Công nghệ hiện đại trong xây dựng cầu bê tông cốt thép

Tài liệu thảo luận về các công nghệ hiện đại trong xây dựng cầu bê tông cốt thép, đặc biệt là cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục.

Tóm tắt chính:

• Tổng quan về các công nghệ thi công cầu BTCT DƯL nhịp liên tục:
  • Công nghệ đúc đẩy (CN1): Đổ bê tông tại chỗ theo từng phân đoạn rồi đẩy dần. Phù hợp cho nhịp 35-60m. Ưu điểm: thiết bị di chuyển đơn giản, tĩnh không dưới cầu. Nhược điểm: nhiều công trình phụ trợ, chiều cao dầm và bó cáp DƯL nhiều hơn.
  • Công nghệ đúc hoặc lắp hẫng cân bằng (CN2): Đúc bê tông tại chỗ theo phân đoạn bằng xe đúc hoặc lắp sẵn các phân đoạn. Phù hợp cho nhịp 60-200m. Ưu điểm: tiến độ nhanh, công trường gọn. Nhược điểm: chiều cao dầm và số lượng bó cáp cao hơn.
  • Công nghệ đổ bê tông tại chỗ treo trên đà giáo di động (CN3): Đổ bê tông tại chỗ cho cả nhịp trên hệ đà giáo di động. Phù hợp cho nhịp 35-60m. Ưu điểm: tạo tĩnh không dưới cầu, không ảnh hưởng địa hình. Nhược điểm: công trình phụ trợ cồng kềnh.
  • Công nghệ lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động (CN4): Lắp sẵn các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động. Ưu điểm: tiến độ nhanh, hệ đà giáo gọn nhẹ hơn CN3.
  • CN1 và CN2 đã phổ biến ở Việt Nam, CN3 và CN4 đang nghiên cứu áp dụng.
• Công nghệ dầm Super-T:
  • Giới thiệu chung: Dầm Super-T là loại kết cấu nhịp giản đơn bằng BTCT DƯL, mặt cắt chữ “V”, kế thừa ưu điểm của dầm BTCT DƯL đúc sẵn. Ứng dụng nổi bật ở cầu Mỹ Thuận (phần nhịp dẫn).
  • Đặc điểm cấu tạo: Dầm được định hình với các chiều cao từ 750mm đến 1750mm cho nhịp từ 20m đến 36m. Sử dụng phương pháp căng trước.
  • Thiết kế: Dựa trên nguyên lý bê tông được nén trước khi chịu tải, cải thiện điều kiện làm việc và sử dụng hiệu quả vật liệu cường độ cao. Cần kiểm tra ứng suất khi truyền lực căng và trong giai đoạn sử dụng, tính toán mất mát ứng suất, cường độ cực hạn và độ vồng trong quá trình thi công. Các nhịp dầm Super-T có thể được liên tục hóa bằng bản mặt cầu đổ tại chỗ.
  • Công nghệ chế tạo: Bao gồm ván khuôn, công tác cốt thép, căng cáp, đổ bê tông, truyền lực căng, vận chuyển dầm và đổ bê tông dầm ngang, bản mặt cầu.
  • Ưu nhược điểm:
    • Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí (tốc độ xây dựng nhanh, giảm ván khuôn), an toàn thi công (tạo sàn công tác), hình dáng đẹp, hiệu quả kết cấu, ổn định khi cẩu lắp. Dầm Super-T dạng hộp mở nhẹ hơn và dễ kiểm tra chất lượng bê tông.
    • Nhược điểm: Khó áp dụng cho cầu đường cong có siêu cao, đòi hỏi cao về quản lý chất lượng do kết cấu bê tông thành mỏng, dễ nứt dọc ở đuôi dầm nếu xử lý nhiệt ẩm không đúng.
• Liên tục hóa kết cấu nhịp cầu giản đơn:
  • Khái niệm: Nối liên tục các dầm giản đơn thành hệ liên tục để cầu làm việc như hệ dầm liên tục dưới tác dụng của lực dọc và nhiệt độ, nhưng vẫn làm việc như hệ dầm giản đơn dưới tải trọng thẳng đứng. Mục đích là tạo êm thuận khi xe chạy, giảm khe co giãn và chi phí bảo dưỡng.
  • Các phương pháp liên tục hóa:
    • Phương pháp 1: Liên tục bản dạng liên kết chốt (Maunsell).
    • Phương pháp 2: Dầm ngang liền khối (Mattock).
    • Phương pháp 3: Dầm ngang hẫng (Pritchard).
    • Phương pháp 4: Cầu toàn khối (Hambly).
    • Phương pháp 5: Liên tục bản mặt cầu – liên tục nhiệt (Kumar).
  • Các giải pháp cấu tạo và phương pháp tính: Bao gồm các sơ đồ cấu tạo chuỗi (vị trí gối cố định/di động), các phương pháp nối liên tục nhiệt (nối ở bản mặt cầu, mối nối ướt dọc cầu, bản cá, lớp phủ bê tông xi măng), và các yêu cầu chung về cấu tạo, bố trí cốt thép. Việc tính toán bao gồm xác định chuyển vị dọc (do nhiệt độ, co ngót, từ biến), tính toán nội lực trong bản nối (do chuyển vị góc, thẳng đứng, hoạt tải, tĩnh tải, lực hãm, phản lực gối), và tính lực dọc trục.