Giáo trình Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu - Chương 2: Cấu tạo mố cầu dầm - Nguyễn Ngọc Tuyển

Nội dung text: Giáo trình Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu - Chương 2: Cấu tạo mố cầu dầm - Nguyễn Ngọc Tuyển

1. 8/16/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: Website: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MỐ TRỤ CẦU TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: Hà Nội, 8‐2013 CHƯƠNG II Cấutạomố cầudầm 14 1
2. 8/16/2013 Nội dung chương 2 • 2.1. Các bộ phận của mố cầu – Chức năng và các kích thước cơ bản • 2.2. Cấu tạo mố cầu và phạm vi áp dụng – Mố nặng bằng bê tông và đá xây: mố kê, mố chữ U, mố chữ nhật, mố vùi, mố chữ T, mố chữ thập, mố có tường cánh xiên – Mố bằng bê tông cốt thép: mố chữ U (tường mỏng), mố vùi tường, mố cọc, mố cột, mố chân dê 15 2.1. Các bộ phậncủamố cầu 41 • (1) Tường đỉnh 2 • (2) Mũ mố 6 3 • (3) Tường trước 5 • (4) Tường cánh • (5) Móng mố • (6) Mô đấtphầntư nón 16 2
3. 8/16/2013 Các bộ phậncủamố cầu (t.theo) 41 • (1) Tường đỉnh – Là bộ phậnchắn đất 2 sau dầmchủ hoặc 6 dầmmặtcầu. 3 – Có chiềucaotừ mặt 5 mũ mố tớimặtcầu. 17 Các bộ phậncủamố cầu (t.theo) 41 • (2) Mũ mố – Là bộ phậnkêđỡ kếtcấu 2 nhịpvàtrựctiếpchịuáp 6 lựctừ kếtcấunhịptruyền 3 xuống. 5 18 3
4. 8/16/2013 Các bộ phậncủamố cầu (t.theo) 41 • (3) Tường trước – Còn đượcgọilàtường 2 thân mố. 6 – Làm nhiệmvụ tường 3 chắn đất đồng thời đỡ 5 tường đỉnh và mũ mố. 19 Các bộ phậncủamố cầu (t.theo) 41 • (4) Tường cánh – Là tường chắn đất để 2 đảmbảo ổn định cho 6 nền đường đầucầu. 3 5 20 4
5. 8/16/2013 Các bộ phậncủamố cầu (t.theo) 41 • (5) Móng mố – Đỡ tường thân mố, tường 2 cánh và truyềnáplực 6 xuống kếtcấumóng. 3 – Nếukếtcấumónglà 5 móng cọcthìbệ mốđồng thờilàđài cọc – Nếu địachấttốt, bệ mố đặttrênnền thiên nhiên thì bệ mố làm luôn chức năng củamóng 21 Các bộ phậncủamố cầu (t.theo) 41 • (6) Mô đấtphầntư nón – Có tác dụng giữổn định 2 cho taluy nền đường 6 đầucầu. 3 – Hướng cho dòng chảyêm 5 thuận. 22 5
6. 8/16/2013 Các bộ phậncủamố cầu (t.theo) • (7) Mộtsố bộ phậnkhác – Bản quá độ, – Bảngiảmtải – Tường tai (tạomỹ quan, chắnrácvànướcvàogốicầu) – Bảnchắn, tường chống 23 Các bộ phậncủamố cầu (t.theo) • Xác định kích thướccơ bảncủamố Hình dạng mố và các kích thướccơ bảncủamố phụ thuộcvào các yếutố sau: – Điềukiệnthủyvăn – Điềukiện địachất – Chiềucaocầu – Chiềudàinhịp – Bề rộng cầu – 24 6
7. 8/16/2013 Các bộ phậncủamố cầu (t.theo)  Cao độ đỉnh móng (đỉnh bệ mố): – Cao độ đỉnh móng có thể chọndựavàocácđiềukiện: • Điềukiệnlàmviệccủamố trong quá trình khai thác • Thuậntiệnchothicông • Tính kinh tế cao – Vớicầucạn, cao độ đỉnh móng thường đặttạicaođộ mặt đất (trừ các loạimố vùi). – Vớicầu qua sông, cao độ đỉnh móng thường đặtdướiMNTN 0.5m để đảmbảoyêucầumỹ quan và giảmthắthẹpdòng chảy. 25 Các bộ phậncủamố cầu (t.theo)  Cao độ đỉnh mũ mố : – Cao độ đỉnh mũ mố phảicaohơnMNCN tốithiểu 0.25m để đảmbảogốicầu khô ráo trong mùa lũ – Cao độ đỉnh mũ mố còn phải đảmbảochocaođộ đáy dầm cao hơnMNCN tốithiểu • 1m trong trường hợp sông có cây trôi vậttrôivàtốithiểu • 0.5m trong trường hợp không có cây trôi vậttrôi. 26 7
8. 8/16/2013 2.2. Cấutạomố cầu A. MỐ NẶNG 1. Thân mố; 2. Móng mố; 3. Kếtcấunhịp • 2.2.1. Mố chữ nhật – Là dạng mố cầu đơngiản nhấtlàmbằng đáxâyhoặc bê tông (mố nặng). – Cấutạomố gồm2 bộ phận là thân mố và móng mốđều có dạng chữ nhật đặc. – Toàn bộ thân và móng mố đều được chôn trong nền đường đầucầu 27 Cấutạomố cầu (t.theo) – Đặc điểmmố chữ nhật: • Khốilượng lớn, rấttốnvậtliệu • Tiếpnốigiữa đường và cầu không đảmbảoêmthuậncho xe chạy • Các bộ phậnbằng thép củaphầnkếtcấunhịpvùitrongnền đấtdễ bị gỉ – Phạmvi áp dụng: • Ít dùng do những nhược điểmvề cấutạovàdo tốnvậtliệu => chỉ dùng cho các cầunhịpnhỏ, khổ hẹp, lòng sông không sâu; • Trong thựctế, vớicáccầukhổ hẹp đôi khi vẫnápdụng mô hình mố chữ nhậtnhưng có cấutạohoànchỉnh hơn. 28 8
9. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) Mố chữ nhậtcấutạohoànchỉnh: ‐ Cấutạothêmtường đỉnh ‐ Bề mặtmố vuốtdốc 29 Cấutạomố cầu (t.theo) Mố chữ nhậtkhoétrỗng: ‐ Giúp giảmkhốilượng vậtliệu ‐ Ít cảntrở dòng chảyhơn ‐ Tăng tính mỹ quan 30 9
10. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) • 2.2.2. Mố kê 1. Tường đỉnh; 2. Thân mố; 3. Móng mố; 4. Tường cánh; 5. Tường tai (mố kê áp dụng khi lớp địachấttốtnằmgầnmặt đấttự nhiên) 31 Cấutạomố cầu (t.theo) – Mố kê là mộtdạng mố chữ nhậtcóchiềucaothấp, áp dụng khi lớp địachấttốtnằmgầnmặt đấttự nhiên. – Thân mốđồng thờigiữ vai trò mũ mốđểđỡkếtcấunhịpvà tựa lên móng trên nền thiên nhiên. – Tường đỉnh và tường tai đượccấutạo để tránh hiệntượng đất phủđầudầmvàgốicầu. – Ngoài ra có thể cấutạothêmtường cánh để giữổn định cho nền đường đắp đầucầu. 32 10
11. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) • 2.2.3. Mố chữ U 1. Tường đỉnh; 2. Mũ mố; 3. Tường trước; 4. Móng; 5. Tường cánh; 6. Đákêgối; 7. Taluy khốinón; 8. Kết cấuthoátnước sau mố. – Khi chiềucaomố lớnvà cầucókhổ rộng, để giảm bớtvậtliệuchomố chữ nhật=> khoét rỗng phần trong thân mố, bằng cách này, mố trở thành mố chữ U 33 Cấutạomố cầu (t.theo) – Mố chữ U là loạimố toàn khốibằng đáxâyhoặcbêtông(được áp dụng phổ biếnkhichiềucaođất đắpH = 4‐6m, cá biệtlên tới8‐10m). – Nhiệmvụ củatường thân mố (3) • Đỡ mũ mố và tường đỉnh • Làm tường chắngiữ cho đấtnền đường đầucầu không bị sụtvề phía sông 34 11
12. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) – Cấutạocủatường thân mố (3) • Thân mố vừachịuáplựcthẳng đứng và áp lựcngangcủa đất(theophương dọccầu). • => Chiềudàytường thân mố giảmdần theo chiềucao(từ dưới lên trên) và mặt trướccủatường thân mố thường đượccấu tạothẳng đứng. 35 Cấutạomố cầu (t.theo) – Nhiệmvụ củatường cánh (5) • Giữđất đắp bên trong được ổn định • Liên kếtvớitường thân mốđểgiúp tường thân mố chịulựctốthơn – Cấutạocủatường cánh (5) • Trong mố chữ U, tường cánh đượclàmthẳng góc và liềnkhốivớitường thân mố. Tường cánh tựatrênbệ mố và chiềudàytường giảm dầndần theo chiềucao(từ dưới lên trên). 36 12
13. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) • Để giữổn định cho đỉnh khốiphầntư nón và nốitiếpchắc chắngiữa đường vớicầu, đuôi tường cánh phảingàmsâu trong nền đường đầucầutốithiểu: 0.65m khi chiềucao đất đắp 6m 37 Cấutạomố cầu (t.theo) • Vớimố nặng bằng bê tông, khoảng cách giữa2 mép ngoài tường cánh có thể lấybằng tổng bề rộng cầu Tuy nhiên, để tiếtkiệmcóthể lấykhoảng cách này bằng chiềurộng đường xe chạy=> phần đường bộ hành trên mố ngàm vào tường cánh. 38 13
14. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) – Móng mố (4) • Móng mố có thểđặttrênnền thiên nhiên, nềncọc, hoặc giếng chìm tùy theo từng điềukiện địachất. – Ưu điểmcủamố nặng chữ U so vớimố chữ nhật: • Khả năng chịulựctốthơn • Ổn định chống lậttốthơn, khả năng chống trượtcaohơn • => trước đây đượcápdụng khá rộng rãi trong cầu đường bộ và đường sắtkhổ rộng (hiệnnay ít áp dụng do sử dụng vậtliệuBTCT có khả năng tiếtkiệmvậtliệuhơn). 39 Cấutạomố cầu (t.theo) Mố chữ U bằng đáxây 40 14
15. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) • 2.2.4. Mố chữ T và mố chữ thập a) b) I I II II I - I II - II – Thường đượcápdụng trong các cầu đường sắtkhổđơncó chiềucaomố lớn. 41 Cấutạomố cầu (t.theo) – Mố chữ T thựcchấtlàmố chữ nhậtcóphầnthânsauđượcthu hẹptrongkhiphầnthântrước đượcgiữ nguyên đảmbảobề rộng cầnthiết để kê gối. • Khốilượng vậtliệugiảm đáng kể so vớimố hình chữ nhật • Tường trước làm nhiệmvụ chắn đấttrượt ra phía sông • Tường dọc có tác dụng tăng độ cứng và ổn định chung củamốđồng thời đảmbảo tiếpnốigiữa đường và cầu. 42 15
16. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) – Đốivớimố chữ T có chiềucaolớncóthể cấutạothêmtường chống phía trước để tăng cường ổn định cho mố. => mố có dạng mố chữ thập 43 Cấutạomố cầu (t.theo) • 2.2.5. Mố có tường cánh xiên – Mộtbiếnthể củamố chữ U là mố có tường cánh xiên. • Tường cánh đượcbố trí xiên góc vớitường trước 1. Tường trước; 2. Móng tường trước; 3. Tường cánh xiên; 4. Móng tường cánh xiên. 44 16
17. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) – Do diệntíchchắn đấtgiảmvàhầunhư không chịuáplực đất đẩy ngang do hoạttảinênkhốilượng tường cánh xiên giảm => tiếtkiệmvậtliệutường cánh – Tường cánh xiên có tác dụng hướng cho dòng chảyêmthuận => tránh xói lở nền đường – Mố tường cánh xiên làm việcbấtlợihơnkếtcấucótường cánh dọc(mố chữ U) đặcbiệtlàđiềukiện ổn định chống lật củatường trướckém => mố tường cánh xiên ít đượcápdụng 45 Cấutạomố cầu (t.theo) • 2.2.6. Mố vùi – Vớichiềucaođất đắp từ 5‐6m trở lên (có thể tới 20m), mố chữ U không còn thích hợp do khốilượng vậtliệu quá lớn => chuyểnsang sử dụng mố vùi 1. Tường đỉnh; 2. Mũ mố; 3. Tường thân mố; 4. Móng; 5. Tường cánh; 6. Đákêgối 46 17
18. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) – Mộtphầncủatường thân mốđược vùi trong mô đất 1 6 đường đầucầu 2 – 5 Tường cánh củamố vùi có MNCN 3 cấutạohẫng đượcngàm vào tường trướcvàđược chôn vào nền đường – Để tăng ổn định chống lật, 4 thân mốđược làm nghiêng về phía nền đường – Chiềudàytường thân mố tăng dầntừ trên xuống; độ nghiêng củamặttrướctừ 3:1 đến2:1, mặtsautừ 12:1 đến5:1. 47 Cấutạomố cầu (t.theo) – Độ dốctaluycủakhốinón ở phầntiếpgiápvớimặt 1 6 bên mố lấybằng 1:1 tới 2 5 1:1.25; phầnngậpnước MNCN 3 lấy không vượt quá 1:1.5 – Điểmgiaocủakhốinón vớimặttrướccủamố 4 phảicaohơnMNCN tối thiểu0.5m để không bị xói lởđỉnh taluy. 48 18
19. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) – Ưunhược điểmcủamố vùi: 1 6 • So vớimố chữ U, mố vùi có khả năng tiếtkiệmvậtliệu 2 5 MNCN hơn, đặcbiệtkhichiềucao 3 mố lớn. • Tuy nhiên, do mô đấttrước mố lấn ra phía sông làm thu hẹpdòngchảy nên nhiềukhi 4 phảikéodàinhịp để đảmbảo khẩu độ thoát nước=> làm tăng chi phí kếtcấunhịp. 49 Cấutạomố cầu (t.theo) • 2.2.7. Mố vùi tường – Mố vùi có tường trướckhoétrỗng đượcgọilàmố vùi tường. • Trong kếtcấumố vùi, do toàn bộ phầnthân mố chôn trong nền đất đắpvàphầnlớnmôđất hình nón nằm ở phía trướcmố nên tác dụng chắn đấtcủatường trước không còn ý nghĩa quan trọng như trong mố chữ U => có thể khoét lỗ tường trước để tiếtkiệmvậtliệu. 50 19
20. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) B. MỐ NHẸ • 2.2.8. Mố chữ U tường mỏng – Mũ mố và các tường mỏng bằng BTCT liên kếttoànkhối với nhau – Bệ mố (4) • Bằng BTCT vớichiềudàyphụ thuộc vào kếtcấumóng • Khi bệ mốđóng vai trò là móng trên nền thiên nhiên thì chiều dày lấykhoảng từ 0.4 đến1.0m 1. Tường trước; 2. Tường cánh; 3. Tường chống; 4. Bệ mố; 5. Bản quá độ 51 Cấutạomố cầu (t.theo) – Chiềudàycủatường trước(1) đượcxácđịnh trên cơ sở chịu lực, thường từ 15‐40cm • Do tường trướcbằng BTCT có khả năng chịuuốnnênchiềudàycó thể giảm nhiềuso vớimố chữ U – Các tường chống (3) • Là sườntăng cường cho tường trướcvàtăng độ cứng chung cho toàn mố • Chiềudàytừ 20 đến 40cm 52 20
21. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) – Tường cánh (2) • Phầntrêncủatường cánh được cấutạohẫng để giảmkhốilượng tường cánh và bệ mố • Chiều dài tường cánh bao gồm: phầntựatrênbệ mố (khoảng ½ chiềucaođất đắp) và phầnhẫng đủ để vùi vào nền đường (tối thiểu 0.75m) • Trên phương ngang, có thể cấutạo mộttường mỏng (8) để liên kếttường 8 cánh vớitường chống tạo thành 1 khoang kín => điềukiệnlàmviệccủa tường cánh sẽ tốthơn. 53 Cấutạomố cầu (t.theo) – Mố chữ U tường mỏng tuy có khốilượng bê tông nhỏ hơn nhiềuso vớimố chữ U nhưng tốncốt thép, thi công phứctạp, thời gian thi công kéo dài => ít dùng trong thựctế. Trong thựctế mố chữ U bằng BTCT không có cấutạotường chống (3) và vách ngăn(8) đượcsử dụng phổ biến 54 21
22. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) Mặtcắt đứng và mặtbằng mố chữ U bằng BTCT (sử dụng móng cọc khoan nhồi) 55 Cấutạomố cầu (t.theo) Mố chữ U bằng BTCT 56 22
23. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) Mố chữ U bằng BTCT, tuyếnHàNội–Lạng Sơn 57 Cấutạomố cầu (t.theo) • 2.2.9. Mố vùi tường mỏng – Thân mố gồmcáctường mỏng bằng BTCT (tường dọc). – Mũ mốđượccấutạonhư mộtdầmBTCT tựatrêncáctường dọc. 58 23
24. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) – Số lượng, khoảng cách giữacáctường dọcphụ thuộcvào: • Chiềurộng cầu • Chiều cao mố • Kích thướcmũ mố => khi bố trí các tường dọc cầntránhchomũ mố chịu uốn quá lớnvàđồng thời hạnchế tăng số lượng tường dọc để giảm khốilượng vậtliệu 59 Cấutạomố cầu (t.theo) • 2.2.10. Mố chân dê Mố chân dê lắp ghép. ‐ Thân mố gồm2 hàng cộtBTCT tiết diện 35x35cm. Hàng cộttrướccó độ nghiêng 2.5:1. ‐ Các cặpcọc thường đượcbố trí ngay dướivị trí kê gối. 60 24
25. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) – Mố chân dê là loạimố vùi có thân mố là hai hàng cột(hoặc cọc), trong đóhàngtrướcbố trí xiên về phía lòng sông. – Mố chân dê cho phép giảmvậtliệumộtcáchđáng kể và thường đượcápdụng khi chiềucaođất đắptừ 4‐10m. – Trường hợpmố chân dê sử dụng móng cọcthìkhôngcầncấutạobệ mố mà các hàng cọcmóngđược kéo dài và liên kết trựctiếpvớixàmũ • Hàng cọctrước đóng với độ xiên 1:4 đến1:7 • Xà mũ có thể lắpghéphoặc đổ tạichỗ. Trong thựctế xà mũ thường được đổ trựctiếp để đảmbảo liên kếtchắcchắngiữacọcvớixà mũ, đồng thờikhắcphụccácsailệch khi đóng cọc. 61 Cấutạomố cầu (t.theo) • 2.2.11. Mố cọcvàmố cột – Mố cọc: • Cấutạothânmố gồmmột hoặc hai hàng cọc thẳng đứng như hình vẽ • Tiếtdiệncọc 30x30cm đến 40x40cm • Các cọc được liên kếtvới nhau bằng xà mũ BTCT • Áp dụng cho các cầunhịpnhỏ khi chiềucaođất đắptừ 2‐4m. 62 25
26. 8/16/2013 Cấutạomố cầu (t.theo) – Mố cột: • Cấutạothânmố bằng các cộttrònbằng BTCT đường kính từ 0.8‐2m, hoặckếthợpsử dụng kếtcấumóngcọc ống, cọc khoan nhồi. a) Mố cộtlắp ghép; b) Mố cọc ống 63 26