Nghiên cứu ứng dụng kết cấu ống thép nhồi bêtông vào thiết kế cầu vòm

Nghiên cứu ứng dụng kết cấu ống thép nhồi bêtông vào nhịp vòm dầm liên hợp, đóng góp quan trọng cho ngành cầu hầm và kỹ thuật xây dựng hiện đại.

• Tác giả: Lê Trần Nam
• Chuyên ngành: Cầu Hầm
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng kết cấu ống thép nhồi bêtông vào kết cấu nhịp cầu vòm - dầm liên hợp
• Loại tài liệu: Luận án thạc sĩ

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG
• 1.1. Tổng quan về cấu vòm
• 1.2. Tổng quan về kết cấu ống thép nhồi bê tông
• 1.2.1. Đặc điểm, phạm vi áp dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông
• 1.2.2. Sự làm việc của kết cấu ống thép nhồi bê tông

Tóm tắt

I. Tổng quan về kết cấu cầu vòm ống thép nhồi bê tông

Kết cấu cầu vòm là một trong những dạng kết cấu lâu đời, phù hợp với vật liệu chịu nén như gạch, đá, và bê tông. Với sự phát triển của công nghệ xây dựng, cầu vòm đã được ứng dụng rộng rãi trong các công trình giao thông. Kết cấu ống thép nhồi bê tông đã được nghiên cứu và áp dụng vào thiết kế cầu vòm, mang lại hiệu quả cao về khả năng chịu lực và thẩm mỹ. Các cầu vòm liên hợp sử dụng ống thép nhồi bê tông đã được xây dựng với khẩu độ lớn, vượt trội so với các loại cầu truyền thống.

1.1. Phân loại cầu vòm theo cao độ đường xe chạy

Cầu vòm được phân loại dựa trên vị trí đường xe chạy: đường xe chạy trên, đường xe chạy giữa, và đường xe chạy dưới. Cầu vòm có đường xe chạy trên thường được sử dụng cho các cầu có khẩu độ lớn và địa hình phức tạp. Cầu vòm có đường xe chạy dưới phù hợp với các khu vực đô thị, giúp giảm chiều cao kiến trúc và tiết kiệm vật liệu. Cầu vòm có đường xe chạy giữa thường được áp dụng cho các cầu có nhịp lớn hơn 100m, phù hợp với nhiều loại địa hình khác nhau.

1.2. Phân loại cầu vòm theo vật liệu kết cấu

Cầu vòm có thể được phân loại dựa trên vật liệu kết cấu chính: bê tông cốt thép, thép, và ống thép nhồi bê tông. Cầu vòm bê tông cốt thép thích hợp với các cầu có nhịp lớn, nhưng đòi hỏi nhiều vật liệu và công lao động. Cầu vòm thép có ưu điểm về trọng lượng nhẹ và dễ thi công. Cầu vòm ống thép nhồi bê tông kết hợp ưu điểm của cả hai loại vật liệu, mang lại hiệu quả cao về khả năng chịu lực và thẩm mỹ, đặc biệt phù hợp với các cầu có nhịp lớn.

II. Ứng dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông trong thiết kế cầu vòm

Kết cấu ống thép nhồi bê tông đã được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế cầu vòm, đặc biệt là các cầu có nhịp lớn. Ống thép nhồi bê tông kết hợp ưu điểm của cả thép và bê tông, tạo ra kết cấu vừa chịu lực tốt vừa đảm bảo tính thẩm mỹ. Các cầu vòm liên hợp sử dụng ống thép nhồi bê tông đã được xây dựng tại nhiều nơi trên thế giới, trong đó có Việt Nam, như cầu Cần Giuộc và cầu Ông Lớn.

2.1. Ưu điểm của kết cấu ống thép nhồi bê tông

Kết cấu ống thép nhồi bê tông có nhiều ưu điểm vượt trội. Bê tông trong ống được cách ly với môi trường bên ngoài, giúp tăng độ bền và khả năng chịu lực. Ống thép bảo vệ bê tông khỏi các tác động bên ngoài, đồng thời giảm thiểu chi phí bảo dưỡng. Kết cấu này cũng giúp giảm trọng lượng và dễ dàng vận chuyển, lắp ráp, đặc biệt phù hợp với các cầu có nhịp lớn.

2.2. Nhược điểm và thách thức

Mặc dù có nhiều ưu điểm, kết cấu ống thép nhồi bê tông cũng gặp một số thách thức. Việc chế tạo và lắp ráp các ống thép đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và kỹ thuật cao. Lớp bảo vệ bên trong ống cần được kiểm tra chặt chẽ để đảm bảo độ tin cậy. Ngoài ra, kết cấu này chỉ phù hợp với các cầu chịu nén, không thích hợp cho các cầu chịu kéo.

III. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Kết cấu ống thép nhồi bê tông đã chứng minh được hiệu quả trong thiết kế cầu vòm, đặc biệt là các cầu có nhịp lớn và địa hình phức tạp. Kết cấu này không chỉ mang lại hiệu quả về mặt kỹ thuật mà còn đảm bảo tính thẩm mỹ, phù hợp với các công trình trong đô thị và khu vực du lịch. Việc nghiên cứu và ứng dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông trong thiết kế cầu vòm sẽ tiếp tục được phát triển, góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả của các công trình giao thông.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của hạ tầng giao thông vận tải toàn cầu và tại Việt Nam, việc áp dụng các công nghệ mới trong xây dựng cầu trở thành xu hướng phổ biến nhằm nâng cao hiệu quả và độ bền công trình. Cầu vòm là loại kết cấu chịu tải chính, thường kết hợp với các vật liệu như gạch, đá, bê tông, được sử dụng rộng rãi trong các công trình cầu có chiều dài nhịp từ 15 đến trên 100m. Đặc biệt, cầu vòm bê tông cốt thép nhồi bê tông liên hợp với dầm liền hợp đang được nghiên cứu và ứng dụng nhằm tối ưu hóa khả năng chịu lực, tiết kiệm vật liệu và giảm chi phí xây dựng.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc nghiên cứu ứng dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông vào kết cấu nhập cầu vòm - dầm liền hợp, nhằm nâng cao khả năng chịu lực, giảm trọng lượng kết cấu và cải thiện hiệu quả thi công. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các loại cầu vòm có chiều dài nhịp từ 40 đến 120m, áp dụng tại các công trình cầu trên địa bàn Việt Nam và một số địa phương có điều kiện địa chất phức tạp.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp giải pháp kết cấu cầu mới, tiết kiệm vật liệu tới 68% so với cầu bê tông cốt thép truyền thống, giảm 7-10% giá thành xây dựng, đồng thời nâng cao khả năng chịu lực ngang và giảm biến dạng trong quá trình khai thác. Kết quả nghiên cứu góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ mới trong xây dựng cầu, đáp ứng yêu cầu phát triển hạ tầng giao thông bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình kết cấu cầu vòm bê tông cốt thép nhồi bê tông liên hợp với dầm liền hợp, bao gồm:

• Lý thuyết kết cấu vòm chịu lực: Cầu vòm chịu tải trọng chính theo phương đứng, chịu nén dọc theo vòm và chịu uốn tại các điểm neo, với khả năng truyền lực qua các thanh thép nhồi bê tông.

• Mô hình kết cấu dầm liền hợp: Dầm bê tông cốt thép liên hợp với ống thép nhồi bê tông, chịu lực kéo, nén và uốn, được phân tích theo các trạng thái làm việc như chịu nén đặc trưng, chịu uốn lệch tâm và chịu lực ngang.

• Khái niệm về liên kết kết cấu: Liên kết giữa các đoạn dầm, vòm và thanh treo thẳng đứng, thanh giằng ngang nhằm đảm bảo truyền lực hiệu quả và ổn định kết cấu.

• Khái niệm về biến dạng và giới hạn chịu lực: Phân tích biến dạng giới hạn của bê tông và thép, đảm bảo kết cấu làm việc trong giới hạn an toàn.

• Mô hình phân tích ứng suất và biến dạng: Sử dụng các phương trình toán học mô tả trạng thái ứng suất, biến dạng trong kết cấu, bao gồm các công thức tính toán lực nén, lực kéo, mô men uốn và độ lệch tâm.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu được thu thập từ các công trình cầu vòm bê tông cốt thép nhồi bê tông đã thi công tại Việt Nam và Trung Quốc, cùng với các số liệu thí nghiệm về vật liệu bê tông, thép và kết cấu liên hợp.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phân tích kết cấu lý thuyết: Áp dụng các mô hình toán học và phần mềm mô phỏng kết cấu để tính toán ứng suất, biến dạng và khả năng chịu lực của kết cấu cầu vòm liên hợp.

• Thí nghiệm vật liệu và mô hình kết cấu: Thực hiện thí nghiệm kiểm tra tính chất cơ lý của bê tông, thép và liên kết giữa các bộ phận kết cấu.

• So sánh và đánh giá hiệu quả: So sánh kết quả tính toán và thí nghiệm với các loại kết cấu cầu truyền thống để đánh giá ưu điểm và hạn chế.

Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích lý thuyết, thí nghiệm và tổng hợp kết quả.

Cỡ mẫu nghiên cứu gồm các mẫu bê tông và thép tiêu chuẩn, cùng với mô hình kết cấu cầu vòm có chiều dài nhịp từ 40 đến 120m, được lựa chọn dựa trên tiêu chí đại diện cho các công trình cầu phổ biến hiện nay.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tiết kiệm vật liệu và giảm trọng lượng kết cấu: Kết cấu cầu vòm bê tông cốt thép nhồi bê tông liên hợp tiết kiệm tới 68% vật liệu bê tông so với cầu bê tông cốt thép truyền thống, đồng thời giảm 7-10% giá thành xây dựng. So với kết cấu dầm liền hợp thông thường, trọng lượng kết cấu giảm khoảng 10-50% tùy loại công trình.

2. Khả năng chịu lực ngang và biến dạng: Kết cấu liên hợp có khả năng chịu lực ngang tốt hơn, giảm biến dạng uốn vòm và dầm, đồng thời giảm ứng suất kéo lệch tâm tại chân vòm. Biến dạng giới hạn của kết cấu liên hợp cao hơn gấp nhiều lần so với kết cấu bê tông cốt thép thông thường, đảm bảo độ bền và độ ổn định lâu dài.

3. Hiệu quả liên kết và phân bố lực: Liên kết giữa các đoạn dầm, vòm và thanh treo thẳng đứng được thiết kế chặt chẽ, đảm bảo truyền lực hiệu quả, giảm ứng suất tập trung và tăng khả năng chịu tải trọng động. Thanh treo thẳng đứng chịu lực kéo đồng đều, thanh giằng ngang ổn định mặt cầu, góp phần nâng cao độ bền kết cấu.

4. Tiến độ và chi phí thi công: Công nghệ thi công kết cấu ống thép nhồi bê tông liên hợp giúp rút ngắn thời gian thi công, giảm công lao động và chi phí vận chuyển vật liệu. Việc thi công tại hiện trường được thực hiện thuận lợi, giảm thiểu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết và địa chất phức tạp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các ưu điểm trên xuất phát từ việc kết hợp vật liệu thép chịu kéo cao với bê tông chịu nén tốt, tạo nên kết cấu liên hợp có khả năng chịu lực đa chiều và biến dạng linh hoạt. So với các nghiên cứu trước đây về cầu bê tông cốt thép truyền thống, kết cấu liên hợp này thể hiện sự vượt trội về mặt cơ học và kinh tế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tỷ lệ tiết kiệm vật liệu, biểu đồ biến dạng giới hạn và bảng phân tích ứng suất tại các vị trí trọng yếu của kết cấu. Các số liệu thí nghiệm và mô phỏng cho thấy sự đồng nhất và tin cậy của kết quả.

Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nằm ở việc nâng cao hiệu quả kết cấu cầu mà còn góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ mới trong xây dựng, giảm thiểu tác động môi trường và tăng tuổi thọ công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi kết cấu ống thép nhồi bê tông liên hợp trong các công trình cầu có chiều dài nhịp từ 40 đến 120m, nhằm tiết kiệm vật liệu và giảm chi phí xây dựng. Thời gian thực hiện đề xuất trong vòng 2-3 năm, chủ thể là các đơn vị thiết kế và thi công cầu.

2. Phát triển công nghệ thi công hiện đại như thi công lao lắp dầm bằng xe gòang, sử dụng hệ thống neo và thanh treo thẳng đứng để đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công. Khuyến nghị áp dụng ngay trong các dự án cầu mới.

3. Tăng cường đào tạo và chuyển giao công nghệ cho kỹ sư, công nhân xây dựng về kỹ thuật kết cấu liên hợp và thi công cầu vòm bê tông cốt thép nhồi bê tông. Thời gian đào tạo kéo dài 6-12 tháng, do các viện nghiên cứu và trường đại học thực hiện.

4. Nghiên cứu bổ sung về tính toán và kiểm định kết cấu trong điều kiện tải trọng động, địa chất phức tạp và biến đổi khí hậu để nâng cao độ tin cậy và an toàn công trình. Chủ thể thực hiện là các tổ chức nghiên cứu và cơ quan quản lý xây dựng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế cầu: Nắm bắt kiến thức về kết cấu liên hợp ống thép nhồi bê tông, áp dụng vào thiết kế cầu vòm hiện đại, tối ưu hóa vật liệu và chi phí.

2. Nhà thầu thi công cầu: Áp dụng công nghệ thi công mới, nâng cao hiệu quả thi công, giảm thời gian và chi phí, đồng thời đảm bảo chất lượng công trình.

3. Cơ quan quản lý xây dựng và giao thông: Đánh giá, phê duyệt các dự án cầu sử dụng kết cấu liên hợp, xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình kiểm định phù hợp.

4. Giảng viên và sinh viên ngành xây dựng cầu đường: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu về kết cấu cầu vòm bê tông cốt thép nhồi bê tông, phục vụ giảng dạy và nghiên cứu khoa học.

Câu hỏi thường gặp

1. Kết cấu ống thép nhồi bê tông liên hợp có ưu điểm gì so với cầu bê tông cốt thép truyền thống?
   Kết cấu này tiết kiệm tới 68% vật liệu bê tông, giảm trọng lượng kết cấu 7-10%, đồng thời tăng khả năng chịu lực ngang và giảm biến dạng, giúp nâng cao tuổi thọ và hiệu quả kinh tế công trình.

2. Phương pháp thi công kết cấu liên hợp này có phức tạp không?
   Phương pháp thi công sử dụng lao lắp dầm bằng xe gòang, neo và thanh treo thẳng đứng, thi công tại hiện trường thuận lợi, giảm thiểu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết và địa chất, không phức tạp hơn nhiều so với thi công cầu truyền thống.

3. Liên kết giữa các bộ phận kết cấu được thực hiện như thế nào?
   Liên kết chặt chẽ giữa các đoạn dầm, vòm và thanh treo thẳng đứng bằng các thanh thép neo, thanh giằng ngang, đảm bảo truyền lực hiệu quả, giảm ứng suất tập trung và tăng độ ổn định kết cấu.

4. Kết cấu này phù hợp với loại cầu nào?
   Phù hợp với cầu vòm có chiều dài nhịp từ 40 đến 120m, đặc biệt là các công trình cầu trên địa bàn có điều kiện địa chất phức tạp hoặc yêu cầu tiết kiệm vật liệu và chi phí.

5. Có thể áp dụng kết cấu này ở Việt Nam không?
   Hoàn toàn có thể, nhiều công trình cầu tại Việt Nam đã và đang áp dụng kết cấu này, mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao, phù hợp với điều kiện thi công và vật liệu trong nước.

Kết luận

• Kết cấu ống thép nhồi bê tông liên hợp vào cầu vòm - dầm liền hợp giúp tiết kiệm vật liệu tới 68% và giảm chi phí xây dựng 7-10%.
• Khả năng chịu lực ngang và biến dạng của kết cấu liên hợp vượt trội so với cầu bê tông cốt thép truyền thống.
• Liên kết chặt chẽ giữa các bộ phận kết cấu đảm bảo truyền lực hiệu quả và độ ổn định lâu dài.
• Công nghệ thi công hiện đại, thuận lợi, giảm thời gian và chi phí thi công tại hiện trường.
• Đề xuất áp dụng rộng rãi kết cấu này trong các công trình cầu có chiều dài nhịp từ 40 đến 120m tại Việt Nam trong vòng 2-3 năm tới.

Luận văn khuyến khích các đơn vị thiết kế, thi công và quản lý xây dựng nghiên cứu, áp dụng để nâng cao hiệu quả và chất lượng công trình cầu. Để biết thêm chi tiết kỹ thuật và hướng dẫn thi công, vui lòng liên hệ để được hỗ trợ chuyên sâu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LuËn ¸n Th¹c sü KHKT Chuyªn ngµnh CÇu HÇm §Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng vµo kÕt cÊu nhÞp cÇu vßm - dÇm liªn hîp Ch­¬ng 1 Tæng quan vÒ kÕt cÊu cÇu vßm èng thÐp nhåi bªt«ng 1. Tæng quan vÒ cÇu vßm: Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y cïng víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c¬ së h¹ tÇng giao th«ng vËn t¶i trªn thÕ giíi nãi chung vµ ë ViÖt Nam nãi riªng. ViÖc ¸p dông c¸c c«ng nghÖ míi trong x©y dùng cÇu trë thµnh phæ biÕn vµ ®· mang l¹i nh÷ng thµnh c«ng ®¸ng kÓ. Bªn c¹nh ®ã ngoµi viÖc thiÕt kÕ cÇu v­ît nhÞp lín qua s«ng cßn ph¶i kÓ ®Õn vÎ ®Ñp kiÕn tróc cña cÇu.

C¸c lo¹i cÇu ®· ®¹t ®­îc ®iÒu ®ã nh­ cÇu treo d©y v¨ng, cÇu treo d©y vâng, cÇu dÇm liªn tôc vµ cÇu vßm. CÇu vßm lµ lo¹i kÕt cÊu ®­îc sö dông rÊt sím v× khi chÞu t¶i kÕt cÊu chñ yÕu lµ chÞu nÐn phï hîp víi nh÷ng vËt liÖu nh­ g¹ch, ®¸, bªt«ng. Khi lùa chän d¹ng ®­êng trôc vßm hîp lý cho trïng víi ®­êng cong ¸p lùc cña nã th× hÇu nh­ cã thÓ tr¸nh ®­îc m«men uèn vßm d­íi bÊt kú tÜnh t¶i nµo. Trong thÕ kû 17 - 18 ë c¸c n­íc ®· x©y dùng kh¸ nhiÒu cÇu vßm ®¸ víi chiÒu dµi nhÞp nhá h¬n 20m.

Khi bªt«ng cèt thÐp ph¸t triÓn ng­êi ta ®· x©y dùng cÇu Vßm bªt«ng cèt thÐp nhÞp lín h¬n, thi c«ng ®óc trªn ®µ gi¸o, chiÒu dµi nhÞp tõ 100 - 300m. Cho ®Õn nay cÇu Vßm bªt«ng cèt thÐp ®­îc x©y dùng nhÞp ®Æc biÖt lín nh­ cÇu Wanxian ë Qu¶ng Ch©u (Trung Quèc) cã nhÞp dµi 420m, x©y dùng n¨m 1997. Tõ ®Çu thÕ kû 20, cÇu vßm èng thÐp nhåi bªt«ng ®­îc sö dông, víi lo¹i cÇu nhá cã khÈu ®é nhÞp tõ 15 - 60m. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y víi sù nghiªn cøu vµ øng dông kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng vµo trong kÕt cÊu cÇu vßm liªn hîp khÈu ®é cÇu còng t¨ng lªn, LnhÞp > 100m.

Nh÷ng cÇu vßm liªn hîp èng thÐp nhåi bªt«ng ®· ®­îc x©y dùng nh­: cÇu T©n V­¬ng ë tØnh TriÕt Giang Häc viªn thùc hiÖn: Lª TrÇn Nam Trang 1 LuËn ¸n Th¹c sü KHKT Chuyªn ngµnh CÇu HÇm §Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng vµo kÕt cÊu nhÞp cÇu vßm - dÇm liªn hîp (Trung Quèc) cã 3 nhÞp vßm (55.25)m, cÇu C¶ng Xiªn ë thµnh phè T« Ch©u (Trung Quèc) cã chiÒu dµi nhÞp 100. ë ViÖt Nam, ®· x©y dùng mét sè cÇu ë ®ång b»ng s«ng Cöu Long nh­ cÇu CÇn Giuéc; cÇu ¤ng Lín ë thµnh phè Hå ChÝ Minh chiÒu dµi nhÞp 90m. Cã thÓ ph©n lo¹i cÇu Vßm theo c¸c ph­¬ng diÖn sau: + Ph©n lo¹i theo cao ®é ®­êng xe ch¹y. + Ph©n lo¹i theo cÇu cã vµ kh«ng cã lùc ®Èy ngang.

+ Ph©n lo¹i theo vËt liÖu kÕt cÊu vßm. Ph©n lo¹i theo cao ®é ®­êng xe ch¹y: 1. CÇu vßm cã ®­êng xe ch¹y trªn: (H×nh 1.1: D¹ng s¬ ®å cÇu cã ®­êng xe ch¹y trªn H×nh 1.2: CÇu vßm khung BTCT cã ®­êng xe ch¹y trªn H×nh 1.3: CÇu vßm BTCT cã ®­êng xe ch¹y trªn Häc viªn thùc hiÖn: Lª TrÇn Nam Trang 2 LuËn ¸n Th¹c sü KHKT Chuyªn ngµnh CÇu HÇm §Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng vµo kÕt cÊu nhÞp cÇu vßm - dÇm liªn hîp Vßm lµ phÇn chÞu lùc chÝnh, ®ì toµn bé phÇn mÆt cÇu xe ch¹y. KÕt cÊu vßm cã thÓ b»ng bªt«ng, thÐp, ®¸, èng thÐp nhåi bªt«ng.

Víi kÕt cÊu vßm cã ®­êng xe ch¹y trªn cã thÓ v­ît ®­îc khÈu ®é lín vµ ¸p dông cho nh÷ng lo¹i ®­êng xe ch¹y cã møc chªnh cao lín so víi ®­êng tù nhiªn. VÒ h×nh d¹ng kiÕn tróc: ®Ñp, ¸p dông cho c¸c cÇu thµnh phè, qua c¸c n¬i danh lam th¾ng c¶nh, di tÝch lÞch sö, qua c¸c thung lòng s©u. Nãi chung, cÇu vßm cã ®­êng xe ch¹y trªn tiÕt kiÖm vËt liÖu do kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c s­ên vßm cã thÓ lÊy nhá h¬n bÒ réng mÆt cÇu. KÝch th­íc mè trô lÊy nhá h¬n, cÊu t¹o mÆt cÇu ®¬n gi¶n.

CÇu vßm cã ®­êng xe ch¹y gi÷a: (H×nh 1.4: D¹ng s¬ ®å cÇu cã ®­êng xe ch¹y gi÷a H×nh 1.5: CÇu vßm BTCT liªn hîp cã ®­êng xe ch¹y gi÷a H×nh 1.6: CÇu vßm thÐp liªn hîp cã ®­êng xe ch¹y gi÷a Häc viªn thùc hiÖn: Lª TrÇn Nam Trang 3 LuËn ¸n Th¹c sü KHKT Chuyªn ngµnh CÇu HÇm §Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng vµo kÕt cÊu nhÞp cÇu vßm - dÇm liªn hîp PhÇn chÞu lùc chÝnh lµ vßm hoÆc dÇm - vßm liªn hîp cïng chÞu lùc. Còng t­¬ng tù nh­ cÇu vßm cã xe ch¹y trªn, kÕt cÊu vßm còng ®a d¹ng cã thÓ b»ng bªt«ng, thÐp, èng thÐp nhåi bªt«ng. Víi kÕt cÊu vßm cã xe ch¹y gi÷a cã thÓ v­ît ®­îc cÇu cã nhÞp lín LnhÞp > 100m, cã thÓ ¸p dông cho nhiÒu lo¹i ®Þa h×nh kh¸c nhau. VÒ h×nh d¹ng kiÕn tróc: ®Ñp, ®­îc ¸p dông cho c¸c cÇu thµnh phè, cã thÓ ¸p dông vµo c¸c lo¹i cÇu phôc vô du lÞch.

Nh­îc ®iÓm cã cÊu t¹o phøc t¹p vµ mè trô ph¶i chÞu lùc ®Èy ngang lín, kh«ng phï hîp víi vïng cã nÒn ®Êt yÕu. CÇu vßm cã ®­êng xe ch¹y d­íi: (H×nh 1.7: D¹ng s¬ ®å cÇu cã ®­êng xe ch¹y d­íi H×nh 1.8: CÇu vßm èng thÐp nhåi bªt«ng cã ®­êng xe ch¹y d­íi H×nh 1.9: CÇu ¤ng Lín - Thµnh phè Hå ChÝ Minh Häc viªn thùc hiÖn: Lª TrÇn Nam Trang 4 LuËn ¸n Th¹c sü KHKT Chuyªn ngµnh CÇu HÇm §Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng vµo kÕt cÊu nhÞp cÇu vßm - dÇm liªn hîp Th­êng ¸p dông hÖ dÇm - vßm liªn hîp, tuú vµo ®é cøng cña dÇm vµ vßm cïng tham gia chÞu lùc. KÕt cÊu vßm b»ng bªt«ng cèt thÐp, kÕt cÊu thÐp. HÖ kÕt cÊu dÇm - vßm liªn hîp lµ hÖ néi siªu tÜnh kh«ng lùc ®Èy ngang t­¬ng tù nh­ dÇm gi¶n ®¬n kª lªn mè trô, hoÆc lµ hÖ siªu tÜnh víi cã lùc ®Èy ngang vßm ch«n trong mè trô.

KÕt cÊu vßm cã xe ch¹y d­íi cã thÓ v­ît ®­îc khÈu ®é tõ 40 ~ 100m (120m). GÇn ®©y cÇu vßm cã ®­êng xe ch¹y d­íi cã thÓ ¸p dông lo¹i cÇu vßm liªn hîp d©y treo víi vßm èng thÐp nhåi bªt«ng. Lo¹i kÕt cÊu nµy tiÕt kiÖm vËt liÖu thÐp vµ h¹ gi¸ thµnh c«ng tr×nh, thi c«ng t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n. V× cã thÓ ¸p dông c«ng nghÖ thi c«ng hÉng cho vßm.

§Ó lùa chän kÕt cÊu cÇu vßm theo ®­êng xe ch¹y trªn, ch¹y d­íi, ch¹y gi÷a phô thuéc nhiÒu yÕu tè. VÒ ®Þa h×nh, ®Þa chÊt, kiÕn tróc, gi¸ thµnh c«ng tr×nh, vÒ vÞ trÝ x©y dùng c«ng tr×nh. Víi cÇu vßm trong thµnh phè th× cÇu vßm cã ®­êng xe ch¹y d­íi lµ ­u viÖt nhÊt, do cã chiÒu cao kiÕn tróc thÊp, chiÒu cao ®­êng hai ®Çu cÇu thÊp dÉn ®Õn viÖc gi¶i phãng mÆt b»ng gi¶m ®¸ng kÓ. Vµ khèi l­îng ®­êng hai ®Çu cÇu còng gi¶m dÉn tíi h¹ gi¸ thµnh c«ng tr×nh.

Ph©n lo¹i theo vËt liÖu cña kÕt cÊu cÇu vßm: 1. CÇu vßm bªt«ng cèt thÐp: (H×nh 1.11) CÇu vßm lµ kÕt cÊu chñ yÕu chÞu nÐn nªn rÊt thÝch hîp víi c¸c vËt liÖu nh­ ®¸ x©y, bªt«ng, bªt«ng cèt thÐp.10: CÇu vßm bªt«ng cèt thÐp Häc viªn thùc hiÖn: Lª TrÇn Nam Trang 5 LuËn ¸n Th¹c sü KHKT Chuyªn ngµnh CÇu HÇm §Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng vµo kÕt cÊu nhÞp cÇu vßm - dÇm liªn hîp ViÖc ¸p dông bªt«ng cèt thÐp vµo cÇu vßm gi¶m kÝch th­íc tiÕt diÖn, gi¶m träng l­îng b¶n th©n so víi cÇu vßm ®¸ x©y vµ bªt«ng.11: X©y dùng cÇu vßm bªt«ng cèt thÐp CÊu t¹o: KÕt cÊu chÞu lùc chñ yÕu trong cÇu vßm lµ kÕt cÊu vßm cã cÊu t¹o rÊt ®a d¹ng (cuèn vßm, s­ên vßm. Nãi chung ®ã lµ c¸c b¶n cong hoÆc thanh cong mµ hai ®Çu ®­îc liªn kÕt chèt hoÆc liªn kÕt ngµm víi mè trô cÇu ®Ó chóng kh«ng thÓ chuyÓn vÞ theo h­íng ngang. Mçi s­ên vßm ®­îc liªn kÕt ngang víi nhau.

Mçi cuèn vßm b¶n th­êng ®ñ réng nªn còng cã ®ñ æn ®Þnh ngang. ¸p dông cho c¸c cÇu v­ît s«ng, cã thÓ v­ît khÈu ®é lín LnhÞp > 100m, cÇu ®­êng «t« hoÆc cÇu ®­êng s¾t. ¦u ®iÓm: CÇu vßm b»ng bªt«ng cèt thÐp khi cã t¸c ®éng cña tÜnh t¶i vµ ho¹t t¶i th¼ng ®øng lªn kÕt cÊu nhÞp sÏ g©y ra trong trô mè c¸c lùc ®Èy ngang vµ g©y ra trong vßm c¸c lùc nÐn, m«men uèn, lùc c¾t. V× trªn cÇu cã ho¹t t¶i ch¹y qua nªn kh«ng thÓ tr¸nh ®­îc xuÊt hiÖn m«men uèn vßm do ho¹t t¶i.

KÕt qu¶ lµ mÆt c¾t vßm lu«n chÞu nÐn lÖch t©m. §iÒu kiÖn lµm viÖc ®ã t­¬ng ®èi phï hîp víi tÝnh chÊt vËt liÖu bªt«ng lµ chÞu nÐn tèt. Khi thiÕt kÕ mét c¸ch hîp lý th× trÞ sè m«men uèn vßm kh«ng lín. Do ®ã c¸c kÕt cÊu nhÞp vßm tiÕt kiÖm vËt liÖu h¬n c¸c kÕt cÊu nhÞp dÇm cã cïng trÞ sè khÈu ®é vµ t¶i träng (xÐt riªng biÖt vÒ mÆt vËt liÖu lµm kÕt cÊu nhÞp).

Nh­îc ®iÓm: Trong kÕt cÊu cÇu vßm bªt«ng cèt thÐp lùc ®Èy ngang ë ch©n vßm truyÒn lªn trô lµ kh¸ lín, do ®ã ph¶i t¨ng kÝch th­íc nÒn mãng vµ Häc viªn thùc hiÖn: Lª TrÇn Nam Trang 6 LuËn ¸n Th¹c sü KHKT Chuyªn ngµnh CÇu HÇm §Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng vµo kÕt cÊu nhÞp cÇu vßm - dÇm liªn hîp t¨ng khèi l­îng lµm mè trô. KhuyÕt ®iÓm chung cña phÇn lín c¸c cÇu vßm bªt«ng cèt thÐp ®· x©y dùng tr­íc ®©y lµ ph¶i tèn nhiÒu vËt liÖu, c«ng lao ®éng vµ thêi gian ®Ó lµm ®µ gi¸o vßm còng nh­ c¸c c«ng tr×nh phô t¹m kh¸c phôc vô thi c«ng vßm. Mét sè cÇu vßm ®· ®­îc thi c«ng l¾p hÉng hay ®óc bªt«ng hÉng nh­ng c«ng nghÖ thi c«ng rÊt phøc t¹p so víi thi c«ng kÕt cÊu nhÞp dÇm hay khung. CÇu vßm liªn hîp sö dông kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng: H×nh 1.12: ChÝnh diÖn cÇu CÇn Giuéc H×nh 1.13: Toµn c¶nh cÇu CÇn Giuéc CÊu t¹o: vµnh vßm ®­îc cÊu t¹o bëi c¸c èng thÐp nhåi bªt«ng, lµ mét kÕt cÊu hçn hîp gåm èng thÐp vµ lâi bªt«ng cïng lµm viÖc.

C¸c ®o¹n èng thÐp nµy sau khi l¾p r¸p sÏ ®­îc nhåi bªt«ng vµo trong èng thÐp. DÇm bªt«ng cèt thÐp chÞu kÐo uèn do t¶i träng khai th¸c vµ t¶i träng tÜnh t¸c ®éng. DÇm bªt«ng cèt thÐp ®­îc ®óc s½n sau ®ã ®em ra c«ng tr­êng l¾p r¸p. Vßm liªn hîp víi dÇm qua c¸c thanh treo th¼ng ®øng b»ng thÐp c­êng ®é cao.

¸p dông cho nhÞp tõ 60 ~ 100m (120m); cho c¸c cÇu trong thµnh phè, ®¸p øng yªu cÇu vÒ kiÕn tróc vµ cho s«ng cã th«ng thuyÒn.