B

GIÁO D C VÀ ÀO T O
I H C À N NG

NGUY N LÊ TRUNG

TT

H

L

va

TT

NGHIÊN C U GI I PHÁP LIÊN T C HÓA D M 1
BÊ TÔNG D
NG L C

LU N V N TH C S K THU T
K thu t xây d ng công trình giao thông

À N NG - N M 2017


B

GIÁO D C VÀ ÀO T O
I H C À N NG

Tác gi

TT

H

L

va

TT

Nguy n Lê Trung


THU T NG

VI T T T

AASHTO LRFD

American Association of State Highway and Transportation
Officials Load and Resistance Factor Design

BT

Bêtông

D L


CH

NG 1 T NG QUAN V CÔNG NGH LIÊN T C HÓA D M I BT D L 6

1.1. Công ngh k t c u liên t c hóa.................................................................................................6
1.1.1.Gi i thi u chung............................................................................................... 6
1.1.2.Các ph

ng pháp v liên t c hóa:.................................................................... 7

1.1.3.Tình hình s d ng d m I BTCT D L trên th gi i ....................................... 9
1.1.4.Tình hình s d ng d m I BTCT D L

Vi t Nam ....................................... 13

1.2. Công ngh d m I......................................................................................................................14
1.2.1. u nh
1.2.2.

c i m khi s d ng d m I: ............................................................... 14

c i m c u t o c a d m I BTCT D L ...................................................... 14

1.3. K t lu n ch

ng 1....................................................................................................................16

CH

S


. ............................................ 26

NG 2 ................................................................................... 31
TÍNH TOÁN K T C U NH P LIÊN T C HÓA T

CÁC

D M I33 C A C U KHÓM 2..................................................................................... 32
3.1. Mô hình và các thông s tính toán .........................................................................................32
3.1.1. Thông s k thu t chung............................................................................... 32
3.1.2. Thông s k thu t v k t c u nh p................................................................. 34
3.2. TÍNH TOÁN K T C U 3 NH P D M
3.2.1. L a ch n s li u tính toán d m I

N GI N I33..................................................34
n gi n: .................................................. 34

3.2.1.1. K t c u: .............................................................................................. 35
3.2.1.2. C

ng

và ng su t gi i h n c a v t li u: ......................................... 35

3.2.2. Trình t thi công d m I

n gi n: ................................................................. 37

3.3. TÍNH TOÁN K T C U LIÊN T C HÓA 3 NH P D M I33.........................................38


TÀI LI U THAM KH O............................................................................................. 53


DANH M C CÁC HÌNH
Hình 1.1. Gia công thép d m và l p
Hình 1.2.

bê tông và b o d

Hình 1.3. Khi bê tông

tc

Hình 1.4. V n chuy n và l p
Hình 1.5.Thi công l p

t ng ghen lu n cáp ................................ 9

ng bê tông d m ............................................... 10

ng

,ti n hành c ng cáp D L l n 1.................. 10

t d m vào v trí k t c u nh p............................. 10

t c t thép ch , b trí c t thép th

ng trong d m ngang

L

Hình 1.7. Ti n hành thi công các ph n còn l i ................................................... 12

TT

H

Hình 2.1 Ch t o d m ......................................................................................... 17
Hình 2.2. V n chuy n l p

t d m...................................................................... 18

Hình 2.3. C ng cáp d m ..................................................................................... 18
Hình 2.4.
Hình 2.5 S

a vào khai thác ............................................................................... 18
tính toán ..................................................................................... 19

Hình 2.6 Di n bi n n i l c trong d m làm vi c giai o n 1 .............................. 19
Hình 2.7 Di n bi n n i l c trong d m làm vi c giai o n 2 .............................. 20
Hình 2.8 Di n bi n n i l c trong d m

c liên t c hóa giai o n 3............... 22

Hình 3.1. Hình v mô t chi u r ng c u ............................................................. 33
Hình 3.2. Hình kích th

c d m ch và b trí cáp d

bao moment do ho t t i. ....................................................... 44

Hình 3.14 Bi u

bao l c c t do ho t t i. ......................................................... 44

Hình 3.17: Bi u

va

l cc t

L

TTGH s d ng .................................................... 44

H

Hình 3.16 Bi u

moment

TTGH s d ng ....................................................... 45

TT

Hình 3.15: Bi u

TT


B ng 3.3 Tính toán d m I liên t c hóa (Giai o n 2)......................................... 42
B ng 3.4 Tính toán d m I liên t c hóa (Giai o n 3)......................................... 46
B ng 3.5 So sánh n i l c trong d m I gi n và d m I liên t c hóa ..................... 47
n gi n và d m I liên t c........................... 50

TT

H

L

va

TT

B ng 3.6 ánh giá t ng k t d m I


NGHIÊN C U GI I PHÁP LIÊN T C HÓA D M I BÊ TÔNG D L
H c viên: Nguy n Lê Trung Chuyên ngành: K xây d ng công trình giao thông
Mã s : 60.58.02.05. Khóa K31. Tr

ng

i h c Bách Khoa à N ng

Tóm t t: D m gi n n
c áp d ng r t ph bi n trong xây d ng c u n c ta b i
tính c gi i hoá, tiêu chu n hoá, tính d l p t, lao l p và v n chuy n phù h p v i
trình


Simple beams are very popular in the construction of bridges in our country because of
the mechanization, standardization, ease of installation, installation and transport in
accordance with the level of the current construction units in the country. However,
the disadvantage of a simple rhythmic beams structure is the position of the joints, not
only cause car care when running through, causing discomfort for passengers and
operators of vehicles, reducing speed when traveling, creating a large shock force
effect on the bridge, the maintenance of expansion joints are complex and expensive.
Continuous beam technology is extremely necessary in order to provide a continuous
beams structure that has the advantage of continuous girder bridges, and has the
advantage of simple beam girder, reducing the number The expansion joint creates
favorable conditions for smooth running of the bridge to ensure the speed of the
vehicle, the maintenance and maintenance costs of the expansion joints on the bridge
and the drainage system under the bridge is significantly reduced. Reduce the bending
moment in the middle of the rhythm due to the negative moment in the bridge bearing.
It is feasible to use the name Tra Vinh in the construction, renovation, repair and
upgrading of bridges.
Keywords: Continuous girder I; intermodal solution of beams I, continuous method of
beams I.


1

M
1. Lý do ch n

U

tài:


nâng cao hi u qu khai thác, t o s êm thu n trong
l u thông và gi m chi phí duy tu s a ch a các chi ti t khe co giãn, ng th i nâng cao
hi u qu s d ng v t li u, nên s d ng s
d m liên t c trong ó momen d ng c a
s
tính toán nh p liên t c hóa nh h n so v i nh p n gi n, momen âm t i gói ch
do t nh t i giai o n 2 và ho t t i gây ra nên nó nh h n momen âm c a d m liên t c
thu n túy. Vì do toàn b t nh t i và ho t t i gây ra nên ti t ki m v t li u h n, n nh
h n trong quá trình khi thác s d ng, và có th v t kh u
l n h n.
Nâng cao kh n ng ch u t i khi liên t c hóa so v i s
d m liên t c, t n d ng
hi u qu tính n ng c lý c a v t li u bê tông và c t thép khi ng th i ch u mô men
âm và mô men d ng do t nh t i v i cùng giá tr , gi m s l ng các khe co giãn d n
n gi m giá thành ng th i gi m s c cho các ph ng ti n v n chuy n, gi m l c hãm
c a oàn xe cho các tr c u, gi m ph n l c g i c u do ho t t i, gi m biên
giao ng
c a các nh p c u khi ch u t i tr ng ng ã t ra yêu c u c n tìm gi i pháp công ngh
gi i quy t v n này.
M t gi i pháp công ngh r t hi u qu
ng d ng cho v n
trên, là ng d ng
công ngh liên t c hóa k t c u nh p d m gi n n vào quá trình xây d ng c i t o, s a
ch a và nâng c p c u Vi t Nam nói chung và ng d ng cho c u d m I nói riêng.
M c ích làm gi m t i a các v trí khe co giãn, m b o m quan, an toàn n nh
h n cho công trình, c i thi n kh n ng v t kh u
cho d m gi n n là r t thi t th c,


2


Bài toán tính toán v liên t c hóa d m I BT D L t các d m
công trình c u c th . S d ng ph n m m MIDAS/Civil.

TT

H

L

va

MIDAS/Civil là m t s n ph m ph n m m phân tích c u chuyên d ng. Ch ng
trình h tr cho vi c phân tích các bài toán c u nh : C u treo dây v ng, dây võng, c u
BT D L d m liên t c kh u
l n thi công theo ph ng pháp úc h ng cân b ng, à
giáo di ng, úc y...v.v.
MIDAS/Civil
c phát tri n d a trên Visual C, Fortran
m t ngôn ng l p
trình h ng i t ng m nh trong môi tr ng Windows. Ch ng trình n i b t v m t
t c
mô hình hóa và tính toán, r t d s d ng b i giao di n thân thi n v i ng i s
d ng. Trong quá trình phát tri n MIDAS/Civil t ng ch c n ng ã
c ki m tra và so
sánh k t qu v i lý thuy t c ng nh v i m t s ch ng trình khác [3], [4], [8].
c i m n i b t c a Midas/Civil so v i các ch

ng trình khác:



H tr h u h t các d ng ph n t t ph thông n c bi t nh : thanh
d m t ng quát (ch u kéo, nén u n, xo n), thanh dàn (ch ch u kéo, nén), thanh
ch ch u kéo (cáp), thanh ch ch u nén, t m, v , kh i,
Phân tích k t c u có xét
tuy n v t li u, P-Delta, v.v
Phân tích

n tính phi tuy n hình h c (bi n d ng l n), phi

ng l c h c: tính tr riêng, ph ph n ng, l ch s th i gian.
i

TT

Mô hình hóa và phân tích các giai o n thi công có xét n s thay
tính n ng v t li u, co ngót, t bi n c a bê tông, v trí và hình d ng k t c u.

TT

H

L

va

H tr tr c ti p vi c mô hình hóa và phân tích. c bi t, ch ng trình có
h tr r t ti n l i cho h u h t các k t c u c u d m, c u vòm, c u b n, v i các
công ngh thi công nh úc t i ch , úc y, úc trên à giáo y và nh t là các
k t c u ph c t p nh c u treo dây v ng, dây võng.

c và ngoài n

c

Các tài li u trong các Website trên m ng Inernet v chuyên ngành c u
ng
Thu th p tài li u v các công trình ã
c thi công theo th c t trong n
và n c ngoài làm c s d li u tham kh o, so sánh và ánh giá.

c

Tính toán, phân tích, ng d ng gi i pháp công ngh cho d m I
so sánh,
ánh giá a ra k t lu n và ki n ngh theo úng nh n nh c a tài nghiên c u
c.
5. B c c

tài

- Ph n m
u: Trình bày s c n thi t c a
tài; m c tiêu,
ph m vi nghiên c u c a tài; pháp ph ng nguyên c u.

it

ng và

TT


Trên c s c u t o c a d m n gi n và d m liên t c hóa theo s
c k t
c u, i v i chi u dài nh p t ng t , ch ng 2 s
a ra công ngh ch t o và
lao l p d m theo các giai o n t ch t o, v n chuy n, lao l p lên k t c u nh p.
Các tính toán xác nh mô men u n, l c c t d i t i trong phân b
u theo t ng
giai o n thi công. T ó so sánh m c
chênh l ch n i l c c a 2 s
tính


5
toán
xác nh kh n ng u vi c c a d m liên t c hóa. Các giá tr c a s
tính toán
c a vào b ng so sánh, và rút ra k t lu n c n thi t trong vi c ng
d ng d m liên t c hóa
- Ch ng 3: Là ch ng tính toán ng d ng cho m t k t c u c u c th liên
t c hóa t các d m I33 - c u Khóm 2 trên qu c l 53 minh ch ng s v t tr i
c a d m liên t c hóa so v i d m n gi n. Kèm theo b ng so sánh a ra k t
lu n v vi c s d ng d m liên t c hóa cho c u Khóm 2.
K t lu n và ki n ngh
Rút ra nh ng k t lu n c n thi t khi liên t c hóa d m n gi n thành d m
liên t c nêu lên nh ng u nh c i m trong kh n ng ch u l c, chi phí thi công
và trong quá trình khai thác.

TT


n v thi công hi n nay.
K t c u nh p g i là liên t c hóa n u k t c u d m
c n i liên t c t các
d m gi n n t o thành d m liên t c thu n túy sao cho d i tác d ng c a l c
d c, nhi t , t nh t i ph n II, ho t t i cùng các tác nhân khác nh co ngót, t
bi n c u làm vi c nh h liên t c.

TT

H

L

va

TT

Tính liên t c hóa trong xây d ng c u có s d ng nh p d m gi n n BT
D L úc s n có u i m là: gi m
c s khe co giãn t o i u ki n cho xe
ch y êm thu n trên c u m b o v n t c xe, chi phí b o trì b o d ng các khe
co giãn trên c u và h th ng thoát bên d i c u
c gi m i áng k . Gi m
c mômen u n gi a nh p do có mômen âm xu t hi n g i c u. c u có
kh u
nh p ng n s gi m
c nhi u h n khi mômen do ho t t i có tính h s
xung kích chi m ph n l n trong t ng th mômen thi t k .
i v i c u d m
BTCT D L thi t k liên t c cho phép gi m 10% n 25% n i l c c n thi t so

+ L c tác d ng trên tr

t trên g i c

+ Chi u r ng khe co gi n
1.1.2. Các ph

nh l n

2 m c u s l n h n.

ng pháp v liên t c hóa:

Vi c liên t c hóa các d m n gi n có các gi i pháp khác nhau tùy thu c
vào m c
liên t c hóa theo yêu c u c a ng i s d ng. Các ph ng án liên
t c hóa có th :
- Liên t c hóa ch ph n b n m t c u (liên t c nhi t)
- Liên t c hóa toàn b c b n m t c u và ph n d m ch b ng ph ng
pháp
bê tông và c t thép th ng n i c ng u d m (Ph ng pháp này khá
hi u qu v i các nh p có chi u dài nh ).
ng l c c ng sau d c c u

TT

- Liên t c hóa toàn d m s d ng các bó cáp d
(c ng ngoài ho c c ng trong)

bê tông n i c ng thân tr và hai

d m gi n n nhi u
nh p theo ph ng pháp truy n th ng k t h p v i d m ngang và b n n i t i u
d m. T i v trí trên tr , b trí hai hàng g i, s
k t c u v n gi ng nh ph ng
pháp gi n n truy n th ng.
Nh ng thanh thép ch t dài
c b trí chính gi a b n theo chi u cao
liên k t b n gi a hai nh p v i nhau, lo i b khe bi n d ng t i nh tr và cho
phép áp d ng m i n i xoay chìm trong b n m t c u.
có th xoay
c, thanh


8
thép ch t
c l ng vào trong m t ng b c không dính bám v i bê tông xung
quanh t i v trí khe bi n d ng. Cùng v i ó ph n b n và d u d m bên d i có
nh i l p v t li u àn h i c bên trên và bên d i thanh ch t.
Ph

ng pháp 2: D m ngang li n kh i (ph

ng pháp Mattock) [11]

Theo ph ng pháp này, các d m BTCT D L
c thi công theo t ng
nh p nh xây d ng c u nhi u nh p gi n n. Sau ó các d m ngang
t i ch ,
bao b c l y các u d m, s
c xây d ng t i m i tr . M i n i bi n d ng ch


ây là ph ng pháp t ng t ph ng pháp Mattock d m BTCT s ng n
h n áng k so v i kh u
nh p, v i yêu c u thi công d m ph i
c kê trên à
giáo tr t m. M t d m ngang li n kh i
t i ch trên nh tr và bao b c l y
u d m ch úc s n. Liên t c theo ph ng d c c u
c m b o b ng c t
thép trong ph n b n liên t c, ch y u là c t thép th ng, nh ng ôi khi là thép
d ng l c, b trí c ph n trên và ph n d i c a d m ch . Kh n ng ch u l c
theo ph ng ngang
c m b o b ng c t thép th ng ho c c t thép D L,
m t s thanh i xuyên qua ph n cu i c a thân d m ch . D m ngang
c kê
trên m t hàng g i t t i tâm tr
Ph

ng pháp 4: C u toàn kh i (ph

ng pháp Hambly) [11]

Ph ng pháp này c ng t ng t nh ph ng pháp Mattock ngo i tr vi c
liên t c hoá k t c u nh p c ng
c th c hi n cùng v i hai m , k t qu là toàn
b c u thành m t th th ng nh t, lo i b hoàn toàn m i n i. Toàn b d ch
chuy n theo ph ng d c c u
c chuy n thành chuy n v tr t c a m hay
chuy n v nh tr khi móng tr là móng c c.
Ph

hi n h u có yêu c u c i t o, nâng c p. Theo nh hi p h i
ng b M , vào
n m 2010 s có t i 42% s c u trên
ng ôtô c a M c n
c nâng c p c i
t o v i chi phí c tính lên n 50t ô la (Ashley, 1996)

H

L

va

TT

Úc t n t i hai d ng n i liên t c nhi t. M t là dùng gi i pháp n i b n
m t c u gi ng gi i pháp ã th c hi n c u M Thu n. Hai là, n i liên t c trên
d m ngang. Vi c s d ng b n liên t c nhi t
ây
c dùng r t ph bi n và
ã ch ng t
c nh ng u i m trong su t quá trình s d ng lâu dài.

TT

c và Nga: gi i pháp t ra ch y u là n i b n liên t c nhi t và ch
có k t c u b n m t c u ch u toàn b n i l c phát sinh do ho t t i và t nh t i
giai o n hai cùng tác ng khác nh co ngót, t bi n, thay i nhi t .
M t s hình nh mô t các b
nh p s d ng d m I:

TT

Hình 1.2.

Hình 1.4. V n chuy n và l p

t d m vào v trí k t c u nh p


TT

H

L

va

TT

11

Hình 1.5.Thi công l p t c t thép ch , b trí c t thép th ng trong d m ngang
t i v trí m i n i, n i ng lu n cáp D L trong kho ng gi a 2 u d m t i v trí
m i n i, gia công c t thép b n m t c u, ti n hành bê tông b n m t c u và
m i n i.


12

TT

c t theo
hình cong a tuy n
ng ôtô l ch kh i
ng tim c u chính m t góc 21,540.
C u d n b B c dài 729,7m, b Nam dài 697m, c ng chi u dài hai b 1426,7m,
n u k c ph n c u chính thì t ng chi u dài
ng ôtô trên c u là 3114,7m. c
i mc ac ud n
ng ôtô là m t c u liên t c (BTCT) v i m t khe co giãn trên
tr 6. Các nh p
c liên k t thành m t h th ng liên t c nhi t b ng cách
bêtông n i li n m t c u c a hai nh p k nhau. Chi u dài c a chu i liên t c nhi t :
- Chi u dài chu i d n b B c là 522,37m;
- Chi u dài chu i d n b Nam là 489,67m;
- Chu i ng n b B c và b Nam b ng 194,96m.

L

va

TT

M t s c u n m trên qu c l 18 nh c u C m, c u c n nhà ga sân bay
Qu c t N i Bài, c u Gián Kh u, c u Mai Pha, Chi L ng trên qu c l 1A, c u
Tân
trên Qu c l 10 b c qua Sông H ng n i gi a hai t nh Nam nh và Thái
Bình, c u Quý Cao
u s d ng b n liên t c nhi t.

TT


u nh

c i m khi s d ng d m I:

u i m
Chí phí xây d ng gi m
Giá thành r h n nhi u

T c
xây d ng công trình nhanh, hi u qu , giá thành có th
t
c
b ng vi c tiêu chu n hoá các chi ti t d m và c t thép b n m t. Xây d ng b n
m t liên quan n lao ng chân tay. Ván khuôn c
nh gi m giá thành xây l p.
Giá chính th c s
c gi m d n sau khi ã s n xu t ra m t s d m. Th i gian
xây d ng gi m vì do s n xu t t i nhà máy a n công trình thi công l p ghép.
Giá thành thuê m t b ng xây d ng gi m, y nhanh t c xây d ng.
Tính n

nh

Ti t di n

i x ng nên n

nh h n khi v n chuy n d m và lao l p


công.
V m quan
1.2.2.

l k t c u g gh bên d

i

c i m c u t o c a d m I BTCT D L

Là lo i d m
c ng d ng r ng r i, lo i hình k t c u nh p
c coi là ng d ng có hi u qu nh t, ph bi n nh t.
Các lo i d m I hi n t i ang

n gi n luôn

c s d ng:

D m I 12.5 m - chi u r ng d m: 560mm - chi u cao d m: 550mm.
D m I 18.6 m - chi u r ng d m: 560mm - chi u cao d m: 700mm


15
D m I 24.54 m - chi u r ng d m: 558mm - chi u cao d m: 1143mm
D m I 33 m - chi u r ng d m: 610mm - chi u cao d m: 1400mm
Có kh n ng v t nh p l n phù h p v i m i di u ki n.
c ch t o t i
nhà máy, công x ng nên t ch t l ng cao, ván khuôn m t c u lúc thi công t i
ch