Ebook Thiết kế kết cấu nhịp cầu dầm Super-T theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05: Phần 1

GS. TS. NGUYỄN VIẾT TRUNG (Chủ biên) ThS. NGUYỄN TRỌNG NGHĨA THIẾTKÊ KẾTCẤU NHỊP CẦU DẦM SUPER-T m THEO TIÊU CHUẨN 22TCN 272 - 05 (Táibẳn) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI-2010 LỜI NÓI ĐẦU Cuốn sách “Thiết kế nhịp cầu dầm Super-T theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05” được biên soạn nhằm phục vụ độc già là các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, sinh viên Ngành xây dựng cầu vàxảy dựng các công trình nhân tạo tương tự khác. Nội dung cuốn sách bao gồm giới thiệu tống quan về công nghệ thi công dầm Super-T, cấu tạo dầm Super-T, các ví dụ thiết kế dầm Super-Tcăng trước và dầm Super-Tcăng sau đã và đang được ứng dụng phổ biến trong các công trình cầu tại Việt Nam. Đặc biệt trong cuốn sách nàygiới thiệu ví dụ cầu dầm Super-Tcăng sau ímg dụng phần mềm RM trongphân tích tính toán kết cấu theo sơ đồ mạng dầm, hướng dân cách tính toán bán liên tục nhiệt theo quy trình cùa Liên Xô, hướng dân áp dụng chương trình CAST trongphân tích cục bộ đầu dầm Super-T có cắt khấc theo mô hình chống - giằng. Sách gồm 7chương và 3phụ lục: Chương 1: Tổng quan về dầm Super-T. Chương 2: Vật liệu và côngnghệ thi công dầm Super-T. Chương 3: Những cơ sở tính toán và thiết kế kết cấu dầm bê tông DƯL theo trạng thái giới hạn. Chương 4: Cácyêu cầu cấu tạo dầm Super-T. Chương 5: Vídụ tính toán, kiểm toán dầm Super-T. Chương 6: Tính toán bản Hên tục nhiệt. Chương 7: Tính ỉoán, thiết kế chi tiết đầu dầm theo mô hình chông - giang. Phụ lục 1: Ví dụ tính toán, kiếm toán dầm Sưper-T căng trước theo phương pháp đơn giàn. Phụ lục 2: Trình tự tính toán kết cấu nhịp dầm Super-T căng sau bằng phần mềm RM íheo sơ đồ mạng dầm. Phụ lục 3: Trình tựphân tích tính toán cục bộ chi tiết đầu dầm Super-T có cất khấc bangphần mềm CAST. Trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi những nhầm lẫn hay sai sót. Tác già mong nhận được các ý kiến đóng góp của bạn đọc đê có thể hoàn thiện cuốn sách này trong lcrnxuất bàn sau. Mọi Ỷkiến đóng góp xin già về địa chỉ hòm thư: ỉighiant.hmct@gmail.com Các tác giả 3 Chưong 1 TỎNG QUAN VÈ DẦM SUPER-T 1.1. TỔNG QUAN VÊ CÔNG NGHỆ DẦM SUPER-T KÉO TRƯỚC 1.1.1. Tổng quan Trong lịch sử phát triển và xây dựng cầu ờ Việt Nam, cùng với sự phát triển các ngành khoa học, kinh tế, xã hội, quốc phòng. Sự phát triển của ngành khoa học cầu đường gắn liền với sự tăng trưởng về kinh tế, văn hoá. Với mỗi một quốc gia, mạng lưới giao thông được coi như mạch máu nối liền các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá và quốc phòng, nối liền giao thông trong nước với các nước trong khu vực. Sự phát triển đa dạng và thành tựu của các ngành khoa học nói chung đã tác động rất lớn đến tính đa dạng và thành tựu cùa công nghệ thiết kế và thi công cầu. Đó là việc nghiên cứu, ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến hiện đại, đồng bộ với việc cải tiến công nghệ cũ, lạc hậu và thuờng xuyên tổng kết kinh nghiệm cả về thiết kế và xây dựng góp phần đưa ngành khoa học cầu đường phát triển ngang tầm các nước trong khu vực. Thời kỳ đất nước tăng cường mở rộng hợp tác về mọi mặt với các quốc gia khác trên thế giới, sự đầu tư lớn về nhiều mặt cùa các nước bạn, nhất là trong lĩnh vực giao thông đã tạo nên sự phát triển nhanh trong công tác tư vấn, thiết kế và xây dựng cầu. Trong thời kỳ đầu tới thập niên những năm 1990, tiêu chuẩn thiết ké cầu của Việt Nam dựa trên nền tảng tiêu chuẩn thiết kế và các thiết kế điển hình của Liên Xô cũ. Đối với các dạng kết cấu nhịp phổ biến, nhất là các cầu có nhịp giản đơn bằng bê tông cốt thép hoặc bê tông cốt thép ứng suất trước thường được sử dụng dầm có tiết diện kiểu chữ T, kể cả dầm được sản xuất tại Nhà máy bê tông Châu Thới theo tiêu chuẩn AASHTO cũng phần lớn là dầm có tiết diện kiểu chữ T, loại dầm này bàng bê tông côt thép ứng suất trước có thể chia làm 2 loại: Kéo trước và kéo sau; Loại kéo trước thực hiện phổ biến ờ nhà máy, loại kéo sau có thể thực hiện tại nhà máy hoặc tại công truờng tuỳ thuộc vào đặc thù vị trí xây dựng cầu, trong loại hình kéo sau có thể đúc dầm toàn khối hoặc đúc phân đoạn. Các đồ án thiết kế điển hình được tiêu chuẩn hoá theo từng loại khâu độ, cấp đường và cấp tải trọng. Loại hình dầm giản đơn có mặt cắt dạng hộp cũng thường được sử dụng, nhất là trong các nhịp dẫn của các cầu dầm hộp liên tục, dầm khung T, vừa đảm bảo được tính mỹ quan cao của công trinh và đạt yêu cầu vượt được khẩu độ tương đối lớn. Ví dụ như 5 đã sử dụng cho cầu Trần Phú, cầu Phú Lương, cầu Lạch Tray II, cầu Đáp cầu... và gần đây sử dụng cho cầu Xuân Sơn thuộc dự án đường Hồ Chí Minh. Thời kỳ khoảng từ năm 1995 tói nay, sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật cùng với việc áp dụng các thành tựu và công nghệ mới, tiêu chuẩn mới (tiêu chuẩn AASHTO, tiêu chuẩn Úc, Nhật), cộng với sự đầu tư cho vay, tài trợ vốn của Ngân hàng thế giới (WB), Ngân hàng phát triển Châu Á (ADB), Quỹ tài trợ Nhật Bản (ODA), thông qua các Công ty tư vấn Quốc tế như là PCI, Nippon Koei co., ltd. Louis Berger and Cather Delew, Hider, SNW v.v... các dự án cầu nói riêng được triển khai nhiều nhưng có sự chọn lọc. Trong các dự án lớn như dự án cải tạo nâng cấp QL5, QL18, cải tạo và khôi phục các cầu trên QL1A đã đồng loạt sử dụng loại dầm bê tông cốt thép ứng suất trước có tiết diện kiểu chữ I kéo sau, chiều dài dầm thay đổi từ 15m ~ 33m. Với mong muốn chế tạo một loại dầm mới có giá thành thấp hơn các dầm tiêu chuẩn, áp dụng cho miền chiều đài nhịp trung bình, có thể dễ dàng sàn xuất và vận chuyển, và chỉ sử dụng một bộ khuôn đúc cho các chiều dài nhịp, Ban Công Trình cầu Lớn thuộc cục đường bộ Bang Victoria đã nghiên cứu cải tiến loại dầm máng hở tiêu chuẩn và kết hợp với đặc điểm của dầm T để cho ra đời loại dầm có tiết diện dạng hộp và đổ bê tông tại chỗ cho bản mặt cầu - gọi là dầm Super-T. Sự phát triển của dầm Super-T kế thừa những ưu điểm có sẵn của dầm bê tông cốt thép ứng suất trước đúc sẵn như tính trường tồn tuyệt vời. Những ưu điểm của dầm Super-T được thống kê qua việc sừ dụng ở Autralian. Dầm được định hình hoá gồm 2 loại mặt cắt: mặt cắt kín và mặt cắt hở với các chiều cao từ 750mm đến 1750mm cho các nhịp từ 20 đến 36m. Dầm Super-T có bốn dạng chiều dày tiêu chuần cùa dầm tương ứng với chiều dài dầm được thể hiện trên bảng 1.1. Bảng 1.1 Loại dầm TI T2 T3 T4 Chiều dài (m) 20 25 32 36 Chiều cao (ram) 750 1000 1200 1500 Chiều dày bàn cánh (mm) 75 75 75 75 Chiều dày bản đáy (mm) 240 240 280 280 Chiều dày sườn (mm) 100 100 100 100 Ở Việt Nam, lần đầu tiên dầm Super-T mặt cắt hở được đưa vào áp dụng cho phẩn cầu dẫn của dự án cầu Mỹ Thuận là một trong các dự án cầu hiện đại nhất nước ta. Chiều dài của dầm Super-T được phát triển thành L = 40m và đặc biệt là đầu dầm cắt khấc để che phần nhô ra của xà mũ trụ, tạo mỹ quan đẹp cho tổng thể toàn bộ công trình. Hơn nữa, nhịp chính của cầu Mỹ Thuận là dạng kết cấu hiện đại, khẩu độ lớn nên sự lựa chọn dầm Super-T cho phần cầu dẫn là hoàn toàn họp lý. Trong dự án cải tạo 6 Đường 10 hiện nay đang được xây dựng, dầm Super-T được áp dụng cho các cầu Tân Đệ, Quý Cao... Các dự án cầu Rạch Miễu, cầu cần Thơ đều có phần cầu dẫn dùng dầm Super-T, dự án đường cao tốc Sài Gòn - Trung Lương có hơn 10 km cầu dùng hoàn toàn dầm Super-T. Dầm Super-T có nhiều ưu điểm trong việc chế tạo và thi công, có khả năng cạnh tranh với các loại dầm khác như dầm T, dầm I khi được sừ dụng rộng rãi. Dầm Super-T cũng đang được sự chú ý của các nhà sản suất cấu kiện bê tông đúc sẵn quan tâm nghiên cứu phát triển. Đến nay, dầm Super-T đang được ứng dụng rất thành công ờ nhiều nước và đã chứng minh được hiệu quả kinh tế kỹ thuật. Hĩnh 1.1: Các nhịp dầm Super-Tdài 42m Hình 1.2: Bệ đúc dầm Super-T 1.1.2. Ưu nhược điểm của dầm Super-T 1.1.2.1. ưu điểm a) Tiết kiệm chiphí - Tốc độ xây dựng công trình nhanh, hiệu quả giá thành có thể đạt được bằng các tiêu chuẩn hoá chi tiết dầm và cốt thép bàn mặt. Xây dựng bản mặt liên quan đến lao động chân tay. - Ván khuôn cố định giảm giá thành xây lắp. Giá chính thức sẽ được giảm dần sau khi đã sán xuất ra một số dầm. - Thời gian xây dựng giảm vì có thể nhấc dễ dàng dầm ra khỏi ván khuôn (tháo lắp ván khuôn nhanh). - Giá thành thuê mặt bàng xây dựng giảm. Giảm bớt được lượng ván khuôn của bản và đẩy nhanh tốc độ xây dựng. - So sánh tổng hợp chỉ tiêu bê tông / lm2mặt cầu (của cả kết cấu phần trên và dưới) cho thấv dầm Super-T tiết kiệm khoảng 0,5m3so với dầm I - 33m. Chỉ sừ dụng một bộ khuôn đúc cố định cho tất cả các chiều dài dầm làm giảm chi phí xây dựng. Chi phí xây dựng tại hiện trứờng giảm do phần lớn ván khuôn mặt cầu được loại bỏ. 7 ... - tailieumienphi.vn