Câu 1: Định nghĩa và tầm quan trọng của các công trình nhân tạo trên đường. Các bộ phận và kích thước cơ bản của công  trình cầu?

*   Định nghĩa và tầm quan trọng của các công trình nhân tạo trên đường

   Công trình nhân tạo trên đường là những sản phẩm do con người tạo ra nhằm bảo đảm sự liên tục của tuyến đường để các phương tiện giao thông qua lại thông suốt. Các công trình này bao gồm: cầu, hầm, cống, đường tràn.

   - Cầu là công trình vượt qua phía trên chướng ngại vật như sông suối, khe núi, thung lũng sâu... nhằm duy trì bình thường các hoạt động xã hội như sản xuất, giao thông, thương mại...

   - Hầm cũng với một nhiệm vụ như cầu nhưng được xây dựng trong lòng đất hoặc xuyên qua núi...

   - Cống là công trình nằm trong nền đắp của tuyến đường nhằm giải quyết cho dòng chảy lưu thông khi giao cắt với tuyến đường.

   - Đường tràn được xây dựng khi tuyến đường cắt ngang dòng chảy có mức nước không lớn, lưu lượng có thể thoát qua kết cấu thân đường.

   - Bến phà cũng có thể coi là một dạng công trình nhân tạo trên tuyến đường để các con phà cập mạn, chuyên chở hành khách và phương tiện qua sông.

   Ngoài mục đích chính yếu là phục vụ sự qua lại của các phương tiện giao thông có loại cầu còn được dùng vào mục đích khác như dẫn nước, dẫn dầu, khí...

   Do ý nghĩa của các công trình nhân tạo đối với việc đảm bảo sự thông suốt của các tuyến đường, phục vụ sự giao lưu vận tải hành khách và hàng hoá nên vai trò của chúng rất quan trọng đối với sự phát triển về kinh tế, văn hoá, xã hội cũng như đảm bảo an ninh quốc phòng. Từ đó đặt ra vấn đề thiết kế, xây dựng và duy tu bảo dưỡng các công trình phải đạt được chất lượng cao và đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật đặt ra.

*    Các bộ phận và kích thước cơ bản của công  trình cầu

-  Các bộ phận công trình cầu

   Công trình cầu gồm hai bộ phận chính:

   - Kết cấu nhịp: Bộ phận trực tiếp mang đỡ hoạt tải và vượt qua khoảng cách chướng ngại vật.

   - Mố, trụ: Bộ phận kê đỡ kết cấu nhịp, tiếp nhận toàn bộ tải trọng và truyền xuống nền đất qua kết cấu móng. Nếu được xây dựng ở phía trong gọi là trụ, xây dựng ở hai đầu của cầu thì được gọi là mố. Mố còn có nhiệm vụ nối tiếp giữa đường với cầu. Như vậy với cầu một nhịp chỉ có mố mà không có trụ, cũng có trường hợp cầu không có mố mà kết cấu nhịp được kéo dài một đoạn mút thừa để nối vào nền đường đắp đầu cầu.

   Liên quan đến công trình cầu còn kể đến: Đường dẫn vào cầu, công trình dẫn dòng, công trình bảo vệ trụ khỏi bị tàu bè hoặc vật trôi va đập, mố đất đắp phần tư nón.

-  Các kích thước cơ bản của cầu:

      L – Chiều dài toàn cầu, là khoảng cách từ đuôi mố này đến đuôi mố kia.

      l – Chiều dài nhịp, là khoảng cách giữa tim hai trụ.

      ltt – Chiều dài nhịp tính toán, là khoảng cách giữa tim các gối kê nhịp.

      lo – Chiều dài nhịp tĩnh, là khoảng cách từ mép trụ này tới mép trụ kia (hoặc mố) xác định tại mức nước cao nhất.

Các bộ phận cơ bản của công trình cầu

1. Kết cáu nhịp; 2. Trụ; 3. Mố; 4. Móng

      tổnglo - Khẩu độ thoát nước của cầu là tổng của các nhịp tĩnh. Trường hợp cầu có mố vùi thì mức nước cao nhất không tiếp xúc với tường thân mố, do đó thay vì nhịp tĩnh sát mố khẩu độ thoát nước sẽ được lấy với trung bình cộng hai trị số tương ứng với mức nước cao nhất và mức nước thấp nhất.

      Hc – Chiều cao cầu, là khoảng cách từ mực nước thấp nhất tới mặt cầu. Nếu là cầu vượt hoặc cầu cạn thì tính từ mặt đường hoặc mặt đất bên dưới.

      Hkt – Chiều cao kiến trúc, là khoảng cách từ đáy của kết cấu nhịp đến mặt cầu.

      H – Chiều cao khổ gầm cầu, là khoảng cách từ mức nước cao nhất đến đáy kết cấu nhịp, để đảm bảo cây trôi không va đập và mắc nghẽn. Nếu là cầu vượt thì được tính từ mặt đường bên dưới đến đáy kết cấu nhịp.

   Đối với các cầu bắc qua sông có thông thương đường thuỷ phải thiết kế nhịp thông thuyền. Tuỳ theo cấp sông (quy định của cơ quan quản lý vận tải thuỷ) mà kích thước nhịp thông thuyền phải đảm bảo các khổ thông thương đường thuỷ tương ứng.

Câu 2:Phân loại công trình cầu?

*  Phân loại công trình cầu

-   Phân loại theo chướng ngại vật phải vượt qua

   - Cầu qua sông.

   - Cầu qua đường hay cầu vượt, là cầu bắc qua tuyến đường khác giao cắt.

   - Cầu cạn hay cầu dẫn, là cầu được xây dựng ngay trên mặt đất nhằm dẫn lên một cầu chính hoặc nâng cao độ tuyến đường lên để giải phóng không gian bên dưới.

   - Cầu cao giá, là loại cầu có chiều cao trụ rất lớn được bắc qua các thung lũng sâu.

*  Phân loại theo mục đích sử dụng

   - Cầu ô tô (cầu đường bộ).

   - Cầu xe lửa (cầu đường sắt).

   - Cầu người đi bộ (cầu bộ hành).

   - Cầu hỗn hợp.

   - Cầu thành phố.

   - Cầu tàu (dùng ở các bến cảng).

   - Cầu đặc biệt, dùng để dẫn dầu khí, dẫn nước, dẫn cáp điện...

*   Phân loại theo vị trí đường xe chạy

   - Cầu có đường xe chạy trên.

   - Cầu có đường xe chạy giữa.

   - Cầu có đường xe chạy dưới.

* Phân loại theo vật liệu làm kết cấu nhịp

   - Cầu thép và cầu kim loại.

   - Cầu bê tông cốt thép.

   - Cầu đá.

   - Cầu gỗ.

* Phân loại theo sơ đồ tĩnh học

   Theo sơ đồ tĩnh học của kết cấu chịu lực chính có thể phân chia công trình cầu thành các hệ thống sau:

   - Hệ dầm: Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng kết cấu nhịp làm việc chịu uốn và chỉ truyền áp lực thẳng đứng xuống mố trụ. Hệ thống cầu dầm bao gồm dầm đơn giản, dầm liên tục, dầm mút thừa. Theo cấu tạo của kết cấu chịu lực chính có thể phân chia thành cầu dầm có sườn đặc và cầu dàn.

   - Hệ khung: Kết cấu nhip và trụ liên kết cứng với nhau tạo thành khung, cùng tham gia chịu lực dưới dạng một kết cấu thống nhất.

   - Hệ vòm: Cầu vòm có thể có dạng vòm 3 khớp, hai khớp hoặcvòm không khớp. Đặc điểm của hệ vòm là tại vị trí chân vòm luôn xuất hiện thành phần phản lực theo phương nằm ngang (lực xô).

   - Hệ liên hợp: Cầu liên hợp là loại cầu được kết hợp từ các hệ đơn giản hoặc hệ đơn giản được tăng cường các bộ phận chịu lực. Bằng cách đó người ta có thể tạo ra những kết cấu chịu lực hợp lý và có hiệu quả về các phương diện kinh tế, kỹ thuật đặc biệt trong các trường hợp nhịp lớn.

   - Cầu treo (cầu dây parabol, cầu dây văng): Cầu treo là loại kết cấu trong đó bộ phận chịu lực chính là dây làm việc chịu kéo. Dưới tác dụng của hoạt tải hệ dầm mặt cầu và dây cùng làm việc như một hệ liên hợp.

   Ngoài ra còn phân loại theo đặc điểm riêng của công trình như: cầu phao, cầu quay, cầu cất hoặc theo quy mô công trình: cầu nhỏ (L ≤ 25m), cầu trung (L = 25-100m), cầu lớn (L > 100m hoặc có nhịp l ≥ 30m); cầu vĩnh cửu, cầu bán vĩnh cửu...