Bài giảng Thiết kế công trình cầu đường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN: CÔNG TRÌNH GIAO THƠNG MƠN HỌC: THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CẦU ĐƯỜNG PHẦN – CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG BỘ GIẢNG VIÊN: TS LƯƠNG MINH CHÍNH email: chinhlm@tlu.edu.vn © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Hanoi, 2021 CÁC NGUN TẮC CHUNG © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG NỢI DUNG PHẦN – THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG Ơ TƠ ❖Chương 1: Các khái niệm ❖Chương 2: Sự chuyển động của ô tô đường ❖Chương 3: Thiết kế bình đồ tuyến ❖Chương 4: Thiết kế trắc dọc và trắc ngang ❖Chương 5: Thiết kế cảnh quan và phối hợp các yếu tố tuyến đường ô tô ❖Chương 6: Thiết kế nút giao thông ❖Chương 7: Công tác khảo sát đường tơ © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG TÀI LIỆU ❖ Giáo trình: Thiết kế đường ô tô - Tập 1, GS.TS Đỗ Bá Chương, NXB Giáo dục ❖ Tham khảo: Sổ tay Thiết kế đường ô tô Tập một, GS TSHK Nguyễn Xuân Trục, GS.TS Dương Ngọc Hải, NXB Giáo dục ❖Tiêu chuẩn: ▪Đường ô tô - yêu cầu thiết kế, TCVN 4054-2005; ▪Đường ô tô cao tốc - yêu cầu thiết kế, TCVN 5729-97; ▪Quy trình Khảo sát đường tơ, 22TCN 2632000 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG PHẦN MỀM SỬ DỤNG CHO MƠN HỌC Nova TDN - chương trình thiết kế đường thực môi trường Auto Cad Với Nova thực cơng tác thiết kế từ lập dự án tới thiết kế kỹ thuật AutoDesk Land Desktop phát triển dựa tảng AutoCad AutoCad Map, phần mềm mạnh thiết kế nhằm mục đích hỗ trợ cho dự án xây dựng sở hạ tầng © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG NỘI DUNG THI KIỂM TRA: - Hình thức: thi viết, sử dụng tài liệu - Thời gian : 60 phút - 01 tập THI CUỐI KỲ: © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG - Hình thức: thi viết, khơng sử dụng tài liệu - Thời gian : 90 phút - 03 lý thuyết + 02 tập MỘT CHÚT LỊCH SỬ Vào thời điểm phát triển Đế chế La mã có 372 tuyến đường với tổng chiều dài 78 000 km Bản đồ quân Tabula Peutingeriana Đế chế La Mã Cổ đại (TK IV, cao 0,34 m dài 6,75 m, ghép lại từ 12 mảnh) bao gồm châu Âu, phần châu Á (Ấn độ, Sri Lanca) Biển Ấn độ dương, Trung Quốc Nam Phi Bản đồ thể 555 phố 3500 địa danh khác tuyến đường 200 000 km © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG MỘT CHÚT LỊCH SỬ Đường thời La mã cổ đại xây dựng quân đội, với mục đích sau: ➢ Chuyển quân, chuyển lương thực, quân nhu ➢ Giao thương ➢ Thu thuế từ vùng xa Trong thời La Mã cổ đại có loại đường: ➢ Đường cơng – xây dựng chinh quyền quân đội ➢ Đường tư – Thu phí Đường đá Via Appia Antica Rome [321 T.C.N] Kết cấu mặt đường đá Thời la mã cổ đại © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐƯỜNG Ô TÔ 1.1 Vai trị vận tải KTQD Các hình thức vận tải 1.1.1 Vai trò vận tải Trong KTQD, vận tải ngành kinh tế đặc biệt quan trọng Nó có mục đích vận chuyển hàng hóa từ nơi đến nơi khác Vận tải ngành kinh tế đặc biệt, trình sản xuất khơng làm tăng giá trị sử dụng hàng hóa nhiên tầm quan trọng dễ nhận thấy kinh tế 1.1.2 Các hình thức vận tải - Vận tải đường bộ: + Ưu điểm: Tính động cao Vốn đầu tư ít, cước vận chuyển rẻ Tốc độ lớn + Nhược điểm: Tỷ lệ TNGT cao Ơ nhiễm mơi trường © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐƯỜNG Ô TÔ - Vận tải thủy: gồm vận tải sông vận tải biển + Ưu điểm: Tiết kiệm nhiên liệu Chuyên chở khối lượng lớn Quãng đường vận chuyển dài Hàng hóa cồng kềnh + Nhược điểm: Không linh hoạt Tốc độ chậm -Vận tải hàng khơng: + Ưu điểm: An tồn • • Tốc cao + Nhc im: ã â B MễN CễNG TRÌNH GIAO THƠNG Giá thành cao Phải có phương tiện trung chuyển 10 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU 1.2 Phân loại mố trụ cầu 1.2.2 Phân loại theo độ cứng dọc cầu Cấu tạo mố trụ dẻo - Thường có dạng cọc, cột, tường mỏng Mố dẻo dạng cọc: Sử dụng: Khi chiều cao đất đắp H ≤6m, chiều dài nhịp l < 40m loại dùng phổ biến đơn giản Cấu tạo: Cũng giống trụ dẻo gồm cọc, xà mũ khác trụ xà mũ có tường đỉnh tường cánh có nhiệm vụ chắn đất ➢ Khi chiều cao đất đắp H ≤ 2m, l ≤ 20m dùng hàng cọc ➢ Khi H, l lớn bố trí thêm hàng cọc xiên ➢ Xà mũ có chiều cao h ≥ 40 cm, tồn thân cọc nằm đất đắp nón mố có kích thước cọc trụ dẻo Tường cánh Tường đỉnh © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH Tường cánh Tường đỉnh 29 CHƯƠNG – KHÁI NIÊM VỀ MỐ TRỤ CẦU 4.2 Phân loại mố trụ cầu 4.2.2 Phân loại theo độ cứng dọc cầu Cấu tạo mố trụ dẻo - Thường có dạng cọc, cột, tường mỏng Mố dẻo dạng cột Giống mố dẻo dạng cọc đường kính cột lớn nên mố cần cột ống Tường cánh ➢ Khi l ≤ (12-15)m dùng cọc ống 0.8m Tường đỉnh đóng sâu 8m ➢ Khi l ≤ (18-24)m dùng cọc ống 1.0m đóng sâu 12m ❖ H – chiều cao đất đắp ❖ l – chiều dài nhịp © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 30 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU 4.2 Phân loại mố trụ cầu 4.2.2 Phân loại theo độ cứng dọc cầu Mố có dạng tường chắn: ➢ Khi chiều cao đất đắp chiều dài nhịp không lớn lắm, cầu vượt đường, cầu thành phố dùng mố dạng tường mỏng BTCT có sườn tăng cường tam giác ➢ Ưu điểm loại đất đắp phía trước khơng lấn vào phần khơng gian gầm cầu -> cầu vượt đường giảm chiều dài nhịp ➢ Khi H, l lớn, mố có cấu tạo tường song song riêng rẽ để giảm áp lực đất lên tường, nhược điểm đắp khơng tốt đất chui phía trước Tường cánh Tường cánh Tường đỉnh Tường dọc Sườn tăng cường Tường chắn Tường chắn dọc © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH Tường chắn ngang 31 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU 4.2 Phân loại mố trụ cầu 2.4 Phân loại theo hệ thống kết cấu nhịp: ❖ Mố trụ cầu dầm ❖Mố trụ cầu treo ❖ Mố trụ cầu khung ❖Mố trụ cầu dây văng ❖ Mố trụ cầu vòm ➢ Mố trụ cầu dầm (cầu bản, dầm giản đơn, liên tục, mút thừa): tác dụng tải trọng thẳng đứng, có phản lực gối thẳng đứng V ➢ Mố trụ cầu khung: Mố giống cầu dầm, trụ có liên kết ngàm với k/c nhịp, chịu mơ men lớn, thường phải bố trí nhiều cốt thép thường cốt thép dự ứng lực Cầu dầm © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH Cầu khung 32 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU 4.2 Phân loại mố trụ cầu 2.4 Phân loại theo hệ thống kết cấu nhịp: ▪ Mố trụ cầu vịm: có lực xơ ngang, kích thước lớn, nặng (sử dụng loại mố trụ nặng) Cầu vòm ▪ Mố trụ cầu treo: mố chịu lực nhổ, nên kích thước mố phải đủ lớn, đủ nặng để chịu lực nhổ cáp (sử dụng loại mố nặng) Mố phải có kích thước đủ lớn để chịu lực V,H => cấu tạo phức tạp Cầu treo © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 33 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU 4.2 Phân loại mố trụ cầu 2.4 Phân loại theo hệ thống kết cấu nhịp: Mố trụ cầu dây văng: ❖ Mố chịu lực nhổ => mố bố trí gối chịu lực nhổ mố phải đủ nặng để chịu lực nhổ ❖ Mố không chịu lực đẩy ngang dây neo neo vào đầu dầm cứng ❖ Trụ tháp cầu chịu lực chủ yếu, dây neo truyền tải trọng vào trụ tháp => truyền xuống móng=> trụ tháp phải đủ cứng để chịu lực tác dụng tải trọng © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 34 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU 4.2 Phân loại mố trụ cầu 4.2.5 Theo phương pháp xây dựng ➢ Mố trụ toàn khối ➢ Mố trụ lắp ghép ➢ Mố trụ bán lắp ghép 1.2.6 Các loại phân loại khác ➢Theo hình thức liên kết mố trụ với móng ➢ Theo nhu cầu sử dụng ✓ Móng riêng ✓ Mố trụ cầu đường tơ ✓ Móng liền với cơng trình ✓ Mố trụ cầu đường sắt ➢Theo bình đồ kết cấu nhịp ✓ Mố trụ hỗn hợp ✓ Mố trụ thẳng ✓ Mố trụ xiên ✓ Mố trụ theo dạng bậc thang © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 35 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU 4.2 Phân loại mố trụ cầu Xác định kích thước mố Hình dạng mố kích thước mố phụ thuộc vào yếu tố sau: ❖ Điều kiện thủy văn ❖ Điều kiện địa chất ❖ Chiều cao cầu ❖ Chiều dài nhịp ❖ Bề rộng cầu Cao độ đỉnh móng (đỉnh bệ mố): Khơng có u cầu cụ thể cao độ đỉnh móng, cần phải quan tâm đến: ➢Sơ đồ tính tốn chịu lực móng, chiều sâu chơn móng cần đảm bảo: ✓ Móng nơng: Chống xói ✓ Móng cọc bệ thấp: Đảm bảo áp lực thành bên ➢Yêu cầu mỹ quan: ✓ Trên cạn, bãi bồi: Thấp mặt đất ✓ Dưới sông: Thấp MNTN © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 36 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU ❖ Yêu cầu làm việc hiệu quả: ✓ Dưới sơng: Hạn chế, thắt hẹp dịng chảy (có thể chơn sâu mặt đất) ✓ Va tàu: Khơng nên cao MNTT ❖ Tối ưu hố thiết kế chịu lực ✓ Không nên cao quá—>gây bất lợi chịu lực ✓ Thấp -> gây khó khăn tốn cho thi cơng ❖ u cầu tính kinh tế: ✓ Giảm khối lượng vật liệu vận dụng phù hợp điều kiện cụ thể để đưa kết cấu hợp lý ✓ Có biện pháp thi cơng tốn kém, thuận tiện Cao độ đỉnh móng (đỉnh bệ mố): ➢Cao độ đỉnh móng chọn dựa vào điều kiện: ❖ Điều kiện làm việc mố trình khai thác ❖ Thuận tiện cho thi cơng ❖ Tính kinh tế cao ➢Với cầu cạn, cao độ đỉnh móng thường đặt cao độ mặt đất (trừ loại mố vùi) ➢Với cầu qua sơng, cao độ đỉnh móng thường đặt MNTN 0.5m để đảm bảo yêu cầu mỹ quan giảm thắt hẹp dong chảy © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 37 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU 4.2 Phân loại mố trụ cầu Cao độ đỉnh mũ mố: ➢ Cao độ đỉnh mũ mố phải cao MNCN tối thiểu 0.25m để đảm bảo gối cầu khô mùa lũ ➢ Cao độ đỉnh mũ mố phải đảm bảo cho cao độ đáy dầm cao MNCN tối thiểu: ❖ 1m trường hợp sơng có trơi vật trôi tối thiểu ❖ 0.5m trường hợp khơng có trơi vật trơi 0.25m 0.5 – m 0.5m © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 38 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU 4.2 Phân loại mố trụ cầu Cao độ đỉnh trụ ➢ Yêu cầu đáy dầm hay đệm gối lớn MNCN tối thiểu 0,5m ➢ Yêu cầu thông thuyền ➢ Là giá trị nhỏ hai giá trị sau ✓ MNCN+h ✓ MNTT + Htt- hg Yêu cầu ❖Đủ kích thước để bố trí gối truyền tải trọng ❖Phù hợp với đặc điểm cấu tạo phần ❖Đảm bảo sử lý có sai sót xảy thi công ❖Đảm bảo điều kiện tối thiểu có cố xảy chịu lực tải dẫn tới xê dịch vị trí ❖Đảm bảo yêu cầu mỹ quan, thi công ❖Đảm bảo có cấu tạo đủ khả để chịu lực xà mũ mố, trụ hg hg h MNCN Htt MNTT © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 39 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG THI CÔNG MỐ TRỤ CẦU © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 40 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG THI CƠNG MỐ TRỤ CẦU © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 41 CHƯƠNG – KHÁI NIỆM VỀ MỐ TRỤ CẦU VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG THI CƠNG MỐ TRỤ CẦU © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH 42 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CẦU ĐƯỜNG PHẦN – CƠNG TRÌNH CẦU CẢM ƠN! GIẢNG VIÊN: TS LƯƠNG MINH CHÍNH email: chinhlm@tlu.edu.vn © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS LƯƠNG MINH CHÍNH Hà nội, 2021 43