Phân tích một số đặc điểm ứng xử và xử lý thiết kế kết cấu dầm hệ dây nhiều nhịp,luận văn thạc sĩ xây dựng cầu hầm

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học giao thông vận tải hà nội ******* Nguyễn văn đạt Phân tích số đặc điểm ứng xử xử lý thiết kế kết cấu dầm hệ dây nhiều nhịp Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Hà nội - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC GIAO THễNG VN TI Nguyễn văn đạt Phân tích số đặc điểm ứng xử xử lý thiết kế kết cấu dầm hệ dây nhiều nhịp Luận VĂN thạc sĩ khoa học kỹ thuật Chuyên nghành: xây dựng cầu hÇm M% sè: 60.58.25 H−íng dÉn khoa häc: TS Ngun Thạc Quang H NI - 2011 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đ$ giúp đỡ suốt trình học tập, nghiên cứu Đặc biệt TS Nguyễn Thạc Quang đ$ tận tình hớng dẫn, giúp đỡ dẫn, tạo điều kiện thuận lợi cho để hoàn thành luận văn Do thời gian có hạn, luận văn tránh khỏi sai sót Tôi mong nhận đợc góp ý kiến chân thành quý Thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Văn Đạt - K15 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT mục lục Trang Chơng Tổng quan kết cấu cầu hệ dây hệ dây nhiều nhịp I-1 1.1 Giíi thiƯu chung vỊ kết cấu cầu hệ dây I-1 1.1.1 Sơ lợc lịch sử phát triển cầu dây văng I-2 1.1.2 Sơ lợc lịch sử phát triển cầu dây võng (cầu treo) I-8 1.2 KÕt cÊu cÇu hƯ dây nhiều nhịp I-18 1.2.1 Các sơ đồ cầu dây văng cầu dây văng nhiều nhịp I-18 1.2.2 Các sơ đồ cầu treo cầu treo nhiều nhịp I-25 1.3 Mục đích phạm vi nghiên cứu I-29 Chơng thiết kế kết cấu cầu dầm hệ dây nhiều nhịp theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 II-1 2.1 CÊu t¹o dầm chủ cầu hệ dây II-1 2.1.1 Kh¸i qu¸t II-1 2.1.2 Dầm chủ bê tông cốt thép II-2 2.1.3 DÇm thÐp thn tóy II-6 2.1.4 Dầm chủ thép bê tông liên hợp II-7 2.1.5 DÇm chđ hỗn hợp II-9 2.2 Liên kết dầm chủ với dây văng II-10 2.3 Các vấn đề thiết kế cầu dây văng II-15 2.3.1 C¸c tham sè CDV II-15 2.3.2 Mô hình phân tích kết cấu II-16 2.4 Ph©n tích thiết kế kết cấu dầm hệ dây nhiều nhịp theo 22 TCN-272-05 hc AASHTO-LRFD II-18 Nguyễn Văn Đạt - K15 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT 2.4.1 Khái quát II-18 2.4.2 T¶i trọng tác động II-19 2.4.3 Tổ hợp tải trọng II-25 2.5 Phân tích gió động khí động học II-27 2.5.1 T¶i träng gió phong pháp phân tích động (tròng trành) cho tác động thay đổi lực gió II-27 2.5.2 Các kết từ thí nghiệm hầm gió II-35 2.6 ThiÕt kÕ chèng ®éng ®Êt II-40 2.6.1 HÖ số gia tốc ảnh hởng công trờng II-40 2.6.2 Hệ số điều chỉnh phản øng II-40 2.6.3 HƯ sè gi¶m chÊn II-41 2.6.4 Các phân tích II-41 2.6.5 Đánh giá khả hoá lỏng II-41 2.7 Điểm đặc biệt cần lu ý thiết kế cầu dây văng nhiều nhịp II-43 Chơng Phân tích số đặc ®iĨm øng xư vµ xư lý thiÕt kÕ kÕt cÊu dầm hệ dây nhiều nhịp cầu nhật tân III-1 3.1 Phân tích số đặc điểm ứng xử kết cấu dầm hệ dây nhiều nhịp III-1 3.1.1 Khái quát chung cầu III-1 3.1.2 ThiÕt kÕ bª t«ng III-4 3.1.3 ThiÕt kÕ thÐp III-5 3.2 Mét sè xử lý thiết kế cầu dây văng nhiều nhịp cầu Nhật Tân - TP Hà Nội III-15 3.2.1 Xử lý thiết kế dầm biên III-15 3.2.1.1 TÝnh to¸n øng suất đoạn lắp ghép III-15 3.2.1.2 KÕt qu¶ thiÕt kÕ III-16 Nguyễn Văn Đạt - K15 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT 3.2.2 Thiết kế hệ sàn (hệ dầm ngang) III-26 3.2.3 Sử dụng gối đàn hồi trơ th¸p III-29 3.2.4 C¸p néo để chống lại lực nhổ lên gối kê đầu dầm III-30 3.2.5 Cáp văng (cáp treo xiªn) III-32 3.2.6 Xử lý thiết kế mặt cầu III-38 3.2.6.1 ThiÕt kÕ b¶n mặt cầu III-38 3.2.6.2 Bố trí mặt cầu III-39 3.2.6.3 Nèi c¸c tÊm ®óc s½n III-39 3.2.6.4 øng suÊt däc III-40 3.2.6.5 Bản mặt đầu dÇm III-42 3.2.6.6 KÕt qu¶ thiÕt kÕ III-42 Chơng kết luận kiÕn nghÞ IV-1 4.1 KÕt luËn IV-1 4.2 KiÕn nghÞ IV-3 Tài liệu tham khảo V-1 Nguyễn Văn Đạt - K15 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT Chơng Tổng quan kết cấu cầu hệ dây hệ dây nhiều nhịp 1.1 giới thiệu chung kết cấu cầu hệ dây: Khái niệm kết cấu cầu hệ dây dùng để dạng kết cấu cầu mà kết cấu chịu lực hệ dây, là: + Kết cấu dây văng + Kết cấu cầu treo (cầu dây võng) + Kết cấu liên hợp, dây văng kết hợp với dây võng + Kết cấu cầu Extradosed Tuy nhiên, cầu Extradosed coi cầu dầm bê tông dự ứng lực tăng cờng dây văng (Extradosed bridge), loại kết cấu J Mathivat đề nghị năm 1988 Cầu thuộc loại dầm liên tục có dây văng tăng cờng, nằm tiết diện dầm, tựa cột tháp để nâng cao cánh tay đòn chịu lực Nh vậy, cầu dầm tăng cờng dây văng giống cầu dây văng dáng vẻ kết cấu Tuy nhiên, làm việc hoàn toàn khác, cầu dây văng làm việc nh hệ lấy dây chịu kéo chính, dầm chủ nguyên tắc cần chịu nén nên làm mảnh, độ cứng chịu uốn nhỏ, chí không bố trí khớp điểm neo dây, tiết diện cần đủ chịu nén uốn cục phạm vi khoang dầm Trong cầu dầm tăng cờng dây văng, làm việc nh cầu dầm bê tông dự ứng lực có cốt thép căng Do phạm vi luận án không sâu nghiên cứu dạng kết cấu Trong luận án tác giả phân tích hai dạng kết cấu cầu hệ dây cầu dây văng cầu treo Tính u việt cầu dây nói chung ngày đợc khẳng định không mặt kiến trúc mỹ quan hay khả vợt nhịp lớn mà mặt công nghệ thi công Tuy nhiên, Việt Nam việc xây dựng cầu dây nhịp lớn, cầu dây nhiều nhịp công ty t vấn nớc mẻ, hầu hết dự án h[ng t vấn, nhà thầu nớc đảm nhận, việc chuyển giao công nghệ dừng lại hiểu biết sơ sài Mà ta biết Nguyễn Văn Đạt - K15 I-1 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT nớc ta có nhiều Vịnh, đảo gần bờ, đầm phá, sông có mặt cắt rộng, yêu cầu đặt phải nghiên cứu sâu công nghệ cầu dây để áp dụng vào việc xây dựng công trình cầu nhịp lớn, cầu hệ dây nhiều nhịp nhằm kết nối vùng miền, khu vực, thực mục tiêu phát triển hạ tầng, đa đất nớc bớc phát triển 1.1.1 Sơ lợc lịch sử phát triển cầu dây văng: Cầu dây văng đ[ có lịch sử phát triển lâu dài, ý tởng áp dụng cầu dây văng đ[ hình thành từ năm 1600 kỹ s ngời Venice có tên Verantius xây dựng cầu với số sợi dây xiên Năm 1790 công trình s ngời Pháp Poet đ[ đề nghị dùng hai tháp cầu hệ dây văng đỡ hệ mặt cầu cầu nhịp, ông đề nghị neo kết cấu cầu cách sử dụng dây văng bố trí theo hình rẽ quạt, tất dây văng đợc neo đỉnh tháp cầu (Hình 1-1) Ông ngời đề nghị sử dụng dây văng bố trí theo sơ đồ đồng quy ý tởng loại kết cấu cầu đ[ hút kỹ s thiết kế xây dựng nhiều kỷ qua Năm 1840, Harley, ngời Anh, đề nghị dạng khác cho bố trí dây văng với dây song song, gọi sơ đồ dây song song Hình 1-1: Đề xuất Poet Năm 1817 ý tởng đợc thực Anh cầu cho ngời có nhịp dài 33,5m Hệ dầm mặt cầu đợc đỡ dây văng xuất phát từ đỉnh tháp cầu, phía đối diện với dây văng bố trí dây neo Thành phần lực ngang văng dây neo truyền vào tay vịn lan can cầu Đó tiền đề cho hệ cầu thành phần lực ngang đợc truyền vào dầm cứng Nguyễn Văn Đạt - K15 I-2 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT Hình 1-2: Sơ đồ cầu ngời Anh năm 1817 Năm 1868 Praha đ[ xây dựng cầu dây văng qua sông Vltava có nhịp 146,6m Hệ dầm mặt cầu đợc đỡ dây văng điểm dọc theo nhịp, chia dầm thành khoang dài 24.4m Các khoang dầm lớn nên đ[ bố trí dầm cứng hệ giàn cã chiỊu cao tíi 2.1m cïng víi hƯ dÇm ngang liên kết hai dàn Dầm cứng vừa tham gia chịu uốn cục tổng thể gần giống vai trò dầm cứng cầu dây văng đại Năm 1925, Pháp đ[ xây dựng cầu dây văng qua sông Trie có nhịp 112m Các dây văng đợc neo truyền lực vào tăng cờng giằng gió biến thành hệ lực xô ngang, hình ảnh cầu dây văng đại (hình 1-3) Hình 1-3: Cầu qua sông Trie Pháp (1925) Năm 1938, giáo s Dischinger ngời Đức đ[ đề nghị dùng cầu dây dầm cứng có dây văng làm thép sợi có cờng độ cao, dới tác dụng tĩnh tải dây làm việc với lực căng lớn để giảm độ võng trọng lợng thân Đề nghị ông đợc thực năm 1955 vào cầu Stromsund (hình 1-4) Cầu có dầm cứng ba nhịp làm thép hợp kim dây văng làm dây cáp cờng độ cao Bản mặt cầu bê tông cốt thép Nguyễn Văn Đạt - K15 I-3 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT Hình 1-4: Cầu Stromsund Thụy Điển (1955) Cùng thời (1955), Đức đ[ xây dựng loạt cầu dây văng, có ba cầu dầm cứng thép qua sông Rhin Dusseldorf, ba cầu có dây văng song song Chiều dài nhịp đợc chọn từ 260 đến 320m với số dây văng nửa tháp từ đến dây, ứng với khoảng cách điểm neo dây (khoang dầm) thay đổi từ 37 đến 64m Về mặt học cầu dây văng xem nh hệ dàn dây văng chịu lực kéo, dầm cứng chủ yếu chịu nén thích hợp với việc sử dụng bê tông cốt thép (BTCT), lực nén trớc dầm cứng thành phần lực ngang dây văng truyền vào dới tác dụng tĩnh tải hoạt tải, nói dầm cứng cầu dây văng hệ dầm tự ứng suất trớc Vào thời kỳ ngời ta phát thấy bất lợi khoang lớn gây mômen uốn lớn dầm cứng Việc giảm chiều dài khoang dầm vừa có tác dụng giảm mômen uốn, cấu tạo neo đơn giản dây văng làm tao cáp đơn Homberg ngời thực ý tởng năm 1964 vào cầu qua sông Rhin bắc Bonn (hình 1-5) Các dây văng cáp kín có đờng kính không vợt 135mm, khoảng cách điểm neo dầm Nguyễn Văn Đạt - K15 I-4 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT D + D 2i σr = σc 02 Do − Di Trong c: ứng suất nén kẽm nóng chảy D0: Đờng kính ống Di: Đờng kính ống Bề cáp treo hoàn thiện cầu (trớc có tải trọng động) quan trọng thiết kế cáp văng Hình học cáp nh chiều dài đờng dây xích độ ddn dài thân dây cáp đợc tính công thức sau (1) Chiều dài cáp L0 = L - δLe L = C + δL= l * ( 1/cosθ + (8/3)*n2 * cos3θ ) Trong ®ã, L0 = ChiỊu dài đờng cong cáp ứng suất kéo L = Chiều dài đờng cong cáp có ứng suất kéo Le = Độ ddn dài ứng suất kéo cáp C = Độ dài dây cung L = Gia số chiều dài cáp chùng dây = (8/3*fc2/)) l = Chiều dài nhịp = = Góc giao cắt dây cung tính từ đờng nằm ngang n = tỷ lÖ (= f / l ) fc = f cos f = độ võng dây cáp= wl2 / (8H) H= Thành phần ngang ứng suất cáp w=Trọng lợng cáp đơn vị chiều dài chiếu với đờng nằm ngang = w0/cos w0 = Trọng lợng cáp đơn vị chiều dài (2) Độ ddn dài c¸p, δLe δLe = H* l / (EA)* (sec2θ + (16 / 3) * n2 ) Nguyễn Văn Đạt - K15 III-36 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT where, E = Mô đun đàn hồi cáp A = Diện tích mặt cắt ngang cáp Bảng 3-36 Kết tính toán chiều dài cáp (cáp nhịp cuối) Cáp số Số lợng dây Lực tải trọng (KN) Chiều dài dây cung, Lc (m) Độ võng dây cáp f (m) T¡ng chiỊu dµi vâng, δLs (m) C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 313 283 223 223 223 199 187 187 163 121 187 5,745 5,338 4,869 4,795 4,605 4,139 3,697 3,626 3,191 2,505 3,931 161.734 149.991 138.342 126.836 115.545 104.350 93.461 83.249 73.402 63.754 55.240 0.550 0.462 0.342 0.292 0.252 0.201 0.170 0.138 0.106 0.076 0.056 0.004 0.003 0.002 0.001 0.001 0.001 0.001 0 0 Ddn dài đàn hồi Le (m) 0.396 0.377 0.403 0.363 0.318 0.289 0.246 0.215 0.192 0.176 0.155 Chiều dài không ứng suất cáp, Le (m) Góc nghiêng (độ) 161.342 149.617 137.941 126.474 115.228 104.061 93.215 83.034 73.210 63.578 55.085 26.350 27.680 29.232 31.066 33.254 35.907 39.167 43.247 48.421 55.056 63.524 Theo ®Ị xt cđa PTI, tác động thay cáp văng cần phải đợc điều tra nghiên cứu Cáp văng dài C1 kéo dài từ trụ P14 đợc xem có ảnh hởng đợc lựa chọn cho nghiên cứu Nghiên cứu cho ứng suất dây cáp liền kề cã sù thay thÕ vÉn n»m lùc kh¸ng cáp Tuy đoạn dầm biên cần phải đợc gia cố tăng cờng trớc tiến hành thay T vấn tin không cần phải thiết kế cố h hỏng/mất cáp văng đột ngột cho dầm biên cáp văng đại không dễ h hỏng công tác kiểm tra thờng xuyên xác định đợc điểm h hỏng Lực Lực cản 10,723 kN 15,424 kN Mô men dơng 72,061 kN.m 109,200 kN.m Mô men âm -37,440 kN.m 38,600 kN.m Cáp văng (tới hạn) Dầm biên Để thay dây cáp dây cáp lại phải nằm lực kháng Tuy vậy, dầm biên tình trạng ứng suất vợt tải tám có tải Nguyễn Văn Đạt - K15 III-37 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT trọng động Do để thay cáp hai sát cáp đợc thay phải đợc đóng lại gồm có dùng cho công tác thay khác 3.2.6 Xử lý thiết kế mặt cầu Bản mặt cầu bê tông dày 260mm panel đúc sẵn trừ hai đầu kết hợp với dầm biên dầm sàn neo dùng cho dầm liên hợp Cờng độ nén bê tông cho thiết kế, fc 40 MPa Làn cao lòng đờng 150 mm Các bê tông đúc sẵn đợc lắp cánh dầm dầm ngang Để công tác thi công mặt cầu đợc dễ dàng, Các chân chống đợc lắp đặt để chịu tải trọng tĩnh Cánh dầm đóng vai trò khuôn để tiến hành đổ bê tông cho khe panel Cốt thép vòng đợc nới rộng từ đầu panel Khe hở panel đúc sẵn sau cáp văng đợc đổ đầy bê tông đổ chỗ Hớng chủ yếu mặt bê tông hớng dọc Tại nhịp nhịp nhịp biên, chỗ mặt cầu bị căng, dự ứng lực ứng suất căng sau Dự ứng lực đợc xác định cho Trạng thái giới hạn sử dụng III cách coi cờng độ căng bê tông 0.25 f c ' ứng suất áp dụng sau cầu hoàn thành Sự căng kéo tạo nên ứng suất bổ sung dầm thép 3.2.6.1 Thiết kế mặt cầu Bản mặt cầu đợc thiết kế để chịu đợc tải trọng xe cộ thiết kế nh đợc thiết kế phần dầm liên hợp công tác dầm dọc Đây theo thiết kế AASHTO-LRFD Bản mặt cầu đợc coi hớng có dầm ngang đỡ với chiều dài nhịp 4m Kích thớc mặt cầu đợc xác định theo yêu cầu giao thông, theo tải trọng công suất cần cẩu dùng lắp dựng Vì mặt cầu thẳng với bề rộng tơng đơng đợc đỡ dầm ngang theo khoảng cách tơng đơng nên mô men tải trọng động đợc theo kết phơng pháp dải tơng đơng Lớp bê tông dày 40mm mặt mặt cầu 35mm mặt đáy mặt cầu Tham số bề rộng nứt, Z 30,000 N/mm tình trạng lộ vừa phải Nguyễn Văn Đạt - K15 III-38 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT Thời gian đặt bê tông đúc sẵn đợc quy định tháng theo trình phân tích co ngót từ biến 3.2.6.2 Bố trí mặt cầu Bản mặt cầu bao gồm đúc sẵn để rút ngắn trình thi công, chất lợng sản phẩm cao giảm tác động bất lợi đặc tính co ngót từ biến bê tông Tuy nhiên đoạn sử dụng tác đúc sẵn nh đầu dầm dầm ngang gối tựa trung gian (trên phần gối) sử dụng bê tông đúc chỗ Bê tông đúc chỗ đợc sử dụng khe hở đúc sẵn Mời panel đợc đặt theo hớng ngang có bề rộng 2.895 mm 2.980 mm Chiều dài 3.650mm tơng đơng với khoảng cách 4m dầm ngang Các panel đúc sẵn đợc đỡ chân chống theo hớng ngang dầm sàn theo hớng dọc Bề rộng khe hở panel 350mm theo hai hớng dọc ngang Khe hở đợc đổ bê tông đổ chỗ sau thi công xong căng cáp 3.2.6.3 Nối đúc sẵn Bản mặt cầu đợc nối với dầm dầm ngang neo dùng cho dầm liên hợp Các mặt cầu đợc nối với neo dạng vòng cố định xung quanh panel Vòng xung quanh panel đợc đổ bê tông đổ chỗ neo vòng đợc sử dụng cho khu vực Bê tông dùng cho bê tông đúc sẵn phải có cờng độ 28 ngày Đối với bê tông đổ chỗ, sử dụng bê tông nở để giảm độ co ngót sau đổ Bên vòng bố trí cốt thép dọc để tăng cờng cho vòng Các panel mặt cầu đúc sẵn đợc lắp đặt cánh dầm dầm biên dầm sàn với lớp đệm cao su kích thớc 30mm x 30mm để gắn bê tông đổ chỗ Liên kết bu lông dầm biên dầm ngang, nối đầu chốt, bề dày bê tông đổ đợc giảm Tuy nhiên nối cánh dầm dày Nguyễn Văn Đạt - K15 III-39 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT 12mm chiều cao đầu chốt (chốt loại cắt xoắn) 15mm, tổng 27mm, mỏng 30mm chiều cao lớp đệm cao su điển hình Hình 3-24 trình bày chi tiết mối nối panel đúc sẵn Hình 3-24 Nối panel mặt cầu 3.2.6.4 ứng suất dọc Bản mặt cầu bị tác dụng lực ứng suất căng dọc dầm liên hợp, tao ứng suất trớc đợc lắp đặt theo chiều dọc đợc căng Độ lớn ứng suất đợc xác định để giảm ứng suất căng Trạng thái giới hạn sử dụng III Giữa đúc sẵn mặt cầu đợc đổ bê tông đổ chỗ căng sau Hình 3-25 trình bày phân bố ứng suất căng kéo mặt cầu Trạng thái giới hạn sử dụng từ phân tích kết cấu toàn cầu ứng suất dọc đợc thiết kế cho vùng mà ứng suất căng kéo mặt bê tông vợt 1.58 MPa theo yêu cầu giới hạn ứng suất căng điều kiện ăn mòn nghiêm trọng đợc trình bày Bảng 5.9.4.2.2-1 tiêu chuẩn AASHTO-LRFD Vấu neo đợc thiết kế đáy mặt để nhận lực nén từ tao cáp căng Nguyễn Văn Đạt - K15 III-40 Nguyễn Văn Đạt - K15 III-41 (Trạng thái giới hạn sử dụng III) Hình 3-25 ứng suất căng kéo mặt cầu bê tông -12.0 -10.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 50 100 Stress (N/mm2) 150 200 250 300 350 400 Deck Stress 450 500 550 600 650 750 Lentgh (m) 700 Min(STRENGTH I) Max(STRENGTH I) Min(SERVICE III) Max(SERVICE III) Tr−êng §HGTVT LuËn án thạc sĩ KHKT Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT 3.2.6.5 Bản mặt đầu dầm Bản mặt dầm trụ P11 P17 đợc gia cố chống lại lực tác động xe cộ chạy bên mối nối co ddn Bề dày mặt đầu dầm tăng từ 260mm lên đến 340mm Thêm vào đó, số gia cố ngang đầu dầm tăng lên 3.2.6.6 Kết thiết kế Kết thiết kế đợc trình bày bảng sau Bảng 3-37 Thiết kế mặt bê tông Đơn Hạng mục vị Chiều dài nhịp m 4.0 Hớng cốt thép Hớng dọc Chiều dày mặt 260 mm Nối cốt thép Nối dạng vòng Nối cốt thép phân bố Nối dạng vòng Kích thớc mặt đúc sẵn 3,650x2,980x260, mm 3,650x2,895x260 Panel đúc sẵn cờng độ 28 ngày fc 40 MPa Cuờng độ đàn hồi cốt thép, fy 390 MPa Vật liệu lót panel đúc sẵn Cao su Neoprene, 30mm x 30mm KÝch cì cèt thÐp däc khoảng cách D16 x 125 mm tạo mặt/đáy Kích cỡ cốt thép ngang khoảng D16 x 200 mm cách tạo mặt/đáy Dự ứng lực đợc áp lên panel đúc sẵn thành hai giai đoạn để giảm tác động dự ứng lực lên ứng suất dầm biên Bảng 3-38 Kết thiết kế dự ứng lực mặt cầu Loại tao cáp căng trớc Vị trí tao cáp (dọc) 38@1S28.6 Nhịp biên Mỗi nhịp 10 panel 38@1S28.6 Nhịp Mỗi nhịp 24 panel Nguyễn Văn Đạt - K15 III-42 Trờng ĐHGTVT Nguyễn Văn Đạt - K15 Luận án thạc sĩ KHKT III-43 Trờng ĐHGTVT Nguyễn Văn Đạt - K15 Luận án thạc sĩ KHKT III-44 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT Chơng kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận Từ phân tích luận án đ đề cập đây, ta đ thấy rõ đợc u điểm bật loại kết cấu nhịp cầu dầm hệ dây nhiều nhịp so với kết cấu hệ dây với số lợng nhịp (1 nhịp, nhịp hay nhịp) Với sơ đồ cầu dây văng nhiều nhịp nói riêng cầu hệ dây nhiều nhÞp nãi chung cho phÐp ng−êi thiÕt kÕ cã thĨ đa phơng án cầu vợt qua mặt cắt sông rộng, khu vực đầm phá, vịnh, nơi mà mực nớc thiết kế không sâu cho phép đặt trụ tháp cách hợp lý thiết kế công trình cầu thành phố lớn mà chiều cao kiến trúc bị hạn chế, vùng tiếp giáp sân bay phải đảm bảo tĩnh không phễu cất cánh máy bay chiều cao trụ tháp cao nh cầu Nhật Tân, lúc phơng án kết cấu cầu hệ dây nhiều nhịp đợc tính đến nh giải pháp tối u Trong việc thiết kế sử dụng phơng án kết cầu hệ dây nhiều nhịp, vấn đề cần khắc phục dới tác dụng tải trọng bất kì, ví dụ hoạt tải đứng nhịp giữa, điểm neo dây dầm biên vồng ngợc ảnh hởng dầm liên tục phản lực âm dây neo nhịp biên Độ vồng ngợc nhịp biên làm giảm độ cứng chung hệ làm tăng mômen uốn dầm cứng Để giải vấn đề ta cần so sánh đánh giá tính kinh tế kỹ thuật số phơng án sau đây: ã Phơng án dùng tháp cầu cứng: Biện pháp làm giảm chuyển vị, tăng độ cứng cho hệ, tạo khả chịu tĩnh hoạt tải tốt Biện pháp mang hiệu kỹ thuật tốt, nhng làm tăng khối lợng công trình móng trụ tháp cầu ã Phơng án biến hệ nhiều nhịp thành hệ ba nhịp nối với trụ neo chung Phơng án có tính chất hiệu KTKT giống hệ ba nhịp Tuy nhiên chiều dài nhịp phân bố không nhau, không đảm bảo tính hài hòa, mỹ quan hệ nhiều nhịp Nguyễn Văn Đạt - K15 IV-1 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT ã Phơng án dùng bệ phản áp dây néo (Tie-down Cables): Biện pháp đơn giản nhng mang lại hiệu cao mặt kỹ thuật thẩm mỹ Kết cấu cầu hệ dây nhiều nhịp có u điểm giảm đợc chiều cao kiến trúc dầm giảm đợc quy mô xây dựng dầm, đồng thời không làm ảnh hởng đến cảnh quan nh cao độ xây dựng công trình thành phố, giảm đợc chiều cao đắp đất hai đầu mố Kế hoạch chi tiết công tác lắp dựng cầu dây văng nhiều nhịp yếu tố then chốt định thành công dự án Không giống nh cầu dây văng nhịp thông thờng, cầu dây văng nhiều nhịp có nhiều tháp đồng nghĩa với việc có nhiều mũi thi công, kế hoạch thi công phải đợc chuẩn bị cẩn thận tính đến việc cầu đợc xây dựng nh khoảng thời gian đ định trình tự thi công phải đợc khai báo xác tính toán chịu lực hệ Nghiên cứu giải pháp sơ đồ bao gồm chiều dài nhịp, số lợng nhịp, số lợng dây văng, vật liệu áp dụng, trình tự thi công hợp long nhằm hạn chế đến mức tối đa ảnh hởng co ngót từ biến Kết cấu nhịp cầu hệ dây nhiều nhịp cha đợc áp dụng rộng ri Việt Nam nhiều lý khác nhau, nhng đợc chứng minh tính hiệu nh tính thẩm mỹ qua việc hoàn thành đa vào khai thác cầu Nhật Tân TP Hà Nội Trong trờng hợp, điều kiện cụ thể việc lựa chọn phơng án cầu dây văng nhịp hay nhiều nhịp cần phải đợc xem xét, so sánh đánh giá chi tiết bớc lập hồ sơ dự án để đa phơng án hợp lý mỈt kinh tÕ kü tht cịng nh− vỊ mỈt mü quan Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghệ máy tính, phần mềm tính toán theo phơng pháp phần tử hữu hạn cho phép phân tích làm việc dạng kết cấu phức tạp cách xác Bên cạnh việc thực thí nghiệm, nh thí nghiệm hầm gió đợc thực trình thiết kế cầu khẳng định tính khả thi phơng án Nguyễn Văn Đạt - K15 IV-2 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT cầu hệ dây nhiều nhịp Điều giúp mạnh dạn áp dụng việc thiết kế dạng kết cấu cầu hệ dây nhiều nhịp 4.2 Kiến nghị Nên áp dụng rộng ri kết cấu nhịp cầu hệ dây nhiều nhịp xây dựng cầu, đặc biệt công trình cầu vợt qua vịnh, đầm phá, mặt cắt sông lớn, công trình đòi hỏi tính thẩm mỹ cao, cầu có hạn chế chiều cao kiến trúc trụ tháp Cần nghiên cứu quy mô lớn, lập mô hình tỷ lệ lớn để đa kết thực nghiệm mang tính thuyết phục cao Cần nghiên cứu áp dụng vào thực tiễn dạng cầu dây võng nhiều nhịp Mặc dù cầu dây võng vợt đợc nhịp lớn, nên nhu cầu áp dụng loại kết cấu cầu dây võng nhiều nhịp ít, nhng số trờng hợp yêu cầu tính thẩm mỹ cao thành phố lớn việc áp dụng giải pháp nên đợc xét đến Tiếp tục nghiên cứu giải pháp dầm hỗn hợp áp dụng cho cầu hệ dây nhiều nhịp Cụ thể toàn nhịp biên phần lớn nhịp biên dùng vật liệu bê tông cốt thép ứng suất trớc, phần phần lớn nhịp dùng kết cấu thép Mục đích việc dùng dầm bê tông phía nhịp biên dể tạo thành đối trọng chống nhổ nhịp biên neo, số lợng nhịp lớn lực nhổ lớn Việc lựa chọn số lợng nhịp liên tục hệ cầu hệ dây nhiều nhịp phụ thuộc vào bố trí chung cầu, nhiên số lợng nhịp phải đảm bảo đợc hài hoà mặt chịu lực tác động co ngót, từ biến, động đất Đặc biệt với cầu hệ dây nhiều nhịp mà kết cầu trụ dầm sử dụng vật liệu bê tông cốt thép DƯL, ảnh hởng co ngót từ biến lớn Cần phải so sánh để đa đợc sơ đồ hợp lý mặt kỹ thuật tính kinh tế Nghiên cứu để đa dạng mặt cắt dầm cầu hệ dây nhiều nhịp phù hợp với khí động học Cần áp dụng phần mềm phân tích kết cấu mạnh nh RM7, RM2000, Nguyễn Văn Đạt - K15 IV-3 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT RM2006, Midas Civil, để mô làm việc hệ dầm, dây văng, trụ tháp, đất thể thống tơng tác với Cả hệ làm việc sơ đồ không gian có xét tới độ cứng trụ tháp, mố nh điều kiện đất khu vực xây dựng Nguyễn Văn Đạt - K15 IV-4 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT Tài liệu tham khảo [1] Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 [2] Tiêu chuẩn cầu đờng Hiệp hội đờng Nhật Bản Phần III Cầu Bê tông Viện thiết kÕ GTVT – Héi x©y dùng ViƯn thiÕt kÕ GTVT dịch ấn hành năm 1990 [3] Các tài liệu cđa c¸c h·ng t− vÊn thiÕt kÕ Qc tÕ: Maunsell Propriety Limited, Australia; McMilan Briton & Kell PTY Limited, Australia; Leonhardt, Andra and Partner, Germany [4] Các đồ án thiết kế kỹ thuật, vẽ thi công : cầu Nhật Tân TP Hà Nội, cầu Cần Thơ TP Cần Thơ, cầu Thuận Phớc TP Đà Nẵng, cấu Bính TP Hải Phòng, [5] Cầu dây văng GS.TS Lê Đình Tâm; TS Phạm Duy Hòa Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2001 [6] Chuyên đề cầu treo cầu dây văng PGS.TS Nguyễn Thị Minh Nghĩa [7] Thiết kế xây dựng Cầu dây văng đờng KS Đinh Quốc Kim [8] Detailed Design Report of The Main Cable-Stayed Bridge of The Nhat Tan Bridge Construction Project Liên danh TV Chodai Co., Ltd Nippon Engineering Consultants Co., Ltd hợp tác với Tổng công ty thiết kế công trình giao thông vận tải (Tedi) [9] Design Criteria For Cable Stayed Bridge – Bai Chay Bridge DR Masahiasa Komiya, June 1999 [10] Recommendation for stay cable design – Fifth Edition 10/2007 [11] Design of Tatara Bridge YABUNO Masashi, FUJIWARA Tru, SUMI Kazuo, NOZE Takashi, SUZUKI Masanao, IHI Engineering Review Nguyễn Văn Đạt - K15 V-1 Trờng ĐHGTVT Luận án thạc sĩ KHKT [12] Recommendation for Stay Cable Design, Testing and Installation Post-Tensioning Institute 2000 [13] AASHTO LRFD Bridge Design Specification SI Units Second Edition 1998 [14] Final Report on Wind Tunnel Testing and Evaluation of Aerodynamic Stability of Nhat Tan Main Bridge Wind & Structure Laboratory Dept of Civil Engineering Yokohama National University Yokohama, Japan September, 2007 Nguyễn Văn Đạt - K15 V-2