cau day cang

Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng

1.      Ưu điểm

-        Có khả năng vượt nhịp lớn do nội lực và độ võng do tĩnh tải và hoạt tải nhỏ hơn rất nhiều so với kết cấu dầm cùng khẩu độ

-        Hình dáng kiến trúc đẹp, phù hợp với công nghệ thi công hẫng

-        Có thể điều chỉnh trạng thái US và BD của toàn hệ trong quá trình thi công và khai thác

2.      Nhược điểm

-        Độ cứng của kết cấu nhỏ hơn so với các dạng cầu thông thường, đặc biệt trong các cầu nhịp lớn có các dây văng dài

-        Tầm nhìn khi xe chạy trên cầu bị giảm do bố trí các dàn dây

3.      Phạm vi áp dụng

-        Áp dụng phổ biến cho các cầu ô tô và cầu thành phố nhịp từ 100 – 500 m

Các sơ đồ nhịp và sơ đồ dây văng

1.   Các sơ đồ nhịp    

a.    CDV 1 nhịp

-     Tốn kém vật liệu làm mố neo, dầm cứng chịu lực dọc thay đổi dấu -> ít dùng cho cầu dầm cứng BTCT

b.   CDV 2 nhịp

-     Loại có dây neo vào mố/trụ neo: Giảm được chuyển vị ngang của trụ tháp -> giảm độ võng và momen trong dầm cứng

-     Loại không có dây neo vào mố/trụ neo: Độ võng và trị số momen trong dầm cứng tăng lên -> dây văng làm việc ít, dầm cứng phải có kích thước lớn hơn

c.    CDV 3 nhịp

-     Dây văng bố trí hợp lý hơn: dây dài được bố trí vào nơi có độ võng lớn, dây gắn bố trí vào nơi có độ võng nhỏ

-     Có độ cứng lớn hơn do dây văng có chiều dài ngắn hơn

-     Cột tháp thấp hơn

d.   CDV nhiều nhịp

-     Độ cứng nhỏ hơn so với hệ có 2 và 3 nhịp -> có thể cấu tạo các trụ tháp cứng và thay đổi cách bố trí và liên kết dây văng với trụ tháp và KCN

2.   Các sơ đồ dây văng

a.    Sơ đồ đồng quy

-     Khi có tải trọng tác dụng trên 1 nhịp nội lực truyền qua dây văng vào đỉnh trụ tháp rồi lại thông qua các dây tương ứng truyền vào mố trụ hay dầm cứng

-     Cấu tạo nút liên kết trên đỉnh trụ tháp phức tạp do tập trung quá nhiều dây

b.   Sơ đồ song song

-     Có tính mỹ quan do các dây không bị cắt nhau khi nhìn từ các góc độ khác nhau

-     Có thể cho dây neo di động trên tháp cầu để giảm lực ngang tác dụng vào tháp

-     Góc nghiêng của dây nhỏ làm giảm độ cứng của hệ -> góc nghiêng hợp lý của dây văng nên trong khoảng 25o – 60o so với trục dầm cứng.

c.    Sơ đồ nhài quạt

-     Khắc phục được nhược điểm dủa sơ đồ dây đồng quy và song song

-     Có thể bố trí một số trụ neo ở nhịp biên để giảm độ võng và momen uốn trong dầm cứng

d.   Sơ đồ phối hợp

-     Tận dụng các ưu điểm của các sơ đồ trên:

·      Tăng số lượng trụ/dây neo để tăng độ cứng của hệ thống

·      Bố trí dây đồng quy trên trụ tháp để giảm độ võng ở giữa nhịp

-     Trên MCN bố trí 2 MP dây thẳng đứng hoặc nghiêng để tăng cường độ cứng ngang

-     Có thể bố trí 1 MP dây kết hợp với dầm cứng hình hộp để tăng tầm tình chạy xe trên cầu và mỹ quan của cầu.

Cấu tạo dầm cứng BTCT

1.   Phân nhịp cầu

+     Chiều dài nhịp chính thường trong khoảng 100 – 350 m

+     Trong các CDV 2 hoặc 3 nhịp:

-   Khi chiều dài nhịp biên ngắn xấp xỉ bằng chiều cao đáp: Chỉ bố trí các dây neo với góc nghiêng khoảng 450 vào mố/trụ neo -> Tăng được độ cứng của hệ.

-   Khi chiều dài nhịp biên = (m-1)/2 khoang: Bố trí dây văng đối xứng qua trụ tháp -> Có thể bố trí thêm các dây neo và trụ neo phụ để giảm bớt độ võng và momen trong dầm cứng

2.   Chiều dài khoang dầm

+     Phụ thuộc vào nhiều yếu tố

-   Momen uốn cục bộ trong khoang dầm

-   Nội lực trong dây văng và hệ neo

-   Phương pháp thi công

+     Chiều dài khoang dầm lớn

-   Giảm được số lượng dây văng, thời gian thi công dây và dầm

-   Điều chỉnh nội lực đơn giản

-  Momen uốn cục bộ trong khoang dầm lớn -> tăng kích thước mặt cắt và tĩnh tải dầm

+     Chiều dài khoang dầm nhỏ: Số lượng dây nhiều -> liên kết dây với trụ tháp phức tạp

+     Nên chọn chiều dài khoang bằng nhau từ 5 – 33 m để dễ chế tạo và thi công

+     Khoang giữa nhịp chính nên chọn bằng 0,7d do không chịu lực nén dọc của dây xiên.

3.   MCN dầm cứng BTCT

+     Có thể cấu tạo bằng BTCT thường hoặc BTDUL

+     Các dầm chủ được bố trí sao cho tim trùng với MP dây

-  MCN dạng bản chữ nhật hay chữ T kép: Dùng cho cầu nhịp trung bình và mặt cầu có chiều rộng không lớn

-  MCN hình hộp: Dùng cho cầu rộng hoặc chỉ bố trí 1 mp dây

+     Chiều cao dầm thường không đổi và phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài khoang dầm

Cấu tạo dây văng

1.   Cấu tạo chung

+     Chủ yếu chịu kéo, truyền lực giữa dầm cứng và tháp cầu. Dây neo truyền lực vào dầm cứng và trụ/mố neo.

+     Tiết diện và chiều dài dây ảnh hưởng đến chuyển vị của hệ và hội lực trong hệ

+     Làm bằng thép CDC có  2,5 – 7,5 mm, được mạ chất chống ăn mòn

+     Tiết diện và chiều dài dây được chọn tùy theo vị trí dây và nội lực trong dây để tận dụng hết khả năng làm việc của dây, thường chọn một số dây có tiết diện giống nhau trong phạm vi có sự chênh lệch nội lực trong dây không lớn

2.   MCN dây văng

+     Cáp xoắn

-   Gồm các sợi thép nhỏ xếp thành nhiều lớp, có thể tới 8 – 9 lớp sợi, phía ngoài bó được bảo vệ bằng mỡ chống gỉ công nghiệp

-   Đường kính bó cáp khoảng 100 mm, lực kéo đứt một bó lên tới 900T

+     Cáp kín

-  Phần lõi là 1 tao dây cáp tạo thành từ các sợi thép tròn CDC. Phía ngoài lõi là 1 vài lớp dây thép có tiết diện hình nêm hay hình chữ Z.

-   Đường kính lớn nhất là 120 mm, sức chịu lớn tới 1400T

-   Thường có modun đàn hồi lớn và chống gỉ tốt hơn loại cáp xoắn.

+     Cáp nhiều tao

-   Tạo thành từ các tao cáp xoắn có đường kính nhỏ, thường bố trí một tao ở lõi, các tao còn lại bố trí xung quanh theo đường xoắn

-   Modun đàn hồi nhỏ và kém ổn định

-   Chỉ dùng cho các cầu chịu tải trọng nhỏ

Liên kết dây văng vào dầm cứng và trụ tháp

1.   Liên kết dây văng vào dầm cứng:

+     Yêu cầu:

-   Đảm bảo liên kết chắc chắn và truyền lực tốt giữa dây văng và dầm cứng

-   Tiện lợi, dễ thao tác

-   Đơn giản chế tạo

-   Phù hợp với công nghệ thi công hiện đại

+     Vị trí liên kết neo vào dầm cứng

-   Mặt phẳng dây trùng với tim dầm chủ: Có thể tạo các vách ngăn hay ụ neo hoặc bố trí neo ngay dưới đáy sườn dầm chỉ

-   Mặt phẳng dây không trùng với tim dầm chủ: Neo được bố trí vào dầm ngang

-   Trong cầu chỉ có 1 mp dây ở chính giữa: Điểm bố trí neo ở BMC cần được tăng cường bằng cách mở rộng kích thước ụ BT tại đó kết hợp với các thanh truyền lực xuống đáy sườn dầm để đảm bảo ổn định cho BMC

2.   Liên kết dây văng vào trụ tháp:

-   Sơ đồ dây đồng quy: Dây được liên kết cố định vào đỉnh tháp cầu

-   Sơ đồ dây song song hay nhài quạt: Thường có 1 dây xiên cố định còn các dây khác di động tự do

-   Cố định dây neo vào trụ tháp nhờ hộp neo bằng thép đúc

-   Các khối đúc liên kết với tháp và liên kết với nhau bằng các bu lông thẳng đứng

Cấu tạo trụ tháp

1.   Cấu tạo chung

a.    Có thể được xây dựng theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng về phía bờ để giảm lực trong dây neo trụ tháp vào mố/trụ neo

b.   Làm bằng thép hoặc BTCT dùng CT thường, CTDUL hoặc CT cứng tận dụng làm đà giáo đổ BT

c.    Có thể có tiết diện đặc dùng cho CDV nhịp nhỏ hoặc tiết diện hình hộp dùng cho CDV nhịp lớn

2.   Chiều cao trụ tháp

a.    Nếu chọn góc nghiêng của DV tốt nhất là 450 thì chiều cao tháp thường quá lớn khó đảm bảo ổn định dưới tác định của gió ngang và không phù hợp với công nghệ thi công

b.   Nên chọn chiều cao tháp cầu tương ứng với góc nghiêng của dây văng ngoài cùng khoảng 200 – 250

c.    Có thể chọn trong khoảng(1/3 – 1/7)Lmax

3.   Các dạng trụ tháp: Tùy theo yêu cầu bố trí các mặt phẳng dây

a.    Trụ tháp dạng 1 cột, Y ngược hoặc chữ A

- Dùng cho cầu có 1 hoặc 2 mp dây

- Đảm bảo độ cứng theo phương ngang cầu, hình dáng kiến trúc đẹp

- Thường tốn vl hơn

b.   Trụ tháp kiểu cổng hoặc chữ H

-Dùng cho cầu có 2 mp dây

-Hai cột của trụ tháp được liên kết theo phương ngang với nhau bằng 1 thanh ngang hay một liên kết dạng dàn

c.    Trụ tháp dạng 2 cột độc lập

-Tạo lực kéo theo phương ngang trong dầm cứng

-Dùng cho cầu có 2 mp dây, chiều cao trụ tháp không lớn, nhịp nhỏ, mặt cầu rộng

4.   Liên kết trụ tháp và dầm cứng

a.    Liên kết cột tháp với trụ cầu

-Cột tháp bằng BTCT thường dc ngàm cứng với phần trụ bên dưới để tăng cường độ cứng của trụ tháp

-Với cột tháp có chiều cao lớn cần tạo DUL nén trước trong cột

b.   Liên kết cột tháp với dầm cứng

-Liên kết khớp: Giảm bớt được momen uốn trong cột tháp

-Liên kết ngàm: Dùng trong cầu có 1 mp dây hoặc khi MCN cầu có dạng cánh gà.

Đặc điểm tính toán dưới tác dụng của tải trọng tĩnh và tải trọng động

1.   Phân tích tĩnh học

a.    Giả thiết

-     Các dây văng luôn được tạo DUL kéo do tĩnh tải và lực điều chỉnh -> tính dây văng như thanh cứng chịu lực đổi dấu do hoạt tải sinh ra

-     Kết cấu biến dạng nhỏ và vl đàn hồi tuyến tính -> tính kết cấu bằng DAH với sơ đồ không biến dạng hình học

b.   Các bước tình toán

-     Chọn sơ đồ cầu, vật liệu và các kích thước cơ bản: Chiều dài nhịp, khoang dầm, góc nghiêng dây văng, chiều cao tháp, kích thước và DTHH các bộ phận chịu lực cơ bản…..

-     Tính toán các tải trọng và tác động tác dụng lên hệ

-     Tính toán nội lực trong hệ do tĩnh tải, lực điều chỉnh và hoạt tải

-     Tổng hợp nọi lực và tính duyệt các bộ phận theo các TTGH

c.    Các vấn đề tính toán bổ sung

-     Tính toán điều chỉnh nội lực

-     Xét các ảnh hưởng thứ cấp: Từ biến và co ngót BT, tự chùng CTDUL, chênh lệch nhiệt độ,….

-     Xét đến biến dạng duỗi đàn hồi phi tuyến của dây văng, chuyển vị của trụ tháp, biến dạng thứ cấp của dầm cứng….

2.   Phân tích động học

a.    Các bài toán cần xét đến

-     Tác động xung kích của hoạt tải: Lực xung kích, tần số dao động,….

-     Tác động của gió: Ổn định khí động học, cộng hưởng, phá hoại do mỏi,…

-     Ảnh hưởng của động đất: Tần số và các dạng dao động riêng theo phương ngang và phương thẳng đứng,….

-     Ảnh hưởng đến tâm sinh lý của hành khách qua cầu: Thời gian, tần số, biên độ dao động, gia tốc chuyển động, giảm chấn,….

Nguyên tắc và các biện pháp điều chỉnh nội lực

1.   Nguyên tắc điều chỉnh nội lực

a.    Mục đích: Giảm bớt nội lực và độ võng do tĩnh tải, tăng khả năng chịu hoạt tải của dầm cứng

b.   Nguyên tắc DCNL:

-   Giảm nội lực và độ võng do tĩnh tải: Bằng cách tạo độ vồng hoặc thay đổi sơ đồ kết cấu trong khi thi công

-   Thêm vào các nội lực điều chỉnh: Được tạo ra trong quá trình chế tạo và thi công, có dấu người với nội lực do tĩnh và hoạt tải sinh ra

2.   Biện pháp điều chỉnh nội lực

a.    Tạo độ vòng trong quá trình chế tạo và thi công

-   Làm giảm được độ võng(và nội lực) do tĩnh tải

b.   Tạo các khớp tạm trong quá trình thi công

-   Là biện pháp đơn giản và hiệu quả nhất để DCNL

-   Có thể tạo khớp tại các vị trí gối hoặc trong khoang dầm cứng, sau này được liên tục hóa bằng mối nối ướt

-  Thường dùng cho cầu có khoang lớn do cấu tạo khớp và liên tục hóa phức tạp

c.    Căng kéo các dây văng

-   Có thể thực hiện trong và sau khi thi công xong dầm cứng

-   Làm cho momen uốn trong dầm cứng như momen của DLT kê trên các gối cứng

-  Cần tính cho từng sơ đồ thi công và xét đến ảnh hưởng đối với độ võng của dầm cứng

Bạn đang đọc truyện trên: TruyenTop.Vip

Tags: