Bài giảng Cầu và công trình ngầm - Chương III: Một số cấu tạo chung của cầu - Nguyễn Ngọc Tuyển (Phần 3)

Nội dung text: Bài giảng Cầu và công trình ngầm - Chương III: Một số cấu tạo chung của cầu - Nguyễn Ngọc Tuyển (Phần 3)

1. 12/3/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: Website: NHẬP MÔN CẦU TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: Link dự phòng: ‐in‐ vietnamese/nhap‐mon‐cau Hà Nội, 10‐2013 3.4. Phòng nướcvàthoátnước • Tạisaophải phòng nướcvàthoátnước? – Nướctíchtụ trên mặtcầucóthể ngấmxuống kếtcấu qua những chỗ hỏng hoặc thi công kém chấtlượng củalớp phòng nước: • Các bộ phậnbằng thép củakếtcấubị gỉ, ănmòndẫn đến không đảmbảotuổithọ công trình. – Nướctíchtụ trên mặtcầucóthể gây nguy hiểm cho phương tiện qua lại  Do vậycầnphải phòng nướcvàthoátnước! 229 1
2. 12/3/2013 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) • Mộtsố yêu cầucấutạo – Mặtcầuvàđường đầucầucầnphải đượcthiếtkếđểđảmbảo thoát nướcmặtcầumộtcáchan toàn và hữuhiệu • Ít hư hạinhất đốivớicầunhưng lại đảmbảoan toàn tối đachoxecộ qua lại. – Mặtcầu(gồm đường xe chạy, đường xe đạpvàbộ hành) phải đượccấutạo độ dốc ngang hoặcsiêucaođủ để thoát nước tốttheohướng ngang. – Ngoài ra, cầnphảicấutạo độ dốcdọccầu cùng vớicácống thu nướcvàống thoát nước để nướcthoátđi nhanh. 230 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) Cấutạo siêu cao tạichomặtcầu trong trường hợpcầunằm trên đường cong bán kính R. 231 2
3. 12/3/2013 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) – Vớicầuthẳng, trong mọitrường hợpcầnphảicấutạo • độ dốcngangcầu ở phần đường xe chạytừ 1.5‐2% theo hướng từ tim cầura2 bên và • độ dốcngangcầu ở phần đường bộ hành từ 1‐1.5% theo hường từ ngoài vào phía trong cầu. Mặtcắtngangcầucủamộttrongcác phương án thiếtkế sơ bộ cầu Phùng (TEDI) 232 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) – Độ dốcdọccầuô tô tùy từng trường hợpcóthể lấytrong phạmvi 0.5‐3%, cá biệtcóthể lấytới4%. 233 3
4. 12/3/2013 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) – Vớicáccầurộng (mỗihướng có trên 3 làn xe) có thể phảithiết kếđặcbiệtchothoátnướcmặtcầuvà/hoặccóthể phải dùng mặt đường nhám đặcbiệt để giảmkhả năng xe bị quay, trượt do mấtma sát – Nướcchảyxuống rãnh thu nướccần đượckhống chế không cho chảyvàocầu. Rãnh thoát nước ở đầucầucầnphảicóđủ khả năng thoát toàn bộ nước đượcgomlại – Trong những trường hợprấtnhạycảmvề môi trường mà không thể xả nướctrựctiếptừ mặtcầuxuống sông ở phía dướicầucầncấutạo ống thoát nướcgắndọctheokếtcấu nhịpcầuvàxảở nơi phù hợptrênmặt đấttự nhiên đầucầu. – Lớp phòng nướccấutạo ở phầnbảnmặtcầusẽ bảovệ cho các bộ phậnbằng thép củakếtcấunhịp không bị han gỉ, ănmòn. 234 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) 2. Rảilớpnhựa dính bám (tack 1. Làm sạch mặtcầu coat) c ướ p phòng n ớ tl đặ p ắ 3. Chuẩnbị lò nấuchảyvậtliệu 4. Rảilớp cao su butyl tạivị trí nứt chống thấm(nhựa đường) ngang hoặckhenối thi công trước khi tướinhựa đường c thi công l ướ Các b 235 4
5. 12/3/2013 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) 6. Rảilớpbảovệ sau khi tưới 5. Tướinhựa đường nóng chảy nhựa đường nóng chảy c (t.theo) ướ p phòng n ớ tl đặ 7. Các tấmbảovệđược đặtngay 8. Hoàn thành việclắp đặtlớp p trên bề mặtnhựa đường nóng ắ phòng nước. chảy. c thi công l ướ Các b 236 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) • Ống thoát nước – Ống thoát nước không chỉđểthoát nướcmặtmàcònđể thu nhậncả nướcxâmnhậpchảytrênbề mặtlớp phòng nước. – Cầntuânthủ quy định như sau: cứ 1m2 bề mặtcầuhứng nước mưathìcầncóítnhất1cm2 diệntíchlỗ thoát nước đốivới mặtcầuô tô và 4cm2 đốivớimặtcầu đường sắt. – Đường kính ống thoát nướctốithiểulấybằng 15cm. – Tim ống thoát nướccáchmépđávỉatừ 20‐40cm. Vậtliệulàm ống có thể là kim loại, sành, sứ hoặcnhựa 237 5
6. 12/3/2013 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) – Có thể xác định khoảng cách giữacácống thoát nướctheocác nguyên tắcsau: • Khoảng cách giữacácống xa nhấtlàamax = 15m • Khoảng cách giữacácống a = 6‐8m nếu độ dốcdọci ≤ 1% • Khoảng cách giữacácống a = 12‐15m nếu:  Độ dốcdọc1% ≤ i ≤ 2%, chiềudàicầu ≤ 50m, hoặc  Độ dốcdọci > 2%, chiềudàicầu> 50m • Trường hợp độ dốcdọci > 2% chiềudàicầu ≤ 50m thì không cầnbố trí ống thoát nước. 238 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) u ầ ctrênc ướ ng thoát n ố o ạ ut ấ C ≥10cm 239 6
7. 12/3/2013 Phòng nướcvàthoátnước (t.theo) u ầ tc ặ cm ướ Thoát n (Bridge Deck Drainage) 240 3.5. Nốitiếpgiữa đường và cầu • Mục đích củakếtcấunốitiếpgiữa đường và cầu – Đảmbảoxechạyêmthuận – Giảmhiệntượng xung kích khi xe ra vào cầu – Tránh sụtlúnkhuvực đường đầucầu 241 7
8. 12/3/2013 Nốitiếpgiữa đường và cầu (t.theo) • (A). Đốivớicầunhỏ, nhịpngắn(sử dụng mố kê) – Kếtcấunhịpkêtrêntrụđỡthông qua bản đệm mà không cần cấutạogối, khi đóhầunhư không có chuyểnvị tương đốigiữa kếtcấunhịpvàtrụđỡ. • => Có thểđưathẳng dầmvàophần đất đắpnhưng cần quét mộtlớp nhựa đường để giữ cho nước không thấmvàođầudầmnằmtrongnền đất đắp. Phía dướilớpphủ mặt đường phải cấutạomộtlớp đệmbằng sỏicát dầyítnhấtlà0.7m và dài 2m để tránh xảyralúnở khu vực đầucầu. 242 Nốitiếpgiữa đường và cầu (t.theo) • (B). Đốivớicầucócấutạomố – Sử dụng bản quá độ: • Tác dụng củabản quá độ: Làm tăng dần độ cứng nền đường khi vào cầu. 243 8
9. 12/3/2013 Nốitiếpgiữa đường và cầu (t.theo) Cấutạobản quá độ: ‐ Bản quá độ được làm bằng BTCT, chiềudàytừ 14‐30cm, dài 1.5‐2.5m (có trường hợptới6m) và đặtnghiêngvới độ dốckhoảng 10%. ‐ Một đầucủabản quá độ đượcchốt trên vai kê trên mố hoặcvaikêtrênđầu dầmmútthừa, đầucònlạigốilêndầmkêbằng BTCT ‐ Bản quá độ thường được thi công lắpghépvớichiềurộng các tấmtừ 0.8‐1m 4000 5010 Chi tiÕt 1 50 6@100 20@135 6@100 D16@200 Líp phñ 50mm D16@100 Bitum dÇy 20mm D10 10% 50 380 500 Líp phñ 50mm 70 D10 Líp phñ 75mm D10@100 D10@100 Bª t«ng ®Öm M100 dμ y 75mm 244 Nốitiếpgiữa đường và cầu (t.theo) – Sử dụng lớp đệmdốcbằng đấtá cát hoặccát: • Phần đỉnh mố phảicócấutạolớp phòng nước • Sau mố phảicómộtlớp đấtsétnệnchặt dày 20cm, độ dốc 10% kéo qua mép ngoài củabệ mố khoảng 1m và kết thúc là một rãnh ngầm bằng đáhộcxếpkhan (bố trí theo phương ngang cầu) • Rãnh dốctừ tim đường ra 2 bên và ở cao độ trên MNCN ít nhấtlà 25cm. 245 9
10. 12/3/2013 Nốitiếpgiữa đường và cầu (t.theo) • (C). Đốivớicầudầmmútthừa(khôngcómố) – Cầncấutạovaikêở đầudầm để đỡ bản quá độ – Đất đắpvàthoátnướccũng tương tự như các trường hợpcầu có mố. 246 3.6. Gốicầu • Chứcnăng củagốicầu – Trựctiếpnhậntảitrọng từ kếtcấunhịpvàtruyềnxuống mố và trụ cầu – Cho phép chuyểnvị hoặccảntrở chuyểnvị củakếtcấunhịp theo đúng thiếtkế Mố Trụ Trụ Mố 247 10
11. 12/3/2013 Gốicầu (t.theo) • Phân loạigốicầu – Theo tính chấtlàmviệc: • Gốicốđịnh và gốidi động – Theo vậtliệulàmgối: • Gốibằng thép • Gốibằng cao su – Theo vậtliệulàmkếtcấunhịp: • Gốichocầuthép • Gốichocầubêtông 248 3.6‐1. Gốibằng thép 3.6‐1.A. Gốitrượt ‐ Gốitrượt đượccấutạobằng hai bảnthépcóthể trượttrên nhau để tạo ra chuyểnvị tịnh tiến => chỉ áp dụng cho cầunhịpnhỏ (L có thể tạo được chuyểnvị xoay và chuyểnvị tịnh tiến(L < 18m) 249 11
12. 12/3/2013 Gốibằng thép (t.theo) Cấutạogốitiếptuyếndi động 250 Gốibằng thép (t.theo) Cấutạogốitiếptuyếncốđịnh 251 12
13. 12/3/2013 Gốibằng thép (t.theo) 3.6‐1.C. Gốicon lăn ‐Đượcsử dụng cho kếtcấunhịp(L > 18m). Số lượng con lăntùythuộcvào độ lớncủaáplựcthẳng đứng Gốicon lăncắtvátcạnh 252 Gốibằng thép (t.theo) ‐ Gốicon lăntrònthường được dùng cho các nhịptừ 20‐40m với đường kính con lăntừ 12‐20cm. Gốicon lăntròn 253 13
14. 12/3/2013 Gốibằng thép (t.theo) Gốicon lăn (t.theo) 254 Gốibằng thép (t.theo) Gốicon lăn (t.theo) ‐Đểtiếtkiệm thép (hoặctrongđiềukiện không có nguồn cung gốithépđúc) có thể sử dụng gốicon lănbêtôngcốtthép(BTCT) Gốicon lănBTCT 255 14
15. 12/3/2013 Gốibằng thép (t.theo) 3.6‐1.D. Gốibảnlề (gốichốt–pin bearing) ‐ Gốibảnlề là mộtloạigốicốđịnh chỉ cho phép các chuyểnvị xoay ‐ Chủ yếu dùng trong cầuthép 256 Gốibằng thép (t.theo) 3.6‐1.E. Gốicon lắc(rocker bearing) ‐ Gốicon lắclàmộtloạigốidi động cho phép các chuyểnvị xoay và tịnh tiến ‐ Chủ yếu dùng trong cầuthép 257 15
16. 12/3/2013 3.6‐2. Gốicaosu ‐ Gối cao su là loạigối được làm từ cao su (tự nhiên hoặc nhân tạo) ‐ Gối cao su cho phép chuyểnvị thẳng và xoay ‐ Gối cao su còn có thể cho phép chuyểnvị nhiềuphương nhờ tấmcaosucó biếndạng cắt ‐ Khi chịunén, cao su giãn nở ngang => để có thể chịutảitrọng lớn mà không gây biếndạng quá nhiềuthìlớp cao su cần đượccấutạo để hạnchế hiện tượng nở ngang 258 3.6‐2.A. Gốicaosucốtbảnthép (Elastomeric Bearing) ‐Đượcápdụng rộng rãi cho các cầuô tô có chiềudàinhịpdưới 40m khi các chuyểnvị không lớn(khoảng từ 0.5‐2.5cm) ‐ Gối đượccấutạo các bảnthépdày5mm nằmgiữa các lớpcaosu ‐ Các bảnthépcótácdụng như các cốt thép làm ngăncản cao su giãn nở ngang và do đótăng độ cứng củagốikhichịulựcthẳng đứng. ‐ Gối cho phép các chuyển vị trượtvàxoay ‐ Gốicóthể chịu đượctải trọng ngang do hãm xe ‐ Gốicóthể chịu đượctải trọng đứng từ 15‐200 tấn 259 16
17. 12/3/2013 Gốicaosucốtbản thép (t.theo) Cấutạogối cao su cốtbảnthép 260 Gốicaosucốtbản thép (t.theo) 261 17
18. 12/3/2013 Gốicaosucốtbản thép (t.theo) Chuyểnvị 262 Gốicaosucốtbản thép (t.theo) 263 18
19. 12/3/2013 Gốicaosucốtbản thép (t.theo) 264 Gốicaosucốtbản thép (t.theo) 265 19
20. 12/3/2013 Gốicaosucốtbản thép (t.theo) 266 Tác động củathayđổi nhiệt độ đều • Ví dụ, cho dầmcónhịptínhtoánL = 32.2m sử dụng gốicao su cốtbảnthépmột đầucốđịnh một đầudi động. Giả sử nhiệt độ giảmso vớithời điểmlắpdầmlà∆T = 15oC. . Hệ số giãn nở nhiệtcủaBT: α = 1.08×10‐5 / 1oC . Mô đun cắt: G = 1000 KPa 2 . Diệntíchmặtbằng gối: Ab = 0.158 m . Chiều cao gối: hrt = 0.078 m Gốicaosu Gốicaosu di động cốđịnh L = 32.2m Chiềudàidầmsẽ bị co ngắnlạimột đoạnlà∆u uT  L 15 1.08 10 5 32.2 0.00522 m 267 20
21. 12/3/2013 Tác động củathayđổi nhiệt độ đều Lựcgâybiếndạng cắttronggốidi động chính là lựctác dụng lên mố theo phương dọccầu đượctínhnhư sau: GA u 106 0.158 0.00522 HNkN b 10600 10.6 hrt 0.078 Gốicaosudi động Gốicaosucốđịnh Gốicaosudi động chịubiếndạng cắtkhidầmbị co ngắndo nhiệt độ giảm đều 268 Tác động củathayđổi nhiệt độ đều Gốicaosu trướckhi biếndạng GA u ∆u HkN b 10.6 hrt H Gối cao su sau khi biếndạng hrt do dầmbị co ngắnlạimột đoạnbằng ∆u H Biếndạng cắtcủagốicaosudi động khi dầmbị co ngắnlạimột đoạn ∆u 269 21
22. 12/3/2013 Tác động củathayđổi nhiệt độ đều Cấutạogối cao su cốtbản thép có thêm bu lông neo (gốicốđịnh) 270 Tác động củathayđổi nhiệt độ đều • Trường hợpkếtcấunhịpsử dụng gốibáncốđịnh ở hai đầu (gốicaosucốtbản thép không cấutạochốtneo). Khi đómỗigốichỉ chịu chuyểnvị cưỡng bứclà½∆u. Giá trị biếndạng cắtchỉ bằng mộtnửaso vớibiếndạng cắtcủa trường hợpcấutạogối“di động – cốđịnh”. => lựcngangtạigốisẽ giảm đimộtnửa: H = 5.3 kN Gốicaosubáncốđịnh Gốicaosubáncốđịnh 271 22