Câu 11:Các bộ phận của trụ cầu?

*   Các bộ phận của trụ cầu

   Trụ cầu gồm các bộ phận chính là mũ trụ, thân trụ và bệ trụ tựa trên nền thiên nhiên, nền cọc giếng chìm... (hình 4.8). Nếu trụ đặt trên nền thiên nhiên thì bệ trụ làm luôn nhiệm vụ của móng.

Ø   Mũ trụ

   Là bộ phận trực tiếp chịu áp lực từ kết cấu nhịp truyền xuống nên thường được làm bằng bê tông cốt thép mác M200-300. Kết cấu nhịp tựa trên mũ trụ thông qua gối cầu.

   Tại vị trí gối kê trên gối trụ cấu tạo đá tảng bằng bê tông có chiều cao tối thiểu 15cm và đặt các lưới thép chịu lực cục bộ đường kính 8-10mm với mắt lưới từ 5-10cm. Khi trên đỉnh trụ bố trí hai loại gối có chiều cao khác nhau có thể cấu tạo đá kê chênh lệch chiều cao, chẳng hạn đá kê gối cố định dưới dạng các khối bê tông cốt thép có chiều cao lớn hơn (hình 4.9a). Nếu chênh lệch chiều cao lớn như trường hợp sử dụng gối di động bằng con lăn bê tông cốt thép, cần cấu tạo hốc chìm trong mũ trụ để đặt con lăn bảo đảm cao độ đỉnh dầm bằng nhau (hình 4.9b). Trong hốc phải chèn kín bằng vải tẩm nhựa và có lỗ thoát nước.

Các bộ phận cơ bản của trụ cầu

1. Mũ trụ; 2. Thân trụ; 3. Bệ trụ; 4. Móng; 5. Đá kê gối

Bố trí đá kê gối trên trụ

   Trong một số trường hợp khi kết cấu nhịp kê trực tiếp lên mũ trụ, ví dụ như trụ dẻo, tại vị trí kê dầm bề mặt mũ trụ phải bằng phẳng và bố trí các lưới cốt thép chịu lực cục bộ.

Mặt trên mũ trụ cấu tạo độ dốc thoát nước không nhỏ hơn 1:10 và bề mặt được láng vữa xi măng. Nếu mũ trụ không làm việc chịu uốn mà chỉ chịu ép cục bộ, khi đó chiều dày mũ trụ tối thiểu là 40-50cm và phải bố trí các lưới cốt thép chịu lực cục bộ.

   Trường hợp giảm kích thước thân trụ, mũ trụ có thể được cấu tạo dạng conson (trụ thân hẹp) hoặc như một dầm chịu uốn (trụ cột). Khi đó mũ trụ phải bố trí cốt thép chịu lực trên cơ sở tính toán theo sơ đồ làm việc. Tiết diện được cấu tạo đảm bảo điều kiện chịu lực đồng thời kết hợp với yêu cầu về cấu tạo.    

Ø   Thân trụ

   Thân trụ có nhiệm vụ phân bố áp lực xuống móng đồng thời chịu các lực nằm ngang theo phương dọc và ngang cầu.

   Thân trụ có thể được xây bằng đá, bằng bê tông và bê tông cốt thép, tiết diện đặc hoặc rỗng.     

   Hình dạng mặt cắt ngang thân trụ phải đảm bảo ít cản trở dòng chảy, tránh tạo thành các dòng xoáy gần trụ và giảm mức độ xói lở đáy sông. Ngoài ra thân trụ phải chịu được lực va chạm của vật trôi hoặc tàu bè.

   Dạng mặt cắt ngang chữ nhật (hình 4.10a) áp dụng cho cầu cạn, cầu vượt và cũng có thể áp dụng cho phần thân trụ nằm trên mực nước cao nhất đối với trụ trong phạm vi lòng sông. Để cải thiện chế độ dòng chảy, thân trụ có thể được làm vát nhọn (hình 4.10b). Phổ biến nhất là loại tiết diện có hai đầu hình bán nguyệt (hình 4.10c). Trường hợp cầu bắc qua sông suối ở vùng núi, dòng chảy có lưu tốc lớn đôi khi người ta cấu tạo trụ có tiết diện ngang hai đầu nhọn hoặc một đầu nhọn, một đầu tròn (hình 4.10d,e). Khi đó, góc vuốt của đầu nhọn nằm trong khoảng từ 450 đến 1200 và cung tròn ở đầu mút có bán kính cong tối thiểu là 0,3m.

Các dạng mặt cắt ngang thân trụ

Với trụ nặng, thường gặp nhất là thân trụ bằng bê tông toàn khối, cũng có thể xây đá. Loại trụ này vững chãi, ổn định, khả năng chịu lực tốt nhưng tốn vật liệu.

   Để giảm khối lượng vật liệu người ta thu hẹp kích thước thân trụ (trụ thân hẹp) hoặc phần thân trụ ở trên mực nước cao nhất được cấu tạo dạng cột bê tông cốt thép.

   Trụ có thân cột bê tông cốt thép (trụ cột) thường gặp với các công trình cầu cạn, cầu vượt có chiều dài trung bình hoặc cầu bắc qua sông ít cây trôi, yêu cầu thông thương không lớn.

   Khi cầu có nhiều nhịp, chiều dài nhịp nhỏ (từ 10-12m) và chiều cao cầu không lớn có thể sử dụng trụ dẻo với thân trụ có độ cứng nhỏ gồm một hoặc hai hàng cột bê tông.

   Trong cầu khung, trụ được liên kết cứng với kết cấu nhịp và  cùng  tham  giachịu lực như một kết cấu thống nhất. Thân trụ chịu mô men uốn rất lớn, vì thế cấu tạo phức tạp hơn và thường phải bố trí nhiều cốt thép. Trụ cầu khung có thể làm bằng bê tông cốt thép thường hoặc bê tông cốt thép ứng suất trước.

   Với cầu dẫn hoặc cầu qua đường, do yêu cầu tiết kiệm không gian dưới cầu hoặc do yêu cầu mỹ quan, thân trụ có thể cấu tạo với những dáng vẻ đặc biệt.

Ø   Bệ trụ

   Bệ trụ có nhiệm vụ truyền tải trọng từ thân trụ xuống nền đất qua kết cấu móng, nếu trụ kê trên nền thiên nhiên thì bệ trụ làm luôn vai trò của móng. Bệ trụ có thể làm bằng đá xây, bê tông hoặc bê tông cốt thép.

   Khác với bệ mố, bệ trụ có thể nằm không sâu trong lòng đất hoặc hoàn toàn không chôn trong đất. Đối với móng cọc trong nhiều trường hợp nếu đưa bệ trụ lên cao thì việc thi công sẽ đỡ khó khăn phức tạp.

   Khi trụ nằm ở nơi khô, mặt bệ trụ nên lộ trên mặt đất tự nhiên từ 0,25-0,3m, nhất là khi thân trụ có dạng cột. Với trụ nằm ở trong nước, mặt bệ trụ có thể ở mức cao hơn hoặc thấp hơn mực nước thấp nhất. Có quan điểm cho rằng nên để mặt bệ trụ thấp hơn mực nước thấp nhất 0,3-0,5m sẽ mỹ quan hơn. Trên mặt bằng kích thước bệ trụ tuỳ thuộc vào loại móng, thông thường kích thước đỉnh bệ lớn hơn thân trụ mỗi bên 0,4-0,5m. Với móng cọc, số lượng và cách bố trí cọc sẽ quyết định kích thước bệ. Khi sử dụng móng giếng chìm kích thước đỉnh móng nên lấy lớn hơn kích thước thân trụ khoảng 1,0m để có thể khắc phục sai lệch khi hạ giếng.

Câu 12:Cấu tạo trụ nặng toàn khối,trụ hẹp và trụ cột?

*   Trụ nặng toàn khối

   Trụ nặng toàn khối là loại trụ cứng, kết cấu nặng nề và không thể bị uốn (hình 4.8). Mũ trụ được làm bằng bê tông cốt thép M200-300. Trên mặt bằng kích thước mũ trụ thường lấy lớn hơn thân trụ mỗi bên từ 10-15cm, tạo thành gờ giọt nước hoặc độ dốc âm để nước từ mũ trụ chảy rót thẳng xuống bên dưới.

Cốt thép mũ trụ

   Do thân trụ đặc nên mũ trụ không bị uốn mà chỉ chịu ép cục bộ dưới tác dụng của áp lực truyền từ kết cấu nhịp. Chiều dày mũ trụ tối thiểu là 40-50cm và được bố trí các lưới cốt thép chịu lực cục bộ bằng các thanh có đường kính8-10mm mắt lưới từ 5-10cm và đặt cách nhau từ 8-10cm theo phương đứng (hình 4.11).

   Mũ trụ có bố trí cốt thép cấu tạo đường kính từ 10-14mm với khoảng cách giữa các thanh từ 15-20cm.

   Thân trụ phổ biến bằng bê tông, cũng có thể xây đá nếu điều kiện khai thác và cung ứng tiện lợi. Khi trụ xây đá, lớp đá ngoài cùng phải có khả năng chống phong hoá tốt, đảm bảo hình dáng nên cần gia công thô mặt ngoài. Nếu thân trụ bằng bê tông thì phải cấu tạo cốt thép chống co ngót, chống lực va chạm do vật trôi hoặc tàu bè. Cốt thép cấu tạo có đường kính từ 10-14mm được bố trí dưới dạng lưới ở bề mặt thân trụ với kích thước mắt lưới trong khoảng 10-20cm. Thông thường bề mặt thân trụ có độ nghiêng so với phương thẳng đứng trong khoảng 20:1 đến 40:1, khi chiều cao trụ nhỏ hơn 10-12m có thể làm thẳng đứng, tiết diện không đổi để tiện lợi cho thi công.

Sơ đồ các kích thước cơ bản của trụ

   Kích thước cơ bản của trụ thể hiện trên hình 4.12 và được xác định như sau:

   - Chiều rộng tối thiểu của mũ trụ theo phương dọc cầu:

A=m+nt+np++tt+tp+ct+cp                                                                                       (5-1)

   - Chiều rộng tối thiểu của mũ trụ theo phương ngang cầu:

   Mũ trụ có đầu tròn:              

B=Bmax+bp+2tp+2 a0                                                                                                                    (5-2)

   Mũ chữ nhật:

B=Bmax+bp+2tp+2b0                                                                                                                     (5-3)

   - Kích thước tối thiểu của thân trụ tại mặt cắt tiếp giáp với mũ trụ:

A0=A-2s;                                                                                                           (5-4)

B0=B-2s.

Ct,Cp – khoảng cách theo phương dọc cầu từ đá tảng tới mép mũ trụ, không nhỏ hơn 15cm khi nhịp từ 15 đến 30m; 25cm khi nhịp từ 30 đến 100m và 35cm khi nhịp lớn hơn 100m.

   a0,b0 – khoảng cách theo phương ngang cầu từ đá tảng tới mép mũ trụ đầu tròn, chữ nhật, lấy không nhỏ hơn 30cm nếu là gối bản thép hoặc gối tiếp tuyến và 50cm nếu là gối con lăn. Đối với kết cấu nhịp cầu bản BTCT khoảng cách này có thể giảm tới 20cm.

   m – khoảng cách tĩnh giữa hai đầu dầm các nhịp kề nhau.

   nt,np – khoảng cách từ trục tim gối đến đầu dầm.

   at,ap(bt,bp) – kích thước thớt gối theo phương dọc (ngang) cầu.

   tt,tp – khoảng cách từ mép thớt dưới tới mép đá tảng.

   Bmax – khoảng cách giữa tim hai đá tảng ngoài cùng.

   Với kết cấu nhịp liên tục, kích thước mũ trụ cũng được xác định theo nguyên tắc tương tự.

*Trụ thân hẹp

   Để giảm khối lượng vật liệu người ta thu hẹp kích thước thân trụ trên phương ngang cầu, khi đó chiều rộng thân trụ nhỏ hơn nhiều so với mũ trụ nên mũ trụ có dạng mút thừa, loại trụ này gọi là trụ thân hẹp. Khác với trường hợp trụ nặng thông thường, ở đây phần mút thừa của mũ trụ chịu uốn và phải bố trí cốt thép chịu lực. Chiều dài phần hẫng của mũ trụ có thể từ 1,5-3m hoặc có thể lớn hơn. Trên hình 4.13 giới thiệu ví dụ cấu tạo trụ thân hẹp của kết cấu nhịp cầu BTCT có 5 dầm chủ L=33m.

*   Trụ cột

   Trụ cột là loại có kết cấu thanh mảnh, tiết kiệm vật liệu nên được ứng dụng rộng rãi. Thân trụ gồm các cột bê tông cốt thép tiết diện tròn hoặc chữ nhật đặc, đôi khi người ta cũng cấu tạo cột rỗng. Đường kính thân cột từ 0,8-2,0m hoặc có thể hơn nữa. Thường gặp nhất là loại trụ có hai cột, khi cầu rộng số lượng cột có thể tăng lên để tránh cho mũ trụ khỏi chịu uốn quá lớn, khoảng cách giữa các cột thường nằm trong phạm vi 4-6m và cần bố trí hợp lý với vị trí đặt gối cầu trên xà mũ.