KẾT CẤU PHẦN TRÊN VÀ PHẦN DƯỚI CỦA CẦU GỒM NHỮNG GÌ?

Một công trình cầu là hệ kết cấu gồm nhiều bộ phận cùng làm việc để tiếp nhận các tác động trong quá trình khai thác và truyền chúng xuống nền đất.

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu cấu tạo, cầu thường được xem xét theo các nhóm lớn như kết cấu phần trên, kết cấu phần dưới, móng và các bộ phận/phụ kiện liên quan.

Ở mức khái quát, có thể hình dung:

PHƯƠNG TIỆN / TÁC ĐỘNG TRÊN CẦU
↓
KẾT CẤU PHẦN TRÊN
↓
GỐI CẦU / LIÊN KẾT
↓
KẾT CẤU PHẦN DƯỚI
↓
MÓNG
↓
ĐỊA TẦNG

Tuy nhiên, cấu tạo cụ thể còn phụ thuộc vào loại cầu. Ví dụ cầu dầm kê trên gối có sơ đồ truyền lực khác với cầu khung, cầu vòm, cầu dây văng hoặc cầu treo.

2. KẾT CẤU PHẦN TRÊN CỦA CẦU LÀ GÌ?

Kết cấu phần trên của cầu có thể hiểu là hệ kết cấu trực tiếp tạo phần vượt nhịp và tiếp nhận các tác động từ khu vực mặt cầu trước khi truyền về các vị trí đỡ.

Ở cầu dầm đường bộ thông dụng, phần trên có thể liên quan đến:

bản mặt cầu → dầm chủ → dầm ngang → hệ liên kết → các cấu tạo mặt cầu và bộ phận liên quan.

Tùy hệ cầu, thành phần chịu lực chính có thể thay đổi.

Ví dụ:

• Cầu dầm: dầm là thành phần đặc trưng.
• Cầu giàn: hệ giàn là thành phần chịu lực chính.
• Cầu vòm: hệ vòm giữ vai trò quan trọng.
• Cầu dây văng: kết cấu nhịp làm việc cùng hệ dây văng và tháp.
• Cầu treo: mặt cầu làm việc trong hệ có cáp chủ và dây treo.

Do đó, không nên đồng nhất kết cấu phần trên = dầm cầu trong mọi trường hợp.

3. KẾT CẤU PHẦN TRÊN GỒM NHỮNG GÌ?

Với một cầu dầm điển hình, có thể minh họa:

LỚP MẶT CẦU

↓

BẢN MẶT CẦU

↓

DẦM NGANG / HỆ PHÂN PHỐI

↓

DẦM CHỦ

↓

GỐI CẦU

Các cấu kiện cụ thể thay đổi theo thiết kế.

Ngoài hệ chịu lực chính, khu vực phía trên còn có thể bố trí:

lan can • dải phân cách • thoát nước • chống thấm • khe co giãn • chiếu sáng • hệ phòng hộ và các hạng mục khác.

Cần lưu ý: cách xếp từng bộ phận vào nhóm “kết cấu phần trên” hoặc “phụ kiện cầu” có thể khác nhau tùy tài liệu và phạm vi hồ sơ kỹ thuật.

4. LỚP MẶT CẦU

Lớp mặt cầu là khu vực trực tiếp phục vụ khai thác giao thông.

Tùy loại công trình, cấu tạo phía trên bản mặt cầu có thể gồm nhiều lớp khác nhau.

Ví dụ khái quát:

LỚP MẶT

↓

LỚP TRUNG GIAN/BẢO VỆ

↓

HỆ CHỐNG THẤM

↓

BẢN MẶT CẦU

Đây chỉ là sơ đồ minh họa. Vật liệu và chiều dày từng lớp phải theo hồ sơ thiết kế.

Một số yêu cầu cần được xem xét ở khu vực mặt cầu gồm:

độ bằng phẳng • độ dốc • thoát nước • chống thấm • liên kết với khe co giãn và các cấu tạo liên quan.

5. BẢN MẶT CẦU LÀ GÌ?

Bản mặt cầu là bộ phận kết cấu tiếp nhận các tác động từ phía trên và phân phối chúng vào hệ chịu lực của kết cấu nhịp.

Trong cầu dầm, có thể hình dung:

BÁNH XE
↓
LỚP MẶT
↓
BẢN MẶT CẦU
↓
DẦM
↓
GỐI
↓
MỐ / TRỤ

Bản mặt cầu có thể được thiết kế bằng bê tông cốt thép, bê tông dự ứng lực hoặc thuộc một hệ kết cấu khác tùy loại cầu.

Bản không chỉ đóng vai trò tạo mặt bằng cho phần xe chạy mà còn tham gia vào hệ chịu lực theo thiết kế.

6. DẦM CHỦ CỦA CẦU

Ở cầu dầm, dầm chủ là một trong những cấu kiện chịu lực quan trọng nhất của kết cấu nhịp.

Dầm chủ có nhiệm vụ tiếp nhận các tác động được truyền từ bản mặt cầu và hệ liên quan rồi truyền về các vị trí đỡ.

Một số tiết diện thường được nhắc đến:

Dầm I | Dầm T | Dầm Super-T | Dầm hộp | Dầm thép

Vật liệu có thể là:

bê tông cốt thép • bê tông dự ứng lực • thép • kết cấu liên hợp.

Lựa chọn dạng dầm phụ thuộc vào khẩu độ, sơ đồ kết cấu, điều kiện thi công, vật liệu và yêu cầu của dự án.

7. DẦM NGANG CÓ TÁC DỤNG GÌ?

Dầm ngang được bố trí trong nhiều hệ cầu nhằm liên kết và hỗ trợ sự làm việc không gian của các dầm chủ theo cấu tạo thiết kế.

Sơ đồ nhìn từ trên:

DẦM CHỦ ═════════════

│ │ │

DẦM CHỦ ═════════════

│ │ │

DẦM CHỦ ═════════════

Trong đó các cấu kiện theo phương ngang liên kết hệ dầm theo thiết kế.

Số lượng, kích thước và vị trí dầm ngang không cố định mà phụ thuộc vào loại kết cấu.

8. HỆ LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU NHỊP

Ngoài dầm chủ và dầm ngang, cầu có thể có các hệ liên kết nhằm bảo đảm khả năng làm việc của kết cấu theo sơ đồ tính toán.

Đối với kết cấu thép, có thể gặp:

liên kết ngang • hệ giằng • liên kết giữa các cấu kiện • bulông hoặc mối hàn theo thiết kế.

Đối với cầu bê tông, hình thức liên kết và cấu tạo sẽ khác.

Không nên áp dụng cấu tạo của cầu thép cho cầu bê tông hoặc ngược lại.

9. KẾT CẤU NHỊP CẦU LÀ GÌ?

Kết cấu nhịp cầu là hệ kết cấu trực tiếp vượt qua khoảng cách giữa các vị trí đỡ.

Ví dụ:

MỐ ←──── KẾT CẤU NHỊP ────→ TRỤ

hoặc:

TRỤ ←──── KẾT CẤU NHỊP ────→ TRỤ

Kết cấu nhịp có thể thuộc nhiều dạng:

bản • dầm • giàn • vòm • khung • dây văng • hệ treo.

Vì vậy, “kết cấu nhịp” là khái niệm rộng hơn “dầm cầu”.

10. GỐI CẦU NẰM Ở ĐÂU?

Ở các hệ cầu sử dụng gối, gối cầu nằm tại vùng tiếp xúc truyền lực giữa kết cấu nhịp và mố/trụ.

Sơ đồ:

DẦM / KẾT CẤU NHỊP

↓

GỐI CẦU

↓

BỆ KÊ GỐI / XÀ MŨ

↓

MỐ / TRỤ

Gối có hai nhóm chức năng quan trọng:

Truyền phản lực từ kết cấu nhịp xuống kết cấu phần dưới.

Đồng thời đáp ứng chuyển vị và góc quay theo thiết kế.

Đây là lý do gối cầu đóng vai trò liên kết rất quan trọng giữa phần trên và phần dưới.

11. KẾT CẤU PHẦN DƯỚI CỦA CẦU LÀ GÌ?

Kết cấu phần dưới là nhóm kết cấu tiếp nhận các tác động từ kết cấu nhịp và truyền chúng xuống móng.

Hai thành phần điển hình là:

MỐ CẦU + TRỤ CẦU

Ở một cầu nhiều nhịp có thể hình dung:

MỐ → NHỊP → TRỤ → NHỊP → TRỤ → NHỊP → MỐ

Mố nằm tại hai đầu công trình.

Trụ nằm tại các vị trí đỡ trung gian nếu sơ đồ cầu có trụ.

12. MỐ CẦU

Mố cầu nằm tại khu vực đầu cầu và tạo liên kết chức năng giữa kết cấu cầu với khu vực đường dẫn.

Mố có thể phải thực hiện nhiều nhiệm vụ:

đỡ đầu kết cấu nhịp → tiếp nhận phản lực → truyền xuống móng → tham gia giữ đất khu vực đầu cầu theo cấu tạo.

Một mố có thể gồm:

tường đỉnh • thân mố • tường cánh • bệ kê gối • bệ móng và các chi tiết khác.

Cấu tạo phụ thuộc vào loại mố và dự án.

13. TƯỜNG CÁNH MỐ CẦU

Tường cánh thường được bố trí tại khu vực mố để hỗ trợ giữ đất và tạo cấu tạo chuyển tiếp ở đầu cầu theo thiết kế.

Hình dạng và hướng bố trí có thể khác nhau.

Có thể gặp các phương án:

tường cánh song song → tường cánh xiên → cấu hình khác theo thiết kế.

Tường cánh không nên được xem như một cấu kiện trang trí; nó liên quan trực tiếp đến cấu tạo đất đắp khu vực mố.

14. TRỤ CẦU

Trụ cầu là kết cấu đỡ trung gian giữa các nhịp.

Sơ đồ:

NHỊP 1
↓
TRỤ
↓
MÓNG

và trụ đồng thời có thể tiếp nhận phản lực từ các kết cấu nhịp kế cận.

Một trụ điển hình có thể gồm:

xà mũ → thân trụ → bệ móng → hệ móng.

15. XÀ MŨ TRỤ CẦU

Xà mũ nằm phía trên thân trụ ở nhiều cấu hình cầu.

Trên xà mũ có thể bố trí:

bệ kê gối → gối cầu → kết cấu nhịp.

Sơ đồ:

DẦM

↓

GỐI

↓

BỆ KÊ GỐI

↓

XÀ MŨ

↓

THÂN TRỤ

↓

MÓNG

Hình dạng xà mũ phụ thuộc vào số lượng dầm, khoảng cách gối, hình học trụ và thiết kế.

16. MÓNG CẦU

Hệ móng tiếp nhận tác động từ mố hoặc trụ và truyền xuống địa tầng.

Tùy điều kiện, có thể sử dụng:

móng nông • móng cọc • cọc khoan nhồi • các hệ móng khác.

Việc lựa chọn phụ thuộc vào:

địa chất + tải trọng + thủy văn + địa hình + điều kiện thi công + sơ đồ kết cấu.

Không nên lựa chọn loại móng chỉ dựa vào quy mô nhìn thấy của cây cầu.

17. CỌC CẦU

Ở hệ móng cọc, cọc có nhiệm vụ truyền tải xuống các lớp đất phù hợp theo cơ chế được thiết kế.

Các giải pháp có thể gồm nhiều loại cọc khác nhau.

Ví dụ trong một số công trình cầu có thể gặp cọc khoan nhồi, nhưng không phải mọi cây cầu đều sử dụng loại cọc này.

Sơ đồ:

TRỤ

↓

BỆ CỌC

↓

│ │ │ │

│ │ │ │ CỌC

↓

ĐỊA TẦNG

18. KẾT CẤU PHẦN TRÊN VÀ PHẦN DƯỚI LIÊN KẾT VỚI NHAU NHƯ THẾ NÀO?

Đối với cầu dầm kê gối:

PHẦN TRÊN

Dầm / kết cấu nhịp

↓

GỐI CẦU

↓

PHẦN DƯỚI

Mố / trụ

↓

MÓNG

↓

NỀN

Gối cầu chính là một trong những bộ phận quan trọng tại vùng chuyển tiếp này.

Tuy nhiên, với cầu khung hoặc một số hệ kết cấu khác, liên kết giữa phần trên và trụ có thể là liên kết cứng thay vì cấu tạo kê gối thông thường.

19. ĐƯỜNG TRUYỀN TẢI TRỌNG TRONG CẦU

Đây là nội dung rất tốt cho Featured Snippet và infographic.

Với một cầu dầm điển hình:

TẢI TRỌNG XE

↓

LỚP MẶT CẦU

↓

BẢN MẶT CẦU

↓

DẦM

↓

GỐI CẦU

↓

MỐ / TRỤ

↓

MÓNG

↓

ĐỊA TẦNG

Đây chỉ là cách minh họa đơn giản. Công trình thực tế chịu đồng thời nhiều loại tác động khác theo tiêu chuẩn thiết kế.

20. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG LÊN CẦU

Cầu không chỉ chịu tải trọng phương tiện.

Tùy dự án và tiêu chuẩn áp dụng, thiết kế có thể phải xem xét nhiều nhóm tải trọng và tác động như:

tĩnh tải • hoạt tải • nhiệt độ • gió • co ngót • từ biến • lực phanh • tác động nước • động đất khi thuộc phạm vi xét đến • các tác động khác.

Mỗi tác động có thể ảnh hưởng khác nhau đến:

kết cấu nhịp → gối → mố → trụ → móng → khe co giãn.

Đây là lý do các bộ phận của cầu phải được thiết kế như một hệ thống, không phải các sản phẩm độc lập.

21. KHE CO GIÃN THUỘC VỊ TRÍ NÀO?

Khe co giãn cầu thường nằm tại vùng gián đoạn được thiết kế trên mặt cầu, chẳng hạn ở một số vị trí đầu kết cấu nhịp hoặc giữa các đơn nguyên kết cấu.

Nhiệm vụ chính của khe co giãn là đáp ứng chuyển vị tương đối theo thiết kế và tạo vùng chuyển tiếp trên bề mặt khai thác.

Sơ đồ:

KẾT CẤU A ⇄ | KHE | ⇄ KẾT CẤU B

Khe có quan hệ chặt chẽ với chuyển vị của kết cấu nhịp và hệ gối.

22. GỐI CẦU VÀ KHE CO GIÃN KHÁC NHAU THẾ NÀO?

Hai hệ không thay thế cho nhau nhưng thường phải được xem xét đồng bộ về chuyển vị.

23. KẾT CẤU PHẦN TRÊN CỦA CẦU DÂY VĂNG

Đối với cầu dây văng, cách hình dung đơn giản “bản → dầm → gối” không thể mô tả đầy đủ hệ chịu lực.

Các bộ phận đặc trưng gồm:

kết cấu mặt cầu + dây văng + tháp cầu + hệ neo.

Dây văng truyền lực giữa kết cấu nhịp và tháp.

Tháp tiếp tục truyền tác động xuống phần dưới và móng.

Do đó, hệ dây và tháp là những thành phần không thể bỏ qua khi phân tích loại cầu này.

24. KẾT CẤU CỦA CẦU TREO

Ở cầu treo, hệ chịu lực đặc trưng gồm:

mặt cầu → dây treo → cáp chủ → tháp / hệ neo → móng.

Cáp chủ tạo đường cong đặc trưng giữa các tháp.

Dây treo liên kết mặt cầu với cáp chủ.

Đây là sự khác biệt cơ bản so với cầu dây văng, nơi dây thường nối trực tiếp từ tháp tới kết cấu nhịp.

25. KẾT CẤU CỦA CẦU VÒM

Cầu vòm truyền tải thông qua hệ vòm với thành phần lực nén đáng kể.

Sơ đồ khái quát:

MẶT CẦU

↕

HỆ VÒM

↙ ↓ ↘

MỐ / NỀN ĐỠ

Do đặc điểm truyền lực, các vị trí tựa của vòm có vai trò rất quan trọng.

Cấu tạo thực tế còn phụ thuộc cầu vòm chạy trên, chạy giữa hay dạng vòm phía trên mặt cầu.

26. KẾT CẤU PHẦN TRÊN VÀ DƯỚI CÓ GIỐNG NHAU Ở MỌI LOẠI CẦU KHÔNG?

Không.

Cách phân chia này hữu ích để hiểu cấu tạo cầu, nhưng mỗi hệ kết cấu có đường truyền lực khác nhau.

Ví dụ:

Cầu dầm:
Dầm → gối → trụ/mố.

Cầu khung:
Kết cấu nhịp có thể liên kết cứng với trụ.

Cầu vòm:
Vòm là thành phần chịu lực đặc trưng.

Cầu dây văng:
Nhịp ↔ dây văng ↔ tháp.

Cầu treo:
Mặt cầu → dây treo → cáp chủ → tháp/hệ neo.

Vì vậy, khi nghiên cứu công trình cụ thể cần căn cứ đúng sơ đồ kết cấu của cây cầu đó.

27. SO SÁNH KẾT CẤU PHẦN TRÊN VÀ PHẦN DƯỚI

28. CÁC VẬT TƯ QUAN TRỌNG LIÊN QUAN

Từ bài kiến thức này có thể dẫn tự nhiên đến các nhóm sản phẩm CNA:

Gối cầu

Được bố trí tại vị trí truyền lực giữa kết cấu nhịp và mố/trụ đối với hệ cầu sử dụng gối.

→ Gối cầu cao su cốt thép

Khe co giãn

Được bố trí tại các vị trí theo thiết kế để đáp ứng chuyển vị tương đối.

→ Khe co giãn cao su

Cáp dự ứng lực

Liên quan đến các cấu kiện bê tông dự ứng lực.

→ Cáp dự ứng lực

Hộ lan và phụ kiện

Liên quan đến hệ phòng hộ của tuyến và khu vực tiếp cận công trình theo cấu hình thiết kế.

→ Hộ lan tôn sóng mạ kẽm nhúng nóng

29. NHỮNG NHẦM LẪN THƯỜNG GẶP

“Kết cấu phần trên chỉ là mặt cầu”

Không chính xác. Phần trên còn bao gồm hệ kết cấu chịu lực của nhịp theo loại cầu.

“Trụ cầu và móng cầu là một”

Không. Trụ là bộ phận phía trên móng; móng truyền tải từ trụ xuống địa tầng.

“Gối cầu là một phần của trụ”

Gối được bố trí tại vùng truyền lực giữa kết cấu nhịp và hệ đỡ trong các cầu sử dụng gối; không nên đồng nhất nó với thân trụ.

“Mọi cây cầu đều có gối cao su”

Không. Loại gối phụ thuộc vào thiết kế, và một số sơ đồ kết cấu không sử dụng cấu tạo kê gối theo cách thông thường.

“Mọi cây cầu đều có cùng loại khe co giãn”

Không. Loại khe và biên độ làm việc phải được lựa chọn theo thiết kế.

Câu hỏi thường gặp

Kết cấu phần trên của cầu gồm những gì?

Tùy loại cầu, phần trên có thể gồm bản mặt cầu, dầm chủ, dầm ngang, hệ liên kết và kết cấu nhịp, cùng các cấu tạo liên quan.

Kết cấu phần dưới của cầu gồm những gì?

Các thành phần điển hình là mố và trụ, tiếp nhận tác động từ kết cấu phía trên và truyền xuống hệ móng.

Gối cầu nằm ở phần trên hay phần dưới?

Gối nằm tại vùng liên kết truyền lực giữa kết cấu nhịp và mố/trụ ở những hệ cầu sử dụng gối. Việc phân nhóm chi tiết có thể khác nhau tùy tài liệu.

Móng cầu có phải kết cấu phần dưới không?

Trong cách trình bày kỹ thuật, móng thường được nghiên cứu cùng hệ kết cấu phần dưới, nhưng cách phân chia thuật ngữ có thể phụ thuộc tài liệu. Quan trọng nhất là móng tiếp nhận tác động từ mố/trụ và truyền xuống địa tầng.

Dầm cầu thuộc phần nào?

Ở cầu dầm, dầm thuộc hệ kết cấu nhịp và là thành phần quan trọng của kết cấu phần trên.

Mố và trụ khác nhau như thế nào?

Mố thường nằm tại hai đầu cầu và liên quan đến vùng đường dẫn; trụ là vị trí đỡ trung gian của cầu nhiều nhịp.

Gối cầu có tác dụng gì?

Gối truyền phản lực từ kết cấu nhịp xuống mố/trụ và cho phép chuyển vị hoặc góc quay theo yêu cầu thiết kế.

Khe co giãn có phải là gối cầu không?

Không. Khe co giãn nằm tại vùng gián đoạn của mặt cầu, còn gối nằm phía dưới kết cấu nhịp ở hệ cầu sử dụng gối.

VẬT TƯ CẦU ĐƯỜNG CNA – CUNG CẤP VẬT TƯ CẦU ĐƯỜNG & CÔNG TRÌNH

Vật Tư Cầu Đường CNA chuyên cung cấp các loại vật tư cầu đường, vật liệu giao thông, vật tư hạ tầng và sản phẩm phục vụ thi công công trình. Chúng tôi hỗ trợ tư vấn lựa chọn sản phẩm theo quy cách, thông số kỹ thuật và nhu cầu thực tế của từng công trình.

✓ Đa dạng vật tư cầu đường – giao thông – hạ tầng
✓ Tư vấn sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật công trình
✓ Hỗ trợ báo giá nhanh cho nhà thầu và dự án
✓ Cung cấp số lượng lớn theo nhu cầu thi công
✓ Hỗ trợ giao hàng đến công trình

LIÊN HỆ TƯ VẤN & BÁO GIÁ

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ CNA VIỆT NAM
Thương hiệu: Vật Tư Cầu Đường CNA
Địa chỉ: Số 4, Ngách 527/1 Đường Lĩnh Nam, Phường Vĩnh Hưng, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Hotline: 0888.926.269
Email: vattucauduong.vn@gmail.com
Website: www.vattucauduong.vn

Vật Tư Cầu Đường CNA – Tư vấn đúng nhu cầu, báo giá nhanh, đồng hành cùng nhà thầu và công trình.