1 CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM BAN ĐẦU VÀ SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1 ĐẶC ĐIỂM VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.1.1. KHÁI NIỆM Trên đường ô tô và đường sắt cắt qua nhiều sông, suối… Để đi qua và cho đường liên tục ta phải xây dựng những công trình nhân tạo. Các công trình đó gồm các công trình để vượt qua dòng chính như cầu, hầm, cống… Khi cần thiết có thêm các công trình hướng dòng hoặc công trình bảo vệ. Các công trình nhân tạo là các công trình rất quan trọng làm cho đường liên tục. Trên đường ô tô, những công trình ở vùng đồng bằng chi phí cho các công trình nhân tạo chiếm gần 10% giá thành xây dựng đường. Tại những chỗ giao nhau hoặc qua núi, giá thành chi phí cho những công trình nhân tạo rất lớn. Cầu là công trình nhân tạo phổ biến nhất. Cầu cấu tạo gồm các nhịp chịu tải trọng xe cộ và người đi (kết cấu thượng tầng), và mố trụ (kết cấu hạ tầng) có nhiệm vụ truyền tải trọng từ kết cấu nhịp qua gối xuống đất nền. Chiều dài cầu là khoảng cách từ đầu mố bên này qua đuôi mố bên kia. Chiều dài cầu: L<25m : xếp vào cầu loại nhỏ L = 25 – 100m : cầu loại trung L > 100m : cầu loại lớn Ngoài ra, nếu chiều dài nhịp l > 30m cũng xếp vào loại cầu lớn. Cầu Bê tông cốt thép (BTCT) là tên gọi chung các kết cấu nhịp cầu làm bằng bê tông cốt thép thường hoặc bê tông cốt thép dự ứng lực, có thể được xây dựng theo các công nghệ đúc bê tông tại chỗ hoặc chế tạo sẵn-lắp ghép khác nhau. 1.1.2. ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN 1.1.2.1. Vật liệu: Khi xây dựng cầu BTCT thường dùng các vật liệu địa phương: cát, đá, xi măng là chủ yếu, phần cốt thép chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ so với trọng lượng toàn kết cấu và thường là các loại thép tròn với giá rẻ hơn loại thép tấm hay thép hình dùng làm cầu thép. Hơn nữa các loại cốt thép tròn đã được sản xuất rộng rãi tại Việt Nam. M ố Tr ụ Nh ịp Nh ịp dẫn Hình 1: Nh ịp cầu v à chi ều d ài c ầu L – chi ều d ài c ầu 2 1.1.2.2. Độ bền, độ cứng: Kết cấu nhịp cầu BTCT có độ cứng rất lớn, có độ bền đáp ứng mọi yêu cầu khai thác an toàn, thuận tiện. Tuổi thọ cầu BTCT cao. 1.1.2.3. Hình dáng, hệ thống: Kết cấu nhịp cầu BTCT có thể có hình dáng và kiểu kết cấu hợp lý về mặt cơ học, (như các dạng cầu dầm, cầu khung, cầu vòm, cầu giàn, cầu dây văng, v.v . ), thoả mãn các yêu cầu về thuận tiện khai thác, vẻ đẹp kiến trúc, ví dụ cầu cong trên mặt bằng, cầu rẽ nhánh (cầu chữ Y) v.v 1.1.2.4. Tính liền khối: Kết cấu nhịp đúc bê tông tại chỗ cũng như kết cấu nhịp lắp ghép hiện đại đều đảm bảo được tính liền khối vững chắc. 1.1.2.5. Trọng lượng bản thân: Do có trọng lượng bản thân lớn nên kết cấu nhịp cầu BTCT không vượt qua được những chiều dài nhịp kỷ lục như cầu thép. Nhịp cầu vòm BTCT dài nhất thế giới có L = 360m, trong khi đó nhịp cầu treo thép dài nhất có L > 1990m. Tuy nhiên chính do nặng nề mà cầu BTCT ít bị ảnh hưởng xung kích của hoạt tải qua cầu hơn so với cầu thép, tiếng ồn khi xe qua cầu cũng nhỏ hơn, dao động ít hơn. Do đó nhiều cầu trong thành phố được làm bằng BTCT. 1.1.2.6. Về áp dụng công nghiệp hóa xây dựng, Các cầu BTCT có thể được xây dựng theo các phương pháp công nghiệp hóa, đảm bảo các yêu cầu về năng suất, chất lượng, thời gian thi công và kinh phí hợp lý. 1.1.2.7. Chi phí duy tu bảo dưỡng: Chi phí này trong cầu BTCT là rất thấp, hầu như không đáng kể so với chi phí duy tu cầu thép. Vì thế ở những vùng nông thôn, miền núi xa xôi, khó khăn duy tu bảo dưỡng thì cầu BTCT nên được áp dụng ưu tiên hơn cầu thép 1.1.2.8. Vết nứt: Nói chung khó tránh khỏi những vết nứt nhỏ trong cầu BTCT dù là BTCT dự ứng lực. Các vết nứt nhỏ hơn 0,3mm ở vùng khí hậu không ăn mòn được coi là chưa ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ kết cấu. Để thiên về an toàn, Tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam hạn chế độ rộng vết nứt không quá 0,2mm trong kết cấu BTCT thường. Khi thiết kế cũng như khi thi công cần phải tìm mọi biện pháp công nghệ hiện đại và hợp lý để giảm nguy cơ xuất hiện và mở rộng vết nứt. Trong các kết cấu BTCT dự ứng lực toàn phần không được phép xuất hiện vết nứt. Theo Tiêu chuẩn mới 22 TCN 272- 05 cho phép áp dụng kết cấu BTCT dự ứng lực một phần, nghĩa là chấp nhận có ứng suất kéo bê tông trong một số trường hợp nhất định. 1.1.2.9. Về công tác sửa chữa, nâng cấp, mở rộng cầu khi cần thiết. So với cầu thép, công việc sửa chữa, nâng cấp và mở rộng kết cấu nhịp cầu BTCT có những khó khăn phức tạp hơn. 1.1.3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.1.3.1. Sơ lược lịch sử phát triển cầu BTCT ở Việt nam Có thể chia quá trình phát triển cầu BTCT ở Việt Nam thành các giai đoạn tương ứng với các giai đoạn của lịch sử đấu tranh giành độc lập, giữ nước và xây dựng đất nước. Thời kỳ trước cách mạng tháng 8 Vào thời kỳ này, đã có nhiều cầu thuộc hệ thống nhịp bản, dầm giản đơn, dầm hẫng, vòm BTCT thường với nhịp 2m đến 20m được xây dựng trên các tuyến đường sắt và đường bộ. Ví dụ chỉ trên tuyến đường sắt Hà Nội - TP.Hồ Chí Minh có khoảng hơn 600 cầu BTCT nhịp từ 8m đến 11m 3 xây dựng từ 1927 - 1932, đến nay vẫn còn tận dụng được sau khi gia cố sửa chữa nhiều đợt. Trên các tuyến đường ô tô ở Nam bộ còn nhiều cầu dầm hẫng, cầu vòm chạy dưới thuộc loại này đang được khai thác, ở miền Bắc hầu hết cầu BTCT do Pháp xây dựng đã bị phá hoại do bom Mỹ. Thời kỳ sau Cách mạng tháng 8-1945 đến năm 1954 Đây là thời kỳ kháng chiến chống Pháp nên hầu như rất ít cầu BTCT được xây dựng mới. Thời kỳ từ 1954 đến 1975 Trong thời kỳ này nước ta bị chia làm hai miền và sự phát triển cầu BTCT cũng đi theo hai hướng khác nhau. Ở miền Bắc ngay sau 1954 nhiều cầu BTCT thường thuộc hệ bản, dầm giản đơn, dầm hẫng đúc bê tông tại chỗ đã được xây dựng. Các đề tài ứng dụng BTCT dự ứng lực trong xây dựng cầu lần đầu tiên đã do trường "Đại học Giao thông" tiến hành năm 1961: Một số cầu giản đơn BTCT dự ứng lực đã được xây dựng như cầu Phủ Lỗ, cầu Cửa Tiền, cầu Tràng Thưa, cầu Bía (cầu dầm hẫng có chốt giữa), theo đồ án của Việt Nam. Các đồ án điển hình về cầu bản mố nhẹ, dầm giản đơn lắp ghép mặt cắt chữ T có dầm ngang hoặc không có dầm ngang với nhịp 3 - 4 - 6 - 9 - 12 - 15 - 21 m đã được "Viện Thiết kế Giao thông" thiết kế và được áp dụng rộng rãi trên các tuyến đường ô tô. Trong quá trình 10 năm xây dựng cầu Thăng Long, một hệ thống cầu dẫn gồm khoảng 4km cầu đường sắt và 2km cầu ô tô bằng các dầm BTCT dự ứng lực kéo trước hoặc kéo sau đã được xây dựng với công nghệ Liên Xô (cũ). Qua đó ngành công nghiệp xây dựng cầu BTCT dự ứng lực ở nước ta đã tiến một bước mới. Ở miền Nam một số loại đồ án định hình cầu BTCT dự ứng lực theo tiêu chuẩn Mỹ AASHTO đã được sản xuất và lắp ghép rộng rãi trên các tuyến đường bộ trục chính khẩu độ nhịp dầm xấp xỉ là 12 - 18 - 25m. Kết cấu dầm BTCT dự ứng lực kéo trước với loại cáp xoắn 7 sợi, d = 12,7mm Các dầm T được lắp ghép theo phương ngang cầu bằng cáp thép dự ứng lực kéo sau cùng loại nói trên. Dạng kết cấu này được lắp ghép nguyên nhịp dài bằng các cần cẩu cỡ 40 - 60 tấn, bánh xích. Thời kỳ 1975 đến 1992 Đây là thời kỳ đất nước đã thống nhất nhưng chưa có sự kiện Liên Xô sụp đổ và Mỹ còn phong toả kinh tế đối với nước ta. Ở miền Bắc đã có các trung tâm chế tạo các dầm dự ứng lực nhịp đến 33m tại Hà Nội, Vinh. Ở miền Nam việc sản xuất dầm dự ứng lực vẫn theo mẫu AASHO cũ của Mỹ tại xưởng dầm Châu Thới gần TP. Hồ Chí Minh và có thiết kế và thi công thêm dầm I 33 theo tiêu chuẩn Việt Nam. Cầu dầm T tại đây cũng đã được thiết kế sửa chữa thành dầm T cải tiến để khắc phục hiện tượng đứt cáp ngang của lọai cầu này. Chúng ta đã tự thiết kế và thi công được một số cầu khung T-dầm đeo thuộc hệ tĩnh định có nhịp dài xấp xỉ 60 - 70m (cầu Rào, cầu Niệm, cầu An Dương v.v ) với cốt thép dự ứng lực dạng bó 24 sợi ∅ 5mm. Thời kỳ 1992 đến nay Đây là thời kỳ mà quan hệ đối ngoại đã rộng mở và các công nghệ tiên tiến của thế giới đang được chuyển giao vào nước ta. Các dự án lớn cải tạo quốc lộ 1, các dự án cầu Phú Lương (hệ khung liên tục), cầu Bình, cầu Gianh, cầu Nông Tiến v.v ở Miền Bắc, hoặc các cầu Nguyễn Tri Phương, cầu Chánh Hưng, cầu Bình Lợi, cầu Tô Châu… tại TP. Hồ Chí Minh và khu vực phía Nam đã khởi công hoặc đã hoàn thành với công nghệ đúc hẫng hiện đại. Đến đầu năm 2006 đã có khoảng 50 cầu thuộc hệ thống nhịp liên tục được đúc hẫng thành công. Công nghệ đúc đẩy cũng đã được áp dụng thi công các cầu Mẹt (Bắc Giang), Hiền Lương, Quán-Hầu, Sảo-Phong, Hà-Nha. Công nghệ đúc trên đà giáo di động đang được áp dụng thành công cho cầu Thanh-Trì (Hà nội), cầu Bãi Cháy (Quảng ninh). Công nghệ đúc hẫng dầm cứng của cầu dây văng-dầm cứng BTCT đã áp dụng thành công ở cầu Mỹ thuận. Công nghệ lắp hẫng của cầu dây văng-dầm cứng BTCT đã áp dụng thành công ở cầu Kiền (Hải-Phòng). 4 1.1.3.2. Phương hướng phát triển Về mặt Phương pháp tính toán, các Tiêu chuẩn thiết kế và Tiêu chuẩn thi công, nghiệm thu. Phương pháp tính toán cầu theo các Trạng thái giới hạn đã được áp dụng ở nước ta từ năm 1979 dựa theo Phương pháp tính toán của Liên xô cũ. Ngày nay các phương pháp tính toán có xét đến tính phi tuyến vật liệu, phi tuyến hình học của kết cấu đặc biệt, dùng vật liệu đặc biệt đều đang được phát triển. Việc sử dụng máy tính và các chương trình phân tích Phần tử hữu hạn đã trở nên phổ biến. Quy trình 22TCN 18-79, thường được gọi tắt là Quy trình 1979 để thiết kế cầu do Bộ Giao thông ban hành năm 1979 đã dựa vào nội dung của các Quy trình năm 1962, và 1967 của Liên Xô (cũ) và Quy trình cầu đường sắt 1958 của Trung Quốc. Nội dung Quy trình 1979 so với điều kiện hiện nay của nước ta đã có nhiều chỗ cần phải được sửa đổi rất nhiều. Tháng 7 năm 2005, Bộ GTVT đã ban hành chính thức Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 đối với cầu đường bộ để thay cho Quy trình 22TCN 18-79. Đây là Tiêu chuẩn hiện đại, đạt trình độ quốc tế cao, được biên soạn dựa trên nội dung cơ bản của Tiêu chuẩn AASHTO - LRFD năm 1998 nhưng đã được chỉnh sửa để xét các điều kiện tự nhiên của Việt nam. Vì vậy sẽ góp phần đẩy nhanh quá trình hội nhập kinh tế của Việt nam với các nước ASEAN và khu vưc. Trong Giáo trình này chỉ trình bầy các nội dung của Tiêu chuẩn mới này. Mặt khác đối với thiết kế cầu đường sắt, do chưa có Tiêu chuẩn mới nên vẫn áp dụng Tiêu chuẩn cũ 22TCN 18-79. Đối với các dự án cầu lớn, ví dụ cầu dây văng, cầu có nhịp dài hơn 150 m, cần phải tham khảo thêm các Tiêu chuẩn của các nước ngoài như Mỹ, Nhật, Austrailia , Pháp, Trung Quốc, v.v Tiêu chuẩn hiện hành về thi công và nghiệm thu cầu cống là Tiêu chuẩn 22TCN 256-2000 được Bộ GTVT ban hành năm 2001, có phần nào chưa theo kịp mức độ hiện đại của Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272-05, do vậy, trong mỗi dự án cầu cụ thể, cần biên soạn khung Tiêu chuẩn riêng của từng dự án nhằm làm tiêu chí cho công tác thi công và nghiệm thu cho từng công trình. Về mặt các công nghệ hiện đại. Nói chung xu hướng hiện nay là áp dụng mọi công nghệ hiện đại của thế giới vào điều kiện Việt Nam thông qua việc chuyển giao công nghệ với các dự án có vốn nước ngoài. Có thể liệt kê một số hướng chính như sau: - Đồng thời phát triển cả các công nghệ đúc bê tông tại chỗ và các công nghệ chế tạo sẵn-lắp ghép (đúc đẩy, đúc hẫng, đúc trên đà giáo di động, lắp hẫng, lắp trên đà giáo di động, v.v ). - Phát triển áp dụng kết cấu BTCT dự ứng lực cho đủ mọi dạng kết cấu ngay từ các nhịp dài từ 12m trở lên (các công nghệ dự ứng lực trong, dự ứng lực ngoài và kết hợp cả hai) như các loại dầm bản rỗng, bản đặc, dầm I, dầm T, dầm Super-T, dầm hộp. - Phát triển áp dụng các vật liệu mới như cốt thép cường độ cao, bê tông cường độ cao (cấp BT đến 60-80 MPa), bê tông tính năng cao (BT chống ăn mòn, BT tự đầm, BT chảy), BT polyme, BT pha cốt sợi thép hoặc cốt sợi polyme phân tán. Vật liệu tấm chất dẻo pha sợi carbon hoặc bó sợi carbon cũng đã được nghiên cứu áp dụng bước đầu. - Phát triển các dạng kết cấu nhịp phức tạp đáp ứng các yêu cầu khai thác thuận tiện và vẻ đẹp kiến trúc như cầu cong, cầu dây văng-dầm cứng BTCT, cầu liên tục, cầu Extradosed, v.v Các kết cấu liên hợp về mặt vật liệu như cầu vòm ống thép nhồi bê tông, cầu giàn thép-mặt BTCT,v.v, cũng đang được phát triển áp dụng. 5 1.2. CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN VÀ PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH 1.2.1. CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN Các tham số kích thước cơ bản của công trình cầu nói chung bao gồm: - Các cao độ mặt đất thiên nhiên, cao độ các mực nước tần suất thiết kế, mực nước lũ cao nhất, mực nước kiệt, mực nước thông thuyền tính toán, được thể hiện trên bản vẽ mặt cắt ngang sông qua tim dọc cầu. - Các cao độ mặt xe chạy của cầu, bán kính đường cong đứng, thể hiện trên bản vẽ trắc dọc công trình cầu (bao gồm cả phần cầu chính, phần cầu dẫn và đường dẫn vào cầu trong phạm vi của dự án). - Các kích thước mặt bằng của các bộ phận kết cấu nhịp cầu phải thể hiện trên bản vẽ bố trí chung mặt bằng. - Các kích thước mặt cắt ngang đại diện của các kết cấu nhịp như bề rộng của phần xe chạy, của vỉa hè, của lan can, rào chắn, của mặt cắt ngang kết cấu chịu lực chính như dầm I, dầm T, dầm hộp,v.v, phải được thể hiện trên các mặt cắt ngang kết cấu nhịp cầu. Các kích thước này cần đảm bảo thỏa mãn yêu cầu về khổ giới hạn thông xe an toàn thuận tiện, yêu cầu chịu lực, v,v, 1.2.2. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH CẦU Các cầu BTCT có thể được phân loại theo những tiêu chí căn cứ khác nhau. Sau đây là một số phân loại thông dụng: 1.2.2.1. Phân loại theo vị trí cầu: Tuỳ theo loại chướng ngại cần phải vượt qua mà có thể gọi là: - Cầu qua sông, suối. - Cầu vượt đường. - Cầu cạn, cầu dẫn. - Cầu có trụ cao để vượt qua thung lũng, hẻm núi. 1.2.2.2. Phân loại theo tải trọng qua cầu: - Cầu đường ô tô. - Cầu đường sắt. - Cầu thành phố. - Cầu đi bộ. - Cầu đi chung đường sắt-đường ô tô. - Cầu máng dẫn nước. - Cầu dành cho đường ống dẫn nước, hay dẫn dầu, dẫn khí đốt. 1.2.2.3. Phân loại theo cao độ tương đối của bề mặt xe chạy: - Cầu chạy trên. - Cầu chạy dưới. - Cầu chạy giữa. 1.2.2.4. Phân loại theo sơ đồ tĩnh học trong giai đoạn khai thác của kết cấu chịu lực chính: - Cầu dầm: dầm giản đơn, dầm liên tục, dầm hẫng (hình 1). 6 Hình 1: Các sơ đồ tĩnh học dầm giản đơn, dầm liên tục, dầm hẫng có dầm đeo và biểu đồ M tương ứng do tĩnh tải. - Cầu khung: khung T có dầm đeo, khung T có chốt, khung T liên tục nhiều nhịp, khung chân xiên khung kiểu cống v.v (hình 2). - Cầu vòm (hình 3). - Cầu dàn. - Cầu có kết cấu liên hợp: + Cầu dầm - vòm. + Cầu dàn - vòm. + Cầu dầm - dây (cầu treo dây xiên - dầm cứng BTCT) (hình 4). 1.2.2.5. Phân loại theo hình dạng mặt cắt ngang của kết cấu chịu lực chính: - Kết cấu nhịp bản. - Kết cấu nhịp có sườn. - Kết cấu nhịp mặt cắt hình hộp. 1.2.2.6. Phân loại theo phương pháp thi công kết cấu nhịp: - Với các nhịp nhỏ và trung bình (L < 25m với cầu 1 nhịp và Lcầu < 100m với cầu nhiều nhịp). + Cầu đúc tại chỗ. + Cầu lắp ghép toàn nhịp. + Cầu nửa lắp ghép (phần sườn dầm lắp ghép, phần bản đúc tại chỗ). 7 Hình 2: Một số sơ đồ cầu khung. a) Cầu khung liên tục, b) Khung T: dầm đeo; c,d,e,g) Một số dạng mặt cắt ngang nhịp. Hình 3: Một số sơ đồ cầu vòm 1. Cột trên vòm 2. Vòm chính 3. Phần xe chạy 4. Thanh treo 5. Vòm cứng 6. Dầm mềm 7. Vòm mềm 8. Dầm cứng a) Thanh treo xiên b) Cầu vòm chạy giữa c) Vòm cứng - dầm mềm d) Vòm mềm - dầm cứng e) Cầu vòm chạy dưới có thanh treo xiên. 8 Hình 4: Một số sơ đồ cầu dây xiên - dầm cứng 1. Dây xiên; 2. Cột tháp; 3. Dầm cứng; 4. Dầm ngang của khung cột tháp để giữ dầm cứng. - Với cầu BTCT có nhịp lớn: + Cầu đúc tại chỗ trên đà giáo cố định + Cầu đúc tại chỗ với đà giáo di động. + Cầu thi công theo phương pháp hẫng. + Cầu thi công theo phương pháp đẩy. + Cầu thi công theo phương pháp đặc biệt (quay hoặc chở nổi). 1.2.3. PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA KẾT CẤU NHỊP BÊ TÔNG CỐT THÉP Trong các cầu BTCT trên đường sắt thường chỉ áp dụng loại dầm giản đơn có nhịp dài L = 4 -33m. Nếu muốn vượt nhịp dài hơn nên dùng dầm thép. Trên tuyến đường sắt Hà Nội - TP Hồ Chí Minh còn một số cầu vòm cũ BTCT xây dựng từ những năm 1930. Thông thường cầu ở trong phạm vi ga, phạm vi khu dân cư, thành phố, cầu trên đoạn tuyến đường sắt cong nên dùng kết cấu nhịp BTCT. Trong các cầu BTCT trên đường ô tô, thường dùng nhiều dầm giản đơn ở các nhịp 6 - 33m, đặc biệt có thể đến 42m-50m. Nếu nhịp lớn hơn nữa thường dùng các sơ đồ kết cấu nhịp siêu tĩnh như dầm liên tục, dầm hẫng, cầu khung BTCT dự ứnglực, cầu vòm. Nói chung thường chọn các loại kết cấu như sau: - Dạng cầu bản giản đơn BTCT thường: . Các nhịp từ 3 - 6m đối với cầu ô tô. . Các nhịp từ 2 - 3m đối với cầu đường sắt. - Dạng cầu đường giản đơn bằng BTCT thường: . Các nhịp từ 7 - 24m đối với cầu ô tô. . Các nhịp từ 4 - 15m đối với cầu đường sắt. - Dạng cầu giản đơn BTCT dự ứng lực: . Các nhịp từ 12 đến 42m đối với cầu ô tô. 9 . Các nhịp từ 12 đến 30m đối với cầu đường sắt. - Dạng cầu dầm liên tục hoặc cầu khung BTCT dự ứng lực: . Các nhịp từ 33m đến 200m của cầu ô tô, ít khi áp dụng cho cầu đường sắt. - Dạng cầu vòm BTCT thường: trước kia có dùng cho cầu nhịp 15 đến 70m ở Việt Nam. Trên thế giới đã có cầu vòm BTCT nhịp đến 360m cho đường ô tô. Trung Quốc đã xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông với nhịp xấp xỉ 500m. Ngày nay ở nước ta ít khi xây dựng cầu vòm vì khó công nghiệp hoá xây dựng và thường chỉ áp dụng khi có yêu cầu đặc biệt về kiến trúc. Cầu vòm mới nhất bằng BTCT ở nước ta là cầu dẫn trong Dự án cầu Bãi Cháy (tỉnh Quảng-Ninh) có nhịp vòm 65m, sẽ được xây dựng xong cuối năm 2006. - Dạng cầu treo dây xiên - dầm cứng BTCT có ưu điểm hình dáng đẹp, vượt được nhịp dài, có thể đến 400m hoặc hơn nữa, thường được xây dựng theo những yêu cầu đặc biệt. - Dạng cầu giàn BTCT dự ứng lực đã được xây dựng nhiều trên đường sắt Liên Xô cũ, nhưng không phổ biến ở các nước khác cũng như ở Việt Nam vì cấu tạo phức tạp, khó thi công và không ưu việt hơn cầu giàn thép. 1.3. CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.3.1. MẶT CẮT DỌC CẦU Mặt cắt dọc cầu được thể hiện trên bản vẽ bố trí chung trắc dọc cầu. Trên đó nêu rõ về các kích thước cơ bản, điều kiện lỗ khoan địa chất, các mức nước quan trọng, hình dáng và sơ đồ tổng thể công trình cầu. 1.3.2. MẶT CẮT ĐỊA CHẤT Việc khảo sát tầng phủ, bao gồm công tác khoan và thí nghiệm đất phải đảm bảo cung cấp các thông tin thích hợp và đầy đủ cho thiết kế kết cấu phần dưới. Loại hình và giá thành móng phải được xem xét trong nghiên cứu kinh tế và mỹ quan về định vị và chọn phương án cầu. Phải lập bản đồ hiện tại của cầu bằng bản đồ địa hình và ảnh. Nghiên cứu này bao gồm lịch sử vị trí trong quá trình di chuyển của các khối đất, xói lở của đất đá và sự uốn khúc của sông. 1.3.3. CÁC SỐ LIỆU THỦY VĂN 1.3.3.1. Tổng quát Các nghiên cứu về thuỷ văn và thuỷ lực và những đánh giá về vị trí vượt sông phải được hoàn thành như một phần của thiết kế sơ bộ. Chi tiết của các nghiên cứu này cần tương xứng với tầm quan trọng và những rủi ro liên quan của kết cấu. Các kết cấu tạm cho Nhà thầu dùng hoặc phục vụ giao thông trong quá trình xây dựng phải được thiết kế có xét đến an toàn của người qua lại và các chủ sở hữu liên đới, cũng như là giảm thiểu tác động lên tài nguyên thiên nhiên trong vùng ngập lũ. Chủ đầu tư có thể cho phép sửa lại các yêu cầu thiết kế phù hợp với thời gian phục vụ đã định và rủi ro về lũ của kết cấu tạm. Hồ sơ hợp đồng về kết cấu phụ phải mô tả trách nhiệm và các rủi ro tương ứng được thừa nhận bởi Chủ đầu tư và Nhà thầu. Khi đánh giá các phương án cầu phải xét đến ổn định dòng chảy, nước dềnh, phân bố dòng chảy, tốc độ chảy, khả năng xói lở, rủi ro do lũ, động lực triều (nếu có) . 1.3.3.2. Số liệu hiện trường Kế hoạch thu thập số liệu cụ thể ở hiện trường phải bao gồm xem xét về: Thu thập số liệu khảo sát hàng không và mặt đất với cự ly thích hợp ở thượng lưu và hạ lưu cầu cho dòng chủ và bãi sông. 10 Ước tính các yếu tố về độ nhám của dòng chủ và bãi sông trong phạm vi bị ngập nước được nghiên cứu. Lấy mẫu vật liệu dưới đáy sông ở độ sâu đủ để xác định chắc chắn các đặc trưng của vật liệu dùng cho tính toán về xói. Khoan địa chất tại các vị trí dự kiến xây dựng mố trụ . Các yếu tố ảnh hưởng đến các mức nước , bao gồm mức nước cao từ sông, hồ chứa , âu tàu, các kết cấu khống chế lũ và triều và các biện pháp khai thác. Các nghiên cứu và báo cáo hiện có. Thông tin lịch sử sẵn có về đặc tính cuả sông và sự làm việc của kết cấu trong các đợt lũ trước kia, bao gồm xói lở đã quan sát được, xói lở bờ và hư hại về kết cấu do vật trôi. Những thay đổi về địa mạo dòng sông. 1.3.3.3. Phân tích thuỷ văn Chủ đầu tư phải xác định quy mô của các nghiên cứu thuỷ văn dựa trên việc phân loại đường bộ theo chức năng, luật lệ hiện hành và tai hoạ lũ lụt tại hiện trường. Các lũ sau đây cần được điều tra nghiên cứu thoả đáng trong nghiên cứu thuỷ văn: Nhằm đảm bảo thoả mãn các tính năng thuỷ lực của công trình cầu là một bộ phận của tuyến đường, đảm bảo tầm quan trọng của cầu trên tuyến, cũng như để đánh giá sự nguy hiểm của lũ và thoả mãn các yêu cầu trong quản lý vùng ngập nước, cần xét "lũ thiết kế khẩu độ cầu" (xét lũ có chu kỳ 100 năm trừ khi có chỉ định khác của Chủ đầu tư). Nhằm đánh giá sự rủi ro cho những người sử dụng đường bộ và đánh giá hư hại cho cầu và đường vào cầu, cần xét "Lũ thiết kế xói cầu" ( xét lũ có chu kỳ 100 năm, trừ khi có chỉ định khác của Chủ đầu tư). Nhằm điều tra nghiên cứu tính thích hợp của nền móng cầu trong việc chống xói lở,cần xét "Lũ kiểm tra xói cầu" (xét lũ có chu lỳ 500 năm trừ khi có chỉ định khác của Chủ đầu tư). Định chuẩn các mức nước và đánh giá tính năng của các công trình hiện có,cần xét các "lũ lịch sử". Đánh giá các điều kiện môi trường, cần xét các thông tin về lưu lượng dòng chảy cơ bản hoặc dòng chảy lưu lượng thấp và các công trình đi qua cửa sông, biên độ triều cường. Đối với các công trình vượt qua các nguồn tài nguyên biển/ cửa sông, phải điều tra nghiên cứu ảnh hưởng đến biên độ triều của sự dâng cao mức nước biển . 1.3.3.4. Phân tích thuỷ lực Tổng quát Cần dùng các mô hình phân tích và các kỹ thuật đã được Chủ đầu tư duyệt và phù hợp với mức độ yêu cầu của phân tích thuỷ lực cầu. Ổn định của dòng chảy Phải nghiên cứu để đánh giá sự ổn định của dòng chảy và xác định tác động của công trình lên dòng chảy. Các hạng mục sau đây phải được xem xét: Khúc sông đang xói, đang bồi hay ở trạng thái cân bằng. [...]... dựng m t D BR SH trong cỏc Tr ng W PL t i tr ng thỏi EH LS gi i h n EV EL eq ct cv ES C ng 1, 00 0,5/ TG SE p 1, 75 1, 00 I 1. 20 C ng 1, 00 1, 40 1, 00 0,5/ TG SE p II 1. 20 23 C ng III c bi t S d ng p 1, 35 1, 00 0.4 p 1. 0 0,50 1, 00 - 1, 00 1, 00 0,30 1, 0 0 1, 0 0 - 1, 00 1, 00 1, 00 0,5/ 1. 20 1, 0/ 1, 20 - TG SE - - - - 1, 0 1, 0 1, 0 - - - - TG SE M i ch 0,75 cú LL, IM & CE Ghi chỳ: Khi ph i ki m tra c u dựng cho xe... a m t c u Khu v c l trờn m t t khu v c thiờn hay m t xung quanh hay trờn n c thoỏng m t n c (m) 10 1, 09 20 1, 14 30 1, 17 40 1, 20 50 1, 21 Khu v c cú r ng hay Khu v c cú nh c a cú nh c a v i cõy c i, v i a s nh cao nh cao t i a kho ng trờn 10 m 10 m 1, 00 0, 81 1,06 0,89 1, 10 0,94 1, 13 0,98 1, 16 1, 01 32 1. 5 .10 .1. 2 T i tr ng giú tỏc ng lờn cụng trỡnh : WS T i tr ng giú ngang Hệ số cản Cd T i tr ng giú ngang... M n 1. 5.4.2 T i tr ng T tr ng (kg/m3) 2800 2250 960 19 25 17 75 19 25 2400 16 00 16 00 2250 7850 2725 10 00 10 25 t EH, ES v DD p l c t, t i tr ng ph gia trờn t , t i tr ng kộo xu ng (down drag) c xỏc i u 3 .11 c a Tiờu chu n 22TCN 272-05 N i dung ny khụng trỡnh b y k õy m s thi u Giỏo trỡnh M Tr c u nh trong c gi i 1. 5.5 HO T T I V TC D NG C A HO T T I 1. 5.5 .1 T i tr ng do tr ng l c: LL v PL 1. 5.5 .1. 1 S... thộp m m ES: T i tr ng t ch t thờm Nh nh t 1, 25 1, 80 1, 50 0,90 0,45 0,65 1, 50 1, 35 1, 00 0,90 0,90 1, 00 1, 35 1, 35 1, 30 1, 35 1, 95 1, 50 1, 50 N/A 1, 00 0,90 0,90 0,90 0,90 0,75 H s t i tr ng tớnh cho gradien nhi t TG v lỳn SE c n c xỏc nh trờn c s m t ỏn c th riờng N u khụng cú thụng tin riờng cú th l y TG b ng: 0,0 cỏc tr ng thỏi gi i h n c ng v c bi t 1, 0 tr ng thỏi gi i h n s d ng khi khụng xột... trong Ph n 13 c a Tiờu chu n 22TCN 272-05 1. 5.9.2 L c va xụ c a Xe v t u ho va vo k t c u Tr khi c b o v nh quy nh núi trờn, m tr t trong ph m vi cỏch mộp lũng ng b 9000 mm hay trong ph m vi 15 000 mm n tim ng s t u ph i thi t k cho m t l c tnh tng ng l 1. 800.000N tỏc d ng b t k h ng no trong m t ph ng n m ngang, cỏch m t t 12 00 mm 1. 5 .10 T I TR NG PH V TC D NG, CC T H P T I TR NG 1. 5 .10 .1 T i tr ng... cú th c a s ln ch u t i nhõn v i h s tng ng trong B ng 1 H s trong B ng 3.6 .1. 1.2 .1 khụng c ỏp d ng k t h p v i h s phõn b t i tr ng g n ỳng quy nh trong i u 4.6.2.2 v 4.6.2.3, tr khi dựng quy t c ũn b y hay khi cú yờu c u riờng cho d m ngoi cựng trong c u d m- b n 26 B ng - H s ln m S ln ch t t i 1 2 3 >3 H s ln (m) 1, 20 1, 00 0,85 0,65 1. 5.5 .1. 3 Ho t t i xe ụtụ thi t k Ho t t i xe ụtụ trờn m t c... c xung kớch cú th c theo cỏc quy nh 1. 5.6.2 IM 75% 15 % 25% c chi t gi m cho cỏc c u ki n tr m i n i, n u ó ki m tra i v i cỏc k t c u vựi trong cn t nh c ng,h m H s xung kớch tớnh b ng ph n trm Ph n 12 ph i l y nh sau: i v i c ng v cỏc c u ki n vựi trong t nờu trong IM = 33 (1, 0 - 4,1x10-4 DE) 0% trong ú: DE = chi u dy t i thi u c a l p t ph phớa trờn k t c u (mm) 1. 5.7 L C LY TM : CE L c ly tõm c... t kh i li n M t c u bờ tụng khụng cú l p ph ban u c n cú l p b sung dy 10 mm ch nh l i m t c u do mi mũn v bự l i chi u dy m t i do ma sỏt 1. 4 .1. 9 Xột cho phộp hi u n cỏc ti n ớch cụng c ng khỏc ni cú yờu c u c n ph i lm cỏc giỏ v b o m cho cỏc ti n ớch cụng c ng khỏc c truy n qua (vớ d ng d n n c, ng dõy i n tho i, v.v, ) 1. 4 .1. 10 Xột cỏc yờu c u v bi n d ng iv ik tc u T ng quỏt Cụng trỡnh C u ph... L c ly tõm tỏc d ng theo phng n m ngang cỏch phớa trờn m t ng 18 00mm 1. 5.8 L C HM: BR L c hóm c l y b ng 25% c a tr ng l ng cỏc tr c xe t i hay xe hai tr c thi t k cho m i ln c t trong t t c cỏc ln thi t k c ch t t i theo i u 3.6 .1. 1 .1 v coi nh i cựng m t chi u Cỏc l c ny c coi l tỏc d ng theo chi u n m ngang cỏch phớa trờn m t ng 1. 800mm theo c hai chi u d c gõy ra ng l c l n nh t T t c cỏc ln... th i i v i c u v coi nh i cựng m t chi u trong tng lai Ph i ỏp d ng h s ln quy nh 1. 5.9 L C VA Xễ C A XE: CT 1. 5.9 .1 B o v k t c u ch ng va xụ 31 Khụng c n tớnh toỏn -N n n l c va xụ n u cụng trỡnh c b o v b i: p; -K t c u ro ch n c l p cao 13 70 mm ch u c va, chụn trong b ph n c n c b o v 3000 mm; ho c - Ro ch n cao 10 70 mm t, t trong ph m vi cỏch t cỏch b ph n c n b o v hn 3000 mm ỏnh giỏ s mi n . 1 CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM BAN ĐẦU VÀ SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1. 1 ĐẶC ĐIỂM VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1. 1 .1. KHÁI NIỆM Trên đường ô tô và đường sắt cắt. cách mặt của vật thể đó hoặc mép của làn xe dưới 600mm. 1. 4. YÊU CẦU VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CẦU 1. 4 .1. YÊU CẦU THIẾT KẾ 1. 4 .1. 1. Chọn Vị trí tuyến Khi chọn vị trí cầu phải qua phân. biến. Quy trình 22TCN 18 -79, thường được gọi tắt là Quy trình 19 79 để thiết kế cầu do Bộ Giao thông ban hành năm 19 79 đã dựa vào nội dung của các Quy trình năm 19 62, và 19 67 của Liên Xô (cũ)