Phần II: MỐ TRỤ CẦU Chương 5: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ CẦU 5. Khái niệm chung về mố trụ cầu 5. Khái niệm về mố cầu Mố trụ cầu là một bộ phận quan trọng trong công trình cầu, có chức năng đỡ kết cấu nhịp, truyền các tải trọng thẳng đứng và ngang xuống đất nền. Mố cầu là bộ phần tiếp giáp giữa cầu và đường, đảm bảo xe chạy êm thuận.
Mố cầu còn có tác dụng như tường chắn đất ở nền đường đầu cầu và để nền đường không bị lún sụt, xói lở. Mố cầu có hình dạng không đối xứng và chịu áp lực một phía. T- êng c¸nh T- êng ®Ønh P Mò mè T- êng th©n Nãn mè BÖ mè Hình 5-1. Cấu tạo chung mố cầu Tường đỉnh là bộ phận chắn đất sau dầm chủ hoặc dầm mặt cầu, có chiều cao tính từ mặt cầu đến mặt kê gối Mũ mố là bộ phận để kê gối cầu, chịu áp lực trực tiếp từ kết cấu nhịp truyền xuống.
Tường thân là bộ phận đỡ tường đỉnh và mũ mố. Tường cánh là các tường chắn đất chống sụt lở của nền đường theo phương ngang cầu. Móng mố là bộ phận đỡ tường trước hoặc tường thân và tường cánh. Nón mố là công trình chống sói lở, lún sụt ta luy nền đường taị vị trí đầu cầu đồng thời có tác dụng như một công trình dẫn dòng chảy, tuỳ theo độ dốc taluy, vận tốc nước, nón mố có thể đắp đất gia cố cỏ, gia cố đá hộc hoặc làm dưới dạng tường chắn.
Tác dụng của mố cầu - Đỡ kết cấu nhịp, truyền các tải trọng thẳng đứng và ngang xuống đất nền. - Chắn đất đảm bảo ổn định nền đường đầu cầu. - Chuyển tiếp và đảm bảo xe chạy an toàn êm thuận từ đường vào cầu. 52 - Hướng dòng và chống xói lở hai bên bờ sông đầu cầu.
Mố cầu có nhiều loại: mố chữ U, mố vùi, mố có tường cánh xiên. KÕt cÊu nhÞp Mè Mè Trô Hình 5-2. Sơ đồ bố trí chung mố trụ cầu 5. Khái niệm về trụ cầu Trụ cầu là một bộ phận của công trình, nằm ở giữa hai nhịp kề nhau.
Tác dụng của trụ cầu - Đỡ kết cấu nhịp và truyền tải trọng đó xuống nền móng. Trụ cầu có hình dáng đối xứng và làm việc theo phương dọc và phương ngang cầu. - Với những trụ được xây dựng trong phạm vi dòng chảy phải đảm bảo mỹ quan và phải có hình dạng hợp lí về mặt thuỷ động học để thoát nước tốt, đảm bảo an toàn thông thuyền. Bề ngoài trụ có thể có lớp vỏ chống tác động xâm thực của dòng chảy, chịu sự va xô của tàu bè.
Trụ cầu trong cầu vượt, cầu cạn cũng phải đảm bảo mỹ quan và không gây cản trở giao thông dưới cầu. Trụ cầu có nhiều loại: Trụ cứng, trụ thân cột, trụ thân hẹp. Sơ đồ một số dạng trụ thường gặp a/Trụ đặc thân hẹp b/Trụ đặc thân rộng c/Trụ có đốt dưới đặc, đốt trên dạng cột Như vậy: Về mặt kinh tế, mố trụ cầu chiếm 1 tỷ lệ đáng kể, đôi khi đến 50% vốn đầu tư xây dựng công trình. Mố trụ là kết cấu phần dưới, nằm trong vùng ẩm ướt, dễ bị xâm thực, xói lở, bào mòn và việc xây dựng, thay đổi, sửa chữa rất khó khăn nên khi thiết kế cần chú ý sao cho phù hợp với địa hình, địa chất, các điều kiện kỹ thuật khác và dự đoán trước sự phát triển của tải trọng.
Vì vậy, mố trụ cầu phải đảm bảo những yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật, xây dựng và khai thác. Đảm bảo yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật nghĩa là mố trụ sử dụng vật liệu một cách hợp lý, có kích thước cơ bản được chọn sao cho có trị số nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo về cường độ, độ cứng, độ ổn định không bị xói lở, lún, sụt. Đảm bảo về yêu cầu xây dựng nghĩa là sử dụng những kết cấu lắp ghép, chế tạo sẵn trong công xưởng, cơ giới hoá thi công. Đảm bảo yêu cầu về khai thác: cho phép thoát nước êm thuận dưới cầu, bảo đảm mỹ quan của cầu, không cản trở sự đi lại dưới cầu trong cầu vượt, chống bào mòn bề mặt mố trụ.
Phân loại mố trụ cầu - Theo sơ đồ tĩnh học: + Mố trụ cầu dầm + Mố trụ cầu khung + Mố trụ cầu treo 54 + Mố trụ cầu dây văng. - Theo độ cứng dọc cầu: + Mố trụ cứng: Có kích thước và trọng lượng lớn. Mỗi mố trụ có khả năng chịu toàn bộ tải trọng ngang theo phương dọc cầu từ kết cấu nhịp truyền đến và tải trọng ngang do áp lực đất gây ra. Loại mố trụ này áp dụng cho cầu nhỏ, cầu trung và cầu lớn + Mố trụ dẻo: Là mố trụ có độ cứng tương đối nhỏ, đầu KCN không được chuyển dịch tịnh tiến (trượt hoặc lăn trên xà mũ), kích thước thanh mảnh.
Trên mố trụ chỉ có gối cố định hoặc không cần gối. Khi chịu lực ngang theo phương dọc cầu toàn bộ kết cấu nhịp và trụ sẽ làm việc như 1 khung (trên khớp – dưới ngàm) và khi đó lực tác dụng ngang sẽ truyền cho các trụ theo tỷ lệ độ cứng của chúng. Loại mố trụ này cho phép sử dụng vật liệu hợp lý hơn nên giảm được kích thước mố trụ. Áp dụng cho cầu nhịp nhỏ và chiều cao H < 6 m và ltt < 20 m.
Dùng ở nơi không có thông thuyền, cây trôi, đá lăn. - Theo vật liệu: + Bê tông, đá xây + BTCT. - Theo phương pháp xây dựng: + Toàn khối (đổ tại chỗ) + Lắp ghép và bán lắp ghép. Vật liệu để xây dựng mố trụ cầu Mố trụ và móng tuyệt đại đa số làm bằng bê tông, bê tông đá hộc, BTCT,.
ngoài ra còn làm bằng gạch, đá và các loại vật liệu khác. Bê tông Bê tông là loại vật liệu chủ yếu dùng để xây dựng mố trụ. Mác bê tông trong từng bộ phận được chọn như sau (mác bê tông theo cường độ chịu nén, với mẫu thử hình lập phương hoặc trụ bảo dưỡng 28 ngày ở điểu kiện tiêu chuẩn), đối với nhửng bộ phận không chịu lực, chẳng hạn bê tông lấp lòng, chỉ có tác dụng như một loại tải trọng tĩnh, có thể dùng bê tông mác nhỏ hơn 150. Đối với tất cả các bộ phận chịu lực đều dùng bê tông có mác trên 200 và được quy định như sau: Mác 400: Dùng cho các loại trụ ống vỏ mỏng, cọc bê tông cốt thép ứng suất trước dài hơn 12m.
Mác 300: Dùng cho các loại kết cấu ứng suất trước (kể cả các loại cọc ứng suất trước có chiều dài < 12m); cọc BTCT thường có chiều dài > 7m; Mố trụ lắp ghép hoặc bán lắp ghép trong phạm vi có mực nước thay đổi. Mác 200: Dùng cho các loại cấu kiện chịu lực khác bằng bê tông và BTCT thường (kể cả bệ móng và cọc BTCT thường có chiều dài < 7m). Cốt thép Cốt thép trong các bộ phận của mố trụ và móng thường dùng các loại sau: Cốt thép thanh tròn được chế tạo trong các lò Mác tanh và lò quay bằng phương pháp cán nóng , loại AI, có đường kính từ 6 đến 40 mm. Cốt thép thanh có gờ, loại AII đường kính từ 10 đến 40mm.
loại AIII đường kính từ 6 đến 40mm. loại AIV đường kính từ 10 đến 22mm. 55 loại AV đường kính từ 10 đến 22mm. Cốt thép cường độ cao, dùng cho kết cấu BTCT ứng suất trước, dạng sợi, bó sợi được qui định như sau: + Cốt thép chủ trong kết cấu BTCT thường dmin = 12mm + Cốt thép đai và cốt thép phân bố dmin = 6mm + Cốt thép ứng suất trước dạng thanh dmin = 12mm + Cốt thép ứng suất trước dạng sợi dmin = 2-3mm + Cốt thép sợi trong các bó sợi cường độ có dmin = 4 -5mm 5.
Đá xây Đá xây mố trụ cầu là các loại đá tự nhiên ( sa thạch, đá vôi, granit ), chất lượng tốt, không bị nứt nẻ, phong hóa, có cường độ lớn hơn 600 kg/cm2, kích thước nhỏ nhất của đá hộc là 25 cm. Những trụ bằng bê tông đá hộc không lớn hơn 20% khối lượng bê tông toàn khối. Vữa Dùng trong các trụ lắp ghép hoặc xây đá là vữa xi măng Pooclang, mác vữa ≥ 100 5. Xác định các kích thước cơ bản của mố trụ cầu 5.
Móng Móng trụ có nhiệm vụ truyền tải trọng từ thân trụ mố xuống đất nền bên dưới và xung quanh. Ngoài ra móng trụ còn có nhiệm vụ phân bố lực từ thân trụ xuống 1 diện tích rộng hơn để đảm bảo đủ chịu lực cho đất nền và ổn định cho trụ. Độ sâu đặt móng còn phải đảm bảo cho trụ không bị mất ổn định, nghiêng lệch hoặc bị phá hoại do xói lở gây ra. Đầu trên của cọc phải được ngàm vào trong bệ hay xà mũ BTCT một trị số theo tính toán đồng thời phải ngập sâu vào trong bệ đỡ một đoạn không nhỏ hơn 2 lần chiều dày thân cọc, với các cọc đường kính d 60cm thì không được nhỏ hơn 1,2m.
Với các cọc cho cốt thép chôn vào trong bệ thì cọc phải ngàm vào bệ (10-15)cm và cốt thép nằm trong bệ ít nhất là 20 lần đường kính cốt thép gờ và 40 lần đường kính cốt thép tròn trơn. Kích thước Quy định như hình 5-3. Để đảm bảo sự truyền tải trọng đồng đều xuống các cọc thì chiều dày bệ phải 2m. Cấu tạo móng trụ 56 a) Móng cọc đóng b) Móng cọc đường kính lớn 5.
Cao độ đỉnh móng Phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình, kinh nghiệm của người thiết kế. Nếu móng nông: Cao độ đỉnh móng phải nằm ngang hoặc dưới mặt đất tự nhiên khoảng (0,5-1)m. Nếu là móng cọc: Bệ thấp: Đáy móng đến đường xói lở phải thoả mãn h hmin (hình 5-4a)( để đất xung quanh móng chịu được lực ngang) Bệ cao: Cao độ đáy bệ, cao độ đỉnh móng nằm ở vị trí bất kì (hình 5-4b) Hình 5-4. Cao độ đỉnh móng 5.
Cao độ đáy móng Nếu móng nông: Đáy móng phải nămg dưới đường xói lở 2. Nếu là móng cọc: Cọc phải cắm vào tầng đất chịu lực 4m 5. Cao độ đỉnh trụ Cao độ đỉnh trụ được quyết định xuất phát từ các yêu cầu sau: đáy dầm cũng như đỉnh trụ phải cao hơn mực nước cao nhất tính toán ( MNCN) tối thiểu là 0,5m. Vị trí đáy kết cấu nhịp được xác định từ chiều cao tĩnh không dưới cầu đối với cầu vượt, cầu cạn hoặc từ chiều cao tĩnh không thông thuyền với những nhịp thông thuyền và có cây trôi thì cao độ đáy kết cấu nhịp cao hơn cao độ đỉnh trụ một trị số bằng chiều cao gối cầu.