Phân tích ảnh hởng của các tham số
cấu tạo đến trạng thái chịu lực trong
kết cấu nhịp cầu cong BTCT trên đờng ôtôTS. hoàng hà
ks nguyễn hữu hng

Bộ môn CTGTTP - ĐH GTVT
Tóm tắt: Bi viết giới thiệu một số kết quả nghiên cứu ảnh hởng của các tham số cấu tạo
đến trạng thái chịu lực trong kết cấu nhịp cầu cong BTCT trên đờng ôtô. Kết quả nghiên cứu
có khả năng hỗ trợ công tác nghiên cứu, tính toán thiết kế các công trình cầu cong BTCT trên
thực tế.
Summary: The report introduces the researched results about influence of structural
parameters on loaded state of span structure of reinforced concrete curved bridge on otoroad
in Vietnam.
1. Mở đầu
Cùng với quá trình xây dựng và phát triển
đất nớc ta hiện nay, do tốc độ đô thị hóa
nhanh đã gây ra tình trạng ách tắc giao thông
ngày càng có xu thế nghiêm trọng ở nhiều
thành phố và các khu đô thị.
Một trong những giải pháp có hiệu quả là
xây dựng các nút giao cắt không cùng mức
(nút giao cắt lập thể). Đặc điểm của các nút
giao cắt lập thể là đảm bảo thông xe an toàn
và liên tục qua nút, nhờ đó mà nâng cao năng
lực thông xe của tuyến đờng.

Hình 1. Cầu cong ở nút Nam Chơng Dơng
- H nội.

mặt kiến trúc, mỹ quan của các công trình.
Bài viết đề cập một số kết quả phân tích
ảnh hởng của các tham số cấu tạo cơ bản
đến sự biến đổi trị số nội lực biến dạng trong
kết cấu nhịp cầu cong BTCT trên đòng ôtô.

Hình 2. Cầu cong trong các nút giao thông lập thể
v đờng nhiều tầng.
2. đặc điểm cấu tạo của kết cấu
nhịp cầu cong
2.1. Các yêu cầu chung
Do phải thỏa mãn các chỉ tiêu kỹ thuật
của tuyến đờng, kết cấu nhịp cầu cong
thờng có cấu tạo phức tạp. Cầu có thể nằm
trên đờng cong có bán kính không đổi, bán
kính thay đổi, trên đoạn cong có các đoạn
thẳng xen giữa, đờng cong đảo chiều
Trong trờng hợp địa hình phức tạp còn
phải thiết kế cầu cong có dạng xoắn ốc nh
cầu dẫn ở đầu cầu Thanh trì (Hà Nội) đang
xây dựng. Trên hình 3 giới thiệu các dạng
đờng cong cơ bản áp dụng cho quĩ đạo tim
các cầu cong trên mặt bằng.
Tuy một số công trình cầu cong đã đợc
xây dựng nh ở nút giao thông nam cầu
Chơng Dơng (Hà nội), cầu dẫn vào nhà ga
sân bay Nội Bài, tuyến cầu dẫn đầu cầu Mỹ
Thuận, cầu vợt Hoàng Long (Thanh Hóa)
nhng nhìn chung kinh nghiệm thiết kế và xây
dựng các công trình cầu cong của ngành xây

Bán kính của đờng cong (R).
Độ mở rộng phần đờng xe chạy trên
cầu (m).
Tốc độ khai thác của tải trọng trên cầu (v).
Siêu cao mặt cầu phần xe chạy trên
đoạn cong (i
sc
).

Bán kính đờng cong đứng trên cầu
(R
đ
).
Độ dốc dọc ( i
d
).
Ngoài ra còn phải quan tâm tới các yêu
cầu về tĩnh không, tầm nhìn dới cầu, hay
chiều dài các đoạn chuyển tiếp từ đoạn cầu
thẳng vào cầu cong
Một vấn đề khác cũng đòi hỏi quan tâm
đúng mức là do trạng thái nội lực biến dạng
rất phức tạp, các cầu cong BTCT có cấu tạo
và sơ đồ bố trí cốt thép thờng và dự ứng lực
khác biệt và phức tạp hơn dẫn đến cấu tạo chi
tiết khác cũng có sự biệt so với các cầu trên
đờng thẳng thông thờng.
Hiện nay, bên cạnh việc tiến hành xây
dựng chúng ta đang gấp rút bổ sung các
nghiên cứu, đúc kết thêm kinh nghiệm cũng

KCAT - khoảng cách an toàn của trụ (tính
từ mép lề đờng đến mép thân
trụ, thờng có thể lấy từ 1 - 2 m);
L
nhịp
- tổng chiều dài các nhịp cầu vợt.
Trờng hợp tuyến dới cầu không lớn chỉ
dùng 1 nhịp. Với trờng hợp nhiều nhịp cần
mở rộng và bố trí trụ trung gian ở giải phân
cách (GPC).
Hình 4.
Đảm bảo về tầm nhìn trong các nút
giao thông lập thể. Yêu cầu chung là phải
đảm bảo cho ngời lái xe nhìn thấy biển báo
hay đầu đảo trong nút từ khoảng cách ít nhất
là 180 m.
Phải vợt qua đợc những vật kiến trúc
cần bảo tồn bên dới cầu.
Đảm bảo khả năng chịu các loại tải
trọng tác dụng trong giai đoạn thi công và khai
thác.
Hài hoà về mặt kiến trúc, phù hợp với
trình độ công nghệ xây dựng hiện tại.
b. Chiều rộng cầu v phần mở rộng

maxsc
2
+
(2)
trong đó:
v - vận tốc thiết kế, km/h;
i
sc
- độ siêu cao tính theo %;
f - hệ số ma sát ngang của mặt đờng.
Giá trị f tham khảo bảng 3.
Trị số bán kính cong tối thiểu tính theo
công thức (2) áp dụng cho các cầu cong trên
các tuyến giao thông, tại các nút giao lập thể,
tốc độ thiết kế (v) có thể lấy bằng 0,7 giá trị
tốc độ thiết kế của xe trớc khi vào nút, theo
đó bán kính tối thiểu của các cầu cong trong
nút cũng giảm đi. Điều này sẽ làm giảm bớt
khó khăn về mặt bằng xây dựng các nút giao
lập thể.
Bảng 1
Bề rộng cẩu khi cầu xây dựng trong thnh phố
Tốc độ thiết kế, km/h 40 50 60 70 80 90 100
Bề rộng làn , m 3,00 3,50 3,50 3,50 3,75 3,75 3,75
Bề rộng mặt cầu 2 làn, m 6,00 7,00 7,00 7,00 7,50 7,50 7,50
Bề rộng mặt cầu 4 làn, m 12,0 14,0 14,0 14,0 15,0 15,0 15,0

Ngoại trừ
những cầu
nhánh rẽ, các

.

Hai tham số bán kính cong (R) và chiều
dài nhịp (L) quyết định độ cong của kết cấu
từ đó ảnh hởng trực tiếp đến trạng thái nội
lực và biến dạng trong kết cấu nhịp. Trên
bảng 4 giới thiệu ví dụ kết quả nghiên cứu
đờng ảnh hởng nội lực biến dạng cho cầu
cong một nhịp theo [3].
Kết quả trên bảng 4 cho thấy tỷ số L/R
ảnh hởng rất lớn tới nội lực trong kết cấu nhịp
cầu cong. Đặc biệt chú ý khi tỷ lệ này bằng 3
nội lực tăng một cách đột biến.
Trên thực tế, thiết kế cầu cong thuộc lớp
bài toán khó ở cả khâu cấu tạo và tính toán.
Trong thành phố và các khu đô thị, do mặt
bằng xây dựng chật hẹp và yêu cầu vận tốc
phơng tiện không lớn vì vậy thờng chọn bán
kính rất nhỏ, ở trờng hợp đặc biệt có thể phải
sử dụng R
min
= 10 m. Để phù hợp với điều kiện
chịu lực cần chọn tỷ lệ L/R 2, cho các
chiều dài nhịp L 20 m.
Bảng 2
Phần mở rộng mặt cầu trong trờng hợp có 2 ln xe (khổ 7 m)
Tốc độ thiết kế, km/h
Bán kính
cong, m
50 60 70 80 90 100 110 120

sự biến đổi bán kính cong. Trên bảng 5 là kết
quả tính toán thử nghiệm cho kết cấu nhịp
cong có chiều dài L = 25 m, bán kính cong
thay đổi từ 20 - 70 m. Bảng 4
Dầm cong một nhịp có bố trí
gối chống xoắn ở hai đầu nhịp

Tung độ đờng ảnh hởng khi P =1 đặt tại các vị trí
Mặt cắt EJ/GJ
x
L/R
0 L/8 L/4 3L/8 L/2 5L/8 3L/4 7L/8 L
G/T chuẩn
nhân vào
tung độ
Đờng ảnh hởng mô men uốn do lực đơn vị di động theo tim dầm
0,0 0,00 0,09 0,19 0,16 0,12 0,09 0,06 0,03 0,00
1,0 0,00 0,10 0,20 0,17 0,14 0,11 0,07 0,03 0,00
1,5 0,00 0,11 0,22 0,20 0,17 0,13 0,09 0,04 0,00
2,0 0,00 0,14 0,26 0,25 0,22 0,18 0,13 0,06 0,00
2,5 0,00 0,20 0,37 0,39 0,37 0,32 0,23 0,12 0,00
L/4
0,1 -
10,0
3,0 0,00 0,67 1,25 1,54 1,61 1,45 1,10 0,59 0,00


L
0,0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
1,0 0,00 -0,02 -0,03 -0,05 -0,05 -0,05 -0,03 -0,02 0,00
1,5 0,00 -0,03 -0,06 -0,08 -0,09 -0,08 -0,06 -0,03 0,00
2,0 0,00 -0,05 -0,11 -0,14 -0,16 -0,14 -0,11 -0,06 0,00
2,5 0,00 -0,11 -0,29 -0,29 -0,31 -0,29 -0,29 -0,12 0,00
L/ 4
0,1 -
10,0
3,0 0,00 -0,58 -1,09 -1,44 -1,56 -1,43 -1,09 -0,59 0,00 L
Đờng ảnh hởng độ võng khi P =1 di động dọc tim dầm
0,0 0,00 -0,76 -1,43 -1,90 -2,08 -1,90 -1,43 -0,76 0,00
1,0 0,00 -0,96 -1,80 -2,38 -2,60 -2,38 -1,80 -0,96 0,00
1,5 0,00 -1,33 -2,47 -3,26 -3,55 -3,26 -2,47 -1,33 0,00
2,0 0,00 -2,29 -4,25 -5,59 -6,07 -5,59 -4,25 -2,29 0,00

0,01L
3
/EJ
2,5 0,00 -0,62 -1,15 -1,50 -1,63 -1,50 -1,15 -0,62 0,00 0,1L
3
/ EJ
0,1
3,0 0,00 -1,10 -2,04 -2,67 -2,89 -2,67 -2,04 -1,10 0,00 1,0L
3
/ EJ

khi tham số chiều dài nhịp thay đổi từ
20 - 30 m.

1. Lựa chọn cấu tạo hợp lý là một trong
những nội dung phức tạp và có ý nghĩa quan
trọng trong bài toán thiết kế cầu cong. Mức độ
khó khăn còn tăng thêm trong trờng hợp mặt
bằng xây dựng chật hẹp nh trong các nút
giao thông lập thể hay trong đô thị.
ở một khía cạnh khác của vấn đề, trong
điều kiện tỷ lệ L/R đợc chọn hợp lý và không
đổi, sự biến thiên nội lực và độ võng khi chiều
dài nhịp và bán kính thay đổi cũng cho thấy
yêu cầu cần nghiên cứu đầy đủ hơn.
Trên bảng 7 giới thiệu một số kết quả
khảo sát bớc đầu cho khoảng nhịp trung bình
từ 20 - 40 m khi bán kính cong thay đổi tơng
ứng nhằm cố định tỷ lệ L/R.
4. Kết luận
2. Kết quả phân tích trong các bảng 4, 5
và 6 cho thấy rõ tỷ lệ L/R có tác động rất nhậy
cảm với trạng thái ứng suất biến dạng trong
kết cấu. Kết hợp với các kết quả nghiên cứu
trong [2], [3], [4] và [5] cho thấy nên chọn tỷ
kệ L/R 2.
u
(T,m) 190,9 179,88 173,88 171,35 169,41 168,10 167,18 166,50 165,99 165,60 165,29
(T/m
143,18 134,91 130,40 128,51 127,06 126,08 125,39 124,88 124,49 124,20 123,97
2

khi bán kính cong thay đổi tơng ứng nhằm cố định tỷ lệ L/R = 0.5
L (m) 20 25 30 35 40
Ghi chú : Trong các bảng 5, 6 v 7
R (m) 40 50 60 70 80
M
u
(T.m) 125,25 167,18 213,09 286,20 363,83
+ Kết cấu bản giản đơn, chiều cao h = 1 m, rộng
B = 8 m
(T/m
2
)
183,47 125,39 92,50 135,17 115,11
+ M
u
M
x
(T.m) 18,05 24,19 35,63 48,17 60,39
, - Mô men uốn, ứng suất lớn nhất xuất
hiện trên kết cấu do đoàn xe H30.
+ M
x
, - Mô men xoắn, ứng suất tiếp lớn nhất
xuất hiện trên kết cấu do đoàn xe H30.
11,83 9,85 10,07 14,41 13,83
(T/m
2
)

3. Trong trờng hợp địa hình chật hẹp