Lưu ý quan trọng về chuyên môn và an toàn: Đây là đánh giá của chuyên gia lưu trữ, không phải là thiết kế, tính toán tĩnh, đánh giá cây cầu hiện có hoặc hướng dẫn xây dựng, kiểm tra hoặc phục hồi. Các phân chia, nhịp, tỷ số, ứng suất, vật liệu, chi tiết mối nối và giải pháp kết cấu ban đầu đã được chuyển giao mà không có sự xác minh chuyên môn và không được sử dụng như một thông số kỹ thuật hiện đại. Việc thiết kế và thi công cầu yêu cầu các nhà thiết kế và nhà thầu được ủy quyền, các quy định và tiêu chuẩn hiện hành, dữ liệu địa kỹ thuật và thủy văn, tính toán các tác động thường xuyên và thay đổi, độ mỏi, gió, nhiệt độ, địa chấn, độ ổn định, nền móng, điều kiện lắp ráp và độ chắc chắn, cũng như thử nghiệm vật liệu, ăn mòn, mối nối và tình trạng thực tế của kết cấu. Việc tiếp cận công trình, làm việc trên cao, giao thông, nâng, hàn, cắt và lắp ráp tiềm ẩn những rủi ro chết người và cần có kế hoạch bảo vệ đặc biệt.
Việc thiết kế, xây dựng và cải tạo các cây cầu thép không nằm trong đợt chào bán công khai mới của công ty Savo Kusić. Trọng tâm hiện tại là cửa sổ gỗ, cửa sổ nhôm-gỗ, cửa sổ tùy chỉnh và cửa ra vào. Đối với dự án cửa sổ hoặc cửa ra vào, bạn có thể gửi yêu cầu báo giá.
Cầu vòm
Có những cầu vòm thực sự với vòm cứng, có thể chịu mọi loại tác động và cầu vòm bao gồm các thanh, trong đó có được hệ thống cứng nhờ sự tồn tại của dầm cứng. Vòm tăng cứng (dầm Langer) được tính toán theo giả thiết liên kết bản lề nên vòm chỉ chịu tác dụng của lực pháp tuyến. Mômen uốn được đảm nhận bởi dầm tăng cứng, dầm này cũng đóng vai trò tạo lực căng nếu vòm nằm phía trên dầm.
Dầm vòm và dầm Langer tiết kiệm hơn cầu dầm đối với các nhịp lớn hơn, vì toàn bộ tải trọng phân bố đều chỉ được nhận bởi đường đỡ của vòm. Ngoại trừ các lực bổ sung, mô men chỉ được gây ra bởi tải trọng một phần và chúng ở vòm nhỏ hơn đáng kể so với ở dầm.
Hình. 1 — Cổng lưới
Hình. 2 — Cổng thiếc
a) Công trình vòm. Bến cảng kẹp hiếm khi được xây dựng do khó khăn trong việc kẹp hỗ trợ. Phổ biến nhất là các cổng trên hai khớp. Các cổng có ba bản lề có ưu điểm là chuyển động của các giá đỡ và sự thay đổi nhiệt độ không gây ra lực trong chúng. Chúng đặc biệt có thể áp dụng cho tỷ lệ f/l thấp và trường hợp đất không chắc chắn. Các cổng cứng được làm dưới dạng lưới (hình 1) hoặc dưới dạng giá đỡ bằng kim loại (hình 2). Kết cấu vòm nằm ở phía trên và phía dưới lòng đường, tránh lòng đường trũng vì lý do thẩm mỹ. Các bến phía trên lòng đường nhận được các thanh giằng để nhận lực đẩy của cảng. Nếu vòm được kết nối cứng nhắc với dầm của các lỗ liền kề (hình 1 c và e), kích thước tĩnh có thể bị ảnh hưởng trong giới hạn rộng.
b) Dầm Langer có vòm tương đối chắc chắn, vì chiều dài uốn bằng khoảng cách giữa các nút của khớp nối phía trên. Giải pháp có vòm dưới mặt đường (hình 3d) hiếm khi được sử dụng trong cầu. Dầm cho nẹp có thể là tấm kim loại hoặc lưới. Với cả hai giải pháp, chùm tia đó có thể được tiếp tục liên tục sang các trường lân cận để tạo ra hệ thống liên tục hoặc hệ thống Gerber (hình 3b). Trong hình. 4 thể hiện mặt cắt ngang của cây cầu có một dầm giữa. Kết cấu chịu lực bao gồm một vòm thanh, các móc treo cứng và một hộp rỗng đóng kín làm dầm tăng cứng nhận mô men xoắn và uốn.
Hình. 3 — Dầm Langer
Hình. 4 — Mặt cắt ngang của cầu có một dầm chính trung gian
c) Cầu khung. Khi cần đảm bảo chiều cao tự do của cấu hình trên toàn bộ chiều rộng của lỗ mở, các khung được áp dụng trên hai hoặc ba mối nối có chiều cao đỡ thấp hơn so với các dầm đơn giản do hoạt động của khung (hình 5).
e) Tính toán. Các vòm thường được tính toán dựa trên giả định rằng trục của chúng không bị biến dạng. Tuy nhiên, biến dạng đàn hồi có thể rất đáng kể. Trong các dung dịch có lực căng lơ lửng, giá trị tĩnh không thay đổi nhiều do biến dạng, trong khi biến dạng của vòm thẳng và dầm Langer có thể ảnh hưởng đáng kể đến giá trị tĩnh.
Hình. 5 — Cầu khung
Cầu Treo
Cầu treo dạng lưới vốn có tính chất cứng vững nên rất hiếm khi được xây dựng. Cầu treo hiện đại có dầm tăng cường, giúp hạn chế và cân bằng độ uốn do lực tập trung. Những cây cầu treo có nhịp lớn là Cầu Cổng Vàng gần San Francisco (Hình 6a) nhịp 1280m và Cầu Washington gần New York (Hình 6b) nhịp 1067m.
Dầm tăng cứng là tấm kim loại hoặc lưới, có chiều cao không đổi hoặc có chiều cao tăng lên một chút so với các giá đỡ ở giữa. Tỷ lệ bùng nổ trên nhịp chủ yếu được chọn theo tỷ lệ 1/9 đến 1/11. Nhiều vụ tai nạn khác nhau đã chỉ ra rằng ở độ cao thấp, độ cứng có thể quá thấp, đặc biệt là khi trọng lượng bản thân thấp và chiều rộng của cầu nhỏ.
Hình. 6 — Cầu treo của Mỹ: a) Cầu Golden Gate ở San Francisco (1937), b) Cầu Washington ở New York (1931), c) Cầu Florianopolis ở Brasilia (1926)
Bánh xích
a) Chuỗi liên kết có khớp nối với các đầu mở rộng, nằm tự do song song với nhau và đối mặt với nhau tại các khớp với các liên kết chồng chéo từ các trường liền kề, được thực hiện theo hai cách - với các phần gia cố được đóng đinh từ các tấm mỏng ở hai đầu hoặc với các đầu mở rộng thu được bằng cách rèn (hình 7). Chuỗi cầu bắc qua sông Rhine được làm từ thép niken có độ bền kéo từ 5,5 đến 6,5 t/cm2. Trong những cây cầu treo nhỏ hơn của Mỹ, xích được làm bằng thép đúc thông thường, trong một số trường hợp cũng bằng thép hợp kim hoặc thép cứng.
Hình. 7 — Chuỗi cầu Florianopolis
b) Cáp dây xoắn ốc. Dây thừng kín được làm bằng dây sáng. Các lớp bên trong của dây được bảo vệ bằng lớp phủ chì mini, trong khi bề mặt bên ngoài của từng dây được phủ một lớp bảo vệ.
Dây cáp tròn xoắn ốc trong các cây cầu của Mỹ bao gồm hầu hết các dây được mạ kẽm nhúng nóng và được bọc một phần theo cách tương tự.
Dây cầu kéo nguội có độ bền đứt từ 12 đến 20 t/cm2. Độ bền mỏi có thể giảm đáng kể nếu bề mặt bên ngoài của dây rút nguội ở tình trạng kém.
Độ giãn dài của dây xoắn ốc phụ thuộc vào chất liệu làm dây cũng như phương pháp làm dây. Độ giãn nở đàn hồi trong vùng ứng suất bình thường cho phép lên tới 0,003 đến 0,004. Do dây được kéo dãn vĩnh viễn bằng 0,001 trong lần tải đầu tiên nên đôi khi trước khi sử dụng, dây được tải trước với lực lớn nhất và do đó bị kéo căng. Lợi ích của việc kéo căng này bị hạn chế vì một phần đáng kể của “độ giãn cố định” bị mất sau khi nới lỏng dây trong quá trình lắp đặt thêm.
Đơn vị lịch sử, tên thép, lớp phủ bảo vệ, độ bền, độ giãn nở và phương pháp chế tạo hoặc đổ đầu cáp không phải là những thông số kỹ thuật hiện đại. Tình trạng của xích, dây thừng, neo, đầu cáp và lớp phủ bảo vệ hiện có được xác định bằng tài liệu, kiểm tra và thử nghiệm; không thể suy ra từ văn bản chung này.
Neo
Chuỗi mắt cá chân được neo bằng cách sử dụng phích cắm trong các giá đỡ được bê tông hóa vào nền móng để neo.
Dây xoắn ốc có đầu tương ứng ở hai đầu (hình 8). trong đó các dây được gỡ rối theo hình chiếc chổi và sau khi làm sạch chúng được lấp đầy bằng kim loại màu trắng. Đầu đúc chuyên nghiệp có độ bền tương đương với dây thừng.
Hình. 8 — Đầu cáp: a) Đầu đơn giản, b) Đầu kiểu Mỹ, c) Đầu cầu Rhine
Hệ thống treo và dây buộc cáp
Các móc treo được làm bằng thép tròn, đặc biệt là từ ống hoặc dây cáp (hình 9 và 11). Trong trường hợp dây kín, dây cáp được bọc bằng dây buộc cáp (hình 10). Trong trường hợp bó cáp riêng biệt, hệ thống treo được thiết kế sao cho các dây riêng lẻ có thể được thay thế bằng dây mới nếu cần thiết. Các móc treo dây được buộc bằng đầu cáp, trong khi những khác biệt nhỏ về chiều dài được cân bằng bằng các miếng chêm.
Hình. 9 — Hệ thống treo, cây cầu cũ bắc qua sông Rhine
Hình. 10 — Dây buộc cáp của cầu bắc qua sông Rhine: a) cầu mới, b) cầu cũ
Hình. 11 — Dây buộc cáp và dây treo
Tháp (tháp)
Tháp của cầu treo có bản lề ở phía dưới hoặc có thể được kẹp, điều này chủ yếu xảy ra ở Mỹ. Dây xích được gắn chặt vào tháp. Hỗ trợ di chuyển chỉ cần thiết khi các tòa tháp không thể được giao phó bởi lực ngang, điều này sẽ xảy ra với các hỗ trợ cố định.
Đối với cầu treo lớn, ưu tiên sử dụng tháp nêm thấp hơn. Trong trường hợp đó, các tháp có thể được lắp trước tiên, sau đó là dây xích và móc treo, và cuối cùng là các dầm tăng cứng. Trong cầu treo tự neo, cần phải có giàn giáo rộng rãi vì hệ thống tĩnh chỉ bắt đầu hoạt động khi dầm cứng được đóng lại.
Hỗ trợ đường và tấm lót đường
Về vấn đề giao thông và bảo trì, chúng ta nên cố gắng đảm bảo rằng mặt đường trên cầu, nếu có thể, không khác với mặt đường trên các phần nối của đường bộ hoặc đường sắt. Vì bản thân mặt đường không có đủ độ cứng nên nó phải dựa vào hệ thống bề mặt theo hướng thẳng đứng, cũng như vào hệ thống hỗ trợ ngang cho nó. Cái gọi là bảng đỡ đường dựa trên các giá đỡ đường, chủ yếu bao gồm các giá đỡ dọc và ngang.
Hỗ trợ ngang
Dầm ngang truyền tải trọng chuyển động lên dầm chính. Chúng cũng là một phần quan trọng của khớp nối. Các dầm ngang nằm trực tiếp trên các dầm chính và trong trường hợp cầu nghiêng nên nhịp của chúng bằng khoảng cách giữa các dầm chính. Các giá đỡ ngang thường là tấm kim loại, có chiều dài ngắn và các giá đỡ được cán thông thường. Điều hữu ích là chiều cao của chúng nằm trong phạm vi 1/6 đến 1/8, mặc dù trong trường hợp cầu lớn và khoảng cách nhỏ giữa các gối đỡ ngang (đặc biệt trong trường hợp ván lát đường), chiều cao này có thể bằng cả phạm vi 1/20.
Theo quy định, dầm ngang được coi là dầm đơn giản, được liên kết cứng nhắc với các dầm chính sao cho trong mặt cắt ngang của cầu tạo thành các khung mở hoặc đóng. Do đó, khoảnh khắc chèn ép sẽ xảy ra, điều này cần được tính đến, đặc biệt là với các kết nối.
Hình. 12 — Kết nối thanh ngang
Trong trường hợp mặt đường ở dưới, việc kết nối được thực hiện bằng các góc kết nối đơn giản, hoặc. tấm đường được lắp vào thanh ngang (hình 12) hoặc theo phương thẳng đứng của tiết diện chữ I và thay cho các gân của chúng (hình 13). Giải pháp trong hình. 14 đặc biệt cứng nhắc, vì ở đó tấm đúc hẫng được nhúng cả vào giá đỡ ngang và theo phương thẳng đứng, do đó mômen ở góc được các bu lông cắt tiếp nhận. Với các giải pháp khác không thể tránh khỏi tình trạng ốc vít bị rách một phần và các góc nối bị cong. Các kết nối theo hình. 12 và 13 bị biến dạng nhiều hơn đáng kể dưới tác động của thời điểm so với các hình theo hình. 14. Các giải pháp tương tự cũng phát sinh đối với các vị trí mặt đường khác. Việc đặt các giá đỡ ngang trên các giá đỡ chính chỉ có thể thực hiện được khi có đủ chiều cao kết cấu. Sau đó, các giá đỡ bằng kim loại tấm chính phải được gia cố ở những nơi chịu tải trọng.
Hình. 13 và 14 — Các biến thể của kết nối chùm tia
Hỗ trợ theo chiều dọc
Các trụ đỡ dọc có thể ở dưới lòng đường và dưới lối qua đường dành cho người đi bộ. Dầm ngoài thường nối với lan can cầu gọi là dầm dọc cạnh. Hỗ trợ theo chiều dọc được làm từ các giá đỡ kim loại cuộn và tấm. Phạm vi của chúng lên tới 12 m. Do các dầm dọc chịu ảnh hưởng trực tiếp nhất của tải trọng chuyển động nên độ cứng chống uốn của chúng đặc biệt quan trọng. Đối với cầu đường sắt, chiều cao dầm hướng tới là nhịp 1/8 đến 1/10. Các giá đỡ dọc làm bằng thép chất lượng cao thường không phù hợp do độ uốn cao. Ở nhiều cây cầu cũ, việc liên kết các dầm dọc được thực hiện theo hình. 15. Một góc kết nối nằm giữa các chân của giá đỡ cuộn, trong khi góc còn lại nằm trên toàn bộ chiều cao của giá đỡ chéo. Với những loại kết nối này, ứng suất thứ cấp đáng kể sẽ xuất hiện và trong nhiều trường hợp, chúng đã xảy ra hiện tượng đứt do mỏi cũng như các vết nứt tại điểm chân bị cắt. Vì lý do này, những kết nối như vậy không được phép ở cầu đường sắt. Nếu không thể tránh được việc cắt chân thì những vết cắt này phải được thực hiện với độ tròn lớn để tránh nguy cơ bị nứt.
Hình. 15 — Kết nối hỗ trợ theo chiều dọc
Thoát nước
Việc thoát nước của cầu cần được hết sức chú trọng. Thoát nước nhanh chóng và đầy đủ là điều kiện tiên quyết quan trọng nhất cho tuổi thọ lâu dài của mặt đường cũng như bản thân cây cầu. Ngoài việc tăng rỉ sét và tăng chi phí bảo trì, các khu vực trữ nước cũng rất nguy hiểm do sương giá. Nếu độ cao của cầu cho phép, cầu đường phải có độ dốc dọc nhất định (không nhỏ hơn 1%) để đảm bảo nước chảy vào cống. Nước nhiễm dầu và bụi được thoát ra ngoài qua máng xối. Những máng xối này phải có độ dốc vừa đủ theo chiều dọc và phải dễ tiếp cận để có thể vệ sinh thường xuyên.
Hình. 16 — Lớp thoát nước và bảo vệ mặt đường
Mặt đường nhựa không hoàn toàn không thấm nước. Có thể loại bỏ lớp cách nhiệt đặc biệt dưới lớp nhựa đường nếu nhựa đường nằm trên tấm bê tông đã bị rung và bản thân tấm đó phần lớn không thấm nước. Nếu mặt đường không đủ khả năng chống thấm, do đó một phần nước mưa có thể xuyên qua thì cần cung cấp vật liệu cách nhiệt. Đối với cầu thép, lớp phủ bitum nhựa đường hoặc đất nung, v.v., _các lớp cách nhiệt_của khối cách điện bitum có chèn giấy chắc chắn với nỉ len hoặc dệt đay, cũng như các lớp cách nhiệt bằng lá kim loại bằng đồng hoặc nhôm được xem xét. Lớp cách nhiệt phải được bảo vệ khỏi hư hỏng cơ học bằng các lớp bảo vệ.
Các mô tả về thác, máng xối, nhựa đường, tấm bê tông, khối bitum, nỉ, đay và lá kim loại đều mang tính lịch sử. Các chi tiết thoát nước, chống thấm, bảo vệ thép, xuyên thấu và bảo trì hiện đại được thiết kế thành một hệ thống phối hợp theo quy định hiện hành, điều kiện khí hậu, giao thông và thực tế thi công.
Quả sung. 17 — Chi tiết thoát nước dọc mép cầu
Khớp nối
Dầm tấm kim loại có độ cứng nhỏ theo hướng vuông góc với mặt phẳng của dầm, lưới với các mối nối giả định trong các nút thậm chí có thể di chuyển nhiều theo hướng ngang. Vì vậy, trước hết cần có các giằng gió và khung ngang để tạo ra các kết cấu ổn định về mặt không gian. Hơn nữa, chúng phải chịu tải trọng tác động ngang lên mặt phẳng của các giá đỡ chính và cuối cùng đảm bảo kết cấu không bị mất ổn định và lật.
Khớp nối chống gió
Các khớp nối này được định kích thước để nhận lực từ gió và các tải trọng ngang khác. Chúng bao gồm các lưới hoặc khung đỡ, thẳng hoặc cong tùy theo dây đai. Đai của các khớp nối chống gió phần lớn cũng là đai của các giá đỡ chính. Thông thường các giá đỡ ngang cũng là phương thẳng đứng của khớp nối chống gió.
Tải trọng gió được giả định cho cầu có tải ít hơn so với cầu không tải. Nếu mặt cắt cho phép thì cầu giàn tốt nhất nên có hai giằng gió giữa các dầm của dầm chính. Xem bản phác thảo hệ thống trong hình. 18 trong đó các khớp nối hướng gió và khớp nối ngang được đánh dấu bằng các đường đứt nét.
Số lượng và loại khớp nối ngang phải đủ để tạo ra một hệ thống cứng nhắc về mặt không gian. Thông thường, lưới cũng đảm bảo sự ổn định trong trường hợp khớp cầu. Các cổng và dầm Gerber, ngoại trừ những cây cầu nhỏ, được gia cố bằng các khớp nối đặc biệt chống gió và chống oằn. Tại các khớp nối của các giá đỡ chính, các khớp nối phải được thực hiện sao cho không ảnh hưởng đến hoạt động của các khớp nối, hình. 18e.
Hình. 18 — Bố trí khớp nối chống gió
Tấm mặt đường rộng làm bằng tấm kim loại hoặc bê tông cốt thép có mặt phẳng rất cứng. Nếu các nhịp không quá lớn, có thể bỏ qua các khớp nối đặc biệt chống gió vì tấm mặt đường có thể đảm nhận vai trò thích hợp. Phải thực hiện các biện pháp để chỉ nhận lực ngang trong quá trình lắp ráp.
Khi chọn chất độn cần lưu ý rằng nhìn chung lực trong thanh nhỏ và chiều dài uốn của thanh lớn. Do đó, các mạng có chiều dài thanh ngắn (ví dụ hệ thống K hoặc hệ thống hình thoi) được ưa thích hơn. Đôi khi, khớp nối chống gió được treo trên các trụ đỡ đường để giảm chiều dài uốn. Đối với các khớp nối phía trên mặt đường, hệ thống hình thoi không có phương thẳng đứng thường được sử dụng.
Vị trí chiều cao của khớp nối so với gió được xác định chủ yếu bởi các điều kiện kết cấu (hình 19). Nếu có thể, ở đây cũng nên tránh kết nối lệch tâm. đặc biệt là với lực lớn và khớp nối chống gió được đặt sao cho trục của các thanh giao nhau trong mặt phẳng của các giá đỡ chính (hình 20).
Hình. 19 — Vị trí độ cao của khớp nối chống gió
Hình. 20 — Nút khớp nối chống gió
Khung chéo
Các cầu có lòng đường phía trên có thể được gia cố bằng khung lưới nhẹ theo hình. 22. Các khớp nối ngang ở dạng khung có thể được kết nối với các thanh tăng cứng chính của dầm kim loại tấm. Trong hình. 21 nhiều dây cáp được đặt trên khung căng trên hai khớp nối, tức là trên tấm lưới dưới thanh ngang, để có thể tiếp cận chúng từ đường kiểm tra ở giữa.
Hình. 21 — Khung ngang và hướng dẫn lắp đặt
Hình. 22 — Khung chéo dạng lưới
Đối với những cây cầu có lòng đường phía dưới, hình dạng các khung ngang được xác định bằng tiết diện tự do cho các phương tiện đi qua. Những cây cầu có khung ngang dạng lưới được thể hiện trong hình. 23d. Cần có các khung ngang phân phối tải trọng (hình 24) cho lưới để thu hút sự phối hợp của tất cả các giá đỡ chính ngay cả khi tải một phần. Nếu là cầu đường sắt có đường cong hoặc nếu các dầm chính có đường cong thì điều này cần được tính đến khi tính toán tĩnh các khớp nối.
Hình. 23 — Ví dụ về khớp nối ngang và giá đỡ chính
Hình. 24 — Mặt cắt ngang và dầm ngang để phân bổ tải trọng trên cầu bắc qua sông Ruhr gần Herdecke
Khớp nối tác động phụ
Giữa các trụ đỡ dọc của cầu đường sắt (hình 23c), cần cung cấp một khớp nối đặc biệt để tiếp nhận các tác động phụ của phương tiện. Dầm chữ I dọc tương đối ít cứng nhắc theo hướng ngang, do đó, mong muốn rằng khớp nối chống va đập ngang sẽ làm tăng độ an toàn của chúng khỏi mất ổn định ngang (Hình 25).
Quả sung. 25 — Khớp nối tác động phụ
Ly hợp chống phanh
Dầm ngang không thể chịu được các lực tác động theo phương dọc của cầu xảy ra khi phanh hoặc khởi động cho xe chạy, cần giảm bớt chúng bằng cách lắp khớp nối chống phanh. Chúng là các dầm phẳng dạng lưới (hình 26) nối các dầm dọc bằng khớp nối chống gió (hình 27). Thường có sự chênh lệch về chiều cao giữa giá đỡ và khớp nối. Và trong trường hợp chiều dài của các giá đỡ có thể được kết nối trực tiếp với khớp nối chống gió thì cần có khớp nối chống phanh đặc biệt, vì các thanh làm đầy khớp nối chống gió không thể chịu tải trọng uốn đáng kể. Trong một số trường hợp, nó có thể được kết hợp thành khớp nối chống gió một ray, khớp nối chống va đập bên và khớp nối chống phanh.
Hình. 26 — Hệ thống ly hợp chống phanh
Hình. 27 — Ly hợp chống phanh