Tr−êng ®¹i häc x©y dùng
KHoa cÇu ®−êng - Bé m«n cÇu hÇm

Ph¹m V¨n Th¸i - NguyÔn B×nh Hμ

ThiÕt kÕ

cÇu bª t«ng cèt thÐp

Hμ néi -10/ 2003


Giáo trình Cầu BTCT

1

Mục lục
1.

khái niệm chung về cầu bê tông cốt thép................................................7

1.1.
1.1.1.
1.2.
1.3.
1.3.1.
1.3.2.
1.3.3.
1.4.
1.5.
1.6.

2.1.
2.1.1.
2.1.2.
2.1.2.1.
2.1.2.2.
2.1.2.3.
2.2.
2.2.1.
2.2.2.
2.2.3.

Bê tông ................................................................................................................ 22
Yêu cầu chung ...................................................................................................... 22
Một số tính năng cơ lý của bê tông....................................................................... 22
Cờng độ............................................................................................................. 22
Biến dạng của BT............................................................................................... 23
Mô đuyn đn hồi (nén) v mô đuyn cắt:.......................................................... 24
Cốt thép .............................................................................................................. 25
Yêu cầu:................................................................................................................ 25
Một số tính năng cơ lý chủ yếu ............................................................................ 25
Chế tạo cốt thép .................................................................................................... 26

3.

Cầu bản Bê tông cốt thép .................................................................................27

3.1.
3.2.
3.3.
3.4.

Dầm chủ................................................................................................................ 39
Dầm ngang............................................................................................................ 39
Dầm dọc phụ......................................................................................................... 40
Ví dụ ..................................................................................................................... 40
Kết cấu nhịp cầu dầm giản đơn lắp ghép ........................................................ 40


Giáo trình Cầu BTCT
4.3.1.
4.3.2.
4.3.3.
4.3.4.
4.3.5.
4.3.6.
4.4.
4.5.
4.5.1.
4.5.2.
4.5.3.
4.5.4.
4.5.5.
4.5.6.
4.5.7.
4.6.
4.7.
4.7.1.

2

4.8.

Cốt thép bản mặt cầu ............................................................................................ 46
Cốt chủ.................................................................................................................. 47
Cốt thép chống co ngót:........................................................................................ 48
Cốt xiên................................................................................................................. 49
Cốt đai: ................................................................................................................. 49
Mối nối ................................................................................................................. 50
Một số yêu cầu khác ............................................................................................. 50
Khái niệm về kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trớc (BTCTUST):............ 51
Các phơng pháp tạo ứng suất trớc trong bê tông ....................................... 51
Phơng pháp kéo cốt thép trớc khi đổ bê tông (phơng pháp căng trớc - căng
trên bệ) ................................................................................................................. 51
Phơng pháp kéo cốt thép sau khi đổ bê tông (phơng pháp căng sau - căng trên
bê tông) ................................................................................................................ 52
Cấu tạo cốt thép ứng suất trớc, neo v kích .................................................. 53
Cốt thép cờng độ cao .......................................................................................... 53
Neo cốt thép UST.................................................................................................. 58
Neo ngầm ............................................................................................................ 58
Neo cốc (Karovkin)............................................................................................ 60
Neo hình côn (neo hình nón cụt)...................................................................... 60
Neo của VSL, OVM v một số hãng khác ....................................................... 61
Kích ...................................................................................................................... 69
Cấu tạo cầu dầm giản đơn BTCTUST............................................................. 72
Đặc điểm chung:................................................................................................... 72
Nguyên lý cấu tạo ................................................................................................. 72
Kích thớc cơ bản ................................................................................................. 81
Bố trí cốt thép ứng suất trớc................................................................................ 82
Yêu cầu chung .................................................................................................... 83
Đối với dầm căng trớc ..................................................................................... 84
Dầm nguyên khối có cốt thép căng sau............................................................ 84
Cốt thép thờng trong dầm UST ........................................................................... 90

5.2.3.1.
5.2.3.2.
5.2.3.3.
5.2.3.4.
5.2.4.
5.2.4.1.
5.2.4.2.
5.2.5.
5.2.5.1.
5.2.5.2.
5.2.6.
5.2.6.1.
5.2.6.2.
5.2.6.3.
5.3.
5.3.1.
5.3.2.
5.3.3.
5.3.4.
5.3.4.1.
5.3.4.2.
5.3.4.3.
5.3.5.
5.4.
5.4.1.
5.4.2.
5.4.3.
5.4.3.1.
5.4.3.2.
5.4.3.3.

Lực cắt: ............................................................................................................. 112
Bản kê bốn cạnh.................................................................................................. 112
Xác định mô men:............................................................................................ 112
Xác định Lực cắt .............................................................................................. 113
Tính toán bản mặt cầu của kết cấu nhịp không có dầm ngang ........................... 114
Xác định nội lực do tải trọng cục bộ .............................................................. 114
Xác định nội lực do bản lm việc không gian với kết cấu nhịp ................... 114
Xác định nội lực tổng cộng: ............................................................................ 116
Tính hệ số phân phối ngang............................................................................ 116
Phơng pháp đòn bẩy.......................................................................................... 117
Phơng pháp Nén lệch tâm:................................................................................ 117
Phơng pháp coi dầm ngang l dầm liên tục kê lên gối đn hồi ........................ 119
Cách tính hệ số phân phối ngang ........................................................................ 121
Đối với tải trọng tập trung:............................................................................ 121
Tải trọng tập trung: bánh xe ô tô, xe đặc biệt............................................... 122
Đối với tải trọng phân bố ................................................................................ 122
Sự biến đổi của hệ số phân phối ngang theo chiều di nhịp ............................... 123
Tính Nội lực trong dầm dọc của hệ mặt cầu (dầm dọc phụ) ....................... 124
Tĩnh tải:............................................................................................................... 124
Hệ số phân bố ngang .......................................................................................... 124
Xác định Mô men tính toán ................................................................................ 125
Do hoạt tải: ....................................................................................................... 125
Do tĩnh tải:........................................................................................................ 125
Công thức xác định mô men tính toán:.......................................................... 125
Xác định lực cắt tính toán ............................................................................... 126
Tính Nội lực trong dầm ngang........................................................................ 127
Dầm ngang nhiều nhịp........................................................................................ 127
Nội lực do tải trọng cục bộ ................................................................................. 127
Nội lực do dầm ngang tham gia lm việc cùng với kết cấu nhịp ................. 130
Dầm ngang một nhịp .......................................................................................... 131

5.8.3.3.
5.8.3.4.
5.8.3.5.
5.8.3.6.
5.8.4.
5.8.5.
5.8.5.1.
5.8.5.2.
5.8.5.3.
5.8.6.
5.8.6.1.
5.8.6.2.
5.8.6.3.
5.8.6.4.
5.8.6.5.
5.8.7.
5.8.7.1.
5.8.7.2.
5.8.7.3.
5.8.8.
5.8.9.
5.8.9.1.
5.8.9.2.
5.8.10.
5.8.10.1.
5.8.10.2.
5.8.10.3.
5.8.11.
5.8.12.
5.8.12.1.

Tính toán ổn định chống nứt theo ứng suất pháp................................................ 171
Nội dung kiểm tra 1 ......................................................................................... 172
Nội dung kiểm tra 2 ......................................................................................... 173
Nội dung kiểm tra 3 ......................................................................................... 175
Nội dung kiểm tra 4 ......................................................................................... 176
Đặc điểm về tính toán ổn định chống nứt theo ứng suất pháp của kết cấu
nhịp bản:........................................................................................................... 177
Tính cờng độ do tác dụng của ứng suất cắt v ứng suất nén chính................... 178
Công thức tính toán tổng quát........................................................................ 178
Tính cờng độ do tác dụng của ứng suất cắt .............................................. 183
Tính cờng độ do tác dụng của ứng suất nén chính (khi không có y) ....... 183
Tính ổn định chống nứt do tác dụng của ứng suất kéo chính ............................. 184
Tính toán về trợt trong các mối nối .................................................................. 186
Tính toán về trợt trong các mối nối nằm ngang ......................................... 186
Tính toán về trợt trong các khe nối thẳng đứng ......................................... 186
Tính ứng suất y để xác định nc, kc .................................................................. 187
ứng suất do phản lực gối A ............................................................................. 187
ứng suất do tác dụng của tải trọng tập trung P............................................ 189
ứng suất do tác dụng của tĩnh tải phân bố đều............................................. 189
Kiểm tra ứng suất cốt thép trong giai đoạn khai thác ......................................... 190
Tính cờng độ của tiết diện nghiêng trong giai đoạn khai thác, tính cốt đai...... 191
Theo Mô men uốn:........................................................................................... 191
Theo lực cắt ..................................................................................................... 191
Tính cờng độ v ổn định của dầm trong giai đoạn căng cốt thép ..................... 192
Dầm chịu nén đúng tâm .................................................................................. 192
Dầm chịu nén lệch tâm.................................................................................... 193
Tính ảnh hởng độ võng của dầm.................................................................. 195


Giáo trình Cầu BTCT

6.2.8.
6.3.
6.3.1.
6.3.2.
6.3.3.
6.3.3.1.
6.3.3.2.
6.3.3.3.
6.3.3.4.

Khái niệm ......................................................................................................... 201
Các dạng gối cầu .............................................................................................. 201
Gối trợt.............................................................................................................. 201
Gối tiếp tuyến ..................................................................................................... 202
Gối con lăn di động v cố định đối xứng............................................................ 203
Gối cao su (elastomeric bearing) ........................................................................ 203
gối bán cố định (Lead rubber Bearing)............................................................... 205
Gối cong, gối hình cầu........................................................................................ 207
Gối chậu (Pot Bearing) ....................................................................................... 207
Gối đĩa ................................................................................................................ 209
Bố trí v Tính toán gối cầu ............................................................................. 209
Bố trí gối cầu ...................................................................................................... 209
Tính gối thép v bê tông cốt thép........................................................................ 210
Tính gối cao su có tấm thép bên trong................................................................ 212
Kiểm tra ứng suất nén trong cao su ............................................................... 212
Tính chiều dy ton bộ của phần cao su hc trong gối di động theo điều kiện
chịu lực trợt .................................................................................................... 212
Tính góc trợt do phản lực ngang T (do lực hãm)........................................ 212
Kiểm tra độ lún (thẳng đứng) đ của gối ....................................................... 213


Thi công trên gin giáo di động (moveable scaffolding system - MSS) ...... 217
Đ giáo nằm phía dới cầu (Underslung MSS) ............................................. 217
Đ giáo nằm phía trên cầu (Overhead MSS).................................................. 218
Bố trí cáp ứng suất trớc ..................................................................................... 219
Cầu dầm BTCTUST thi công bằng phơng pháp hẫng cân bằng .............. 220
Nguyên lý ........................................................................................................... 220
trình tự thi công .................................................................................................. 220
Các kích thớc cơ bản......................................................................................... 223
Tỷ lệ nhịp v tỷ số h/l....................................................................................... 223
Đờng biên dới của dầm: .............................................................................. 223
Mặt cắt ngang: ................................................................................................. 223
Bố trí cáp ứng suất trớc ..................................................................................... 228
Bố trí cáp ứng suất trớc trong bản mặt cầu v sờn dầm.......................... 228
Bố trí cốt thép dầm chủ ................................................................................... 229
Nguyên lý tính toán ............................................................................................ 234
Tính toán độ vồng v cao độ đổ bê tông............................................................. 238
Độ vồng do xe đúc:........................................................................................... 239
Độ vồng i ...................................................................................................... 240
Tính độ võng trong quá trình thi công .......................................................... 241
Cầu dầm BTCTUST thi công bằng Phơng pháp đúc đẩy.......................... 243
khái niệm ............................................................................................................ 243


Giáo trình Cầu BTCT

6

7.4.2.
7.4.3.
7.4.4.

Sơ lợc lịch sử phát triển cầu BTCT

Cầu BTCT xuất hiện đầu tiên vo những năm 70 của thế kỷ XIX, sau khi Xi măng đợc phát
minh vo khoảng năm 1825, việc đặt thép vo BT xuất hiện lẻ tẻ vo những năm 1835-1850.
Từ năm 1855 trở đi BTCT mới chính thức ra đời tại Pháp.
Năm 1875 Joseph Monier đã xây dựng cầu BTCT đầu tiên di 50ft (15,24m) rộng 13ft
(3,96m). Kỹ s ngời Pháp Francois Hennebique đã phát triển mặt cắt ngang dạng T, ông v
những học trò của ông nh kỹ s ngời Thuỵ Sĩ Robert Maillart đã xây dựng một vi cầu vòm
BTCT nổi tiếng, Những cầu BTCT của Maillart đợc xem nh l biểu tợng về thẩm mỹi
Giai đoạn cuối thế kỷ XIX cầu BTCT chủ yếu l cầu nhịp nhỏ - cầu bản, dầm, vòm. Năm 1896
ngời ta đã xây dựng cầu vòm nhịp 45m tại nớc Ngaii.
Giai đoạn đầu thế kỷ XX cầu BTCT đã phát triển mạnh mẽ ngoi dạng đơn giản, ngời ta đã
bắt đầu lm cầu liên tục, cầu khung, dầm công xon nhịp đến 30-40m. Trong giai đoạn ny cầu
thờng dùng phơng pháp đổ bê tông liền khối v l BTCT thờng nên nhịp nhỏ
Thời kỳ đầu trong lịch sử của BTCT, năm 1888 một ngời Mỹ tên l P.H Jackson ở San
Francisco đã có ý tởng rất hay. Ông ta nghĩ rằng sợi thép m đã đợc sử dụng trong BTCT
nếu ngay từ đầu đợc kéo căng thì kết quả kết cấu ny sẽ khoẻ hơn nhiều so với kiểu BTCT.
Những cuộc thí nghiệm của Jackson đã không bao giờ thnh công vì hầu nh chắc chắn l do
những sợi thép ở thời kỳ đó không đủ chịu kéo. Năm 1930 Eugène Freyssinet ngời Pháp
bắt đầu sử dụng sợi thép cờng độ cao v đã mở ra một khái niệm mới khác trong ngnh xây
dựng BTCT ứng suất trớc.
BTCTUST ra đời đầu tiên ở Pháp ngay từ những năm 30 của thế kỷ XX đến cuối những năm
1940 thì phát triển mạnh. Từ những năm 50 đã xây dựng những cầu dầm giản đơn BTCTUST
nhịp 60-70m v từ những năm đầu thập kỷ 60 họ đã sử dụng công nghệ hẫng trong xây dựng
cầu BTCT. Năm 1964 cầu Orleron di 2832m gồm 46 nhịp (nhịp chính di 79m) đợc xây
dựng bằng phơng pháp lắp hẫng, cầu Calix di 1200m gồm 3 nhịp chính 113+156+113 ở hai
bờ có cầu dẫn nhịp 70m
Song song với công nghệ lắp hẫng, ở Pháp cũng phát triển nhiều công trình đúc hẫng (thờng
dùng cho các nhịp 80-130m) ví dụ cầu dầm liên tục Gennevillies gồm phần cầu chính có 5
nhịp đối xứng, cầu treo dây văng Brontonne bắc qua sông Sein có nhịp chính di 320m dầm

2
3
4

Name
Wanxiang
Krk-1 (east span)
Jiangjiehe
Yongjiang

5

Gladesville

6
7
8
9

Ponte da Amizade
Bloukrans
Arrỏbida
Sandử

10
11
12
13
14
15


Sydney

Australia

1964

305

Parana River
Bloukrans River
Oporto
Kramfors

Brazil/Paraguay
South Africa
Portugal
Sweden

1964
1983
1963
1943

290
272
270
264

Le Pont Chateaubriand

Fiumarella
Zaporoze
El Rincon Viaduct

Oita
Catenzaro
Dnepr River
Las Palmas
Danube River

Japan
Italy
Ukraine
Spain
Yugoslavia

1989
1961
1952
1994
1961

235
231
228
227
211

Bregentz
Yamaguchi


Year

Span

Austevoll
Lofoten
Pearl River

Norway
Norway
China

1998
1998
1998

301
298
279

Kristiansand

Norway

1994

260

Brisbane

Span

Remarks

Semmering

Austria

1989

250

Double pier
supports

Oporto

Portugal

1991

250

New Brunswick
Hubei

Canada
China

1997

1975
1987

240
236
231

Kochi
Texas

Japan
USA

1972
1982

230
229

Uruguay/Argentina 1976

220

18 Ponte Tancredo Neves
19 Mooney Creek
20 Agi-Gawa

Iguacu River
Mount White
Gifu

220

1.1.1. Việt Nam:

ở Việt Nam cầu BTCT đợc xây dựng từ thời Pháp thuộc với các dạng nh cầu bản, cầu dầm
hoặc gin đơn giản, cầu dầm hoặc gin mút thừa đợc thi công theo phơng pháp đúc tại
chỗ. Các kết cấu ny thờng có hai dầm chủ hoặc gin chủ, bản mặt cầu, dầm dọc, dầm
ngang. Bề rộng đờng ô tô khoảng 4-5m ví dụ cầu Ba Cng - QL1 tỉnh Vĩnh Long sơ đồ cầu:
14,5+30+14,5m (Hình 1-1), v các cầu đờng sắt đơn tuyến khổ đờng 1m, các cầu ny có
chiều di nhỏ hơn 20-30(m). Một số dạng dầm liên tục với chiều di nhịp 30-40(m). Cho đến
nay sau một thời gian di sử dụng hoặc do sự tn phá qua các thời kỳ chiến tranh nhiều cầu bị
phá huỷ hoặc h hỏng, xuống cấp phải thay thế bằng những cầu mới, tuy nhiên hiện nay một
số cầu đợc xây dựng từ thời Pháp thuộc hiện vẫn còn đang đợc sử dụng nh cầu Đầu Sấu
QL1 tỉnh Cần Thơ, Cái Xếp (Đồng Tháp), hoặc cầu mút thừa có dầm treo cầu Cái Bờng - QL
80 Đồng Tháp sơ đồ cầu 10+13,6+10m (nhịp đeo di 8,7m, công xon di 2,4m) chiều rộng
cầu 5,2m. Cầu vòm mút thừa Tân Lợi QL 80 Đồng Tháp.

Hình 1-1. Cầu Ba cng QL1 - Tỉnh Vĩnh Long

Những năm sau kháng chiến chống Pháp ta đã xây dựng lại một số cầu với kết cấu dầm giản
đơn lắp ghép tiết diện chữ T, đợc liên kết ngang bằng mối nối hn tại dầm ngang hoặc bằng
bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ. Kết cấu BTCT sử dụng cho cầu nhịp nhỏ nh cầu bản hay cầu
dầm với nhịp dới 22m. Khi kết cấu BTCTUST phát triển chúng ta đã ứng dụng thiết kế xây
dựng cầu Phủ Lỗ nhịp 18m. Đến những năm đầu thập kỷ 70 đã thiết kế v xây dựng các cầu
BTCTUST nhịp 24m, 33m (nhịp dẫn cầu Thăng Long H Nội)


10

Giáo trình Cầu BTCT

7,5m (trên trụ) đến 3,5m (tại giữa nhịp) v 2,75m (trên mố); chiều rộng ton cầu
12,8m. V một nhịp giản đơn di 49,4m, tiết diện hình hộp có chiều cao không thay
đổi (2,75m).


11

Giáo trình Cầu BTCT

+ Ngoi ra còn có một số cầu lớn khác: Cầu Quán Hầu (Quảng Bình), sơ đồ cầu phần
đúc hẫng 64,84+2x102+64,84 (m); Cầu Bắc Giang (Thị xã Bắc Giang Tỉnh Bắc
Giang), sơ đồ cầu: 45+55+90+45+55(m).

Hình 1-3. Cầu Phù Đổng

Hiện nay chúng ta đang thi công Cầu Kiền Quốc lộ 10 Hải phòng dạng cầu dây văng thi
công bằng công nghệ lắp hẫng....v chuẩn bị thi công cầu Cần Thơ qua sông Hậu có nhịp
chính 550m, cầu Bãi Cháy l cầu dây văng 1 mặt phẳng dây,
Công nghệ đúc đẩy: Cầu Mẹt Tuyến H Nội Lạng Sơn, Cầu Hiền Lơng vợt sông Bến Hải.
nhịp dẫn cầu Quán Hầu (Quảng Bình)
Ngoi việc xây dựng các cầu vợt sông, một trong những vấn đề đang quan tâm hiện nay l
thiết kế v thi công các cầu vợt trong các thnh phố lớn.
1.2.

Phơng hớng phát triển
1. Nghiên cứu sử dụng vật liệu mới: Bê tông chất lợng cao (High Performance
Concrete-HPC) v Thép chất lợng cao (High Performance Steel - HPS), fiberreinforced polymer (FRP)
2. Kết cấu mới, kết cấu tối u.
3. Nghiên cứu các phơng pháp tính toán truyền thống để tính toán cho kết cấu mới v
các phơng pháp tính toán mới


-

Cờng độ BT tăng theo thời gian

-

ít chịu ảnh hởng của môi trờng, chịu lửa, không mục, không gỉ, ít bị ăn mòn.

3. Có độ cứng lớn, ít bị ảnh hởng của xung kích do hoạt tải, tiếng ồn nhỏ, dao động ít.
4. Có thể đúc kết cấu thnh hình dáng bất kỳ thoả mãn yêu cầu kiến trúc, mỹ thuật.
5. Tính ton khối (kết cấu nhịp đúc tại chỗ) tốt.
6. Chi phí duy tu bảo dỡng thấp
1.3.3. Nhợc điểm

1. Trọng lợng bản thân lớn, cấu tạo nặng nề, vận chuyển lao lắp khó khăn (không vợt
đợc những kỷ lục về nhịp của cầu thép)
2. Bê tông chịu kéo kém dễ bị nứt: Nhất l BTCT thờng hay bị nứt ặ gỉ cốt thép lm
hạn chế phạm vi sử dụngiv
3. Thi công phức tạp: Chất lợng bị ảnh hởng bởi phơng pháp thi công, thời tiết;
thêm vật liệu lm ván khuôn.
4. Khó kiểm tra chất lợng công trình.
.....
1.4.

Phạm vi áp dụng

Đợc sử dụng rộng rãi đối với mọi loại kết cấu, đặc biệt l kết cấu chịu nén.
Cầu BTCTUST có thể kinh tế đối với nhịp nhỏ v trung bình, v thậm chí những nhịp trong
phạm vi 800ft (243,84m) đã từng đợc xây dựng ở Nhật Bản. Ngy nay cầu BTCTUST đã hầu

1 In
1 ft
=
12 In
10.000 Lb
20 tons
100 Lb/ft
130 K/In
6 psf
75 Lb/Sq.Ft
1000 psi
100 Lb/Ft3

Hệ mét
25,4mm
0,3048m
44,48KN
178KN
1460 N/m
23,13 MN/m
287,28 Pa
366 Kg/Sq.m
6,895Mpa
1Mpa = 10,2 Kg/cm2
1.602 Kg/m3


14

Giáo trình Cầu BTCT

+ Cầu bản giản đơn BTCTUST nhịp đến 18m (ô tô) v có thể lớn hơn.
+ Cầu dầm giản đơn, BTCT thờng, BTCTUST
Phạm vi áp dụng của cầu dầm giản đơn
Ô tô
Đờng sắt

BTCT thờng
7 - 20 (24)m
1 15 m

BTCTUST
12 - 42m
12 30m

+ Hiện nay tại nớc ta đã xây dựng cầu dầm nhịp giản đơn tiết diện hình hộp di 49,4m
1.6.2. Cầu dầm mút thừa:

Sơ đồ cầu không có mố, không dầm treo, phần mút thừa lm đối trọng để giảm mô men dơng
của nhịp giữa Hình 1-4 a, b, c)
+ Chiều di nhịp chính: L=10-45m (BTCTUST L lớn hơn)
+ Chiều di của nhịp biên nhịp hẫng: Lk = (0,3 0,4)L (Hình 1-4, a, b ); Lk = (0,25
0,3)L (Hình 1-4, c )
+ Chiều cao dầm tại giữa nhịp: h = (1/12-1/20)L BTCT;
+ Chiều cao dầm tại vị trí trụ: H = (1 1,5)h; riêng dạng trên Hình 1-4, c H2h; v


15

Giáo trình Cầu BTCT



L 1=(0,6-0,8)L 2

h0

H

h

c)
e)

L 1= (0,8-0,9)L 2

0,3L 1

h 0 = 2h

L

Ln =(0,4-0,6)L2

K
K=(0,25-0,3)L

L2

g)
L n=(0,5-0,6)L
L 1=(0,75-0,8)L2

+
Sơ đồ 3 nhịp: Lđ= (0,4-0,6)L2; L1=(0,6-0,8)L2
+
Nhiều nhịp có dầm treo: Lđ = (0,5-0,6)L2; L1=(0,75-0,8)L2;
Chiều cao dầm:

+
h = (1/12 1/20)L ữ (1/20 1/30) L BTCT; BTCTUST có thể (1/50
thậm chí 1/60)L
+
H= (1,5-1,8)h

Ưu:

+

So với kết cấu nhịp giản đơn cùng nhịp thì M ở giữa nhịp nhỏ vì có M ở gối ặ vợt
đợc nhịp lớn hơn (60-100-150vim)

+

Có thể điều chỉnh nội lực một cách hợp lý hơn

+

Trên các trụ chỉ có một gối ặ chịu lực đúng tâm ặ trụ có thể nhỏ hơn

+

Hệ tĩnh định ặ không bị ảnh hởng do lún mố trụ

-

Đối với các nhịp biên có chiều cao không thay đổi:

Hình 1-5. Cầu liên tục nhịp biên có chiều cao không thay đổi

+ L2 = 0,75L1=(L1+L3)/2; L3=2L2-L1 = 0,5L1; L4=(0,62-0,65)L3;
+ L1 Chiều di nhịp chính (có thể có nhiều nhịp chính);
+ L2 chiều di nhịp chuyển tiếp;
+ L3 chiều di nhịp có chiều cao không đổi;
+ L4: Chiều di nhịp sát mố
-

Tất cả các nhịp có chiều cao thay đổi:

Hình 1-6. Cầu liên tục có chiều cao thay đổi

+

L2 = (0,65-0,7)L1

Tỷ lệ chiều cao v chiều di nhịp:

+ Chiều cao trên trụ: H = (1/15-1/20)L1; Tốt nhất (1/17-1/18)L;
+ Chiều cao dầm tại giữa nhịp: h =(1/30-1/40)L1; thậm chí theo Jacques Mathivat tỷ số
ny có thể giảm đến (1/60)L1 ix ; tốt nhất (1/36)L1; không đợc nhỏ hơn 2m để đảm
bảo việc thi công dễ dng, thuận tiện cho công tác duy tu bảo dỡngx
+ Chiều cao dầm trên mố (1/22ữ1/33), tốt nhất 1/27 v 2m.
+ Đối với tiết diện có chiều cao không đổi thi công bằng: đúc đẩy H/L = (1/15-1/17)tốt nhất 1/16; Đúc hẫng: H/L = (1/17-1/20); tốt nhất: 1/18
Các kích thớc khác xem phần 7.3.3

biến của bê tông ặ ứng dụng nơi địa chất tốt.

+

Cấu tạo phức tạp

+

Thi công khó khăn hơn

Phạm vi áp dụng: 60-150 (200m, 300m)
1.7.

Hệ thống cầu khung

Trong cầu khung, kết cấu nhịp v trụ liên kết cứng với nhau, vì vậy kết cấu nhịp v trụ cùng
đồng thời lm việc chịu uốn. Vì phát sinh mô men uốn trong mặt cắt ngang của trụ cầu lm
giảm độ lớn của mô men dơng trong kết cấu nhịp, nhờ vậy cầu khung so với cầu dầm giảm
đợc chiều cao xây dựng, giảm đợc khối lợng của BT trong kết cấu nhịp.
Trụ của cầu khung lm việc chịu nén v chịu uốn ặ yêu cầu cốt thép chịu lực ặ việc xây
dựng chúng l phức tạp so với trụ nặng v trụ BTCT của cầu dầm.
Trong những cầu bằng BTCT trên đờng ô tô, có thể áp dụng những dạng sau: (Hình 1-7)
Đối với cầu khung trụ nhẹ (Hình 1-7. a, d, e) đặc trng l chiều dy trụ (dọc theo nhịp) không
lớn do sự lm việc hợp lý của chúng trong công trình, ở đây cần thiết đảm bảo hình dáng đẹpxi

+ Cầu 1 nhịp không khớp với trụ nhẹ (Hình 1-7. a): h/L =(1/15-1/20); chiều rộng của
trụ theo mặt chính (1/10-1/15)h, Phạm vi áp dụng 30-40m; Khi liên kết giữa trụ v
bệ móng l khớp: h/L =(1/15-1/20); chiều rộng của trụ theo mặt chính phía dới
bằng (1/22)htrụ, phía trên bằng (1/10-1/15)htrụ; Phạm vi áp dụng 20-30m;
+ Cầu 1 nhịp kiểu cổng không khớp v có khớp (Hình 1-7. b, c): h/L =(1/20-1/22);


2

1

1

1

H×nh 1-7 – CÇu khung b»ng BTCT (1. Khíp; 2. Khe nèi) d. Kh«ng lín h¬n 50m-70m

H×nh 1-8. S¬ ®å cÇu khung liªn kÕt b»ng khíp – Khung T dÇm treo (a. cÇu
khung c«ng xon; b. khung T dÇm treo; CÇu khung trô nghiªng; 1. khíp)

CÇu khung BTCTUSTxv (H×nh 1-8.b): h/L = (1/30-1/50)xvi thËm chÝ (1/50-1/68)xvii; L®= (0,30,4)Lxviii thËm chÝ (1/2-1/5)Lxix; L = (60-140)m; H=(1/15-1/20)L;
Theo mét sè tμi liÖu cña c¸c n−íc c«ng nghiÖpxx cÇu hÖ khung khíp cã chiÒu cao thay ®æi thi
c«ng b»ng ph−¬ng ph¸p ®óc hÉng (H×nh 1-8. a ): Trªn trô Hp/L1=(1/15-1/20) tèt nhÊt (1/17);


Giáo trình Cầu BTCT

19

Trên mố: H/L=(1/27-1/35) tốt nhất 1/30 v 1,7m; Giữa nhịp h/L=(1/40-1/60) tốt nhất 1/49
(hoặc=(1/3)Hp)v 1,5m.
Nhận xét:
Ưu điểm: Cầu khung có độ cứng lớn ặ độ võng nhỏ ặ vợt đợc nhịp lớn.
Nhợc điểm:
+
Cấu tạo, thi công phức tạp.

Nhợc điểm:

1.9.

+

Có lực xô ngang ặ mố trụ phức tạp

+

Thi công phức tạp, khó tiêu chuẩn hoá ặ ít dùng
Hệ Liên hợp v cầu treo:

Nhóm 1: Đợc tạo thnh từ những hệ thống đơn giản:


20

Giáo trình Cầu BTCT

+ Dầm v vòm: dầm cứng v vòm mềm (Hình 1-11.a, c), loại có lực đẩy ngang (Hình
1-11.c) hoặc không có lực đẩy ngang (Hình 1-11.a, b)
+ Dầm v hệ treo: Dầm đợc treo bằng dây cáp mềm xiên hay đứng (Hình 1-11.d, f).

f)

Hình 1-10. Sơ đồ hệ thống cầu liên hợp nhóm 1

+ Vòm v khung: dạng vòm công xon với đờng xe chạy trên (Hình 1-11.e).
Nhóm 2: Đợc tạo thnh từ những hệ thống đơn giản v có những bộ phận tăng cờng


Sóc
Trăng

Cần thơ

A

30

16
20

75

A-A
8 Cọc BTCT kích thớc 30x30cm

Hình 1-13. Cầu Đầu Sấu Km 2074+861 QL ! Cần Thơ - Kết cấu nhịp dn mút thừa BTCT


Giáo trình Cầu BTCT

22

2. Vật liệu dùng trong cầu Bê tông
cốt thép
2.1. Bê tông
2.1.1. Yêu cầu chung


ổn định thể tích.

ắ

Tuổi thọ cao trong môi trờng lm việc.

2.1.2. Một số tính năng cơ lý của bê tông

Cờng độ23

2.1.2.1.



Mác BT l cờng độ chịu nén của mẫu thử (15x15x15cm)



Cờng độ chịu nén dọc trục (lăng trụ) .......................................................... Rnp (Rlt)



Cờng độ chịu nén khi uốn .................................................................................. Ru



Cờng độ chịu kéo ........................................................................................ Rpn(Rk)




Biến dạng cực hạn: khi chịu nén trung tâm, đạt tới trị số (0,8ữ3)10-3, thờng lấy trung bình
2.10-3. Trong vùng nén của cấu kiện chịu uốn đạt tới (2ữ4,5)10-3 trung bình 3,5.10-3 trị số ny
tăng khi chiều cao vùng nén giảm24. Khi chịu kéo chỉ bằng khoảng (1/20ữ1/10) so với chịu
nén, trung bình 1,5.10-4.

Hình 2-1. Biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng của BT

Tính co ngót: Bê tông giảm thể tích khi đông cứng trong không khí. Sự co đó do đá xi măng
gây ra. Khi đông cứng trong nớc thể tích tăng lên, mức độ nở bằng 1/5-1/2 mức độ co ngót
ặ ảnh hởng đến kết cấu siêu tĩnh. Biến dạng tỷ đối về co ngót có thể đạt trị số trung bình
2ữ4ì10-4.
Từ biến: Khi bê tông chịu tác động của tải trọng di hạn, biến dạng dẻo tăng lên tính chất đó
gọi l từ biến; 3 - 6 tháng đầu tăng nhanh, 4-5 năm sau tăng nhỏ ặ không tăng nữa. Tác hại:
tăng độ võng của kết cấu nhịp, gây nên sự phân bố lại nội lực; ví dụ tăng ứng suất trong cốt
thép, giảm ứng suất trong bê tông nhất l trong kết cấu siêu tĩnh.
Biến dạng nhiệt: Đây l loại biến dạng thể tích do nhiệt độ thay đổi. Giá trị trung bình của hệ
số giãn nở vì nhiệt của bê tông vo khoảng 1ì10-5/độ


24

Gi¸o tr×nh CÇu BTCT

2.1.2.3.

M« ®uyn ®μn håi (nÐn) vμ m« ®uyn c¾t:

M« ®uyn ®μn håi cña bª t«ng phô thuéc vμo m¸c bª t«ng
M« ®un ®μn håi ban ®Çu vμ m« ®un c¾t ban ®Çu cña bª t«ng
B¶ng 2-1

500
380000

600
400000

Khi c¾t

Gb

92000

105000

115000

125000

140000

150000

160000