MỞ ĐẦU Cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực với những ưu điểm vượt trội như khả năng vượt nhịp xa, hạn chế vết nứt, tiết kiệm vật liệu, giảm độ võng so với dầm bê tông cốt thép thường. Nhờ những ưu điểm này, nó đã được sử dụng rộng rãi ở nước ta trong suốt những năm qua với hai dạng chính là cầu dầm giản đơn và cầu dầm liên tục. Cầu dầm giản đơn có ưu điểm công nghệ thi công đơn giản, thời gian thi công nhanh, chi phí thấp. Bên cạnh những ưu điểm nó cũng có những nhược điểm còn tồn tại như: khả năng vượt nhịp còn han chế, lưu thông chưa được êm thuận, tính thấm mỹ không cao.
So với cầu dầm giản đơn, cầu dâm liên tục có những ưu điểm vượt trội hơn như: kha năng vượt nhịp xa hơn, lưu thông êm thuận, tính thâm mỹ cao.Ở nước ta hiện nay, cầu dầm bê tông cốt thép liên tục chủ yếu thi công theo công nghệ đúc hang cân bang, đúc trên đà giáo. Tuy chúng ta đã làm chủ được công nghệ thi công các loại cầu nảy nhưng do tính phức tạp, chi phí xây dựng cao nên đó chưa phải là một sự lựa chọn hoàn hảo cho nhiêu dự án xây dựng câu. Nêu tận dụng được ưu diém và khăc phục những hạn chê của hai loại cau ở trên sẽ tạo ra được một loại câu vừa có thê đáp ứng tôt hơn cho nhu câu sử dụng mà chi phí xây dựng lại phù hợp với khả năng tài chính của nước ta hiện nay. Phương án lắp ghép các đoạn dầm có chiều dai lớn dé trở thành kết cau nhịp liên tục có lẽ là một sự lựa chọn tối ưu hơn, bởi vì nhịp liên tục sẽ phân bố lại mô men tốt hơn so với nhịp giản đơn.
Do đó loại cầu nảy sẽ có tiết diện thanh mảnh hơn, khả năng vượt nhịp xa hơn, chi phí cho kết cầu phần dưới cũng như cho công tác duy tu bảo dưỡng sẽ giảm đáng kể. Mặt cắt dầm sử dụng là các dầm giản đơn thông thường vốn đã rất quen thuộc ở nước ta, nên công nghệ thi công sẽ không quá phức tạp, thời gian thi công nhanh. Ngoài ra việc ghép nối các đoạn dầm ngăn để tạo thành kết cấu dài hơn sẽ giải quyết được những van dé về trọng lượng cũng như chiều dài trong việc vận chuyền, năng lực thiết bị thi câu lắp, mặt bằng thi công chật hẹp. Loại cầu này đã được ứng dụng rộng rãi ở Mỹ từ những năm 1970, với các cầu: cầu Fuller Warren, cầu Moore Haven, cầu Highland View.
ở Bang Florida, cau Klickitat Country, cầu Rock Cut. O châu A loại cầu nay cũng duoc Han Quốc, Đài Loan đưa vào sử dụng từ năm 1982. Tuy nhiên loại cầu này vân còn đang khá mới mẻ ở nước ta và chưa được ứng dụng. Với những ưu điểm vượt trội như vậy, việc nghiên cứu ứng dụng loại cầu thi công băng phương pháp lắp ghép các dầm bê tông cốt thép dự ứng lực có chiều dài lớn tại Việt Nam mang một ý nghĩa to lớn.
Tuy nhiên phương pháp tính toán dầm thi công bằng phương pháp này chưa rõ ràng, Tiêu chuẩn thiết kế cầu hiện hành 22TCN 272-05 chưa có các điều khoản quy định riêng. Điều này hiện đang là một rào cản cho việc áp dụng phương cau thi công theo phương pháp này. Mục đích Nghiên cứu được thực hiện với mục đích năm bắt và tạo cơ sở tính toán áp dụng đối với cau dam liên tục thi công bằng phương pháp lắp ghép các dầm bê tông cốt thép dự ứng lực có chiều dài lớn, góp phần làm phong phú thêm về công nghệ thi công cầu và mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật lớn hơn. Nhiệm vụ và giới hạn Đề tài được thực hiện nhằm tìm hiểu về phương pháp tính toán cũng như công nghệ xây dựng câu dâm liên tục được thi công bằng phương pháp lắp ghép các dầm BTCT DUL có chiều đài lớn.
Luận văn chỉ nghiên cứu các bước tính toán và thi công loại câu này đôi với một sô tiêt diện dâm giản đơn thông thường ở nước ta mà chưa đi sâu nghiên cứu một tiệt diện mới phù hợp hon, vi trí môi nôi giữa các dâm được lựa chon chu yêu là theo kinh nghiệm hoặc tiện lợi cho việc thi công mà chưa nghiên cứu tìm ra vi trí tôi ưu nhât, chưa xét tới ảnh hưởng của co ngót, từ biên tại vi trí môi nôi dén nội lực của toàn bộ cầu. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp: e Nghiên cứu, đánh giá các tài liệu hiện tại liên quan đến công nghệ cầu dâm liên tục BTCT thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều đài lớn. e Nghiên cứu, xem xét và tổng hợp các quy định của Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 về cách tính toán các mất mát ứng suất, ứng suất cốt thép dự ứng lực ở trạng thái giới hạn cường độ, các yêu cầu về cau tạo, các tính toán cần thiết khác, nhằm áp dung và dé xuất phương pháp tính toán thiết kế đặc trưng cho loại dầm thi công băng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn. Ý nghĩa khoa học của đề tài Đây là dé tài nghiên cứu về một loại cầu mới nhăm đóng góp những luận điểm khoa học vào cơ sở đữ liệu cầu bê tông cốt thép dự ứng lực được thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiêu dài lớn từ đó có thể mở rộng các hướng nghiên cứu đê hoàn thiện thêm những hiệu biệt về loại cau này.
CHUONG 1: TONG QUAN Về CầU DầM LIÊN TụC BTCT DUL DuOC THỊ CÔNG BaNG PHƯƠNG PHÁP LắP GHÉP CÁC DOaN DâM CO CHIêU DAI LớN Phan này giới thiệu chung vé cầu dầm liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dam có chiều dài lớn, lịch sử phát triển cũng như những những đặc điểm của loại cầu này. Giới thiệu chung: Cau dam liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực thi công bang phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn là những kết cau được hình thành từ việc lắp chép từ các đoạn dầm riêng rẽ tiết diện chữ I, T, U. Các đoạn dam này có thé khong được du ứng lực hoặc dự ứng lực một phan để có khả năng chịu tải trọng bản thân, lực xung kích lúc vận chuyền, tỉnh tải giai đoạn một.Sau đó sử dụng biện pháp căng cáp dự ứng lực sau để gan kết các đoạn dầm nay lại với nhau để tạo thành kết cau nhịp liên tục có khả năng vượt nhịp lớn hơn. Lịch sử phát triển: Loại cầu này lần đầu tiên được nghiên cứu ứng dụng ở Newyork-Mỹ vào năm 1960 với cau Interstate I-81 Onerda Lake.
Cầu được thiết kế 3 nhịp liên tục, mặt cắt chữ I, nhịp giữa dài 240 feet (73m). Sau đó loại cầu này tiếp tục phát triển rộng rãi ở các bang khác của nước Mỹ, ở Canada. Cho tới 1982 cầu này mới được các nước ở châu A như Đài Loan, Hàn Quốc sử dụng. Những năm của thập ky 90 chứng kiến sự phát triển nở rộ với 105 cây cầu loại này được xây dựng.
Ở thời điểm hiện tại có khoảng 252 cây cầu đã được xây dựng và đưa vào sử. Ở nước ta hiện nay loại cầu này vân chưa được ứng dụng.1 — Cầu Moore Haven, Florida, Hoa Kỳ Cầu Moore Haven ở bang Florida, Hoa Kỳ, hoàn thành năm 2000, sử dụng dầm tiết diện chữ I, chiều dài nhịp lớn nhất: 320 feet (97m). Cầu Clearfork Main Street, Texas, Hoa Ky Cau Clearfork Main Street 6 bang Texas, Hoa Ky, hoan thanh nam 2013, su dung dam tiết diện chữ I, chiều dai nhịp lớn nhất: 220 feet (67m). Mặt cắt sử dụng Mặt cắt chữ I, mặt cắt chữ T C7 CV Mặt cắt chữ U C© © Mặt cat dầm hộp CC Mặt cắt dầm lai Hình 1.3 — Mặt cắt dam sử dụng cho cầu dam liên tục BTCT thi công bằng phương pháp lắp ghép các đoạn dầm có chiều dài lớn 1.
Cau tạo nhịp và vị trí mối nỗi Mỗi nhịp được hình thành từ một, hai hoặc ba đoạn dầm có chiều dai ngắn hơn được nôi lại với nhau. VỊ trí môi nôi có thê được bô trí tại những vi tri sao thuận lợi cho việc chê tạo, vận chuyền, thi công lắp đặt các đốt dầm. Với kết cau nhịp được hình thành từ những đốt dầm có chiều dải nhỏ hơn điều này cho phép bố trí nhịp cong kết hợp với siêu cao. Ngoài ra có thé thiết kế các đoạn dâm có chiều cao thay đôi nhằm làm tăng khả năng vượt nhịp.
Các phương pháp nối liên tục dầm 1. Phuong pháp 1: Nỗi thông qua cốt thép bản mặt cầu Sau khi các đoạn dầm đã được lắp đặt vào đúng vi trí, việc nối liên tục các đoạn dầm này có thé được thực hiện bằng cách bố cốt thép cốt thép bản mặt cầu dé chịu mô men âm xuất hiện tại các vị trí nối. Theo đó phương pháp nối này chỉ được áp dụng cho những mối nối trên đỉnh trụ hoặc tại vị trí tiếp giáp với mồ chỉ xuất hiện mô men âm mà không xuât hiện mô men dương. Phương pháp 2: Sứ dụng cáp dự ứng lực căng sau Các đoạn dầm được nối liên tục với nhau nhờ cáp dự ứng lực căng sau.
Phương pháp này đòi hỏi ống gen phải được đặt sẵn trong suốt chiều dài dầm. Do đó phương pháp này chỉ áp dụng được đồ với những dam có chiều rộng bản bụng lớn hơn 150mm và được mở rộng ở đoạn dau dam dé có thê bô trí ụ neo. CIP deck CIP splice / Post-tensioning End block Z 777] tendons ~ ies a __ A = Hình 1.6 — Nối dầm sử dung cáp dự ứng lực căng sau toàn bộ chiều dài các nhịp (nguồn PCI manual) Ứng dụng: Phương pháp này có thé nối nhiều đoạn dam lại với nhau tạo thành dầm có có chiều dài, khối lượng lớn hơn - _ Liên tục hóa nhiều nhịp giản đơn thành kết cau nhịp liên tục - Tao ứng suât trước và làm hạn chê vet nứt cho bản mặt cau trong phạm vi chịu mô men âm trên đỉnh trụ - Tao dâm liên tục dé chịu tải trọng do bản mặt câu và tải trọng ở các giai đoạn sau - Trong giai đoạn chế tao và vận chuyển chỉ tao ứng suất trước một bằng phương pháp căng trước do đó sẽ hạn chế được độ vồng cũng như giảm được cường độ bê tông yêu câu lúc căng cáp. Phuong pháp 3: Sử dụng thanh căng cường độ cao Các thanh cường độ cao ở phân cánh trên cuôi của môi đôt dâm sẽ được kéo dài và noi đôi dau với nhau từng đôi một tại vi trí trên đỉnh trụ.