Ứng dụng bê tông tính năng cao cho một số kết cấu nhịp cầu ở đô thị việt nam luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng cầu hầm

Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi.Các số liệu, kếtquả nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố bất kỳcơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ i Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến LỜI CẢM ƠN Tôi chân thành cảm ơn thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè gia đình giúp đỡ, hỗ trợ tơi suốt trình thực luận văn Đặc biệt PGS.TS.Nguyễn Duy Tiến tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Do thời gian có hạn, luận văn khơng thể tránh sai sót Tơi mong nhận góp ý chân thành quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ ii Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH V DANH MỤC BẢNG BIỂU VII PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH CẦU TRONG ĐƠ THỊ VÀ VẬT LIỆU BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO 1.1 Các dạng cơng trình cầu thị phương pháp thi công 1.1.1 Các dạng cơng trình cầu thị [4] 1.1.1.1 Cầu dầm 1.1.1.2 Cầu Khung 1.1.1.3 Cầu dây 1.1.1.4 Cầu Vòm 1.1.2 Các phương pháp thi công cầu [2] 1.1.2.1 Thi công kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép theo phương pháp đúc chỗ đà giáo cố định 1.1.2.2 Thi công đúc liền khối kết cấu nhịp dầm liên tục BTCT theo phương pháp phân đoạn 11 1.1.2.3 Thi công kết cấu nhịp cầu BTCT theo phương pháp lắp ghép 15 1.1.2.4 Thi công kết cấu nhịp dầm BTCT theo biện pháp lao dọc – sàng ngang 19 1.2 bê tơng tính cao 20 1.2.1 Định nghĩa bê tông cường độ cao chất lượng cao [3] 20 1.2.1.1 Về bê tông cường độ cao chất lượng cao 20 1.2.1.2 Định nghĩa bê tông cường độ cao chất lượng cao 22 1.2.2 Các thành phần cấu trúc bê tông chất lượng cao (HPC) [3] 24 1.2.2.1 Nguyên tắc phối hợp công thức thành phần 25 1.2.2.2 Cấu trúc bê tông chất lượng cao 26 1.2.2.3 Cấu trúc bê tông cường độ cao (CĐRC) 32 1.2.2.4 Các kết thực nghiệm cải tiến cấu trúc bê tông 32 1.2.3 Các tính chất bê tơng cường độ cao BÊ TÔNG chất lượng cao [3] 33 1.2.3.1 Cường độ chịu nén 33 1.2.3.2 Mô đun đàn hồi tĩnh 35 1.2.3.3 Mô đun đàn hồi động 36 1.2.3.4 Hệ số Poisson 36 1.2.3.5 Cường độ mỏi (độ bền mỏi) 37 HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ iii Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến 1.2.3.6 Khối lượng đơn vị 37 1.2.3.7 Các đặc tính nhiệt 37 1.2.3.8 Co ngót 37 1.2.3.9 Từ biến 38 1.2.3.10 Tính cơng tác 39 1.2.3.11 Tính chất bê tơng giai đoạn mềm(ngủ): 39 1.2.3.12 Sự toả nhiệt đông kết 40 1.2.4 Thiết kế thành phần cho bê tông CƯỜNG ĐỘ cao theo tiêu chuẩn TCVN 10306-2014 [5] 40 1.2.4.1 Lựa chọn loại vật liệu thành phần 40 1.2.4.2 Thiết kế thành phần bê tông cường độ cao 43 1.3 Tình hình ứng dụng bê tơng tính cao cơng trình cầu 54 1.3.1 Trên giới [3] 54 1.3.1.1 Hoa Kỳ 54 1.3.1.2 Nhật 56 1.3.1.3 Ở pháp 57 1.3.1.4 Các ứng dụng bê tơng tín cao từ năm 2000-2007 58 1.3.2 Ở Việt Nam 59 1.3.2.1 Tình hình chung 59 1.3.2.2 Cầu nông thôn sử dụng cơng nghệ bê tơng tính siêu cao UHPC 59 1.3.2.3 Ứng dụng HPC vào dầm Bê tông truyền thống 61 1.4 Kết luận 64 CHƢƠNG 2: ỨNG DỤNG BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO TRONG KẾT CẤU NHỊP CẦU TRONG ĐÔ THỊ 65 2.1 Kết cấu nhịp dầm U 65 2.1.1 GIỚI THIỆU DẦM U [6] 65 2.1.2 Đặc điểm kết cấu dầm [1] 67 2.2 Kết cấu nhịp dầm I cánh rộng [1] 69 2.2.1 Giới thiệu dầm I cánh rộng 69 2.2.2 Đặc điểm dầm I cánh rộng 70 2.2.2.1 Cải tiến dầm I truyền thống thành dầm I cánh rộng 70 2.2.2.2 Các đặc điểm dầm I cánh rộng 71 2.3 Kết cấu nhịp dầm T ngược [1] 72 2.3.1 GIỚI THIỆU DẦM T NGƯỢC 72 2.3.2 Đặc điểm dầm 73 HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ iv Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến 2.4 Vật liệu chế tạo dầm 75 2.4.1 Thành phần bê tông chế tạo dầm 75 (Trích bảng 2.1 Giáo trình bê tông cường độ cao bê tông chất lượng cao) 75 2.4.1.1 Cốt liệu 75 2.5 thi công lắp đặt dầm 77 2.6 Kết luận chương 79 CHƢƠNG 3: SO SÁNH CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT MỘT SỐ DẠNG KẾT CẤU NHỊP CẦU SỬ DỤNG BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO 80 3.1 dạng kết cấu nhịp phạm vi nghiên cứu 80 3.2 So sánh tiêu kinh tế - kỹ thuật dạng kết cấu nhịp 80 3.2.1 So sánh tiêu kỹ thuật 80 3.2.2 So sánh tiêu kinh tế 88 3.3 Kết luận 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ dầm giản đơn Hình 1.2 Dầm Super T nhịp dẫn cầu Phú Mỹ Hình 1.3 Dầm I BTCT DUL cầu vượt Quán Toan – Hải Phịng Hình 1.4 Dầm Super T Hình 1.5 Sơ đồ dầm liên tục nhịp Hình 1.6 Cầu Sài Gòn Hình 1.7 Sơ đồ cầu khung Hình 1.8 Cầu Rạch Chiếc Hình 1.9 Cầu vượt ngã Huế (Đà Nẵng) Hình 1.10 Cầu Bình Lợi Hình 1.11 Đúc dầm chỗ tuyến metro - TPHCM 10 Hình 1.12 Thi cơng cầu Bến Tre – Tỉnh Bến Tre 11 Hình 1.13 Đúc hẫng cân – Cầu Sài Gòn 13 Hình 1.14 Cơng nghệ thi cơng đúc đẩy 14 Hình 1.15 Cơng nghệ đà giáo di động 14 Hình 1.16 Cẩu dầm Super-T 16 Hình 1.17 Lao lắp dầm 16 Hình 1.18 Thi công dầm theo phương pháp lắp ghép phân đoạn 16 HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ v Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Hình 1.19 Biện pháp lắp dầm cần cẩu tay với 16 Hình 1.20 Lắp dầm bê tơng biện pháp cẩu ngang 17 Hình 1.21 Cẩu chân dê 18 Hình 1.22 Cẩu lắp dầm giá long mơn 19 Hình 1.23 Cấu trúc muội silic 29 Hình 1.24 Cấu trúc hồ xi măng 29 Hình 1.25 Sơ đồ hệ thống hạt xi măng-Hạt siêu mịn 29 Hình 1.26 Cầu Akihabara- Tokyo 57 Hình 1.27 Cầu IBI River 57 Hình 1.28 Joigny Cầu 57 Hình 1.29 Troll gas Platform 58 Hình 1.30 Tsing MA bridge 58 Hình 1.31 Lễ khánh thành cầu Đập Đá – Hậu Giang 61 Hình 1.32 Dầm I 62 Hình 1.33 Dầm Super T 62 Hình 1.34 Dầm T ngược 62 Hình 1.35 Dầm U 63 Hình 2.1 Cẩu dầm chữ U 65 Hình 2.2 Sau lắp đặt dầm U 65 Hình 2.3 Biểu đồ tăng cường độ theo thời gian 66 Hình 2.4 Biểu đồ độ võng theo thời gian 67 Hình 2.5 Biểu đồ đo ứng suất dầm U 67 Hình 2.6 Dầm U cải tiến từ dầm I 68 Hình 2.7 Cấu tạo mặt cắt ngang cầu dầm U35, U40 68 Hình 2.8 Sơ đồ bố trí cốt dự ứng lực U35, U40 68 Hình 2.9 Dầm I cánh rộng dầm I định hình 70 Hình 2.10 Giải pháp dầm I cánh rộng so với dầm I truyền thống 71 Hình 2.11 Mặt cắt ngang KCN dầm I cánh rộng 71 Hình 2.12 Cấu tạo chung dầm I cánh rộng 71 Hình 2.13 Dầm T ngược sẵn xuất đại trà công ty beton 73 Hình 2.14 Giải pháp dầm T ngược cải tiến so với dầm T ngược hữu 74 Hình 2.15 Mặt cắt ngang KCN dầm T ngược cải tiến 74 Hình 2.16 Cấu tạo chung dầm T ngược cải tiến 74 Hình 2.17 Vận chuyển dầm U xe đầu kéo 77 Hình 2.18 Dầm I cánh rộng vận chuyển đến cơng trình 77 HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ vi Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Hình 2.19 Dầm U cẩu lắp 78 Hình 2.20 Dầm U cẩu lắp 78 Hình 2.21 Dầm T ngược lắp cần cẩu 78 Hình 2.22 Lắp dầm giá long môn 78 Hình 2.23 Lao lắp dầm 78 Hình 3.1 Mặt cắt ngang cầu Rạch Tơm 83 Hình 3.2 Mặt cắt ngang cầu sử dụng dầm I cánh rộng 84 Hình 3.3 Mặt cắt ngang cầu Rạch Cát 84 Hình 3.4 Biểu đồ so sánh đặc điểm dầm định hình T ngược cải tiến với dầm T ngươc thông thường 85 Hình 3.5 Biểu đồ so sánh đặc điểm dầm định hình I cánh rộng với dầm I thông thường 86 Hình 3.6 Biểu đồ so sánh đặc điểm dầm định hình U với dầm Super T thơng thường 87 Hình 3.7 Mặt cắt ngang cầu Rạch Tôm (phương án cũ) 88 Hình 3.8 Giá thành 1m2 cầu cho loại dầm 90 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân loại bê tông theo cường độ chịu nén 24 Bảng 1.2 Bê tơng M70 (mẫu hình trụ D = 15cm) có độ dẻo lớn 32 Bảng 1.3 Bê tông M80, M100 33 Bảng 1.4 Sự diễn biến tính chất học bê tông cường độ cao 34 Bảng 1.5 Kiến nghị độ sụt bê tông sử dụng không sử dụng phụ gia giảm nước cao 45 Bảng 1.6 Kiến nghị cỡ hạt lớn danh định cốt liệu 46 Bảng 1.7 Kiến nghị thể tích cốt liệu thơ đơn vị thể tích bê tông 46 Bảng 1.8 Lượng nước yêu cầu ban đầu hàm lượng khí bê tơng tươi với cát có độ rỗng 35 % 47 Bảng 1.9 Tỷ lệ N/CKD cao cho bê tơng có khơng dùng phụ gia giảm nước cao 48 Bảng 1.10 Tỷ lệ sử dụng tro bay 50 Bảng 1.11 Các quy chuẩn kỹ thuật sản xuất dầm 63 Bảng 2.1 Bảng thông số kỹ thuật dầm I cánh rộng 70 Bảng 2.2 Bảng thông số kỹ thuật dầm sản xuất bê tông 620 72 Bảng 2.3 Cỡ hạt cốt liệu mịn 75 Bảng 2.4 Cỡ sàng cốt liệu thô 76 HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ vii Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Bảng 3.1 So sánh tính chất, đặc điểm định hình loại dầm nghiên cứu 85 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp mô men ứng suất loại dầm T, T ngược cải tiến, dầm I, I cánh rộng, dầm super T dầm chữ U 81 Bảng 3.3 Giá thành 1m2 cầu cho loại dầm 90 HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ viii Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến PHẦN MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, nội thành Tp.Hồ Chí Minh có mật độ giao thông cao, nhiều tuyến đường nội thành tải Trên tuyến đường này, hầu hết cầu cũ cần thay cải tạo (theo thống kê có 100 cầu yếu cần thay cải tạo – số liệu Sở GTVT Tp.HCM) Bên cạnh đó, theo Quy hoạch chung đến năm 2025, thành phố Hồ Chí Minh xây dựng 07 tuyến đường cao tốc, 06 tuyến metro, 03 tuyến đường sắt nhẹ; cải tạo, xây dựng 80 nút giao thông khác mức; nâng cấp cải tạo 06 tuyến quốc lộ hướng tâm…Vì thời gian tới, khối lượng xây dựng công trình cầu Thành phố lớn Mặt khác Tp Hồ Chí Minh, cầu nói chung cầu vượt nói riêng phần lớn sử dụng kết cấu nhịp chủ yếu dầm BTCT thường, BTCT DƯL (cấp 40-50 MPa) đúc sẵn (bản mặt cầu đúc chỗ), loại kết cấu nhịp thường bị giới hạn chiều dài có chiều cao lớn, giới hạn tải trọng khai thác, tuổi thọ, thời gian thi công kéo dài [1] Cùng thời điểm này, đời bê tơng tính cao với đặc điểm như: cường độ chịu nén cao (60-150 MPa), bền nước, ổn định với tác động môi trường, thời gian đạt cường độ sớm, cường độ chịu kéo cao Với ưu điểm nên bê tơng tính cao thích hợp ứng dụng cơng trình xây dựng cầu, đường, nhà cơng trình thủy có quy mơ lớn u cầu độ bền khai tác đến 100 năm Nhận thấy ưu điểm bật bê tơng tính cao cấp thiết nhu cầu xây dựng cầu giải nhược điểm kết cấu nhịp nói trên, đề tài tập trung nghiên cứu phát triển dạng kết cấu nhịp sử dụng bê tơng tính cao để đáp ứng nhu cầu khai thác, thẩm mỹ hiệu kinh tế Trong năm gần đây, theo xu hướng giới, Việt Nam ứng dụng Bê tơng tính cao vào dự án lớn nhỏ để tăng khả khai thác thông hành như: dự án cầu Nhật Tân (f’c=50MPa), Cảng dung quất Việt Nam (80Mpa), dự án cầu Đập đá – Hậu Giang (100MPa)… Tuy nhiên việc ứng dụng Bê tơng tính cao chưa thực hiệu nguyên nhân chủ yếu thi công đổ chỗ nên kiểm sốt chất lượng khơng kỹ, vật liệu chưa theo tiêu chuẩn quy đinh dẫn cường độ chưa thực cao (50-80 MPa), công đoạn bảo dưỡng chưa tốt nên dễ gây co ngót, nước… gây nứt Việc sản xuất, đúc sẵn cấu kiện lắp ghép xưởng, nhà máy ít, quy mơ nhỏ Do Bê tơng tính cao chưa thực khai thác triệt để nước ta, qua luận văn nghiên cứu đề xuất giải pháp, ứng dụng Bê tơng tính cao vào sản xuất cấu kiện bê tông nhà máy để đạt chất lượng tốt HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Bê tơng tính cao loại kết cấu nhịp sử dụng bê tơng tính cao PHẠM VI NGHIÊN CỨU Các dạng kết cấu nhịp cầu đô thị Việt Nam phát huy hiệu tính bê tơng tính cao, ứng dụng cho thành phố Hồ Chí Minh MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Làm rõ ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng đề xuất loại kết cấu nhịp sử dụng bê tơng tính cao cho cơng trình cầu đô thị lĩnh vực xây dựng mới; thay cầu cũ: cầu vượt nút giao đô thị Việt Nam PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp tổng hợp: tổng hợp dạng kết cấu nhịp cầu đô thị đặc điểm vật liệu bê tơng tính cao Phương pháp phân tích: Phân tích đánh giá tính mẻ khả áp dụng kết cấu nhịp sử dụng bê tơng tính cao thành phố Hồ Chí Minh Phương pháp so sánh: So sánh, đánh giá kết cấu nhịp sử dụng bê tơng tính cao dựa tiêu kinh tế - kỹ thuật KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN Đề tài gồm: Phần mở đầu; Chường 1: Tổng quan cơng trình cầu thị vật liệu bê tơng tính cao; Chương 2: Ứng dụng bê tơng tính cao kết cấu nhịp cầu thị; Chương 3: So sánh tiêu kinh tế - kỹ thuật số dạng kết cấu nhịp cầu sử dụng bê tơng tính cao; Kết luận kiến nghị HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Đối với dầm I cánh rộng, bê tơng dùng loại có cường độ chịu nén f’c = 70MPa (tính theo mẫu lăng trụ 15x30cm), thép thường theo tiêu chuẩn ASTM A615M cấp 420 JIS G3112 cấp SD390, thép cường độ cao dùng loại cáp cáp xoắn đường kính ϕ12.7mm, cường độ tính tốn 13200 kG/cm2 Đối với dầm T ngược cải tiến, bê tơng dùng loại có cường độ chịu nén f’c = 70MPa (tính theo mẫu lăng trụ 15x30cm), thép thường theo tiêu chuẩn ASTM A615M cấp 420 JIS G3112 cấp SD390, thép cường độ cao dùng loại cáp cáp xoắn đường kính ϕ12.7mm, cường độ tính tốn 13540 kG/cm2 Đối với dầm chữ U ngược, bê tơng dùng loại có cường độ chịu nén f’c = 70MPa (tính theo mẫu lăng trụ 15x30cm), thép thường theo tiêu chuẩn ASTM A615M cấp 420 JIS G3112 cấp SD390, thép cường độ cao dùng loại cáp cáp xoắn đường kính ϕ15.2mm, cường độ tính tốn 14400kG/cm2 Bảng 3.1 Bảng tổng hợp mơ men ứng suất loại dầm T, T ngược cải tiến, dầm I, I cánh rộng, dầm super T dầm chữ U LOẠI DẦM T ứng suất nhịp (kg/cm2) Mô men (Tm) Chiều dài nhịp (m) Mgh Giai đoạn căng kéo Mtt Mép Mép Giai đoạn sử dụng Mép Mép 18 281 252 136,2 66,4 24 420 409 10,5 197,8 104,6 6,5 33 683 683 37 207,8 138,3 11,3 (Nguồn giáo trình Cầu bê tơng cốt thép) LOẠI DẦM T NGƯỢC CẢI TIẾN ứng suất nhịp (kg/cm2) Mô men (Tm) Chiều dài nhịp (m) Mgh Mtt Giai đoạn căng kéo Mép Mép Giai đoạn sử dụng Mép Mép 20 274,3 187,35 71,49 214,58 301 25 345,1 286,88 68,22 271,4 321,9 33 501,2 493,18 98,72 243,8 306,1 HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 81 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến LOẠI DẦM I TRUYỀN THỐNG ứng suất nhịp Mô men (Tm) Chiều dài nhịp (m) Mgh Mtt Giai đoạn căng kéo Mép Mép Giai đoạn sử dụng Mép Mép 20 612 203 7,6 106,3 63,7 25,78 25 853 324 26,7 98,7 91,58 15,6 30 1354 752 23,8 140 98,62 4,3 35 1639 1237 38,2 126 138 0,32 (Nguồn giáo trình Cầu bê tơng cốt thép) LOẠI DẦM I CÁNH RỘNG ứng suất nhịp (kg/cm2) Mô men (Tm) Chiều dài nhịp (m) Mgh Mtt Giai đoạn căng kéo Mép Mép Giai đoạn sử dụng Mép Mép 20 332 259,5 99,85 36,99 129,53 22,95 25 511,7 364,8 49,11 110,66 151,87 28,95 33 860,9 633,3 148,96 52,9 184,17 21,87 (Nguồn Báo cáo tổng kết đề tài NCKH KC&CN TCN) LOẠI DẦM SUPER T Ứng suất nhịp (kg/cm2) Mô men (Tm) Chiều dài nhịp (m) Mgh Mtt Giai đoạn căng kéo Mép Mép Giai đoạn sử dụng Mép Mép 20 427,2 354 93,8 168 110 98,7 25 626 511 83,3 172 118 89,1 30 999 726 77,6 173 128 74,2 36 1026 962 53,4 188 136 35,8 40 1435 1383 32,1 189 169 2,68 (Nguồn giáo trình Cầu bê tơng cốt thép) HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 82 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến LOẠI DẦM CHỮ U Ứng suất nhịp (kg/cm2) Mô men (Tm) Chiều dài nhịp (m) Mgh Mtt Giai đoạn căng kéo Mép Mép Giai đoạn sử dụng Mép Mép 20 1097,84 699,8 5,25 261,94 90,89 25 1378,73 1022,48 15 365,27 105,57 30 1647,6 1416,4 10,92 422,29 105,87 33 1751,6 1672,5 13,7 509,31 112,54 42 2695,3 2661,1 7,34 534,45 127,82 Các kết Bảng 3.2 trích từ tài liệu tham khảo kết tính tốn cho loại dầm thuộc hệ cầu có cấu tạo sau: Đối với Dầm T ngược cải tiến: Hình 3.1 Mặt cắt ngang cầu Rạch Tơm Với mặt cắt ngang Cầu Rạch Tôm (Quận 7)bề rộng cầu 15m đó: xe giới 7m, xe máy 5m, lề hành lan can 3m Sử dụng 14 dầm T ngược cải tiến, liên kết cánh dưới.Tải trọng thiết kế cầu HL-93 + 3Kpa Dầm chủ dùng cáp loại sợi xoắn D12,7mm, bê tông dầm chủ 70 MPa, bê tông mặt cầu 30 MPa HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 83 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Đối với Dầm I cánh rộng: Hình 3.2 Mặt cắt ngang cầu sử dụng dầm I cánh rộng Với mặt cắt ngang đề tài “Kết cấu thi cơng nhanh”có bề rộng cầu 17,5m đó: xe14m, dải phân cách, dải an toàn lan can 3,5m Sử dụng dầm I cánh rộng.Tải trọng thiết kế cầu HL-93 Dầm chủ dùng cáp loại sợi xoắn D12,7mm, bê tông dầm chủ 70 MPa, bê tông mặt cầu 30 MPa Đối với Dầm U: Hình 3.3 Mặt cắt ngang cầu Rạch Cát Với mặt cắt ngang cầu Rạch Cát (Biên Hịa) có bề rộng cầu 10m đó: xe7m, lề hành, dải an toàn lan can 3m Sử dụng dầm U Tải trọng thiết kế cầu HL-93+3KPa Dầm chủ dùng cáp loại sợi xoắn D15,2mm, bê tông dầm chủ 70 MPa, bê tông mặt cầu 30 MPa Ở so sánh nội lực dầm, cịn có so sánh đặc điểm dầm kích thước, khối lượng vật liệu, phương pháp thi công… thể biểu đồ 3.4, 3.5, 3.6: HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 84 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Hình 3.4 Biểu đồ so sánh đặc điểm dầm định hình T ngược cải tiến với dầm T ngươc thông thường 16 14 12 T ngược cải tiến nhịp 20m 10 T ngược thường nhịp 20m T ngược cải tiến nhịp 25m T ngược thường nhịp 25m T ngược cải tiến nhịp 33m T ngược thường nhịp 33m H dầm (0.1m) f'c (10MPa) Tuổi thọ (10năm) TL dầm (10tấn) KL Bê tông (m3) KL Thép (tấn) Số dầm MCN 10m Ngồi dầm có chung đặc điểm: tải trọng thiết kế HL-93 + 3Kpa, phương pháp bảo dưỡng xông hơi, vận chuyển công trường xe đầu kéo lắp đặt cần cẩu Phạm vi sử dụng loại dầm cho cầu Quốc lộ, cầu vượt nút giao thông, cầu cạn, cầu bến cảng công trình chuyên dụng khác HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 85 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Hình 3.5 Biểu đồ so sánh đặc điểm dầm định hình I cánh rộng với dầm I thơng thường 20 18 16 14 I cánh rộng nhịp 20m 12 I thường nhịp 18.6m 10 I cánh rộng nhịp 25m I thường nhịp 24.54m I cánh rộng nhịp 33m I thườngnhịp 33m H dầm (0.1m) f'c (10MPa) Tuổi thọ (10năm) TL dầm (10tấn) KL Bê tông (m3) KL Thép (tấn) Số dầm MCN 10m Và dầm có chung đặc điểm: tải trọng thiết kế HL-93 + 3Kpa, phương pháp bảo dưỡng xông hơi, vận chuyển công trường xe đầu kéo lắp đặt cần cẩu Phạm vi sử dụng loại dầm cho cầu Quốc lộ, cầu vượt nút giao thông, cầu cạn, cầu bến cảng cơng trình chun dụng khác HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 86 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Hình 3.6 Biểu đồ so sánh đặc điểm dầm định hình U với dầm Super T thông thường 40 35 30 U nhịp 20m Super T nhịp 20m 25 U nhịp 25m 20 Super T nhịp 25m U nhịp 33m 15 Super T nhịp 30m 10 U nhịp 42m Super T nhịp 40 H dầm (0.1m) f'c (10MPa) Tuổi thọ (10năm) TL dầm (10tấn) KL Bê tông (m3) KL Thép (tấn) Số dầm MCN 10m Cũng hai dầm dầm có chung đặc điểm: tải trọng thiết kế HL-93 + 3Kpa, phương pháp bảo dưỡng xông hơi, vận chuyển công trường xe đầu kéo lắp đặt cần cẩu Phạm vi sử dụng loại dầm cho cầu Quốc lộ, cầu vượt nút giao thơng, cầu cạn, cầu bến cảng cơng trình chuyên dụng khác HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 87 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến 3.2.2 SO SÁNH CHỈ TIÊU KINH TẾ Đánh giá tiêu kinh tế loại kết cấu nhịp nói vấn đề phức tạp khác nhau, khác cường độ vật liệu, sản xuất chế tạo, lắp ráp điều kiện áp dụng Tuy nhiên, nhìn chung thường đánh giá cách tổng quát giá thành 1m2 xây dựng cầu 1m2 kết cấu nhịp theo tổng kết bảng3.3 Đối với dầm T ngƣợc thƣờngđược xét dự án Xây dựng cầu Rạch Tơm (phương án cũ): Hình 3.7 Mặt cắt ngang cầu Rạch Tôm (phương án cũ) Bề rộng cầu 10,5m đó: xe giới 8m, lề hành lan can 2,5m Sử dụng 10 dầm T ngược.Tải trọng thiết kế cầu HL-93 + 3Kpa Dầm chủ dùng cáp loại sợi xoắn D12,7mm, bê tông dầm chủ 42 MPa, bê tông mặt cầu 30 MPa Chiều dài cầu 153,75m, có nhịp 33m nhịp 25m Dầm T ngƣợc cải tiếnđược xét giá thành cho cầu có mặt cắt nêu phầnso sánh tiêu kỹ thuật, chiều dài cầu 166,15m, gồm nhịp dài 33m Dầm I thƣờng xét giá thành cho cầu Làng (quận 9): HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Bề rộng cầu 11m đó: xe giới 8m, lề hành, dải an toàn lan can 3m Sử dụng 7dầm I Tải trọng thiết kế cầu HL-93 + 3Kpa Dầm chủ dùng cáp loại sợi xoắn D12,7mm, bê tông dầm chủ 42 MPa, bê tông mặt cầu 30 MPa Chiều dài cầu 90m, có nhịp 18,6m Đối với dầm I cánh rộng xét giá thành cho cầu có mặt cắt nêu phầnso sánh tiêu kỹ thuật, cầu gồm nhịp dài 20m Với dầm Super T xét giá thành cho cầu Kinh (quận 9): MẶ T CẮT NGANG CẦ U TẠI TRỤ T4 GIAI ĐOẠ N I - PHƯƠNG ÁN I Bề rộng cầu 11m đó: xe giới 10m lan can 1m Sử dụng dầm Super T Tải trọng thiết kế cầu HL-93 Dầm chủ dùng cáp loại sợi xoắn D15,2mm, bê tông dầm chủ 42 MPa, bê tông mặt cầu 30 MPa Chiều dài cầu 292,4m, có nhịp 38,2m Với dầm chữ U: giá thành xét cho cầu thể mặt cắt ngang phần so HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 89 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến sánh tiêu kỹ thuật.Chiều dài cầu 130,27m, có nhịp 42m Hình 3.8 Giá thành 1m2 cầu cho loại dầm Chi phí Xây dựng/m2 30 25 20 15 Chi phí Xây dựng/m2 10 T-ngược 33m T ngược cải tiến 33m I 18,6m I cánh rộng Dầm super T Dầm chữ U 20m 38,2m 38m Các loại dầm (thuộc hệ cầu tương ứng) lập dự toán theo đơn giá tổng hợp, giá nhân cơng, máy móc, vật liệu nguyên liệu lấy theo quý IV năm 2016 Các pháp lý thực dự toán: Căn Nghị định 59/2015/ND-CP ngày 18/06/2015 Chính phủ Quản lý dự án đầu tư xây dựng cơng trình; Căn Nghị định 32/2015/ND-CP ngày 25/03/2015 Chính phủ quản lý chi phí đầu tư xây dựng cơng trình; Quyết định số 957/QD-BXD ngày 29/09/2009 Bộ Xây dựng việc cơng bố định mức chi phí quản lý dự án tư vấn đầu tư xây dựng cơng trình; Căn thông tư 06/2016/TT-BXD ngày 10/3/2016 Bộ Xây Dựng hướng dẫn lập quản lý chi phí đầu tư xây dựng; Căn thông tư 09/2016/TT-BTC ngày 18/01/2016 hướng dẫn tốn dự án hồn thành thuộc nguồn vốn nhà nước; Căn thông tư 05/2016/TT-BTC Bộ Tài việc hướng dẫn xác định chi phí nhân cơng; Căn định mức dự tốn xây dựng cơng trình - Phần xây dựng ban hành kèm theo công văn số 1776/BXD-VP Bộ Xây Dựng ngày 16/8/2007 Căn định mức dự tốn xây dựng cơng trình - phần xây dựng bổ sung ban hành kèm theo định số 1091/QĐ-BXD Bộ Xây Dựng ngày HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 90 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến 26/12/2011; Căn định mức dự tốn xây dựng cơng trình - phần xây dựng bổ sung ban hành kèm theo định số 1172/QĐ-BXD Bộ Xây Dựng ngày 26/12/2012; Căn Quyết định số 588/QĐ-BXD ngày 29/05/2014 Bộ Xây dựng việc công bố định mức dự tốn xây dựng cơng trình phần xây dựng (sửa đổi bổ sung); Căn định mức dự tốn xây dựng cơng trình - Phần lắp đặt ban hành kèm theo định số 1777/QĐ-BXD Bộ Xây Dựng ngày 16/08/2007; Căn định mức dự tốn xây dựng cơng trình - Phần lắp đặt (sửa đổi bổ sung) ban hành kèm theo định số 1173/QĐ-BXD Bộ Xây Dựng ngày 26/128/2012; Căn đơn giá kèm theo định số 3384/SXD-QLKTXD ngày 02/07/2016 Sở Xây dựng việc công bố đơn giá xây dựng (phần xây dựng, lắp đặt, sửa chữa, khảo sát) khu vực thành phố Hồ Chí Minh; Căn thông báo giá hàng vật liệu xây dựng trang trí nội thất địa bàn TP HCM quý 2/2016 liên Sở Tài Chính - Xây Dựng; Các đơn giá khơng có thơng báo giá, tham khảo giá thị trường đơn giá số cơng trình duyệt thời điểm gần 3.3 KẾT LUẬN Qua tiêu kỹ thuật, loại dầm đề xuất luận văn so sánh với dầm truyền thống cho thấy khả vượt bậc lẫn nội lực đặc điểm dầm, cụ thể sau: Về nội lực, dầm T ngược cải tiến ứng suất nhịp mép trên, mép dầm (nhịp 20m) 71,49 kg/cm2 214,58 (Mgh = 274,3 Tm, Mtt=187,35 Tm) so với dầm T ngược thường nhịp 18m kg/cm2 136,2 kg/cm2 (Mgh = 281 Tm, Mtt=252 Tm); dầm I cánh rộng (nhịp 25m) có ứng suất nhịp mép 49.11 kg/cm2 110.66 kg/cm2 (Mgh = 511,7 Tm, Mtt=364,8 Tm) so với dầm I thường (nhịp 25m) 26.7 kg/cm2 98.7 kg/cm2 (Mgh = 853 Tm, Mtt=324 Tm); với dầm U nhịp 33m có ứng suất mép 13.7 kg/m2 509,31 kg/cm2 (Mgh = 2695,3 Tm, Mtt=2661,1 Tm) so với dầm super T 40m 32,1 kg/cm2 189kg/cm2 (Mgh = 1435 Tm, Mtt=1383 Tm) Với việc ứng dụng bê tơng tính cao giúp dầm đề xuất tăng ứng suất nén kéo thớ dầm, làm tăng HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 91 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến khả chịu lực cao với tải trọng lớn Về đặc điểm dầm: dầm nêu (cả dầm đề xuất lẫn dầm truyền thống) điều sản xuất xưởng, nhà máy, chuẩn hóa kích cỡ theo chiều dài nhịp, có tải trọng thiết kế HL-93 + 3Kpa tuổi thọ 100 năm Về thi công dầm tận dụng lại ưu điểm bật biện pháp truyền thống nên vận chuyển lắp đặt theo dầm truyền thống (thường sử dụng xe đầu kéo để vận chuyển dầm cần cẩu để lắp đặt dầm; số trường hợp đặc biệt dùng biệt pháp đặc biệt khác) Ngoài đặt điểm chung nên dầm đề xuất có khác biệt dầm truyền thống cụ thể sau: loại dầm I cánh rộng, dầm T ngược cải tiến dầm U sử dụng bê tông f’c=70MPa so với dầm truyền thống sử dụng bê tông f’c=42MPa;chiều dầm đề xuất thấp dầm truyền thống: T ngược cải tiến nhịp 33m cao 0.99m so với dầm T ngược thường nhịp 33m cao 1.335m, I cánh rộng nhịp 33m cao 1.29m so với dầm I thường nhịp 33m cao 1.4m, dầm U 42m cao 1.6 so với dầm super T 40m cao 1.75m; khối lượng vật liệu cảu dầm thấp hơn: T ngược cải tiến nhịp 33m có khối lượng bê tơng-thép 12.3 m3-1.53 so với dầm T ngược thường nhịp 33m 13.86 m3-2.14 tấn, I cánh rộng nhịp 33m 17.3 m3-1.77 so với dầm I thường nhịp 33m 14.88 m3-2.6 tấn, dầm U 42m 34 m3-3.16 so với dầm super T 40m 29.34 m3-8.46 tấn; số lượng dầm mặt cắt ngang giảm: tính cho mặt cắt ngang 10m I cánh rộng có số dầm dầmso với dầm I thường dầm, dầm U 42m có dầm so với dầm super T dầm Qua so sánh tiêu kinh tế loại dầm đề xuất có giá xấp xỉ ngang nhỏ loại dầm truyền thống, cụ thể theo biểu đồ 3.2 Qua cho thấy việc sản xuất ứng dụng loại dầm vào xây dựng cầu có hiệu kinh tế lẫn kỹ thuật Với ưu điểm vượt trội kinh tế lẫn kỹ thuật việc đưa loại dầm (dầm T ngược cải tiến, dầm I cánh rộng dầm U) vào thực tiễn cần thiết Có nhiều loại nhịp cho kiểu dầm mới, nhịp 33m đề xuất dùng dầm U HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 92 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Để đáp ứng khối lượng xây dựng lớn tới, đặc biệt cầu đô thị (cầu vượt, cạn…) thỏa mãn yêu cầu vẻ mỹ quan, tiến độ thi công nhanh, giá thành rẻ, khả vượt nhịp lớn… Các loại dầm đề xuất luận văn có đặc điểm định hình sản xuất lắp đặt sẵn nhà máyhạ chí phí sản xuất, kết cấu cầu ứng dụng dầm có kết cấu dạng dầm lắp ghép, phần mặt cầu dầm ngang đổ chỗ Ứng với kết cấu cầu này, biện pháp thi công sử dụng lắp dầm cần cẩu, (song cẩu, đối cầu đơn cẩu), dầm vận chuyển xe chuyên dụng xà lan tùy theo địa hình để đảm bảo thi cơng nhanh chống Về bê tơng tính cao, Bê tông thường, tỉ lệ N/X yếu tố ảnh hưởng nhiều đến cường độ Bê tơng Tuy nhiên có mặt thành phần khoáng đặc biệt tro bay, muội Silic cải thiện đáng kể tính chất Bê tơng, rõ cường độ, biến dạng độ bền Cụ thể với có mặt muội Silic vào thành phần Bê tông, tùy vào liều lượng sử dụng, cường độ chịu nén (tuổi 28 ngày) tăng từ 1040%, cường độ chịu kéo (tuổi 28 ngày) tăng từ 5-20%, Modun đàn hồi (tuổi 28 ngày) tăng từ 2-10%, thẩm thấu Clo giảm từ 45-90%.Việc ứng dụng bê tơng tính cao cao đặc điểm bậc dầm cầu như: khả chịu lực, vượt nhịp, giảm chiều cao, chống co ngót… hạn chế nguy co ngót, từ biến, biến dạng nhiệt độ… Ngồi sử dụng bê tơng tính cao cịn tiết kiệm nguyên liệu hơn.Qua nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng bê tông HPC vào dầm sản xuất định hình kinh tế, sử dụng rộng rãi thay cho loại dầm cũ với nhiều loại định hình khác nhau, sử dụng vật liệu sẵn có địa phương, chi phí thấp (tính cho tồn cầu) so với cầu sử dụng dầm cũ, khả khai thác, tuổi thọ khai thác cao, biện pháp thi công đơn giản, giá thành thành thi công thấp, thời gian thi công nhanh chi phí tu bảo dưỡng thấp Bê tơng cường độ cao thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 10306-2014 Các kết cấu nhịp đề xuất phục vụ xây dựng cầu dầm chữ U, dầm T ngược cải tiến dầm I cánh rộng với nhiều dạng kích cỡ định hình khác sản xuất đại trà nhà máy vận chuyển, lắp đặt biện pháp thích hợp Các loại dầm so sánh với dầm truyền thống tương ứng thông qua tiêu kinh tế kỹ thuật chương III cho thấy hiệu kinh tế giá thành không cao tháp khả vượt trội kỹ thuật khả chịu lực lớn, chiều cao dầm giảm, chiều dài nhịp tăng, số lượng dầm mặt cắt ngang giảm, khối lượng vật liệu giảm… Chúng đem lại tính cao lợi ích cho việc thay loại dầm HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 93 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến cũ xây dựng cầu nâng cấp cầu cũ Tùy thuộc vào tính chất như: mỹ quan cơng trình, kỹ thuật kinh tế mà việc ứng dụng loại dầm (dầm T ngược cải tiến, dầm I cánh rộng dầm U) vào cho phù hợp Có nhiều loại nhịp cho kiểu dầm mới, nhịp 33m đề xuất dùng dầm U KIẾN NGHỊ Với ưu điểm bật bê tơng tính cao đưa công xây dựng lên tầm cao mới, nhiên để tạo loại bê tông theo lý thuyết khơng phải dễ dàng Vì việcchế tạo bê tơng tính cao địi hỏi vật liệu sạch, đạt theo tiêu chuẩn cỡ hạt, cường độ hạt, tính chất nước…, trình tự thực khắc khe bê tông thường, phải tuân thủ theo quy chuẩn Với mong muốn sản phẩm bê tơng thực tế chênh lệnh với lý thuyết xin đưa số kiến sau: Cần có nhiều thí nghiệm nhiều chủng loại vật liệu, đặc biệt cốt liệu đá cát từ nhiều nguồn khác lãnh thỗ nước ta để xác định thành phần Bê tông chất lượng cao.Và loại máy móc thiết bị chun dụng với độ xác cao Cần có thêm thí nghiệm tiêu chuẩn thí nghiệm tính chất khác Bê tơng tính cao như: từ biến, co ngót, để có đủ liệu cho việc tính tốn kết cấu.Nghiên cứu lượng nước xi măng hỗn hợp để đạt tỉ lệ tốt Cần nghiên cứu phát triển thêm nhiều loại phụ gia với tính riêng loại phụ gia đa tính Ngồi số biện pháp bảo dưỡng bê tơng nay, cần nghiên cứu thêm biện pháp bảo dưỡng với định đạt chất lượng bê tông tính tốn Cần có thêm nghiên cứu liên quan đến lý thuyết tính tốn kết cấu sử dụng Bê tơng tính cao Cần có thêm nhiều nghiên cứu áp dụng vật liệu Bê tơng tính cao vào dạng kết cấu mới, phục vụ nhu cầu đời sống – xã hội Cần áp dụng rộng rãi, đại trà, giới hóa BT tính cao vào xây dựng nói riêng sống nói chung HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 94 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến TÀI LIỆU THAM KHẢO Sở KH CN TPHCM (2015), Báo cáo tổng kết đề tài NCKH phát triển công nghệ cấp Thành phố “Nghiên cứu giải pháp kết cấu công nghệ thi cơng nhanh cơng trình cầu thành phố Hồ Chí Minh”, TPHCM Chu Viết Bình (2008), Thi Cơng cầu, Nxb Giao thông Vận tải, Hà Nội Phạm Duy Hữu, Nguyễn Long (2008),Bê tông cường độ cao bê tông chất lượng cao, Nxb Giao thông Vận tải, Hà Nội Nguyễn Viết Trung, Hoàng Hà, Nguyễn Ngọc Long (2010), Cầu bê tông cốt thép (thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05), Nxb Giao thông Vận tải, Hà Nội Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10306-2014 Bê tông (2016), Báo cáo “Kết sản xuất dầm chữ U căng trước giới thiệu số cấu kiện bê tông lắp ghép triển khai nhà máy BT6”, TPHCM HVTH: Lã Hà Thẩm Kỳ 95