Tài liệu bản thiết kế tốt nghiệp kỹ sư cầu đường

gs.ts. nguyÔn viÕt trung H¦íNG DÉN ThiÕt kÕ TèT NGHIÖP Kü s− CÇU-HÇM -----o0o----- ®¹i häc giao th«ng vËn t¶i hμ néi - 2002 1 lêi nãi ®Çu Cuèn s¸ch nμy ®−îc viÕt víi lßng mong mái gióp c¸c sinh viªn lμm ®å ¸n thiÕt kÕ tèt nghiÖp ®¹t ®−îc chÊt l−îng cao h¬n, ®Æc biÖt lμ ®èi víi c¸c sinh viªn líp t¹i chøc mμ ®iÒu kiÖn gÆp trùc tiÕp c¸c thÇy gi¸o h−íng dÉn cã khã kh¨n do xa x«i vμ gÆp khã kh¨n v× thiÕu c¸c tμi liÖu tham kh¶o thÝch hîp. Trong s¸ch nμy sÏ chØ h−íng dÉn nh÷ng c«ng viÖc chÝnh mμ sinh viªn cÇn thùc hiÖn trong qu¸ tr×nh lμm ®å ¸n tèt nghiÖp. C¸c kiÕn thøc ®· häc ë c¸c m«n häc nh− Tæng luËn cÇu,CÇu thÐp, CÇu BTCT, mè trô , Thi c«ng cÇu,v.v.. . sÏ kh«ng ®−îc nh¾c l¹i n÷a. Mét phÇn ®¸ng kÓ cña cuèn s¸ch lμ tËp hîp c¸c b¶ng biÓu vμ ®å thÞ mμ sÏ cã Ých cho c«ng viÖc tÝnh to¸n kÕt cÊu, mãng vμ mè trô. Cuèi cïng lμ tËp hîp mét sè c©u hái ®iÓn h×nh th−êng gÆp trong c¸c buæi b¶o vÖ luËn ¸n ®Ó gióp sinh viªn chuÈn bÞ «n tr−íc lóc b¶o vÖ luËn ¸n cña m×nh. Danh môc tμi liÖu tham kh¶o cuèi s¸ch nμy ®−îc gi¶m ®Õn møc tèi thiÓu ®Ó mçi sinh viªn cã thÓ thu thËp ®−îc nh»m phôc vô cho lμm ®å ¸n tèt nghiÖp cña m×nh.Nh÷ng ng−êi lμm chuyªn ®Ò sÏ ®−îc thÇy h−íng dÉn cña m×nh chØ dÉn cho thªm c¸c tμi liÖu tham kh¶o cÇn thiÕt kh¸c. S¸ch viÕt lÇn ®Çu ,ch¾c khã tr¸nh khái thiÕu sãt, t¸c gi¶ mong nhËn ®−îc c¸c ý kiÕn phª b×nh cña c¸c thÇy gi¸o, c¸c kü s− ®ång nghiÖp vμ c¸c sinh viªn. 2 PHÇN 1 C¸c yªu cÇu vμ c¸c giai ®o¹n THIÕT KÕ ®å ¸n tèt nghiÖp kü s− cÇu môc ®Ých ThiÕt kÕ tèt nghiÖp ®−îc coi lμ giai ®o¹n häc tËp cuèi cïng cña sinh viªn ngμnh kü thuËt trong ®ã cã ngμnh cÇu ®−êng. Sinh viªn cÇn hoμn thμnh viÖc thiÕt kÕ nh÷ng nÐt chÝnh cña mét dù ¸n cÇu gi¶ ®Þnh mμ qua ®ã hä cã dÞp «n l¹i vμ thÓ hiÖn trong ®å ¸n cña m×nh nh÷ng kiÕn thøc chuyªn ngμnh ®· häc tËp ®−îc suèt trong c¶ kho¸ häc ë Tr−êng §¹i häc. c¸c yªu cÇu c¸c tµI liÖu ban ®Çu C¸c tμi liÖu ban ®Çu mμ mçi sinh viªn ®−îc nhËn bao gåm: - sè liÖu vÒ mÆt c¾t ngang s«ng, c¸c møc n−íc thiªt kÕ, møc n−íc thÊp nhÊt, møc n−íc cao nhÊt, møc n−íc th«ng thuyÒn,c¸c ®iÒu kiÖn thuû v¨n, thuû lùc kh¸c. - sè liÖu c¸c lç khoan ®Þa chÊt ®iÓn h×nh - yªu cÇu vÒ ho¹t t¶i thiÕt kÕ , khæ giãi h¹n trªn cÇu, khæ giíi h¹n d−íi cÇu ( hay khæ th«ng thuyÒn, cÊp s«ng,v.v.. .) - mét sè yªu cÇu kh¸c tuú thÇy gi¸o h−íng dÉn bæ sung §å ¸n tèt nghiÖp th−êng gåm 3 phÇn chÝnh : - ThiÕt kÕ s¬ bé 3 ph−¬ng ¸n cÇu ( ®Ò xuÊt, tÝnh to¸n s¬ bé , dù kiÕn ph−¬ng ph¸p thi c«ng vμ vÏ 3 b¶n vÏ ph−¬ng ¸n cÇu) - ThiÕt kÕ chi tiÕt cÊu t¹o cho 1 ph−¬ng ¸n ®· ®−îc chän (yªu cÇu tÝnh to¸n vμ vÏ 6-7 b¶n vÏ ®èi víi 1 trô, 1 mè, 1 kÕt cÊu nhÞp) - ThiÕt kÕ thi c«ng ( dù kiÕn vÒ c¸c ph−¬ng ph¸p thi c«ng, thiÕt kÕ kÕt cÊu phô t¹m, thiÕt kÕ tæ chøc thi c«ng, lËp tiÕn ®é thi c«ng chØ ®¹o, bè trÝ mÆt b»ng c«ng tr−êng, yªu cÇu vÏ kho¶ng 4-5 b¶n vÏ) 3 Tuú tr−êng hîp cô thÓ, thÇy h−íng dÉn cã thÓ ®−a ra yªu cÇu vÒ lμm 1 chuyªn ®Ò vÒ mét vÊn ®Ò nμo ®ã Thêi gian thùc hiÖn ®å ¸n tèt nghiÖp lμ 13 tuÇn lÔ. Nãi chung ®−îc ph©n bè nh− sau: - 3 tuÇn lÔ cho giai ®o¹n thiÕt kÕ s¬ bé - 6 tuÇn lÔ cho giai ®o¹n thiÕt kÕ chi tiÕt cÊu t¹o - 4 tuÇn lÔ cho giai ®o¹n thiÕt kÕ thi c«ng Sau khi hoμn thμnh b¶n tÝnh vμ c¸c b¶n vÏ , sinh viªn sÏ ®−îc thÇy gi¸o h−íng dÉn vμ thÇy gi¸o ®äc duyÖt tæ chøc cho b¶o vÖ thö vμ chuÈn bÞ tr¶ lêi c¸c c©u hái b¶o vÖ ®å ¸n §å ¸n hoμn thμnh bao gåm : b¶n thuyÕt minh, c¸c b¶n vÏ vμ c¸c Phô lôc ( nÕu cã) . §å ¸n nμy sÏ ®−îc thÇy gi¸o h−íng dÉn duyÖt l¹i lÇn cuèi vμ ®−îc thÇy gi¸o ®äc duyÖt xem xÐt, nhËn xÐt. C¸c thÇy gi¸o h−íng dÉn luËn ¸n sÏ tæ chøc cho sinh viªn cña m×nh b¶o vÖ thö. Sau ®ã sÏ chuÈn bÞ cho lÔ b¶o vÖ chÝnh thøc luËn ¸n tuú theo QuyÕt ®Þnh cña HiÖu tr−ëng. c¸c tµI liÖu tham kh¶o c¬ b¶n mµ sinh viªn cÇn cã Tuú theo néi dung vμ yªu cÇu cô thÓ cña NhiÖm vô thiÕt kÕ tèt nghiÖp mμ mçi ThÇy h−íng dÉn sÏ ®Ò ra danh môc c¸c s¸ch cÇn tham kh¶o cho sinh viªn cña m×nh. Tuy nhiªn, danh môc nªu ra sau ®©y lμ tèi thiÓu nªn cã: 1- Gi¸o tr×nh tæng luËn cÇu, §HGTVT, in n¨m 2000 2- Gi¸o tr×nh cÇu BTCT, tËp 1 (t¸i b¶n lÇn 7), Nhμ xuÊt b¶n GTVT, in n¨m 2010 3- Gi¸o tr×nh cÇu BTCT, tËp 2 (t¸i b¶n lÇn 7) §HGTVT, in n¨m 2010 3- Gi¸o tr×nh Mè trô cÇu, §HGTVT, in n¨m 1999 4- C¸c vÝ dô thiÕt kÕ cÇu BTCT , Nhμ xuÊt b¶n X©y dùng, in 2002, 2003 5- H−íng dÉn thiÕt kÕ cÇu, tËp 1 vμ tËp 2 , §HGTVT, in n¨m 1997-1998 6- Gi¸o tr×nh khai th¸c , söa ch÷a , kiÓm ®Þnh cÇu, §HGTVT, in n¨m 1996 7- Gi¸o tr×nh NÒn mãng cÇu ®−êng, §HGTVT, in n¨m 1999 8- Gi¸o tr×nh Tin häc øng dông, §HGTVT, in n¨m 1997 9- Gi¸o tr×nh C¬ häc kÕt cÊu, §HGTVT, in n¨m 1999 4 VÝ dô vÒ Môc lôc cña ®å ¸n thiÕt kÕ tèt nghiÖp PhÇn I: ThiÕt kÕ c¸c ph−¬ng ¸n s¬ bé Ch−¬ng I: Më ®Çu 1.1 - NhiÖm vô thiÕt kÕ  CÇu v−ît s«ng ®−îc thiÕt kÕ míi, x©y vÜnh cöu.  TÇn suÊt tÝnh to¸n P1%   T¶i träng thiÕt kÕ: HL93, ng−êi 3 kPa S«ng cã khæ th«ng thuyÒn AxBm  CÇu n»m trªn ®−êng th¼ng(cong). CÇu ®Æt vu«ng gãc víi dßng ch¶y.  Khæ cÇu: VD: 7+2x1,5m  Tiªu chuÈn: Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu 22TCN 272 - 05. 1.2 - §Æc ®iÓm vÒ ®Þa h×nh, ®Þa chÊt. 1.3 - §Æc ®iÓm vÒ thuû v¨n. Ch−¬ng II: Ph−¬ng ¸n s¬ bé I: 2.1 - Giíi thiÖu ph−¬ng ¸n. 2.1.1 - Ph−¬ng ¸n kÕt cÊu nhÞp. 2.1.1 - Ph−¬ng ¸n mè trô. 2.2 - TÝnh to¸n s¬ bé kÕt cÊu nhÞp 2.3 - TÝnh to¸n trô cÇu. 2.4 - TÝnh to¸n mè cÇu. 2.5 - §Ò xuÊt ph−¬ng ¸n thi c«ng. Ch−¬ng III: Ph−¬ng ¸n s¬ bé II Ch−¬ng IV : Ph−¬ng ¸n s¬ bé III Ch−¬ng V: So s¸nh c¸c ph−¬ng ¸n. PhÇn II: ThiÕt kÕ ph−¬ng ¸n kü thuËt Ch−¬ng I: giíi thiÖu chung 1.1- Giíi thiÖu ph−¬ng ¸n 1.2- Nh÷ng kÝch th−íc c¬ b¶n cña KCN. 5 Ch−¬ng II:TÝnh to¸n ®Æc tr−ng h×nh häc 2.1. X¸c ®Þnh ®−êng cong Parabol 2.2- §Æc tr−ng h×nh häc Ch−¬ng III - TÝnh to¸n néi lùc. (vÝ dô cho cÇu ®óc hÉng) 3.1- TÝnh néi lùc cho giai ®o¹n ®óc hÉng c©n b»ng. 3.2- TÝnh néi lùc cho giai ®o¹n hîp long nhÞp biªn Gåm 2 S¬ ®å: - ®èt hîp long ch−a tham gia chÞu lùc. - ®èt hîp long ®· tham gia chÞu lùc 3.3- TÝnh néi lùc cho giai ®o¹n hîp long nhÞp gi÷a Gåm 2 S¬ ®å: - ®èt hîp long ch−a tham gia chÞu lùc. - ®èt hîp long ®· tham gia chÞu lùc 3.4- TÝnh to¸n néi lùc trong giai ®o¹n khai th¸c. Trong mçi môc thÓ hiÖn râ: 1. S¬ ®å tÝnh to¸n, h×nh vÏ 2. B¶ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n néi lùc theo TTGH C§ I vμ TTGH SD 3. BiÓu ®å M, V Ch−¬ng III: TÝnh to¸n vµ bè trÝ cèt thÐp 1 – TÝnh to¸n bè trÝ cèt thÐp D¦L LËp b¶ng ®Ó bè trÝ cèt thÐp D¦L t¹i c¸c mÆt c¾t theo giai ®o¹n thi c«ng vμ khai th¸c 2- Bè trÝ cèt thÐp th−êng theo yªu cÇu cÊu t¹o. Ch−¬ng V: KiÓm to¸n dÇm chñ. 5.1. KiÓm to¸n giai ®o¹n thi c«ng 5.2. KiÓm to¸n giai ®o¹n khai th¸c Ch−¬ng VI: TÝnh to¸n trô cÇu 1- §Æc ®iÓm. 2- T¶i träng t¸c dông lªn trô 3- Ph¶n lùc gèi do ho¹t t¶i. 4- ¸p lùc thñy tÜnh. 5- Lùc h·m xe theo ph−¬ng däc cÇu. 6- Lùc l¾c ngang theo ph−¬ng däc cÇu. 7- Lùc va x« tμu thuyÒn. 8- Lùc giã däc cÇu. 6 9- Lùc giã ngang cÇu. 10- TÝnh to¸n c¸c mÆt c¾t. 11- TÝnh to¸n vμ bè trÝ cèt thÐp. 12- X¸c ®Þnh néi lùc lªn mÆt c¾t ®¸y mãng 13- TÝnh to¸n mãng cäc. Ch−¬ng VII: TÝnh to¸n mè cÇu PhÇn I: Sè liÖu c¬ b¶n. PhÇn II: TÝnh to¸n. Ch−¬ng VIII: TÝnh b¶n mÆt cÇu. 1- B¶n kª hai c¹nh. 2- B¶n hÉng. 3- KiÓm to¸n b¶n mÆt cÇu. PhÇn III: thiÕt kÕ thi c«ng I -Tr×nh tù thi c«ng. 1- Thi c«ng mè. 2- Thi c«ng trô. 3- Thi c«ng kÕt cÊu nhÞp. II - TÝnh to¸n thi c«ng. III- C«ng nghÖ thi c«ng chi tiÕt IV- TiÕn ®é thi c«ng. Bè trÝ c«ng tr−êng PhÇn IV: c¸c phô lôc PhÇn V: tμi liÖu tham kh¶o chÝnh 7 ======== PHÇN 2 THIÕT KÕ c¸c ph−¬ng ¸n cÇu Ch−¬ng mét thiÕt kÕ s¬ ®å kÕt cÊu cÇu 1.1. Nh÷ng qui t¾c c¬ b¶n ThiÕt kÕ s¬ ®å kÕt cÊu cÇu bao gåm viÖc x¸c ®Þnh c¸c kÝch th−íc chñ yÕu cña c«ng tr×nh, chiÒu dμi nhÞp hîp lý nhÊt, lùa chän c¸c kiÓu kÕt cÊu nhÞp ,kiÓu mè trô vμ nÒn mãng, vËt liÖu cña kÕt cÊu mè trô vμ nhÞp .§©y lμ mét bμi to¸n kü thuËt phøc t¹p ¶nh h−ëng ®Õn nh÷ng chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt cña c«ng tr×nh vμ chñ yÕu lμ gi¸ thμnh x©y dùng cÇu,®é an toμn, tÝnh thuËn tiÖn trong khai th¸c cÇu vμ vÎ ®Ñp kiÕn tróc cña nã. Khi thiÕt kÕ cÇu qua s«ng , tr−íc tiªn cÇn ph¶i c¨n cø vμo mÆt c¾t tho¸t n−íc cña dßng ch¶y d−íi cÇu sao cho ®ñ b¶o ®¶m tho¸t ®−îc l−îng n−íc tÝnh to¸n. KhÈu ®é cÇu ®−îc tÝnh to¸n øng víi møc n−íc thiÕt kÕ (MNTK) vμ l−u l−îng thiÕt kÕ (LLTK), sao cho ®¶m b¶o ®ñ diÖn tÝch lμm viÖc cña dßng ch¶y gi÷a c¸c trô mè cã kÓ ®Õn h×nh d¸ng lßng s«ng, hÖ sè co hÑp dßng ch¶y, møc ®é xãi cho phÐp vμ t×nh h×nh mÆt c¾t ®Þa chÊt ë lßng s«ng vμ b·i s«ng. Khi thay ®æi hÖ sè xãi vμ diÖn tÝch mÆt c¾t, trong giíi h¹n mμ Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cho phÐp, chóng ta cã thÓ tÝnh ra ®−îc c¸c trÞ sè khÈu ®é kh¸c nhau cña cÇu. Khi chän ph−¬ng ¸n hîp lý ,cÇn l−u ý r»ng mÆc dï viÖc thu hÑp khÈu ®é cÇu cã thÓ gi¶m chiÒu dμi toμn bé cÇu nh−ng l¹i lμm cho kÕt cÊu mè trô phøc t¹p vμ tèn kÐm v× ®é s©u xãi lë sÏ lín vμ ®ßi hái ph¶i x©y dùng c¸c c«ng tr×nh ®iÒu chØnh h−íng dßng n−íc phøc t¹p vμ ®¾t tiÒn.KÕt côc lμ ch−a ch¾c ®· gi¶m ®−îc tæng vèn ®Çu t− x©y dùng cÇu, mμ cßn cã nguy c¬ x¶y ra sù cè khi cã thiªn tai ngËp lôt ngoμi møc dù ®o¸n. Khi thiÕt kÕ nh÷ng c«ng tr×nh cÇu qua s«ng còng nh− nh− cÇu c¹n, cÇu trô cao vμ cÇu qua ®−êng, ng−êi thiÕt kÕ th−êng ®· cã nh÷ng th«ng tin c¬ b¶n vÒ −íc tÝnh chiÒu dμi toμn bé c«ng tr×nh. ChiÒu dμi nμy d−îc x¸c ®Þnh theo quy ho¹ch chung (nÕu lμ cÇu c¹n vμ cÇu 8 dÉn ë thμnh phè) hoÆc theo ®Þa h×nh cña vÞ trÝ cÇu vμ t−¬ng quan gi¸ thμnh cña nÒn ®−êng ®¾p ®Çu cÇu vμ b¶n th©n c«ng tr×nh cÇu (nÕu lμ cÇu cao). ThiÕt kÕ s¬ ®å kÕt cÊu cÇu th−êng b¾t ®Çu tõ viÖc nghiªn cøu mét lo¹t c¸c ph−¬ng ¸n kh¶ thi.Sau khi so s¸nh gi÷a c¸c ph−¬ng ¸n theo c¸c chØ tiªu kinh tÕ-kü thuËt ng−êi ta t×m ®−îc c¸c gi¶i ph¸p hîp lý nhÊt øng víi nh÷ng ®iÒu kiÖn cô thÓ ë vÞ trÝ x©y dùng cÇu. MÆc dï lý thuyÕt to¸n häc tèi −u ho¸ ®· ph¸t triÓn nhiÒu, viÖc nghiªn cøu ®Ò xuÊt vμ so s¸nh c¸c ph−¬ng ¸n vÉn cßn lμ ph−¬ng ph¸p duy nhÊt hiÖn nay ®Ó t×m ra mét gi¶i ph¸p cã lîi nhÊt trong khi thiÕt kÕ cÇu .Cã rÊt nhiÒu c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn sù lùa chän kÕt cÊu cÇu cho nªn th−êng kh«ng thÓ chän ngay lËp tøc ®−îc s¬ ®å cÇu hîp lý nhÊt víi c¸c ®iÒu kiÖn ®· cho.CÇn ph¶i song song tiÕn hμnh lËp ra mét sè ph−¬ng ¸n kÕt cÊu.C¸c ph−¬ng ¸n nμy, mét mÆt dùa trªn c¬ së nh÷ng lËp luËn hoμn toμn l« gÝc xuÊt ph¸t tõ nh÷ng ®iÒu kiÖn cô thÓ ë vÞ trÝ cÇu (®Þa chÊt thuû v¨n, th«ng thuyÒn, thi c«ng v.v...) , h¬n n÷a cßn cÇn ®Õn kh¶ n¨ng s¸ng t¹o cña ng−êi thiÕt kÕ ®Ó cã c¸c gi¶i ph¸p cÊu t¹o kh¸c nhau. Nh− vËy c«ng t¸c lËp s¬ ®å cÊu t¹o c¸c ph−¬ng ¸n cÇu lμ mét c«ng viÖc s¸ng t¹o ®«i khi cßn bao hμm c¶ c«ng viÖc cña c¸c nhμ ph¸t minh HiÖn nay ng−êi ta cã thÓ sö dông m¸y tÝnh ®iÖn tö ®Ó gi¶i quyÕt hμng lo¹t nh÷ng vÊn ®Ò vÒ thiÕt kÕ ph−¬ng ¸n cÇu nh»m nhanh chãng ®¹t kÕt qu¶ tèt. VÝ dô ®Ó x¸c ®Þnh nhÞp tèi −u nhÊt, t×m sè l−îng dÇm hîp lý trong kÕt cÊu nhÞp cã ®−êng xe ®−êng xe ch¹y trªn hay sè khoang trong dμn, chän kÕt cÊu mãng trô khi ®· biÕt kÕt cÊu phÇn trªn vv.... Tuy nhiªn viÖc sö dông m¸y tÝnh ®iÖn tö ®Ó chän ph−¬ng ¸n hîp lý toμn diÖn b»ng c¸ch so s¸nh tÊt c¶ nh÷ng chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt cho ®Õn nay vÉn ch−a lμm ®−îc. Trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu ®Ó t×m ra ph−¬ng ¸n tèi −u vÒ mäi mÆt th−êng dÉn ®Õn nh÷ng kÕt luËn kh¸c nhau. VÝ dô : Ph−¬ng ¸n cã thÓ lμ hîp lý nhÊt vÒ gi¸ thμnh nh−ng yªu cÇu khèi l−îng lín c¸c lo¹i vËt liÖu hiÕm ( vÝ dô vËt liÖu ph¶i nhËp khÈu) hoÆc ph¶i sö dông c¸c thiÕt bÞ thi c«ng ®Æc biÖt mμ kh«ng ph¶i ®¬n vÞ thi c«ng nμo còng cã v.v... ph−¬ng ¸n ®ã còng cã khi kh«ng phï hîp yªu cÇu kiÕn tróc ( vÝ dô cÇu trong thμnh phè). V× thÕ ngay c¶ trong tr−êng hîp sö dông m¸y tÝnh ®iÖn tö còng kh«ng bá ®−îc c¸c biÖn ph¸p thiÕt kÕ th«ng th−êng mμ trong ®ã cã xÐt toμn diÖn c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa ph−¬ng.C¸c ®iÒu kiÖn nμy nhiÒu khi kh«ng thÓ lËp ®−îc thμnh ch−¬ng tr×nh vμ ®−a vμo m¸y tÝnh ®−îc. 1.2. TR×NH tù thiÕt kÕ c¸c ph−¬ng ¸n cÇu Trong khi lËp vμ so s¸nh c¸c ph−¬ng ¸n kÕt cÊu c«ng tr×nh cÇu,viÖc t×m ra mét gi¶i ph¸p hîp lý th−êng ®−îc tiÕn hμnh theo c¸c giai ®oan sau : 9 A/. Tr−íc tiªn ph¶i ®¸nh gi¸ chung c¸c ®iÒu kiÖn vμ yªu cÇu ®Þa ph−¬ng nh− ®Þa chÊt thuû v¨n, yªu cÇu th«ng thuyÒn, kh¶ n¨ng thi c«ng, v.v...CÇn ®¸nh gi¸ vμ ph©n tÝch c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa ph−¬ng ®Ó rót ra nh÷ng gi¶i ph¸p chung vÒ c¸c vÊn ®Ò cÊu t¹o c¬ b¶n : - chän lo¹i mãng trong nhÞp th«ng thuyÒn vμ kh«ng th«ng thuyÒn, - chän kÕt cÊu nÒn mãng, - chän hÖ thèng kÕt cÊu nhÞp phÇn gi÷a s«ng vμ b·i s«ng cña cÇu, - chän kÕt cÊu trô vμ mè. B/. LËp ra c¸c ph−¬ng ¸n cÇu vμ x¸c ®Þnh c¸c kÝch th−íc tæng thÓ : Sau khi chän kiÓu kÕt cÊu nhÞp vμ mè trô t−¬ng ®èi phï hîp víi ®iÒu kiÖn ®Þa ph−¬ng ®· cho, ng−êi thiÕt kÕ sÏ ®Ò ra mét sè ph−¬ng ¸n cÇu, x¸c ®Þnh cô thÓ h¬n c¸c néi dung cña mçi ph−¬ng ¸n ( chiÒu dμi nhÞp, chiÒu cao dÇm hay vßm, chiÒu réng bÖ trô vμ tÇng th©n trô bªn trªn v.v...) Khi ®ã ph¶i quyÕt ®Þnh ®−îc s¬ ®å chung cña tõng ph−¬ng ¸n: - ph©n chia ra c¸c nhÞp, - chän mÆt c¾t ngang cña kÕt cÊu nhÞp ( mçi nhÞp cã thÓ kh¸c nhau), - ®Ò ra c¸c kÝch th−íc c¬ b¶n cña kÕt cÊu (dÇm, dμn, trô mè v.v..) Khi tæ hîp s¬ ®å cÊu t¹o cho c¸c ph−¬ng ¸n cÇn ph¶i tËn dông c¸c kiÓu kÕt cÊu nhÞp vμ trô ®· ®−îc thiÕt kÕ ®Þnh h×nh nh−ng trong tr−êng hîp c¸ biÖt vμ cã c¬ së th× cã thÓ sö dông c¶ nh÷ng thiÕt kÕ c¸ biÖt. C/. TiÕn hμnh ®¸nh gi¸ c¸c ph−¬ng ¸n vμ so s¸nh chóng vÒ hiÖu qu¶ kinh tÕ (tuú theo kh¶ n¨ng) cã thÓ xÐt tíi tÊt c¶ c¸c chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt vμ ®iÒu kiÖn ®Þa ph−¬ng: Khi lËp Nghiªn cøu kh¶ thi cña mét Dù ¸n c«ng tr×nh cÇu thùc tÕ theo th«ng lÖ quèc tÕ , cÇn ph¶i tiÕn hμnh ph©n tÝch dù ¸n c«ng tr×nh cÇu mét c¸ch toμn diÖn vÒ c¸c mÆt theo mét tr×nh tù ®¹i thÓ nh− sau: - ph©n tÝch kü thuËt cña dù ¸n - ph©n tÝch tμi chÝnh cña dù ¸n - ph©n tÝch kinh tÕ cña dù ¸n - ph©n tÝch m«i tr−êng cña dù ¸n - ph©n tÝch x· héi cña dù ¸n - ph©n tÝch thÓ chÕ cña dù ¸n §Ó lùa chän ph−¬ng ¸n hîp lý cuèi cïng th−êng ph¶i c¨n cø vμo c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt vμ c¸c yªu cÇu tæng hîp vÒ : kinh tÕ ,cÊu t¹o,thi c«ng,khai th¸c vμ kiÕn tróc. 10 Trong ph¹m vi cña ®å ¸n tèt nghiÖp kü s− CÇu-HÇm hiÖn nay cña Tr−êng §¹i Häc Giao th«ng vËn t¶i ,víi môc ®Ých häc tËp, chØ h¹n chÕ yªu cÇu thùc hiÖn mét phÇn néi dung cña ‘ Ph©n tÝch kü thuËt cña dù ¸n’ , cô thÓ lμ chØ yªu cÇu so s¸nh c¸c ph−¬ng ¸n cÇu theo c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt c¬ b¶n sau : 1/. Khèi l−îng c¸c lo¹i vËt liÖu chÝnh nh− : thÐp c¸n, cèt thÐp ( TÊn), bª t«ng ( m3), c¸p thÐp dù øng lùc ( TÊn), 2/. Kh¶ n¨ng thi c«ng, 3/. TÝnh thuËn tiÖn cho khai th¸c cÇu, kh¶ n¨ng b¶o d−ìng dÔ dμng 4/. Thêi gian thi c«ng. §èi víi mét dù ¸n cÇu thùc tÕ cßn cÇn ph¶i xÐt ®Õn nhiÒu yÕu tè kh¸c n÷a nh−: tæng møc ®Çu t−, suÊt ®Çu t−, thêi gian hoμn vèn, tû suÊt néi hoμn, ¶nh h−ëng m«i tr−êng,v.v... H×nh d¸ng bÒ ngoμi cña c«ng tr×nh cã khi còng gi÷ vai trß quyÕt ®Þnh, ch¼ng h¹n trong thμnh phè th× c«ng tr×nh cÇu ph¶i cã vÎ ®Ñp phï hîp víi quÇn thÓ kiÕn tróc xung quanh. Khi thiÕt kÕ c¸c ph−¬ng ¸n s¬ bé ng−êi ta ®¸nh gi¸ theo 4 tiªu chuÈn c¬ b¶n ®· nãi trªn vμ theo khèi l−îng vËt liÖu x©y dùng ®èi víi c¸c kÕt cÊu c¬ b¶n cña cÇu. 1.3. ®iÒu kiÖn ®Þa ph−¬ng vµ gi¶i ph¸p chung vÒ cÊu t¹o Khi ®Ò xuÊt s¬ ®å cÊu t¹o cña c«ng tr×nh cÇu, ng−êi ta xuÊt ph¸t tõ nh÷ng ®iÒu kiÖn ®Þa ph−¬ng ®Æc tr−ng cho vÞ trÝ cÇu nh− sau ®©y: - MÆt c¾t däc theo tim cÇu. - MÆt c¾t ®Þa chÊt ngang s«ng. - C¸c sè liÖu thuû v¨n. - KhÈu ®é cÇu x¸c ®Þnh trªn c¬ së tÝnh to¸n thuû v¨n. (th−êng ®−îc cho s½n khi lËp c¸c ph−¬ng ¸n cÊu t¹o cÇu trong ®å ¸n tèt nghiÖp). - C¸c kÝch th−íc cña khæ giíi h¹n d−íi gÇm cÇu. - Khæ giíi h¹n phÇn xe ch¹y vμ chiÒu réng vØa hÌ. - Cao ®é mÆt xe ch¹y nÕu cao ®é ®ã kh«ng phô thuéc vμo viÖc thiÕt kÕ cÊu t¹o cÇu mμ do dù kiÕn tæng thÓ vÒ tr¾c däc cña c¶ ®o¹n v−ît s«ng (®o¹n v−ît s«ng lμ bao gåm c¶ cÇu vμ ®−êng dÉn vμo hai ®Çu cÇu). §¸nh gi¸ nh÷ng ®iÒu kiÖn ®Þa ph−¬ng nh− vËy cho phÐp rót ra nh÷ng kÕt luËn chung vÒ cÊu t¹o. 1/. Tr¾c däc cña cÇu. 11 Tr¾c däc tim cña ®o¹n v−ît s«ng cho biÕt sù ph©n bè chiÒu s©u lín nhÊt theo chiÒu réng s«ng vμ trong c¸c cÇu qua s«ng th«ng thuyÒn, nã cho phÐp ph©n ®o¹n vÞ trÝ cÇn thiÕt cña nhÞp th«ng thuyÒn trªn chiÒu réng s«ng. Tr¾c däc còng cho biÕt cao ®é cña bê s«ng ,cao ®é ®ã sÏ chi phèi ®é dèc däc cña mÆt ®−êng xe ch¹y (dèc ®èi xøng hay dèc mét chiÒu). Khi bè trÝ nhÞp th«ng thuyÒn ë gi÷a s«ng vμ khi mÆt c¾t däc cña phÇn xe ch¹y ®èi xøng, toμn bé c«ng tr×nh cã tÝnh ®èi xøng , khi ®ã hiÖu qu¶ nhÊt lμ sö dông c¸c kiÓu kÕt cÊu ®Þnh h×nh. Khi bè trÝ nhÞp th«ng thuyÒn kh«ng ®èi xøng còng nh− khi ®é dèc däc trªn cÇu lμ mét chiÒu ,th× c«ng tr×nh sÏ kh«ng ®èi xøng. 2/. MÆt c¾t ®Þa chÊt : MÆt c¾t ®Þa chÊt theo trôc tim cÇu cho phÐp ®Ò ra c¸c c¸c lo¹i kÕt cÊu nÒn mãng, vμ c¶ hÖ kÕt cÊu nhÞp cã thÓ lμ hÖ tÜnh ®Þnh hay hÖ siªu tÜnh. CÊu t¹o nÒn mãng ®¬n gi¶n hay phøc t¹p sÏ quyÕt ®Þnh chñ yÕu gi¸ thμnh trô vμ c«ng tr×nh cÇu. V× thÕ chän kiÓu nÒn mãng vμ hÖ thèng kÕt cÊu nhÞp hîp lý cã ý nghÜa quyÕt ®Þnh khi lËp c¸c ph−¬ng ¸n cÊu t¹o cÇu. Trong b¶ng 1 cã ghi c¸c lo¹i mãng dïng cho nh÷ng s¬ ®å tÜnh häc kh¸c nhau, th−êng gÆp nhÊt trong thùc tÕ thiÕt kÕ. Ng−êi ta chän kiÓu nÒn mãng xuÊt ph¸t tõ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt n¬i lμm cÇu cã xÐt tíi ph−¬ng ph¸p thi c«ng vμ c¸c yªu cÇu vÒ cÊu t¹o .V× vËy hiÖn nay ng−êi ta cè g¾ng tr¸nh nh÷ng mãng s©u nh−: mãng giÕng ch×m, giÕng ch×m h¬i Ðp, tuy an toμn trong khai th¸c nh−ng phøc t¹p khi thi c«ng,tèn kÐm vËt liÖu vμ nh©n c«ng. Thay thÕ cho c¸c lo¹i mãng ®ã,ng−êi ta ®· sö dông réng r·i c¸c lo¹i mãng cäc s©u víi d¹ng bÖ cao hay bÖ thÊp ®Æt trªn nh÷ng cäc bª t«ng cèt thÐp ®óc s½n th«ng th−êng ( mÆt c¾t trßn hay v«ng cì 30x30 cm; hay 40x40 cm ; hoÆc nh÷ng kiÓu cäc ®−êng kÝnh lín nh−: cäc èng BTCT vμ cäc èng thÐp cã ch©n më réng ®−îc h¹ b»ng bóa chÊn ®éng, cäc khoan nhåi. Ng−êi ta còng hay sö dông cäc èng ®−êng kÝnh 1 - 3m h¹ b»ng bóa rung hay ®óc bª t«ng t¹i chç trong lç cäc ®· ®−îc khoan khi cã dïng èng v¸ch thÐp hoÆc dïng dung dÞch v÷a sÐt. B¶ng 1 §é s©u cña c¸c KiÓu nÒn mãng TÝnh chÊt lón líp ®Êt chÆt vμ ph−¬ng cña ®Êt ph¸p thi c«ng 12 HÖ thèng kÕt cÊu nhÞp Bª t«ng cèt ThÐp thÐp C¸ch mÆt ®Êt A/. Mãng trªn §Êt kh«ng lón HÖ thèng dÇm HÖ thèng dÇm kh«ng s©u l¾m nÒn thiªn nhiªn (®¸ cøng, ®¸ khung hay vßm khung hay vßm (cã hoÆc kh«ng v«i, sÐt, ®Êt sÐt, bÊt kú bÊt kú dïng vßng v©y, ®Êt chÆt, ®¸ cuéi cã hót n−íc khi kÕt ,v.v...) thi c«ng). B/. Mãng giÕng ch×m cã DÇm tÜnh ®Þnh thi c«ng §Êt cã lón hót HÖ thèng dÇm ®Æc bÊt kú hoÆc n−íc dμn tÜnh ®Þnh hoÆc xãi n−íc khi thi c«ng N»m s©u d−íi A/. Cäc èng h¹ §Êt kh«ng lón HÖ thèng dÇm HÖ thèng dÇm ®Êt (15 - 20m) (tÜnh ®Þnh, siªu (tÜnh ®Þnh, siªu trong giÕng tÜnh); hÖ khung tÜnh) B/. Cäc bÖ cao dÇm; hÖ vßm C/. Cäc ma s¸t vßm cã lùc ®Èy D/. c©n b»ng Cäc èng ®−êng kÝnh 0,8 - 1,5m (cã thÓ tíi 3m hoÆc lín h¬n) E/. Mãng giÕng §Êt cã lón HÖ thèng dÇm HÖ thèng dÇm ch×m hay giÕng tÜnh ®Þnh ch×m h¬i Ðp ®Æc bÊt kú vμ dμn tÜnh ®Þnh ë chiÒu s©u rÊt A/. Cäc ma s¸t §Êt kh«ng lón HÖ thèng bÊt kú HÖ thèng bÊt kú lín (h¬n 25m) B/. Cäc èng §Êt cã lón ®−êng kÝnh 0,8 HÖ thèng dÇm HÖ thèng dÇm tÜnh ®Þnh –1,5(3m) ®Æc bÊt kú dμn tÜnh ®Þnh C/. Mãng giÕng §Êt cã lón HÖ thèng dÇm HÖ thèng dÇm ch×m hay giÕng tÜnh ®Þnh ®Æc bÊt kú dμn 13 ch×m h¬i Ðp tÜnh ®Þnh ë nh÷ng c«ng tr×nh cÇu v−ît qua s«ng lín, c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt vμ ®iÒu kiÖn thi c«ng th−êng thay ®æi theo chiÒu réng s«ng. Do ®ã ®èi víi c¸c trô ë gi÷a s«ng ng−êi ta dïng nh÷ng lo¹i nÒn mãng kh¸c víi trô ë bê hoÆc ë b·i s«ng. VÝ dô c¸c trô ë gi÷a s«ng nªn dïng mãng cäc bÖ cao cßn c¸c trô trong bê vμ ë b·i s«ng dïng mãng cäc bÖ thÊp hoÆc VÝ dô nh÷ng trô ë gi÷a s«ng dïng lo¹i mãng cäc khoan nhåi s©u,®−êng kÝnh D=1,0m ,cßn c¸c trô ë phÇn b·i s«ng cã thÓ dïng mãng cäc ®ãng víi lo¹i cäc 40x40 cm. Gê trªn cña mãng th−êng ®Æt bªn d−íi mùc n−íc thÊp nhÊt 0,5m v× môc ®Ých gi÷ vÎ ®Ñp, cßn t¹i chç kh«ng cã n−íc, ph¶i ®Æt ë cao ®é mÆt ®Êt sau khi xãi. §èi víi nh÷ng trô ë s¸t nhÞp th«ng thuyÒn , ph¶i ®Æt cao ®é bÖ mãng ë cao ®é thÊp sao cho ph¶i b¶o ®¶m chiÒu s©u tèi thiÓu cña n−íc ®Ó tÇu bÌ ®i qua gÇn trô mμ kh«ng va vμo bÖ mãng trô. Ngoμi viÖc chän kiÓu nÒn mãng, ph¶i dùa vμo mÆt c¾t ®Þa chÊt ®Ó quyÕt ®Þnh chän cao ®é ®¸y mãng. Th«ng th−êng ng−êi ta ®Æt ®¸y mãng thÊp h¬n mÆt trªn cña líp ®Êt cøng tõ 0,5 - 1m, bëi v× cao ®é cña líp ®Êt ®ã cã thÓ thay ®æi theo thêi gian vμ chÊt l−îng cña nã kh«ng ®ång ®Òu. Lóc ®ã còng cÇn ph¶i tu©n theo nh÷ng yªu cÇu vÒ chiÒu s©u ®Æt mãng tèi thiÓu. §èi víi mãng khèi trªn nÒn thiªn nhiªn ,®é s©u ®ã cÇn lÊy nh− sau : - Víi ®Êt bÊt kú, ngoμi ®¸, khi kh«ng cã xãi, ®é s©u nèi trªn ph¶i lÊy lμ 1m, tÝnh tõ mÆt ®Êt thiªn nhiªn hoÆc ®¸y dßng n−íc. - §èi víi ®¸ sÏ lÊy s©u thªm 0,25m tÝnh tõ cao ®é mμ nÒn ®¸ cã søc chÞu t¶i tÝnh to¸n kh«ng thÊp h¬n trÞ sè ¸p lùc mãng. - Víi ®Êt cã xãi : nÕu mãng cã chiÒu cao toμn bé < 10m th× ®é s©u ®Æt mãng cÇn lÊy≥ 2,5m. + Mãng chiÒu cao tæng céng 10m cÇn ®Æt s©u h¬n 5m (tÝnh tõ mÆt ®Êt sau khi xãi). §èi víi mãng cäc bÖ thÊp, ng−êi ta x¸c ®Þnh chiÒu s©u ®Æt bÖ cäc trong ®Êt b»ng tÝnh to¸n. Th«ng th−êng khi thiÕt kÕ s¬ bé, ®¸y bÖ ®Æt s©u h¬n mÆt ®Êt sau khi xãi Ýt nhÊt lμ 1,5m. §èi víi mãng cäc bÖ cao, chiÒu dÇy bÖ cäc ph¶i kh«ng nhá h¬n 2m, kh«ng kÓ bÒ dÇy líp bª t«ng ®æ d−íi n−íc ®Ó bÞt ®¸y vßng v©y ng¨n n−íc lóc thi c«ng.T¹i chç cã n−íc mÆt, ®Ønh bÖ cäc ®Æt thÊp h¬n mùc n−íc thÊp nhÊt 0,5m. T¹i c¸c vÞ trÝ kh«ng cã n−íc, ®¸y bÖ cäc cã thÓ ®Æt ë cao ®é bÊt kú. 14 §é s©u xãi lë ®−îc x¸c ®Þnh b»ng tØ sè phÇn tr¨m so víi ®é s©u n−íc t¹i vÞ trÝ trô. HÖ sè xãi x¸c ®Þnh trong khi tÝnh to¸n khÈu ®é cÇu. Th«ng th−êng sau khi xãi lë, chiÒu s©u sau xãi b»ng 1,1 - 1,2 lÇn chiÒu s©u mùc n−íc t¹i chç ®ã tr−íc khi xãi. §èi víi c¸c lo¹i mãng s©u, hÖ sè xãi cã thÓ ®¹t tíi 1,3 - 1,5. Ngoμi ra cßn ph¶i chó ý tíi kh¶ n¨ng xãi côc bé ë trô. ChiÒu s©u cña phÔu xãi côc bé cã thÓ lÊy s¬ bé b»ng 0,5 - 1,5m tïy theo l−u tèc cña dßng ch¶y. 3/. C¸c sè liÖu thuû v¨n. Mùc n−íc thÊp nhÊt (MNTN) cho biÕt vÞ trÝ nh÷ng chç n−íc s©u cña s«ng trong mïa c¹n, t¹i MNTN th× giao th«ng ®−êng thuû gÆp bÊt lîi nhÊt. Ph¶i c¨n cø vμo sù ph©n bè chiÒu s©u ®ã trªn chiÒu réng s«ng mμ bè trÝ nhÞp th«ng thuyÒn trªn chiÒu réng s«ng. Tuy nhiªn víi lßng s«ng dÔ xãi lë cÇn tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng di chuyÓn c¸c vùc s©u trªn chiÒu réng s«ng theo thêi gian ( tr−êng hîp lßng s«ng di chuyÓn vÞ trÝ), vμ nh− vËy luång l¹ch ®−êng thuû cho tÇu thuyÒn còng ph¶i dÞch chuyÓn theo. C¨n cø vμo MNTN chóng ta cßn x¸c ®Þnh cao ®é ®Ønh mãng cña c¸c trô ë gi÷a s«ng (ch¼ng h¹n cã thÓ lÊy thÊp h¬n MNTN lμ 0,5m). Tõ mùc n−íc th«ng thuyÒn cao nhÊt (MNTT) ng−êi ta x¸c ®Þnh ®−îc chiÒu cao th«ng thuyÒn d−íi cÇu.Tõ ®ã chän cao ®é ®¸y kÕt cÊu nhÞp ë nhÞp th«ng thuyÒn C¨n cø vμo mùc n−íc cao nhÊt (MNCN) sÏ x¸c ®Þnh ®−îc chiÒu réng tÝnh to¸n cña khÈu ®é cÇu vμ cao ®é bÖ gèi ( cao ®é bÖ gèi ph¶i cao h¬n MNCN tèi thiÓu 50 cm) 4/. KhÈu ®é vμ chiÒu dμi cÇu : KhÈu ®é cÇu tÝnh theo MNCN sÏ ®Þnh ra chiÒu dμi toμn bé cÇu theo mÆt ®−êng xe ch¹y L0. L0 = L + ∑b + Lnãn tr¸i + L nãn ph¶i + 2 x 1,0m. Trong ®ã : L = KhÈu ®é tÝnh cÇn thiÕt (theo tÞnh kh«ng), m. ∑b = Tæng sè chiÒu réng c¸c trô ë MNCN, m. Lnãn tr¸i, Lnãn ph¶i = ChiÒu dμi cña phÇn t− nãn mè chiÕu trªn MNCN, m. 1,0m = ®é vïi s©u cña ®u«i t−êng c¸nh mè vμo trong nãn ®Êt ®Çu cÇu. ChiÒu dμi cña phÇn t− nãn mè phô thuéc vμo ®é dèc cña nã, ®é dèc nμy lÊy b»ng : - Ngoμi ph¹m vi ngËp n−íc, nÕu chiÒu cao H ≤ 6 m th× lÊy ®é dèc 1:1,25 vμ phÇn cao h¬n 6m th× lÊy ®é dèc 1:1,5. - Trong ph¹m vi chiÒu cao ngËp n−íc kh«ng ®−îc lÊy dèc qu¸ 1 : 1,5. 15 5/. Khæ giíi h¹n cña cÇu qua s«ng vμ cÇu qua ®−êng. Khæ giíi h¹n cña cÇu qua s«ng, C¨n cø vμo Khæ giíi h¹n th«ng thuyÒn trªn ®−êng thuû sÏ ®Þnh ra kÝch th−íc cña nhÞp th«ng thuyÒn vμ ®é chªnh cao cña ®¸y kÕt cÊu nhÞp so víi mùc n−íc th«ng thuyÒn cao nhÊt. KÝch th−íc cña khæ th«ng thuyÒn quy ®Þnh tuú thuéc vμo cÊp ®−êng thuû dùa theo kich th−íc cña tμu bÌ ®i l¹i trªn s«ng.Nh÷ng quy ®Þnh lμ do Côc §−êng s«ng ViÖt nam quy ®Þnh. C¸ch ph©n lo¹i ®−êng s«ng theo cÊp vμ khæ th«ng thuyÒn t−¬ng øng ®−îc cho trong b¶ng sau: - §−êng thuû cÊp I (tÇu cì 2000 DWT khèng chÕ): - §−êng thuû cÊp II (tÇu cì 1000 DWT khèng chÕ): - §−êng thuû cÊp III (xμ lan cì 400 DWT khèng chÕ): - §−êng thuû cÊp IV (xμ lan cì 400 DWT khèng chÕ): - §−êng thuû cÊp V (tÇu cì 100 DWT khèng chÕ): - §−êng thuû cÊp VI (xμ lan cì 100 DWT khèng chÕ): Th«ng th−êng, ph¶i bè trÝ hai nhÞp th«ng thuyÒn : nhÞp lín cho h−íng tμu bÌ xu«i dßng, nhÞp nhá cho h−íng ng−îc dßng. Nh−ng nÕu chiÒu réng s«ng kh«ng cho phÐp bè trÝ hai nhÞp th«ng thuyÒn, th× cã thÓ chØ ®Æt mét nhÞp víi khÈu ®é lÊy theo kÝch th−íc cña nhÞp dμnh cho tμu bÌ xu«i dßng. NÕu lßng s«ng lμ ®Êt dÔ bÞ xãi lë, cÇn lμm mét vμi nhÞp cã kÝch th−íc b»ng nhÞp th«ng thuyÒn, ®Ó cã thÓ di chuyÓn ®−êng th«ng thuû trong tr−êng hîp lßng l¹ch thay ®æi vÞ trÝ. Khi bè trÝ nhÞp th«ng thuyÒn ,cÇn chó ý tíi vÞ trÝ c¸c vùc s©u ë MNTN ,®Ó ngay nh÷ng lóc mùc n−íc s«ng thÊp nhÊt còng ®¶m b¶o cho tμu bÌ ®i l¹i trªn toμn bé chiÒu réng cña s«ng. D¹ng h×nh thang cña khæ th«ng thuyÒn cho phÐp lîi dông c¸c d¹ng cÊu t¹o cña kÕt cÊu nhÞp cã gèi thÊp. Nh− vËy cã thÓ t¨ng thªm chiÒu cao t¹i gèi cña kÕt cÊu chÞu lùc vμ gi¶m bít ®−îc chiÒu cao cña trô .Tuy nhiªn hiÖn nay Côc §−êng s«ng ViÖt-nam quy ®Þnh khæ th«ng thuyÒn lμ d¹ng h×nh ch÷ nhËt chø kh«ng ph¶i lμ h×nh thang nh− theo c¸c Tiªu chuÈn cña Liªn-x« cò mμ chóng ta quen dïng ®· nhiÒu n¨m. §èi víi cÇu qua n¬i kh«ng cã th«ng th−¬ng ®−êng thuû hoÆc qua n¬i kh« c¹n, th× chiÒu dμi nhÞp ®−îc x¸c ®Þnh dùa trªn kÕt qu¶ Nghiªn cøu kh¶ thi, nh−ng ®¸y kÕt cÊu nhÞp vÉn ph¶i cao h¬n MNCN Ýt nhÊt lμ 0,5m. NÕu trªn s«ng cã c©y tr«i th× kÝch th−íc nμy ph¶i t¨ng thªm. Khæ giíi h¹n d−íi cÇu ®èi víi cÇu qua ®−êng 16 CÇu qua ®−êng « t« cÊp I, II, III th× chiÒu cao cña khæ giíi h¹n lÊy lμ 5,0m. §èi víi cÇu ®−êng s¾t hoÆc cÇu ®−êng « t« cÊp I, II, III v−ît qua bÊt kú lo¹i ®−êng nμo còng lÊy nh− vËy. TÊt c¶ c¸c tr−êng hîp kh¸c th× chiÒu cao khæ giíi h¹n d−íi cÇu lÊy b»ng 4,5m. §èi víi cÇu qua ®−êng « t« vμ ®−êng thμnh phè, chiÒu réng khæ giíi h¹n d−íi cÇu lÊy b»ng chiÒu réng nÒn ®−êng hoÆc chiÒu réng cña ®−êng phè chui qua qua cÇu. ChiÒu réng vμ chiÒu cao khæ giíi h¹n d−íi cÇu cho c¸c ®−êng ®Þa ph−¬ng lÊy t−¬ng øng b»ng 6,0m vμ 4,5m; cho c¸c lo¹i ®−êng xe th« s¬ lÊy b»ng 4,0m vμ 2,5m. 6. Khæ ®−êng trªn cÇu vμ kÝch th−íc ®−êng ng−êi ®i (Xem Tiªu chuÈn 22 TCN 272-05 cña Bé GTVT). 7. Cao ®é mÆt ®−êng xe ch¹y: Khi bê s«ng cao th× quy ho¹ch chung vÒ mÆt c¾t däc tuyÕn ë vÞ trÝ cÇu sÏ quyÕt ®Þnh cao ®é cÇn thiÕt cña mÆt ®−êng xe ch¹y. Trong ®iÒu kiÖn ®ã, lóc thiÕt kÕ s¬ ®å cÇu, cao ®é mÆt ®−êng xe ch¹y ®· biÕt tr−íc vμ nh− vËy gi÷a cao ®é mÆt ®−êng xe ch¹y vμ ®Ønh cña khæ giíi h¹n th«ng thuyÒn cã ®ñ mét kho¶ng trèng cho phÐp sö dông kÕt cÊu chÞu lùc cã chiÒu cao kiÕn tróc lín ë gèi vμ gi÷a nhÞp (h×nh 2a, 3c). Trong tr−êng hîp ®ã,tèt nhÊt cã thÓ sö dông nh÷ng kÕt cÊu nhÞp cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n b»ng thÐp vμ BTCT cã ®−êng xe ®−êng xe ch¹y trªn. Nh− vËy còng cho phÐp gi¶m bít kÝch th−íc trô vμ c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn khai th¸c cÇu do tr¸nh m−a ®−îc cho kÕt cÊu vμ cã thÓ dÔ dμng chui vμo ®Ó kiÓm tra th−êng xuyªn. §«i khi kÕt cÊu nhÞp cã ®−êng xe ®−êng xe ch¹y trªn (do nh÷ng −u ®iÓm cña nã) cßn ®−îc sö dông c¶ trong tr−êng hîp ph¶i n©ng cao mÆt ®−êng xe ch¹y. Khi so s¸nh c¸c ph−¬ng ¸n ®ã víi c¸c ph−¬ng ¸n dïng kÕt cÊu nhÞp cã ®−êng xe ch¹y d−íi, cÇn chó ý ®Õn sù chªnh lÖch vÒ cao ®é cña mÆt ®−êng dÉn ®Çu cÇu theo quan ®iÓm kh¸c nhau vÒ gi¸ thμnh c«ng t¸c ®¾p ®Êt vμ c«ng t¸c gia cè. NÕu ph©n tÝch toμn diÖn c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa ph−¬ng kÓ trªn cho phÐp chóng ta kÕt luËn chän ra ®−îc hÖ thèng vμ kiÓu kÕt cÊu hîp lý nhÊt khi ®Ò xuÊt c¸c ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ cÇu. 17 Ch−¬ng II Nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ¸n s¬ ®å kÕt cÊu cÇu 2.1. lËp s¬ ®å c¸c ph−¬ng ¸n kÕt cÊu 2.1.1. Kh¸i niÖm chung Khi nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ¸n cÊu t¹o cña cÇu, tr−íc hÕt ph¶i chän vËt liÖu ®Ó x©y dùng kÕt cÊu nhÞp, vμ khi nh÷ng ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt ®· râ rμng th× ta cßn chän ®−îc c¶ s¬ ®å tÜnh häc. KÕt cÊu nhÞp BTCT, nhÊt lμ kÕt cÊu l¾p ghÐp, ®· tho¶ m·n ®−îc rÊt nhiÒu yªu cÇu trong x©y dùng hiÖn ®¹i ngμy nay. Chóng cã kh¶ n¨ng x©y dùng nh÷ng c«ng tr×nh vÜnh cöu mμ thuËn tiÖn trong khai th¸c, tèn Ýt thÐp vμ gç, cã kh¶ n¨ng c«ng nghiÖp ho¸ trong chÕ t¹o vμ l¾p dùng. Mét −u ®iÓm quan träng cña cÇu BTCT so víi cÇu thÐp lμ tèn Ýt chi phÝ cho vËt liÖu thÐp. V× thÐp sö dông d−íi d¹ng c¸c lo¹i cèt thÐp kh¸c nhau, mμ c¸c lo¹i cèt thÐp ®Òu ®· s¶n xuÊt ®−îc trong n−íc ta vμ rÎ h¬n c¸c lo¹i thÐp c¸n ®Þnh h×nh, thÐp tÊm dïng trong trong chÕ t¹o cÇu thÐp.( HiÖn nay ViÖt nam chØ míi chÕ t¹o ®−îc thÐp trßn x©y dùng vμ thÐp gãc lo¹i nhá, c¸c lo¹i thÐp tÊm vμ thÐp I lμm cÇu thÐp ®Òu ph¶i nhËp khÈu) Mét −u ®iÓm lín n÷a cña cÇu BTCT so víi cÇu thÐp lμ c«ng t¸c duy tu b¶o d−ìng trong khai th¸c ®¬n gi¶n, Ýt tèn kÐm v× cÇu thÐp ph¶i s¬n ®Þnh kú chèng gØ. Ngμy nay ®· xuÊt hiÖn nh÷ng lo¹i thÐp cã tÝnh chèng rØ cao vμ ®· cã nh÷ng c«ng nghÖ míi nh− : nhóng thÐp trong kÏm s«i, m¹ kÏm kÕt hîp víi c¸c lo¹i s¬n ®Æc biÖt chèng ¨n mßn,v.v.. .Tuy nhiªn gi¸ thμnh cßn cao so víi ®iÒu kiÖn n−íc ta. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y kÕt cÊu cÇu BTCT, ®Æc biÖt lμ lo¹i kh«ng cã lùc ®Èy ngang ph¸t triÓn vμ hoμn thiÖn nhanh chãng.Nh÷ng kÕt cÊu ®ã sö dông rÊt cã hiÖu qu¶ cho nhÞp th«ng thuyÒn vμ kh«ng th«ng thuyÒn bÊt kú mμ ta th−êng gÆp trong thiÕt kÕ, tõ cÇu nhÞp nhá (2-3m) ®Õn c¸c nhÞp lín (120 - 150)m víi kÕt cÊu kh«ng cã lùc ®Èy ngang vμ ®Õn 250 300m víi kÕt cÊu vßm, kÕt cÊu cÇu d©y xiªn. Trong ®iÒu kiÖn hiÖn nay, −u ®iÓm c¬ b¶n cña cÇu thÐp lμ tæ chøc thi c«ng ®¬n gi¶n. CÇu thÐp khi thi c«ng kh«ng cÇn ®μ gi¸o hoÆc chØ cÇn kÕt cÊu chèng ®ì nhÑ nhμng, th¸o l¾p nhanh chãng vμ chØ sö dông trong khi lao kÕt cÊu nhÞp. Do ®ã rót ng¾n ®−îc thêi gian gi¸n ®o¹n cho giao th«ng ®−êng thuû d−íi cÇu còng nh− giao th«ng ®−êng bé hay ®−êng 18 s¾t trªn cÇu trong tr−êng hîp thay thÕ kÕt cÊu nhÞp. Do nh÷ng −u thÕ h¬n h¼n nªn cÇu thÐp cã thÓ chÕ t¹o hoμn toμn trong nhμ m¸y vμ vËn chuyÓn ®Õn c«ng tr−êng d−íi d¹ng thμnh phÈm ,v× thÕ cho phÐp gi¶m tèi thiÓu thêi gian thi c«ng ë c«ng tr−êng.Dù ¸n ®¹i tu 6 cÇu ®−êng s¾t lín trªn tuyÕn Hμ néi – T.P. Hå chÝ Minh lμ mét vÝ dô ®iÓn h×nh vÒ ¸p dông hîp lý c¸c kÕt cÊu nhÞp thÐp khi thay thÕ nhanh chãng c¸c nhÞp cÇu cò mμ kh«ng gi¸n ®äan th«ng tÇu háa trªn tuyÕn. Khi x©y dùng cÇu thÐp, cã thÓ sö dông c¸c thiÕt bÞ cÈu trôc cã n¨ng lùc nhá h¬n khi x©y dùng cÇu BTCT. Ngoμi ra thi c«ng cÇu thÐp kh«ng bÞ h¹n chÕ bëi mïa thi c«ng ngoμi trêi nhiÒu nh− cÇu BTCT. Sö dông dÇm thÐp nhÞp lín cã thÓ cã lîi khi ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt xÊu, kh«ng thÓ x©y dùng cÇu vßm cã lùc ®Èy ngang hay cÇu khung dÇm b»ng BTCT.Trong tr−êng hîp nμy chØ cã thÓ dïng nh÷ng nhÞp lín b»ng thÐp ®Ó v−ît khæ th«ng thuyÒn hay l¹ch s©u cña lßng s«ng. §Ó tiÕt kiÖm thÐp th× ë phÇn b·i s«ng cã nhÞp ng¾n nªn dïng kÕt cÊu nhÞp BTCT Ngay trong kÕt cÊu nhÞp thÐp còng cã thÓ tiÕt kiÖm ®−îc rÊt nhiÒu thÐp, nÕu dïng c¸c biÖn ph¸p ®Æc biÖt nh−: sö dông kÕt cÊu liªn hîp thÐp (c−êng ®é cao)- BTCT, ®iÒu chØnh néi lùc trong qu¸ tr×nh thi c«ng, sö dông kÕt cÊu thÐp dù øng lùc, kÕt cÊu dÇm 2 m¸c thÐp TÊt c¶ nh÷ng biÖn ph¸p trªn cho phÐp gi¶m sù chªnh lÖch vÒ khèi l−îng thÐp tiªu thô gi÷a kÕt cÊu nhÞp thÐp vμ BTCT, ®Æc biÖt lμ trong nh÷ng cÇu nhÞp lín. V× vËy, khi c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa ph−¬ng ®Òu bÊt lîi cho ph−¬ng ¸n cÇu BTCT th× dïng kÕt cÊu nhÞp thÐp ®Ó v−ît nhÞp lín sÏ hîp lý vμ kinh tÕ. Trong ®iÒu kiÖn thμnh phè chËt hÑp, khi cÇn thi c«ng nhanh ®Ó ®¶m b¶o giao th«ng th× kÕt cÊu nhÞp thÐp cßn cã thÓ hîp lý ngay c¶ khi nhÞp nhá h¬n (30 - 40m). HiÖn nay trong thùc tÕ thiÕt kÕ, ng−êi ta −u tiªn sö dông kÕt cÊu nhÞp ®Þnh h×nh b»ng BTCT hay thÐp víi s¬ ®å tÜnh häc gi¶n ®¬n hoÆc phøc t¹p h¬n. Trong ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt nh−: cÇu dμi, chiÒu cao hay chiÒu réng cÇu lín, chiÒu cao kiÕn tróc h¹n chÕ hay ®iÒu kiÖn thi c«ng ®Æc biÖt hoÆc do yªu cÇu kiÕn tróc cña c«ng tr×nh th× tèt nhÊt sö dông thiÕt kÕ ®Æc biÖt (kh«ng sö dông thiÕt kÕ ®Þnh h×nh). 2.1.2. C¸c hÖ thèng cÇu BTCT H×nh 6 thÓ hiÖn cÊu t¹o c¸c kiÓu kÕt cÊu nhÞp cÇu dÇm BTCT. B¶ng 4 cho kÝch th−íc nhÞp vμ tû lÖ kÝch th−íc c¬ b¶n cña c¸c kÕt cÊu nhÞp ®ã. C¸c d¹ng mè trô cÇu dÇm sÏ nãi trong môc riªng. A/. KÕt cÊu nhÞp ng¾n (nhÞp tÜnh 7,5 - 15m) cã thÓ gåm : 19 - C¸c dÇm ch÷ T víi khung cèt thÐp hμn, cã dÇm ngang hay kh«ng cã dÇm ngang (h×nh 6b vμ 6e). - C¸c b¶n rçng cã cèt thÐp kiÓu d©y ®μn. - C¸c dÇm ch÷ I cã cèt thÐp kiÓu d©y ®μn. ViÖc lùa chän kÕt cÊu nμy phô thuéc vμo c¸c ®iÒu kiÖn: + KÕt cÊu nhÞp cã khung cèt thÐp hμn chÕ t¹o ®¬n gi¶n nhÊt. + ¦u ®iÓm chñ yÕu cña kÕt cÊu nhÞp b»ng c¸c khèi rçng lßng lμ thi c«ng mèi nèi ngang ®¬n gi¶n chØ cÇn ®æ bª t«ng vμo c¸c khe nèi gi÷a c¸c khèi l¾p ghÐp. + C¸c dÇm mÆt c¾t ch÷ I b»ng BTCT kiÓu d©y ®μn cã träng l−îng nhá nhÊt khi lao l¾p (xem b¶ng 4) nh−ng mèi nèi ngang cña nã phøc t¹p h¬n bëi v× ph¶i c¨ng cèt thÐp ngang t¹i c«ng tr−êng. B/. Trong cÇu nhá vμ cÇu trung víi nhÞp th«ng thuyÒn ng¾n h¬n 40m nªn dïng kÕt cÊu dù øng lùc nhÞp gi¶n ®¬n, l¾p ghÐp t¹i c«ng tr−êng. Trong c¸c cÇu qua s«ng lín cã nhÞp th«ng thuyÒn lín h¬n 40m, nªn dïng kÕt cÊu nhÞp gi¶n ®¬n tõ 15 - 40m cho nhÞp kh«ng th«ng thuyÒn (ë phÇn b·i s«ng). Trong thùc tÕ cã nh÷ng tr−êng hîp kÕt cÊu nhÞp gi¶n ®¬n lªn ®Õn 50 - 70m.CÇu Phó l−¬ng, cÇu Hμm rång, cÇu B¾c giang cã nhÞp gi¶n ®¬n mÆt c¾t h×nh hép dμi cì 40-45 m H×nh 6 thÓ hiÖn c¸c mÆt c¾t ngang kh¸c nhau cña kÕt cÊu nhÞp gi¶n ®¬n l¾p ghÐp : kiÓu cã dÇm ngang (c), kiÓu kh«ng cã dÇm ngang(g) vμ mÆt c¾t ngang cña kÕt cÊu nhÞp ®Þnh h×nh (h) víi cù ly c¸c tim dÇm chñ lín mμ kh«ng cã dÇm ngang.Trong kÕt cÊu nhÞp lín (m) dÇm chñ ®Æt xa nhau sÏ cã lîi v× gi¶m ®−îc khèi l−îng BTCT. C¸c trÞ sè gÇn ®óng cña nhÞp tÝnh to¸n L vμ chiÒu dμi toμn bé cña dÇm L1 ®èi víi kÕt cÊu nhÞp ®Þnh h×nh cã thÓ tÝnh theo tÞnh kh«ng cña nhÞp Lo b»ng c¸c c«ng thøc kinh nghiÖm sau: L1 = 1,05 Lo + 0,6m vμ L1 = 1,07Lo + 0,65m (1). Tuy nhiªn trong mét vμi ®å ¸n, kÕt cÊu cã nhÞp tÞnh kh«ng 20 m vμ 30 m th× chiÒu dμi nhÞp L vμ L1 lÊy nhá h¬n trÞ sè tÝnh to¸n tõ 0,3 - 0,5m. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tim trô ®Æt dÇm gi¶n ®¬n sÏ lÊy lín h¬n chiÒu dμi L1 tõ 0,04 0,06 m.Khi chän d¹ng kÕt cÊu cña nhÞp l¾p ghÐp, träng l−îng l¾p r¸p cña dÇm cã ý nghÜa quan träng bëi v× nã quyÕt ®Þnh kh¶ n¨ng dïng thiÕt bÞ cÇn trôc mμ ®¬n vÞ thi c«ng hiÖn cã. Träng l−îng l¾p r¸p cña dÇm theo c¸c ®å ¸n ®Þnh h×nh cho trong b¶ng 5. 20