Giáo trình Mố trụ cầu Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu

rụ trên cùng để đổ bêtông mối nối liên kết thân trụ với mũ trụ. 2. Trụ bêtông lắp ghép phân khối theo phương nằm ngang Đối với trụ thân hẹp việc thi công theo công nghệ lắp ghép khá thuận lợi. Do kích thước thân trụ được thu hẹp nên các khối thường được phân theo phương nằm ngang, mỗi khối là một đốt thân trụ. Trên (hình 2-26) giới thiệu ví dụ cấu tạo trụ bêtông lắp ghép phân khối theo phương nằm ngang. Các khối lắp ghép rỗng bằng bêtông liên kết với nhau qua mạch. Vữa xi măng. Mũ trụ đổ bê tông tại chỗ bên trong hộp thành mỏng bằng BTCT. Liên kết của thân trụ với mũ trụ thực hiện bằng cách bố trí khung cốt thép trong lỗ rỗng của đốt trên cùng và đổ bê tông ruột đồng thời với mũ trụ. Phần rỗng trong ruột các khối bê tông được độn cát. Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu T.M.Phung,MEng-TKC-05 V - 25 Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu T.M.Phung,MEng-TKC-05 V - 26 (Hình 2-27 ) là ví dụ trụ BTCT lắp ghép. Thân trụ được lắp ghép từ các khối hộp mỏng bằng BTCT dài 4m, trong lòng chia làm 3 khoang rỗng. Liên kết giữa các đốt cũng như liên kết giữa thân trụ với mũ trụ được thực hiện bằng cách bố trí khung cốt thép thông qua hai khoang rỗng biên và đổ bê tông tại chỗ. Khoang rỗng giữa được độn ruột bằng cát . Khi thi công bệ trụ đặt các cốt thép chờ để liên kết với thân trụ. 3. Trụ bêtông lắp ghép phân khối theo phương thẳng đứng Khi trụ có chiều cao H 6m thân trụ có thể được phân khối theo phương thẳng đứng. Trên (hình 1-49) thể hiện ví dụ cấu tạo các loại trụ này. Thân trụ được lắp ghép từ 4 khối hộp rỗng bằng BTCT rộng 105 cm , đầu dưới chôn trong các khối đế và đổ bê tông đặc. Các khối đế đặt trên bệ mómg đổ tại chỗ qua lớp vữa xi măng. Liên kết giữa thân trụ với mũ trụ bằng các khung cốt thép ngắn bố trí trong lòng hai khối giữa và đỗ bê tông tại chổ. Theo phương ngang các khối được liên kết với nhau nhờ các bu lông bố trí ở trên và dưới. Trường hợp chiều cao trụ tới 10-12 m thân trụ được chia thành nhiều tầng. Trên (hình 1- 49) trình bày cấu tạo trụ lắp ghép từ các khối bêtông M200 áp dụng cho nhịp tới 40m. Liên kết giữa các khối bằng mạch vữa ximăng, ngoài ra với các khối phía trên còn bố trí một khung cốt thép trong lỗ rỗng giữa và đổ bêtông ruột tới hai phần ba chiều cao tầng thứ hai. Khung cốt thép này đồng thời làm nhiệm vụ liên kết thân trụ với mũ trụ. Mũ trụ lắp ghép từ 4 khối, liên kết giữa các khối thực hiện bằng các bó thép cường độ cao căng sau bố trí ở biên trên và biên dưới. 4. Trụ cột lắp ghép Trụ được cấu tạo từ các đọan ống bêtông cốt thép liên kết với nhau bằng bulông qua mặt bích hoặc liên kết hàn, đôi khi còn sử dụng các bó thép cường độ cao căng sau qua các lỗ tạo trước trong thành ống. Thân trụ có thể làm một tầng cột tiết diện không đổi khi chiều cao không lớn và chia thành nhiều tầng với kích thước khác nhau trong trường hợp trụ cao (hình -29). Một hình thức cấu tạo khá phổ biến đối với trụ cột là loại có kết cấu móng và thân trụ không phân biệt, khi đó thân trụ chính là các cọc ống được hạ xuống nền đất và kéo dài lên đến xà mũ (hình -30). Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu T.M.Phung,MEng-TKC-05 V - 27 5. Trụ bán lắp ghép Trong thời gian gần đây, xu hướng nâng cao tính toàn khối của kết cấu được quan tâm trong nhiều lĩnh vực xây dựng khác nhau. Thêm vào đó, các thiết bị và công nghệ hiện nay cho phép nâng cao khả năng công nghiệp hóa đối với công tác bêtông hiện trường. Vì vậy, với các cầu nhịp lớn và trung bình khi chiều cao trụ H > 6m trụ bán lắp ghép được áp dụng khá phổ biến. Trên (hình -31) giới thiệu kết cấu trụ đặc bán lắp ghép áp dụng cho cầu có chiều dài nhịp 30-40m, khổ K= 7+2x1,5m, chiều cao trụ tới 10m. Phần lắp ghép gồm các đốt vỏ mỏng bêtông cốt thép M300 có chu vi kín. Chiều cao các đốt bằng 1,5m, chiều dày thành 10cm và bố trí các lưới cốt thép đường kính 6-8mm. Trong trường hợp này các đốt vỏ chỉ có tác dụng như ván khuôn, còn phần chịu lực chính là bêtông ruột đổ tại chỗ các mác không nhỏ hơn 200. Để đảm bảo độ cứng trong quá trình vận chuyển và lao lắp, bên trong các đốt vỏ cấu tạo các thanh chống tạm bằng bêtông cốt thép ở giữa có bulông để ép chặt. Các thanh chống này được thu hồi trong quá trình đổ bêtông ruột. Mũ trụ bằng bêtông cốt thép đúc tại chỗ. Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu T.M.Phung,MEng-TKC-05 V - 28 2.2.4. CẤU TẠO TRỤ CẦU QUA ĐƯỜNG VÀ CẦU CẠN Trụ của các cầu qua đường và qua cầu cạn, ngoài các yêu cầu chung về kinh tế kỹ thuật còn phải thoả mãn một số yêu cầu đặc biệt về đảm bảo giao thông dưới cầu. Khi thiết kế cần phải chú ý đến những đặc điểm tầm nhìn, kiến trúc… để chọn hình dáng, kết cấu, vật liệu và phương pháp thi công thích hợp. 1. Trụ cầu gồm một hoặc nhiều cột nhỏ không có xà mũ Các cột có thể dùng tiết diện chữ nhật, đa giác hoặc tròn với đường kính từ 0,5-1 m . Cột có mặt cắt đều hoặc vuốt nhỏ về một đầu, tuỳ theo yêu cầu mỹ thuật trong thiết kế. 2. Trụ cầu kiểu một cột Thường dùng cho kết cấu nhịp mặt cắt kiểu hình nấm. Cột thường có dạng mặt cắt tròn không đổi dọc theo chiều dài cột, đường kính từ 1- 6m mặt cắt đặt hoặc rỗng. 3. Trụ kiểu tường Thường dùng cho cầu cạn thành phố kết cấu nhịp có bề rộng lớn . Khi thân trụ có bề dày nhỏ hơn 5 lần trở lên so với chiều rộng của nó thì trụ được coi là trụ kiểu tường. Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu T.M.Phung,MEng-TKC-05 V - 29 4. Trụ cầu kiểu khung Thường dùng cho kết cấu nhịp có sườn, trụ khung có kiểu toàn khối đúc tại chỗ, có kiểu lắp ghép và bán lắp ghép. Khung kiểu toàn khối thường gồm hai cột và một xà mũ. Cột nghiêng hoặc thẳng đứng, liên kết ngàm cứng hoặc liên kết khớp với móng. Thanh cột nghiêng, nằm trong mặt phẳng của mặt cắt ngang cầu, chân cột choãi ra phía ngoài hoặc thu vào phía trong. 2.3. MỐ TRỤ DẺO Mố trụ dẻo có thể gặp trong trường hợp cầu nhịp nhỏ từ 10-12m và chiều cao cầu H 6- 8m. Thân mố trụ dẻo có độ cứng nhỏ, kết cấu nhịp là những dầm đơn giảnkê cố định trên xà mũ. Khi đó tải trọng nằm ngang trong phương dọc cầu (lực hãm xe, áp lực đất lên mố …) sẽ phân phối cho các trụ tỉ lệ với độ cứng của chúng và biến dạng dọc của kết cấu nhịp được đảm bảo nhờ sự mềm dẻo của mố trụ. Với đặc điểm cấu tạo như trên, cầu sẽ làm việc như một khung có các thanh đứng (mố trụ) được ngàm cứng đầu dưới và đầu trên liên kết chốt với các thanh ngang là kết cấu nhịp. Do các trụ cùng tham gia chịu lực nên mố trụ dẻo có kích thước tiết diện nhỏ, kết cấu thanh mảnh và tiết kiệm vật liệu. Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu T.M.Phung,MEng-TKC-05 V - 30 Giữa độ cứng của trụ và chiều dài cầu có mối quan hệ ảnh hưởng lẫn nhau. Để đảm bảo tiết diện thân trụ đủ khả năng chịu uốn đồng thời vẫn giữ được độ mềm dẻo cần thiết, chiều dài tích lũy biến dạng của kết cấu nhịp không vượt quá 60m và thường lấy trong khỏang 40-45m. Khi chiều dài cầu lớn người ta chia thành nhiều liên làm việc độc lập với nhau, mỗi liên gồm 3-4 nhịp. Tại vị trí tiếp giáp giữa các liên bố trí trụ phân cách, thực chất là cấu tạo hai trụ riêng biệt. Khi chiều cao trụ tương đối lớn, trong mỗi liên người ta bố trí một trụ được tăng cường độ cứng và gọi là “trụ neo” – có tác dụng tiếp nhận phần lớn tải trọng nằm ngang để giảm bớt mômen uốn cho các trụ còn lại. Trụ neo có thể được cấu tạo dưới dạng hai hàng cột có chung xà mũ. Đối với các liên giữa, trụ neo thường bố trí tại điểm giữa liên nhằm phân đều biến dạng dọc ra hai đầu liên. Với liên biên, trụ neo nên bố trí tại ví trí của trụ thứ 2 tính từ bờ ra để giảm chiều dài tích lũy biến dạng do nhiệt độ đối với đầu dầm kê trên trụ bờ, nhờ đó giảm nội lực và cải thiện điều kiện làm việc của trụ này, là trụ làm việc trong điều kiện bất lợi nhất, vì ngoài việc chịu lực chung như các trụ khác còn phải chịu uốn do tác dụng của áp lực ngang nền đất đắp (hình 1-58). 2.3.1. MỐ TRỤ DẺO ĐÚC TẠI CHỖ Cấu tạo của trụ dẻo tương đối đơn giản, thân trụ là những hàng cột bêtông cốt thép tiết diện chữ nhật, hình vuông hoặc có thể hình tròn. Chân cột được ngàm cứng trong bệ móng, trên đỉnh các cột liên kết với nhau bằng xà mũ bêtông cốt thép. Bệ móng có thể đặt trên nền cọc hoặc trên nền thiên nhiên khi điều kiện địa chất tốt. Trong nhiều trường hợp các trụ cột có thể chính là các cọc móng kéo dài lên và liên kết trên đỉnh bằng xà mũ (hình 1-60). Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu T.M.Phung,MEng-TKC-05 V - 31 Để đảm bảo kết cấu nhịp có thể kê trên trụ tối thiểu là 25-30cm, chiều rộng xà mũ không nhỏ hơn 60-70cm đối với các trụ giữa và 40-60cm với trụ bờ hoặc trụ phân cách. Tiết diện xà mũ thường có dạng chữ nhật, chiều cao được xác định trên cơ sở tính toán nhưng không nhỏ hơn 40cm. 2.3.2. TRỤ DẺO LẮP GHÉP Về phương diện thi công, trụ dẻo có thể thi công tại chỗ hoặc lắp ghép. Trên hình trình bày ví dụ trụ lắp ghép. Thân trụ gồm 6 cốt bêtông cốt thép tiết diện 40x40cm, xà mũ được phân thành hai khối và liên kết với nhau bằng mối nối bêtông cốt thép tại hiện trường. Trong các khối xà mũ có chừa sẵn các lỗ hình cốc để liên kết với cột thân trụ. Đầu cột để cốt thép chờ ngàm vào phần bêtông mối nối nhằm bảo đảm liên kết được chắc chắn. Bệ móng cũng bố trí các hốc để lắp đặt cột, khe hở giữa chân cột và bệ móng được chèn vữa bêtông (độ chôn sâu của chân cột vào hốc bệ móng không nhỏ hơn 1,5 lần kích thứơc tiết diện cột). Với trụ có thân là cọc đóng việc thi công xà mũ lắp ghép sẽ khó khăn hơn so với các sai lệch của công đọan đóng cọc. Để khắc phục, có thể chia xà mũ thành nhiều khối, mỗi khối chỉ liên kết từ 2 đến 3 cọc, tuy nhiên lại làm tăng số lượng mối nối xà mũ tại hiện trường. Vì vậy trong thực tế với trụ có thân cọc, xà mũ thường được thi công tại chỗ. Chương 2: cấu tạo các loại mố trụ cầu T.M.Phung,MEng-TKC-05 V - 32 Câu hỏi ôn tập chương 2 1. Trình bày các bộ phận chính và cấu tạo các loại mố nặng ( mố chữ nhật, mố kê, mố chữ U, mố chữ T, mố chữ thập, mố có tường cánh xiên, mố vùi). 2. Trình bày cấu tạo các loại mố nhẹ (mố chữ U có tường mỏng, mố vùi tường mỏng , mố chân dê, mố cột, mố có bản giảm tải, mố neo). 3. Trình bày các bộ phận chính và cấu tạo các loại trụ toàn khối ( trụ nặng toàn khối, trụ thân hẹp, trụ thân cột). 4. Trình bày cấu tạo các loại trụ lắp ghép và bán lắp ghép. 5.Trình bày đặc điểm và cấu tạo mố trụ dẻo.