốt thép mặt cầu để đổ bêtông Hình 1.8 : Đổ bêtông xong mặt cầu phần không liên tục nhiệt HVTH : Lê Quốc Đạt Trang Luận Văn Thạc Só GVHD : Ts Lê Thò Bích Thuỷ Hình 1.9 : Đổ bêtông mặt cầu phần nối liên tục nhiệt Hình 1.10 : Hoàn thiện công tác đổ bêtông phần nối liên tục nhiệt Hình 1.11 : Sửa chữa lại kết cấu bên cầu Hình 1.12 : Hoàn thiện mặt cầu cho xe lưu thông Tại Mỹ, kết cấu liên tục nhiệt sử dụng không cho cầu xây mà áp dụng để thay khe co giãn bò hư hỏng cầu hữu có yêu cầu cải tạo, nâng cấp Theo hiệp hội đường Mỹ, vào năm 2010 có tới 42% số cầu đường ôtô Mỹ cần nâng cấp cải tạo với chi phí ước tính lên đến 50tỷ đô la (Ashley, 1996) [12] Hình 1.13 : Cầu vượt qua đường AT&SF Mỹ sử dụng liên tục nhiệt HVTH : Lê Quốc Đạt Trang GVHD : Ts Lê Thò Bích Thuỷ Luận Văn Thạc Só Về loại hình nối liên tục kết cấu nhòp, có nhiều phương pháp loại hình nối liên tục kết cấu nhòp từ nhòp cầu giản đơn tùy theo dạng dầm (dầm chữ T, chữ I, dầm super T ) [10] Các quốc gia giới có kiểu nối khác : Ở Úc tồn hai dạng nối liên tục nhiệt Một dùng giải pháp nối mặt cầu giống giải pháp thực cầu Mỹ Thuận Hai là, nối liên tục dầm ngang [10] Việc sử dụng liên tục nhiệt dùng phổ biến chứng tỏ ưu điểm suốt trình sử dụng lâu dài [5] Ở Đức Nga : giải pháp đặt chủ yếu nối liên tục – nhiệt có kết cấu mặt cầu chòu toàn nội lực phát sinh hoạt tải tónh tải giai đoạn hai tác động khác co ngót, từ biến, thay đổi nhiệt độ [10] Hình 1.14 : Cấu tạo liên tục nhiệt cầu Mỹ Thuận (Theo dạng Úc) Hình 1.15 : Cấu tạo liên tục nhiệt cầu Thăng Long (Theo dạng Nga) Tại Việt Nam kết cấu nhòp liên tục – nhiệt áp dụng cho mặt cầu dẫn đường ôtô cầu Thăng Long trợ giúp kỹ thuật chuyên gia Liên Xô trước Cầu gồm xe theo sơ đồ : 32,546+21x32,7+11 bờ Bắc 32,546+20x31,7+11 bờ Nam Các nhòp – mặt đặt theo hình cong đưa tuyến đường ôtô lệch khỏi đường tim cầu góc 21,540 Cầu dẫn bờ Bắc dài 729,7m, bờ Nam dài 697m, cộng chiều dài hai bờ 1426,7m, kể phần cầu tổng chiều dài đường ôtô cầu 3114,7m Đặc điểm cầu dẫn đường ôtô mặt cầu liên tục (BTCT) với khe co giãn trụ Các nhòp liên kết thành hệ thống liên tục nhiệt cách đổ bêtông nối liền mặt cầu hai nhòp kề [7], [10] Chiều dài chuỗi liên tục nhiệt : - Chiều dài chuỗi dẫn bờ Bắc 522,37m; - Chiều dài chuỗi dẫn bờ Nam 489,67m; - Chuỗi ngắn bờ Bắc bờ Nam 194,96m HVTH : Lê Quốc Đạt Trang Luận Văn Thạc Só GVHD : Ts Lê Thò Bích Thuỷ Hình 1.16 : Các nhòp giản đơn liên tục Cầu Thăng Long Cầu Mỹ Thuận : dài 1535m, gồm cầu 660m theo kiểu cầu cáp dây văng với hai trụ tháp hình chữ H cao 123,5m, trụ cách 350m cách bìa biên cầu bên 150m, với ba nhòp mà nhòp nhòp thông tàu bè, hai nhòp hai bên có chiều dài 150m/mỗi nhòp Các nhòp cầu dẫn, dùng dầm giản đơn super Tee, chiều dài nhòp 40m liên tục hoá mặt cầu đổ chổ loại bỏ khe co giãn nhòp giản đơn tạo sư êm thuận cho xe chạy, chiều dài liên tục nhiệt 440m (11nhòp) điểm đặc biệt kết cấu cầu dẫn Tuy nhiên ảnh hưởng từ biến, co ngót thay đổi nhiệt độ lại gây bất lợi đặc biệt cho trụ cứng nằm xa tâm chuỗi Do cần phải nghiên cứu để khống chế ảnh hưởng [5] Hình 1.17 : Nhòp nhòp dẫn liên tục cầu Mỹ Thuận HVTH : Lê Quốc Đạt Trang Luận Văn Thạc Só GVHD : Ts Lê Thò Bích Thuỷ Một số cầu nằm quốc lộ 18 cầu Cầm, cầu cạn nhà ga sân bay Quốc tế Nội Bài, cầu Gián Khẩu, cầu Mai Pha, Chi Lăng quốc lộ 1A, cầu Tân Đệ Quốc lộ 10 bắc qua Sông Hồng nối hai tỉnh Nam Đònh Thái Bình, cầu Quý Cao… sử dụng liên tục nhiệt Hình 1.18 : Các nhòp giản đơn cầu Quý Cao liên tục Hình 1.19: Bản mặt cầu Tân Đệ liên tục Một số cầu Thành phố Hồ Chí Minh Cầu Long Kiểng nằm Hương lộ 34 huyện Nhà Bè, dài 280m, gồm chuỗi liên tục nhiệt : chuỗi nhòp 24,54m, chuỗi gồm 2nhòp 24,54m +1nhòp 33m số cầu nằm Quốc lộ 1A cầu An Lập (liên tục 2nhòp 24,54 + 1nhòp 33m), cầu Bình Thuận … sử dụng liên tục nhiệt, chiều dài chuỗi liên tục cầu từ nhòp trở lại Hình 1.20 : Kết cấu nhòp giản đơn cầu An Lập liên tục nhiệt Hình 1.21 : Kết cấu nhòp giản đơn cầu Bình Thuận liên tục nhiệt Ngoài cầu bêtông cốt thép sử dụng liên tục nhiệt, số công trình cầu giàn thép sử dụng liên tục nhiệt cầu Chương Dương bắc qua Sông Hồng Hà Nội, cầu dài 1230m gồm 21nhòp : 11nhòp thép 10nhòp HVTH : Lê Quốc Đạt Trang Luận Văn Thạc Só GVHD : Ts Lê Thò Bích Thuỷ bêtông, cầu Bến Thuỷ bắc qua sông Lam dài 650m nối hai tỉnh Nghệ An Hà Tónh Phần bêtông liên hợp với dầm dọc hệ mặt cầu nghiên cứu nối liên tục liên dầm Hình 1.22 : Cầu Chương Dương có bêtông cốt thép liên hợp liên tục nhiệt Hình 1.23 : Cầu Bến Thuỷ có bêtông cốt thép liên hợp liên tục nhiệt Tổng kết cầu sử dụng liên tục nhiệt chất lượng tốt, bật phần nhòp dẫn cầu Thăng Long [5] HVTH : Lê Quốc Đạt Trang 10 .. .Luận Văn Thạc Só GVHD : Ts Lê Thò Bích Thuỷ 1. 2 Tổng quan cầu sử dụng liên tục- nhiệt giới Việt Nam : Tại Mỹ, Alampalli Yannotti khảo sát 10 5 cầu sử dụng kết cấu liên tục 72 cầu dầm bêtông... hai tỉnh Nam Đònh Thái Bình, cầu Quý Cao… sử dụng liên tục nhiệt Hình 1. 18 : Các nhòp giản đơn cầu Quý Cao liên tục Hình 1. 19: Bản mặt cầu Tân Đệ liên tục Một số cầu Thành phố Hồ Chí Minh Cầu Long... chuỗi liên tục cầu từ nhòp trở lại Hình 1. 20 : Kết cấu nhòp giản đơn cầu An Lập liên tục nhiệt Hình 1. 21 : Kết cấu nhòp giản đơn cầu Bình Thuận liên tục nhiệt Ngoài cầu bêtông cốt thép sử dụng liên