Chương 5 : NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN CẦU DẦM
BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC
5.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ DẦM DỰ ỨNG LỰC :
5.1.1 Các phương pháp tạo dự ứng lực trong kết cấu :
Mục đích của việc tạo dự ứng lực (DƯL) nhằm
điều chỉnh trò số ứng suất kéo trong bêtông bằng cách
tạo ra ứng suất nén trước trong nó, nhờ đó mà kiểm soát
được khả năng chống nứt của kết cấu.
Nguyên tắc chung của các biện pháp tạo DƯL là
tìm cách nào đó tạo ra ứng suất kéo trong các cốt thép
cường độ cao rồi sau đó lợi dụng tính dính bám của các
cốt thép đó với bêtông hoặc dùng mấu neo để truyền
DƯL kéo trong cốt thép vào bêtông tạo thành dự ứng lực
nén trong bêtông. Có hai biện pháp cơ bản để tạo DƯL, cả
hai đều đòi hỏi hệ thống thiết bò đồng bộ : bệ căng cáp,
mấu neo, kích, cốt thép cường độ cao, thiết bò phụ trợ và
các bùc công nghệ đồng bộ.
1- Kéo căng cốt thép trước khi đổ bêtông ( kéo trên bệ ) :
Quá trình công nghệ được giới thiệu trên hình 5.1.

Hình 5.1 Sơ đồ bệ cốt thép trước khi đổ bêtông
2- Kéo căng cốt thép sau khi đổ bêtông ( kéo trên bêtông ) :
Hình 5.2 Sơ đồ kéo căng cốt thép sau khi đổ bêtông

Ưu điểm : không cần bệ căng cố đònh và các neo
tạm thời. Các cốt thép cường độ cao có thể đặt thẳng
hay theo bất kỳ đường cong nào tùy theo dự kiến của
người thiết kế nhằm mục đích triệt tiêu ứng suất kéo
trong bêtông. Kích thước, trọng lượng khối lắp ghép
không bò hạn chế do chuyên chở.

2- Dầm có cốt thép dự ứng được kéo căng sau trên bêtông :
Hình 5.7 Bố trí cốt thép dự ứng lực trong dầm I 33m Hình 5.8 Bố trí cốt thép dự ứng lực dầm T 33m (sử dụng 7 bó 12,7mm)

3- Cốt thép dự ứng lực ngang trong dầm giản đơn :
Hình 5.9 Bố trí cốt thép dự ứng lực ngang cầu
4- Cốt thép thường trong dầm dự ứng lực :
Tương tự nguyên tắc áp dụng cho dầm BTCT thường,
nhưng không có cốt thép chủ và cốt thép xiên thường
( đã có cốt thép DƯL ). Đặc biệt, cần phải có các cốt thép
chòu ứng lực cục bộ, được bố trí ở khu vực đầu dầm
bên dưới các mấu neo.
Thường có các kiểu cầu với mặt cắt liên hợp
bao gồm phần dầm chủ DƯL dạng I hay chữ T được chế tạo
sản xuất trong nhà máy và phần bản đúc bêtông tại
chỗ trên các dầm chủ đó.

Hình 5.12 Mặt cắt
kết cấu nhòp liên hợp
gồm dầm I lắp ghép
và bản đúc bêtông tại chỗ

5.2 VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ CHO DẦM DƯL :
5.2.1 Các loại cốt thép dự ứng lực :
1- Sợi đơn cường độ cao :
Các sợi cốt thép cường độ cao tròn nhẵn hoặc có gờ
đường kính 3÷ 5mm được đặt phân bố đều trong kết cấu
nhòp bản DƯL. Chúng được kéo căng trước khi đổ bêtông.

phải cách 20cm buộc một chỗ.
Hình 5.13 Các loại cốt thép DƯL

4- Thanh cốt thép cường độ cao :
Các thanh cốt thép cường độ cao có thể tròn nhẵn
hoặc có gờ. Để kéo căng chúng cần phải dùng loại kích
đặc biệt hoặc dùng phương pháp nhiệt điện. Có thể dùng
các thanh này làm cốt đai DƯL hoặc cốt thép DƯL
ngang cầu để nối các khối dầm lắp ghép với nhau.
Khi làm cốt đai DƯL, các thanh này cần phải được
đặt thẳng đứng hoặc nghiêng góc 75÷ 80
o
Chúng được
phủ một lớp bitum và được quấn băng giấy ở ngoài để
không bò dính bám với bêtông, rồi mới đặt vào trong
ván khuôn. Một đầu thanh có thể làm sẵn theo dạng
mũ bulông, đầu kia có ren răng và bắt ê-cu, có thể dùng
các loại kích riêng nhỏ và đặc biệt để kéo căng. Đường
kính các thanh cốt thép cường độ cao thường từ
20÷ 40mm.

5- Cầu bản dự ứng lực :
Các cầu bản DƯL nhòp giản đơn thường là dạng
lắp ghép từ các khối nguyên dài với mối nối dọc cầu.
Mỗi khối thường có bề rộng khoảng 100 cm để thuận
tiện ghép thành các bề rộng cầu khác nhau. Chiều cao
mỗi khối chọn trong khoảng H = L/30 - L/25.
Cốt thép DƯL thường được bố trí theo kiểu cốt thép
dây đàn nghóa là gồm nhiều sợi đơn có gờ hoặc tao cáp
( bó xoắn bảy sợi ) riêng rẽ đặt song song thành

từ l6÷ 56 sợi. Với bó 24 sợi 5mm thường có đường kính
bản ngăn 80mm, dày 8÷ 10 mm, đường kính thanh lõi
14mm, chiều dài thanh lõi 270 mm.

Hình 5.16 Neo quaû chaùm

2- Neo hình chóp cụt kiểu Nga :
Để neo các đầu bó sợi song song khi kéo căng trên
bêtông thì có thể dùng mấu neo hình chóp cụt (H.5.17).
Vỏ neo bằng thép có khoét lỗ thủng hình chóp cụt có
ren răng phù hợp với kích thước lỗ thủng ở vỏ neo.
Các đầu sợi cốt thép được luồn qua lỗ thủng ở vỏ neo
và sau khi đã kéo căng xong bằng loại kích hai tác dụng
thì đóng lõi neo vào để giữ sợi thép cố đònh trong vỏ
neo. Vì bề mặt lõi neo có ren răng nên tác dụng nêm
chặt tăng lên. Trong lõi neo có khoan lỗ dọc để nối với
vòi máy để bơm vữa XM lấp lòng ống chứa bó cáp
DƯL.
Mấu neo hình chóp cụt cũng còn được dùng làm
mấu neo tạm thời để kéo căng các cốt thép trên bệ.
Sau khi cốt thép đã truyền lực nén vào bêtông dầm thì
tháo bỏ các neo này

3- Neo tổ ong kiểu Nga :
Các đầu sợi cốt thép có thể được chèn cho to ra rồi
lồng vào các lỗ chờ sẵn trên mấu neo tổ ong. Có thể làm
neo kiểu liền khối hoặc kiểu lắp ghép cố đònh (H.5.18).
Neo kiểu liền khối dạng hình trụ thép với nhiều lỗ khoan
để luồn các sợi cốt thép. Trên bề mặt bên trong của
vỏ neo hình trụ được ren răng để bắt giữ vào đầu kích.

1- Xilanh 2- Kiểu ngàm kẹp mấu neo 3- Mấu neo 4- Nêm 5- Bó sợi cốt thép
6- Xilanh ngoài 7- Xilanh trong 8- Ngàm giữ sợi cốt thép 9- Vỏ neo chóp cụt
10- Lõi neo chóp cụt

5.2.4 Các hệ thống DƯL của công ty Freyssinet :
Công ty Freyssinet ( Cộng hoà Pháp ) đã chế tạo và
áp dụng thành công với những cải tiến liên tục các
hệ thống DƯL khác nhau. đâây, chỉ giới thiệu hệ Ở
thống tiên tiến nhất và đã áp dụng ở Việt Nam ( cầu chữ
Y, cầu Tân Thuận, cầu Niệm, cầu Gianh, cầu Sài
Gòn ).
Hệ thống K dùng cho trường hợp tạo DƯL trong.
Hệ thống l và hệ thống 2 dùng cho trường hợp tạo
DƯL ngoài. Ngoài hệ thống K còn hệ thống C hiện
nay đang được sử dụng rất phổ biến ( xem phần phụ lục )
1- Hệ thống K :
a) Các thành phần cấu tạo chung :
Hệ thống này thỏa mãn mọi yêu cầu khắt khe nhất
của các tiêu chuẩn Châu Âu và tiêu chuẩn Hoa Kỳ,
có thể tạo ra các DƯL lớn đến 10200kN. Hệ thống này
cho phép lựa chọn các số lượng cáp tùy mức cần thiết.
Các cáp có thể được kéo căng chỉ bằng một loại thao tác
lặp lại nhiều lần và thuận tiện cho mọi kết cấu DƯL.

b) Boọ neo chuỷ ủoọng :
Hỡnh 5.20 Boọ neo chuỷ ủoọng
c) Boọ noỏi caực maỏu neo :
Hỡnh 5.21 Boọ noỏi caực maỏu neo

Hình 5.22 Neo chuû ñoäng kieåu A, A'