I. Tổng quan về công trình cầu đô thị và bê tông tính năng cao
Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về các dạng công trình cầu trong đô thị và vai trò của bê tông tính năng cao trong xây dựng hiện đại. Các phương pháp thi công cầu như đúc tại chỗ, lắp ghép, và lao dọc được phân tích chi tiết. Bê tông tính năng cao được định nghĩa và phân loại dựa trên cường độ chịu nén, cấu trúc, và tính chất vật lý. Các thành phần và nguyên tắc phối hợp của bê tông chất lượng cao (HPC) cũng được trình bày, cùng với các kết quả thực nghiệm về cải tiến cấu trúc bê tông.
1.1. Các dạng công trình cầu đô thị
Các dạng công trình cầu đô thị bao gồm cầu dầm giản đơn, cầu dầm liên tục, cầu khung, cầu dây, và cầu vòm. Mỗi loại cầu có đặc điểm kết cấu và phương pháp thi công riêng. Cầu dầm giản đơn được sử dụng phổ biến do dễ thiết kế và thi công, trong khi cầu dầm liên tục mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao hơn. Cầu dây và cầu vòm thường được áp dụng cho các công trình có yêu cầu thẩm mỹ và khả năng vượt nhịp lớn.
1.2. Bê tông tính năng cao
Bê tông tính năng cao (HPC) được định nghĩa là loại bê tông có cường độ chịu nén từ 60-150 MPa, độ bền cao, và khả năng chống lại các tác động môi trường. Các thành phần chính của HPC bao gồm xi măng, cốt liệu mịn, và phụ gia siêu dẻo. Cấu trúc của HPC được cải tiến để tăng độ chặt và giảm độ rỗng, từ đó nâng cao tính chất cơ học và độ bền. Các kết quả thực nghiệm cho thấy HPC có khả năng đạt cường độ sớm và giảm thiểu hiện tượng co ngót.
II. Ứng dụng bê tông tính năng cao trong kết cấu nhịp cầu đô thị
Chương này tập trung vào việc ứng dụng bê tông tính năng cao trong các kết cấu nhịp cầu đô thị. Các loại dầm như dầm U, dầm I cánh rộng, và dầm T ngược được phân tích chi tiết về đặc điểm kết cấu và vật liệu chế tạo. Bê tông tính năng cao được sử dụng để cải tiến các loại dầm này, giúp tăng khả năng chịu tải và giảm chiều cao kết cấu. Các phương pháp thi công lắp đặt dầm cũng được đề cập, bao gồm đúc sẵn và lắp ghép tại công trường.
2.1. Kết cấu nhịp dầm U
Dầm U là một trong những loại dầm phổ biến trong xây dựng cầu đô thị. Bê tông tính năng cao được sử dụng để chế tạo dầm U, giúp tăng cường độ chịu nén và giảm trọng lượng kết cấu. Các đặc điểm kết cấu của dầm U bao gồm tiết diện hình chữ U, khả năng chịu tải cao, và dễ dàng lắp đặt. Phương pháp thi công lắp đặt dầm U thường bao gồm đúc sẵn tại nhà máy và vận chuyển đến công trường.
2.2. Kết cấu nhịp dầm I cánh rộng
Dầm I cánh rộng là sự cải tiến từ dầm I truyền thống, với khả năng chịu tải cao hơn và chiều dài nhịp lớn hơn. Bê tông tính năng cao được sử dụng để chế tạo dầm I cánh rộng, giúp tăng độ cứng và giảm độ võng. Các đặc điểm kết cấu của dầm I cánh rộng bao gồm tiết diện hình chữ I, cánh rộng, và khả năng chịu tải phân bố đều. Phương pháp thi công lắp đặt dầm I cánh rộng thường bao gồm đúc sẵn và lắp ghép tại công trường.
III. So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các kết cấu nhịp cầu
Chương này so sánh các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của các loại kết cấu nhịp cầu sử dụng bê tông tính năng cao. Các loại dầm như dầm U, dầm I cánh rộng, và dầm T ngược được đánh giá dựa trên khả năng chịu tải, chiều dài nhịp, và chi phí thi công. Kết quả cho thấy bê tông tính năng cao mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao hơn so với bê tông truyền thống, đặc biệt trong các công trình cầu đô thị có yêu cầu cao về độ bền và thẩm mỹ.
3.1. So sánh chỉ tiêu kỹ thuật
Các loại dầm sử dụng bê tông tính năng cao được so sánh dựa trên khả năng chịu tải, độ võng, và tuổi thọ. Kết quả cho thấy dầm I cánh rộng có khả năng chịu tải cao nhất, trong khi dầm U có chiều dài nhịp lớn nhất. Bê tông tính năng cao giúp giảm độ võng và tăng tuổi thọ của các kết cấu nhịp cầu.
3.2. So sánh chỉ tiêu kinh tế
Các loại dầm sử dụng bê tông tính năng cao được so sánh dựa trên chi phí vật liệu, chi phí thi công, và hiệu quả kinh tế. Kết quả cho thấy dầm I cánh rộng có chi phí thi công thấp nhất, trong khi dầm U có hiệu quả kinh tế cao nhất. Bê tông tính năng cao giúp giảm chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ công trình.
