Chương 2 : CẦU BẢN BÊ TÔNG

CỐT THÉP
2.1 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép thường.
2.2 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép lắp ghép.

2.1 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép thường :
2.1.1 PHẠM VI :
•
Cầu bản BTCT thường chỉ dùng trong phạm vi nhòp
3÷ 6m. Phạm vi chiều dài nhòp này cũng có thể dùng
cống bản hoặc cống tròn để thay phương án cầu bản.
•
Khi thiết kế phương án cầu nhỏ, cần xét cả phương án
cống để so sánh mọi mặt kinh tế - kỹ thuật nhằm
chọn được phương án hợp lý nhất.
2.1.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO DỌC CỦA CẦU BẢN :
•
Sơ đồ tónh học của các cầu bản thường là sơ đồ nhòp
giản đơn để thuận tiện và đơn giản thi công.
Trong nhiều năm ở Việt Nam đã áp dụng sơ đồ cầu
bản mố nhẹ bốn khớp dựa theo đồ án điển hình của Nga
với nhòp 4 ÷ 6m (H.2.1).

Hình 2.1 Sơ đồ tónh học của cầu bản mố nhẹ bốn khớp

Trong sơ đồ này, kết cấu nhòp bản và thanh chống
ngang giữa hai chân tường mố đóng vai trò hai thanh
chống nằm ngang, hai tường mố thẳng đứng đóng vai trò
của hai thanh đứng, liên kết giữa các đầu thanh đều là

dạng chốt có thể xoay được.
Kết cấu bốn chốt này là dạng kết cấu biến hình, tuy
nhiên do các tường mố được tiếp xúc với đất đắp đầu cầu
và luôn chòu áp lực đất từ hai phía nền đường nên sơ đồ
cầu vẫn được coi là ổn đònh, không bò biến hình.
Giả thiết này chỉ đúng với cầu ôtô vì biến dạng
tường mố là nhỏ, có thể bỏ qua. Do đặc điểm kết cấu
bốn chốt nên mômen uốn trong kết cấu tường mố nhỏ và
có thể làm tường mố mỏng hơn, nhẹ hơn, vì vậy có từ
"mố nhẹ" trong tên gọi kiểu cầu này.
Độ dày của bản h
b
=(/15÷ 1/20)L so với chiều dài
nhòp tính toán ( khoảng 25¸÷ 35 cm ), bêtông dùng mác
200÷ 250 cốt thép chòu lực đặt thẳng thường dùng loại
CT5 có gờ, Φ 20÷ 24, cốt thép cấu tạo thường dùng loại
CT3 Φ 8÷ 10.

2.2 Cấu tạo cầu bản bê tông cốt thép lắp ghép :
2.2.1 NGUYÊN TẮC CHUNG :
•
Để đơn giản cấu tạo, dễ thi công và chòu lực hợp lý
người ta thường làm các khối bản dạng mặt cắt chữ nhật
với các rãnh lõm ở hai mặt bên dành cho cấu tạo mối nối
ngang cầu giữa các khối bản theo kiểu mối nối chốt
( không truyền được mômen, chỉ truyền được lực cắt
).
•
Đối với cầu bản lắp ghép hoặc nửa lắp ghép trên
đường ôtô, thông dụng nhất cũng là dạng cầu bản mố

nhẹ, như cầu bản đổ tại chỗ.
•
Các bộ phận của cầu được phân chia thành những
khối nhỏ có trọng lượng và kích thước tùy theo điều kiện
vận chuyển và năng lực của thiết bò cẩu lắp và được
chế tạo sẵn ở nhà máy hay xưởng bêtông. Tới vò trí
xây dựng, các khối lắp ghép được cẩu vào vò trí và
tiến hành liên kết lại nhờ các mối nối, thành kết cấu cầu
hoàn chỉnh.

•
So với phương pháp đúc tại chỗ, việc sử dụng kết cấu bản
lắp ghép khắc phục được khó khăn đảm bảo giao thông
và chi phí làm đà giáo, ván khuôn.
•
Các khối lắp ghép được chế tạo trong nhà máy hay
xưởng bêtông với điều kiện đầy đủ thiết bò, đảm bảo
chất lượng bêtông theo yêu cầu thiết kế, tốt hơn so với
đúc bêtông tại công trường.
•
Do đã chế tạo đònh hình hàng loạt ván khuôn thép tiêu
chuẩn nên hình dáng kết cấu được bảo đảm chính xác.
•
Là phương pháp cho phép rút ngắn thời gian thi công tại
công trường, tránh được ảnh hưởng thời tiết trong quá
trình thi công, có thể xây dựng đồng loạt nhiều công trình
với tiến độ nhanh chóng, đáp ứng yêu cầu đònh
hình hóa và công nghiệp hóa xây dựng cầu.

•

Nhược điểm việc sử dụng kết cấu lắp ghép là thiếu tính
liền khối do phải có mối nối giữa các khối lắp ghép
( hình dáng, kích thước, trọng lượng phù hợp với thiết
bò chuyên chở và cẩu lắp sẵn có ).
•
Trường hợp xây dựng cầu ở những tuyến đường khó
khăn, chi phí vận chuyển trở nên tốn kém, cần so sánh
với phương pháp thi công đổ bêtông tại chỗ.
•
Nhìn chung cầu bản lắp ghép có nhiều ưu điểm và được
áp dụng rộng rãi.
Trong nhiều trường hợp cần phải phối hợp đồng thời :
- Trong lúc thi công mố trụ bằng đá xây hay đúc bêtông
tại chỗ thì các khối lắp ghép và các thanh chống
được chế tạo trên nền bệ gần đó.
- Sau khi mố trụ cầu hoàn thành sẽ tiến hành cẩu lắp bản
vào vò trí và nhanh chóng hoàn thiện công trình, rút ngắn
thời gian thi công.

•
Hiện nay, ở Việt Nam đã hoàn chỉnh bộ thiết kế điển
hình dạng cầu bản mố nhẹ bốn khớp dùng cho đường ôtô
với các khẩu độ, khổ cầu và tải trọng khác nhau có thể
áp dụng linh hoạt tùy theo từng vò trí xây dựng.
•
Các đồ án thiết kế điển hình hiện nay phù hợp với hoạt
tải đoàn xe ôtô H-13, xe bánh xích X-60 hoặc với đoàn xe
ôtô H-30, xe bánh nặng XB-80, tải trọng người đi bộ
300kG/m2.
•

Chiều dài của kết cấu nhòp bản tùy chọn 3 ; 4 ; 5 ; 6m.
•
Chiều cao nền đường đầu mố từ 2 ÷ 5m.
•
Khổ cầu có thể là 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; 12m.

•
Trên hình 2.2 giới thiệu đồ án điển hình cho tải trọng
đoàn xe ôtô H-30, xe bánh nặng XB-80, khẩu độ nhòp 4m,
chiều rộng mặt cầu có thể thay đổi tùy thuộc chiều rộng
nền đường

Hình 2.2 Cầu bản mố nhẹ lắp ghép

•
Kết cấu nhòp bản được phân chia thành các khối bản
lắp ghép bằng các mối nối dọc theo chiều dài nhòp.
Chiều rộng của mỗi khối tùy điều kiện vận chuyển
và cẩu lắp, thông thường từ khoảng 1,0÷ 1,5m.
•
Số lượng khối bản phụ thuộc vào khổ rộng của cầu.
•
Hai tường mố nhẹ có thể bằng bêtông đúc tại chỗ,
nếu dùng các khối bêtông lắp ghép cần lưu ý cấu tạo
liên kết giữa chúng bằng các chốt thép Φ 32. Tường mố
cũng có thể bằng đá xây.
•
Các thanh chống theo hướng dọc cầu thường được
chế tạo sẵn bằng BTCT, khi lắp vào vò trí cầu đảm bảo
tỳ sát vào chân tường của hai mố nhẹ.

Để đơn giản hơn, các thanh chống cũng có thể bằng
bêtông đổ tại chỗ.

•
Các tường cánh xiên của mố có thể bằng bêtông
hay đá xây. Phía sau mố thường dùng bản quá độ
có chiều dài 2,5 ÷ 3m bằng BTCT để chuyển tiếp
êm thuận độ cứng giữa cầu và đường đầu cầu.
•
Phía trên các khối bản lắp ghép có cấu tạo lớp phủ
mặt cầu BTCT hay bêtông nhựa.
•
Khi xây dựng cầu ở khu vực dân cư phải bố trí
hệ thống lan can, gờ chắn bánh và lề người
đi bộ. Đối với các tuyến đường đòa phương hệ
thống này có thể lược bỏ.
•
Theo tiêu chuẩn mới 22 TCN 272-05, hoạt tải thiết kế
đã thay đổi theo dạng có tên gọi là hoạt tải xe HL-93.
Vì vậy khi thiết kế, vẫn có thể tham khảo các bản vẽ
cấu tạo điển hình cũ nhưng phải tính toán lại theo
tiêu chuẩn mới và sửa đổi cấu tạo, nếu thấy cần
thiết.

2.2.2 CẤU TẠO CÁC KHỐI BẢN BTCT LẮP GHÉP :
•
Dạng điển hình các khối bản lắp ghép dùng cho cầu ôtô
được vẽ trên hình 2.3.
•
Khi chế tạo khối bản cần dự kiến trước cấu tạo mối nối

giữa chúng. Để đảm bảo tính liền khối của toàn kết cấu
nhòp có thể áp dụng kiểu liên kết giữa các khối bản là
kiểu mối nối cốt thép chờ.
•
Sau khi cẩu lắp các khối bản vào vò trí người ta tiến hành
hàn nối các cốt thép chờ đã được bố trí sẵn ở cạnh bên
khối bản.
•
Khi thi công xong mối nối kiểu như trên ( mối nối cứng )
kết cấu nhòp bản trở nên liền khối, đảm bảo tốt sự
làm việc chung của toàn bộ kết cấu nhòp.
•
Khi dùng loại mối nối này cần có chiều rộng mối nối
đủ lớn để cốt thép chờ khoảng 20 lần đường kính cốt
thép ngang của bản, đồng thời để có thể thao tác hàn nối
và cấu tạo cốt thép dọc dễ dàng.

Hình 2.3 Cấu tạo khối bản lắp ghép

•
Trong đồ án điển hình của Việt Nam hiện nay thường
sử dụng mối nối kiểu chốt giữa các khối bản lắp ghép,
giống như các đồ án của Nga.
•
Các khối bản lắp ghép thường có chiều rộng lý thuyết
theo phương ngang cầu là 100cm.
•
Tuy nhiên, để đề phòng các sai sót trong quá trình
thi công, trong thực tế chiều rộng các khối bản là 98cm.
Hình 2.4 Cấu tạo mối nối kiểu chốt


•
Để nối giữa các khối bản ở mặt bên cạnh tạo sẵn các
rãnh dọc theo chiều dài nhòp sao cho khi đặt hai khối cạnh
nhau sẽ tạo ra khe hở có chiều rộng phía trên lớn hơn
phía dưới (H.2.4).
•
Dọc theo khe hở của mối nối được đặt vào các đoạn
cốt thép có đường kính từ 3 ÷ 5mm uốn thành hình lò
xo. Sau đó mối nối được lấp đầy bêtông mác 200.
•
Do cấu tạo như vậy nên mối nối kiểu chốt chỉ có tác dụng
truyền lực cắt mà không truyền được mômen.
Vì vậy, cần lưu ý sơ đồ tính toán chỉ có thể coi như
các khối bản kiểu dầm được liên kết ngang với nhau bằng
các khớp quay.
•
Đặc điểm của dạng kết cấu nhòp bản có sử dụng mối nối
chốt là độ cứng ngang cầu không lớn, vì vậy chỉ thích hợp
cho cầu trên đường ôtô. Qua thực tế khai thác, nhiều cầu
bản kiểu này đã hình thành các vết nứt dọc khe nối, có
thể quan sát thấy ngay cả trên lớp phủ mặt xe chạy.

2.2.3 CẤU TẠO MỐ NHẸ :
•
Cấu tạo mố nhẹ gồm móng, thân và mũ mố. Mố nhẹ
có thể bằng đá xây hay bêtông đúc tại chỗ. Khi cần
đẩy nhanh tiến độ thi công có thể chế tại thành các
khối đúc sẵn và thi công lắp ghép.
•

Trong các đồ án điển hình của Việt Nam móng mố và
thân mố thường bằng bêtông mác 150. Mũ mố bằng
BTCT mác 250. Theo tiêu chuẩn mới 22 TCN 272-05 thì
từ năm 2006, cấp bêtông phải đổi là 20MPa.
•
Thân tường mố nhẹ nếu dùng bằng bêtông hay BTCT
có chiều dày không đổi và bằng 1/6 đến 1/7 chiều cao
của nó.
Nếu dùng bằng đá xây thường có chiều dày thay đổi
từ đỉnh đến chân tường mố, độ dốc thân tường khoảng
1/10 ở phía trước và sau.

•
Cũng như cầu bản mố nhẹ đổ tại chỗ, cầu bản mố nhẹ
lắp ghép cũng có sơ đồ tónh học là một khung bốn khớp
và nguyên lý làm việc tương tự.
Trong mặt phẳng thẳng đứng dọc cầu, mố nhẹ
làm việc như một thanh chòu nén thẳng đứng đồng thời
chòu uốn ngang dưới tác dụng của áp lực đất đẩy ngang.
Móng của tường mố thường được tính toán theo sơ
đồ dầm cứng trên nền đàn hồi theo phương ngang cầu.
•
Tường chắn có thể làm bằng đá xây, bêtông đúc tại chỗ
hay lắp ghép giống như tường mố.
Trên hình 2.2 giới thiệu cấu tạo mố nhẹ của cầu bản
có tường cánh chéo góc nhỏ 7
0
35' theo đồ án điển hình
của Viện thiết kế GTVT trước đây.
•

Bên dưới móng mố thường được gia cố lớp đá dăm
cát dày 10 ÷ 15cm. Có thể dùng cấp phối 60% đá
dăm, 30% cát và 10% đất sét.

2.2.4 THANH CHỐNG DỌC, BẢN QUÁ ĐỘ, LỚP PHỦ
XE CHẠY :
•
Cấu tạo thanh chống dọc chỉ là thanh bêtông đúc tại chỗ
có mặt cắt vuông hay chữ nhật, thường không có cốt thép,
khi tính toán có thể giả thiết làm việc theo sơ đồ chòu nén
đúng tâm.
•
Trong các cầu bản có chiều cao đất đắp nền đường
sau mố 4 ÷ 5m, thường bố trí thêm bản quá độ.
•
Bản quá độ được chôn trong nền đường sau mố, làm bằng
BTCT đúc tại chỗ hay lắp ghép có tác dụng làm cho
độ cứng của nền dưới bánh xe thay đổi dần dần. Như
vậy xe ra vào cầu được êm thuận hơn.
Mặt khác, bản quá độ còn có tác dụng giảm bớt áp
lực đẩy ngang tác dụng lên tường trước mố khi có xe
đứng trên lăng thể trượt sau mố.

•
Sơ đồ làm việc của bản quá độ một đầu kê trên gối cứng
là đỉnh tường trước mố còn đầu kia kê trên một dầm
BTCT đặt trực tiếp trên nền đường đầu cầu. Vì vậy để
tránh các ảnh hưởng do lún của đất nền nên chia thành
các giải bản lắp ghép, giữa chúng có các khe nối.
•

Các lớp phủ trên mặt xe chạy có cấu tạo tùy thuộc theo
cấp đường. Ví dụ : có thể làm mặt cầu có ba lớp phủ.
Trên cùng là lớp bêtông nhựa chiều dày 6cm để chòu
mài mòn, tiếp đến là lớp thấm nhập nhựa dày 8cm và
dưới cùng là lớp đá dăm trộn cát dày 16cm.
Cấu tạo lớp phủ như vậy sẽ làm tăng tónh tải trên
kết cấu nhòp, tạo ra lực thẳng đứng lớn lên tường mố,
dẫn đến làm giảm độ lệch tâm của hợp lực uốn,
nén, từ đó thu nhỏ được kích thước tường mố.
Cũng có thể chỉ làm một lớp bêtông nhựa dầy 11cm.