Nghiên cứu, lựa chọn các dạng kết cấu nhịp cầu vượt sử dụng trong nút giao khác mức tại thành phố thanh hóa

1 MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài nghiên cứu Trong năm gần thực đường lối đổi mới, Chính phủ Việt Nam tập trung đầu tư mạnh mẽ cho sở hạ tầng giao thông vận tải, đặc biệt cho kết cấu hạ tầng giao thông vận tải đường Nhiều tuyến đường xây dựng nâng cấp phục vụ giao thông vận tải thông suốt, đẩy mạnh Công nghiệp hóa - đại hóa với tiêu chuẩn kỹ thuật cao công nghệ tiên tiến Được đầu tư Chính phủ nguồn vốn nước, vốn vay nước tổ chức quốc tế, hệ thống kết cấu hạ tầng Việt Nam có bước phát triển đáng kể: Xây dựng gần 2000km đường, khôi phục nâng cấp 4000km Quốc lộ quan trọng, xây dựng nhiều cầu lớn với quy mô vĩnh cửu, đại, nâng cấp hàng chục nghìn km đường giao thơng nơng thơn Các cơng trình đưa vào khai thác phát huy hiệu góp phần làm tăng trưởng kinh tế quốc dân Thanh Hóa nằm cực Bắc Miền Trung, cách thủ Hà Nội 150Km phía Nam, cách TP Hồ Chí Minh 1.560Km Phía Bắc giáp với 03 tỉnh Sơn La, Hịa Bình Ninh Bình, phía Nam giáp tỉnh Nghệ An, phía Tây giáp tỉnh Hủa Phăn (nước Cộng hịa dân chủ nhân dân Lào), Phía Đơng Vịnh Bắc Bộ Thanh Hóa nằm vùng ảnh hưởng tác động từ vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, tỉnh Bắc Lào vùng trọng điểm kinh tế Trung Bộ, vị trí cửa ngõ nối liền Bắc Bộ với Trung Bộ, có hệ thống giao thông thuận lợi như: Đường sắt xuyên Việt, đường Hồ Chí Minh, QL1A, QL10, QL15A, QL45, QL47, QL217 Thanh Hóa có 27 đơn vị hành gồm 01 Thành phố, 02 thị xã 24 huyện, với tổng diện tích tự nhiên 11.133,41Km2, dân số 3.405.008 người (điều tra 04/2009), chiếm 3,37% diện tích 3,96% dân số nước Trong thời gian gần đây, tỉnh Thanh Hóa đầu tư nhiều dự án hạ tầng kỹ thuật nhằm mục tiêu đưa Thành phố Thanh Hóa trở thành thành phố đại, sánh ngang với thành phố tỉnh Thành phố khác nước Tuy nhiên nay, thực trạng giao thông Thành phố Thanh Hóa chưa đồng bộ, tỷ lệ mật độ đất dành cho giao thơng nội thành cịn thấp, lượng phương tiện giao thơng tăng nhanh Tình trạng ùn tắc đường Thành phố Thanh Hóa bắt đầu diễn ra, đặc biệt vào cao điểm Một nguyên nhân gây tình trạng ách tắc giao thơng Thành phố Thanh Hóa nút giao tuyến đường phổ biến dạng mức Số lượng nút giao khác mức Thành phố Thanh Hóa chưa nhiều, bao gồm nút giao: Lê Lợi – Dương Đình Nghệ, Đường tránh thành phố QL47 Các nút giao hạn chế tối đa tình trạng ùn tắc giao thơng điểm nóng giao thơng trước Hiện nay, Thành phố Thanh Hóa xây dựng quy hoạch tổng thể phát triển giao thông đến năm 2025 tầm nhìn đến năm 2035 Trong trọng tâm hồn chỉnh hệ thống giao thông vành đai trục giao thông hướng ngoại thành phố, nút giao thông, phát triển số tuyến đường sắt đô thị Việc nghiên cứu giải pháp kết cấu nhịp cầu vượt hợp lý nút giao thông thành phố cho phù hợp để đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật, xã hội, phù hợp với quy hoạch chung đô thị mỹ quan thị cần thiết Vì nội dung đề tài: "Nghiên cứu, lựa chọn dạng kết cấu nhịp cầu vượt sử dụng nút giao khác mức thành phố Thanh Hóa" cần thiết góp phần hồn thiện quy hoạch giao thơng tổng thể Thành phố Thanh Hóa Mục đích nghiên cứu đề tài Đề tài: " Nghiên cứu, lựa chọn dạng kết cấu nhịp cầu vượt sử dụng nút giao khác mức thành phố Thanh Hóa " bao gồm vấn đề sau: + Nghiên cứu đánh giá dạng kết cấu nhịp cầu thường sử dụng nút giao khác mức sử dụng giới nước + Đề xuất dạng kết cấu nhịp cầu phù hợp để áp dụng cho nút giao khác mức số trục giao thơng Thành phố Thanh Hóa Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu phương pháp lý thuyết kết hợp với đề tài thực tiễn, đề giải pháp kết cấu nhịp cho phù hợp với điều kiện Thành phố Thanh Hóa Cấu trúc luận văn Luận văn có phần sau: Phần mở đầu: Nêu tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chương 1: Tổng quan dạng kết cấu nhịp cầu vượt nút giao thơng thị Tình hình trạng quy hoạch mạng lưới giao thơng Thành phố Thanh Hóa Đánh giá sơ dạng kết cấu nhịp cầu vượt sử dụng nút giao khác mức giới, Việt Nam nói chung phạm vi Thành phố Thanh Hóa nói riêng Chương Nghiên cứu dạng kết cấu nhịp cầu vượt sử dụng nút giao khác mức Nghiên cứu mơ hình nút giao khác mức, từ đưa dạng kết cấu nhịp áp dụng cho loại Đánh giá tính khả thi, ưu nhược điểm phương pháp, từ xem xét việc áp dụng dạng kết cấu nhịp vào nút giao khác mức địa bàn thành phố Chương 3: Đề xuất, lựa chọn dạng kết cấu nhịp cầu vượt phù hợp sử dụng nút giao khác mức Thành phố Thanh Hóa Từ việc nghiên cứu mơ hình nút giao, kết hợp với nghiên cứu định hướng chiến lược phát triển giao thơng thị Thành phố Thanh Hóa, kiến nghị giải pháp phù hợp để áp dụng cho công trình giao thơng địa bàn Thành phố Đánh giá ưu nhược điểm dạng kiến nghị phạm vi áp dụng cho loại Phần Kết luận kiến nghị Đánh giá tính hiệu tính khả thi đề tài; Một số định hướng nghiên cứu phát triển đề tài CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG KẾT CẤU CẦU VƯỢT TRONG NÚT GIAO THƠNG ĐƠ THỊ 1.1 Tình hình trạng giao thơng Thành phố Thanh Hóa Mạng lưới giao thơng thành phố xây dựng theo hai hướng Bắc Nam Đơng Tây, gồm có tuyến giao thơng đối ngoại giao thông đối nội - Tổng chiều dài hệ thống giao thông 267,5 km Phần lớn tuyến kết cấu mặt đường bê tông nhựa, số tuyến đường ngoại thành đường bê tông xi măng cấp phối, cịn số tuyến đường đất Trong nội thành rải bê tông nhựa vỉa hè lát đá, gạch Blook có hệ thống chiếu sáng hoàn chỉnh - Các tuyến giao thơng đối ngoại có tổng chiều dài 23,5 km bao gồm: Quốc lộ 1A - đoạn qua khu vực nghiên cứu dài km, Quốc lộ 45 từ thành phố Thanh Hố Nơng Cống, Như Xn - 1,5 km, Quốc lộ 47 nối thành phố Thanh Hoá với Sầm Sơn, Quốc lộ 15 nối với khu vực phía Tây thành phố - qua khu vực nghiên cứu dài km Đại lộ Bắc Nam (đường tránh Quốc lộ 1A) chiều dài 10Km Hiện mạng lưới giao thông đối ngoại chưa đáp ứng nhu cầu sử dụng lực thông xe tiêu chuẩn kỹ thuật Đi qua khu vực thành phố có tuyến đường sắt Bắc Nam, ga đường sắt Thanh Hoá ga diện tích 46500m2 với lực thơng qua 300 lượt HK/ngày đêm 500 hàng/ngày đêm Về giao thơng thuỷ có cảng Lễ Mơn diện tích 51.000m2, cơng suất cảng 300.000 /năm Ngồi cịn có bến than, bến cát Hàm Rồng cơng suất 1150 tấn/năm Nhìn chung hệ thống đối ngoại thành phố Thanh Hoá bao gồm đường bộ, đường sắt đường thuỷ tạo mối liên hệ chặt chẽ với khu vực khác tỉnh, với tỉnh khác nước nước khu vực - Giao thông đối nội: Chủ yếu cấu tạo dạng ô bàn cờ theo hướng Bắc Nam Đông Tây ( tổng chiều dài 107,78 km ) gồm tuyến tỉnh lộ, đường nội thành ngoại thành Đường tỉnh lộ có tuyến Đình Hương - Giàng ( 2,5 km ) đường cảng Lễ Môn ( 2,5 km ) Đường nội thành: Các trục thị đường đại lộ Lê Lợi (6km ) có cầu vượt qua đường sắt phía Tây thành phố, đường Lê Hoàn, đường Phan Bội Châu - Hạc Thành, đường Phan Chu Trinh - Trường Thi, đường Dương Đình Nghệ, đường Lê Hữu Lập Các trục đường có chiều rộng lòng đường từ 10- 25m, giới đường đỏ từ 18,5 - 42 m Còn lại đường phân phố, chiều rộng lịng đường từ 3,5 - 9m, giới đường đỏ từ 10,5 – 19 m Mật độ lưới đường đô thị khoảng 4,5 km/km2 + Các cơng trình phục vụ giao thơng: Hiện thành phố Thanh Hố có bến xe: Bến xe phía Bắc ( Cầu Hạc ), diện tích 7.100 m2, bến xe phía Nam ( ngã ba voi ), diện tích 7.560 m2 bến xe phía Tây ( Ngã ba Nguyễn Trãi - Dương Đình Nghệ ), diện tích 5.240 m2 Cịn bãi đỗ xe có: Bãi đỗ xe Phú Thọ ( 150 m2 ), bãi đỗ xe Tây Sơn (450 m2 ), bãi đỗ Phan Chu Trinh ( 1.575 m2 ), bãi đỗ nhà thờ 4.500 m2, bãi đỗ Trường Thi ( 1.750 m2 ), bãi đỗ Nguyễn Chí Thanh ( 1.500 m2 ) Bãi đỗ xe khách sạn Thăng Long (202 m2) Nhìn chung mạng giao thơng đối nội tương đối hồn chỉnh, khu vực nội thành hầu hết nâng cấp cải tạo Khu vực ngoại thành nhiều đường đường cấp phối, có tuyến cịn đường đất cần phải nâng cấp hoàn thiện Bảng 1.1 Một số tiêu đường thành phố Thanh Hố Tổng chiều dài Theo tính chất đường: Km % 267,5 100 Quốc lộ 23,5 87 Tỉnh lộ 31,5 11,8 Huyện lộ 107,78 40,3 Giao thông nông thôn 104,72 39,2 Đường nhựa 39,2 84,9 Đường bê tông xi măng 24,7 9,2 Đường đá dăm 15,5 15,5 Theo chất lượng đường: Hình 1.1 Một số hình ảnh giao thơng Thành phố Thanh Hóa Một số điểm hạn chế bất cập hệ thống giao thông đường bộ: + Trừ số quốc lộ qua thị có chiều rộng đường xe chạy từ 14m trở lên, hầu hết đường phố nội thị nhỏ, hẹp (< 5m), ảnh hưởng xấu tới giao thông mặt đô thị + Tỷ lệ đất giành cho hệ thống bến, bãi đỗ xe cịn thấp, chiếm 0,1% diện tích đất xây dựng thị + Thành phố có hệ thống giao thông công cộng phục vụ nhu cầu lại người dân Bao gồm tuyến: Thanh Hoá - Sầm Sơn (16km), Quán Nam – Cầu Tào (12km), Thanh Hoá - Triệu Sơn (19km), Thanh Hoá - Bỉm Sơn (39km), Thanh Hoá - Tĩnh Gia (60km), Thanh Hoá - Yên Định (37km) + Thống kê khối lượng trạng giao thông: - Đường nội thành: 107,78km; - Đường ngoại thành: 136,22km; - Đường đối ngoại: 23,5km; Tổng cộng: 267,5km; mật độ đường 4,5km/km2 Hoàn cảnh lịch sử để lại đường phố nhỏ hẹp, không đồng phát triển đô thị không theo quy hoạch tiêu đề ra, dự báo giao thông không xác - Sự phát triển nhanh kinh tế, thị hóa nhanh, mạnh diễn làm cho dân số Thành phố tăng nhanh, nhu cầu lại, vận chuyển hành khách tăng nhanh - Sự phát triển nhanh loại phương tiện giao thông nói chung phương tiện giao thơng cá nhân nói riêng dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thơng - Sự phát triển nhanh, ổn định kinh tế dẫn đến giao lưu kinh tế địa phương tăng, đặc biệt với thành phố Thanh Hóa - Sự tập trung quan quản lí nhà nước, trung tâm thương mại dịch vụ trung tâm thành phố làm cho nhu cầu lại trung tâm tăng - Hệ thống đường vành đai đường xuyên tâm chưa hoàn thiện chưa phát huy chức nối mạng lưới giao thông dẫn đến tình trạng tải đường hướng tâm vào khu vực nội đô - Trong 10 năm qua hệ thống đèn giao thông lắp đặt nút giao cắt thủ chưa đáp ứng nhu cầu đèn tín hiệu giao thông địa bàn thành phố Mặt khác việc bố trí thời gian chu kì đèn tín hiệu, kết hợp cụm đèn tín hiệu gần cịn chưa hợp lí dẫn đến tình trạng ùn ứ cục vị trí nút đèn - Việc chấp hành luật lệ giao thơng người dân cịn tuyên truyền rộng rãi áp dụng hình thức xử phạt tăng cao ý thức người dân chưa tăng cao - Nằm vị trí trung tâm vùng, thành phố Thanh Hóa điểm tập trung đường quốc lộ chiến lược quan trọng Quốc lộ 1A, QL45, QL47, QL10, , quốc lộ tạo nên đầu mối liên kết thành phố Thanh Hóa với trung tâm dân cư, kinh tế, quốc phòng khác tỉnh 1.2 Chiến lược phát triển giao thơng Thành phố Thanh Hóa 1.2.1 Về đường bộ: Hồn chỉnh hệ thống giao thơng vành đai trục giao thông hướng ngoại thành phố, nút giao thông bến xe liên tỉnh, bao gồm: Đường từ cầu Sâng - cầu Hạc - ga Thanh Hóa vịng đường Nguyễn Trãi cầu Cốc; đường từ Đình Hương - Phú Sơn - cầu Lai Thành qua Đông Hương - Nam Ngạn - Đông Thọ nối với quốc lộ 1A đường từ Hàm Rồng - Lễ Mơn - cầu Qn nam vịng ngã ba Nhồi với Quốc lộ 47 Cải tạo xây dựng đường ven sông Mã Nam Ngạn, Lễ Môn, Sầm Sơn, kết hợp với việc gia cố cải tạo đê sông Mã; tuyến giao thông hướng ngoại từ trung tâm thành phố phía Bắc, phía Nam theo trục Quốc lộ 1A cũ Sầm Sơn phía Tây theo trục Quốc lộ 45 47 Tương lai sau năm 2020 xây dựng cầu vượt sông Mã, hình thành tuyến vành đai phía Bắc sơng Mã + Cải tạo, mở rộng, nâng cấp xây dựng trục giao thơng thị có, kể cầu, kết hợp mở rộng xây dựng nút giao thơng quan trọng; bố trí bãi đỗ xe hệ thống tín hiệu điều khiển giao thơng + Cải tạo mở rộng cầu Cốc, cầu Lai Thành; xây số cầu qua kênh Vinh, sông Quảng Châu, sông cầu Hạc sông Nhà Lê để khép kín đường vành đai trục giao thơng Trước mắt tập trung xây dựng cầu qua kênh Vinh tuyến đường Lê Lợi, nối khu trung tâm thành phố với khu đô thị Đến năm 2005 đường bộ: Mạng lưới giao thông thành phố xây dựng theo hai hướng Bắc Nam Đông Tây, gồm có tuyến giao thơng đối ngoại giao thông đối nội - Tổng chiều dài hệ thống giao thông 267,5 km Các đường phố nội thành rải bê tông nhựa vỉa hè lát gạch BLốc có hệ thống chiếu sáng hồn chỉnh Các tuyến giao thơng đối ngoại có tổng chiều dài 23,5 km bao gồm: Quốc lộ 1A - đoạn qua khu vực nghiên cứu dài km, quốc lộ 45 từ thành phố Thanh Hố Nơng Cống, Như Xn - 1,5 km, quốc lộ 47 nối thành phố Thanh Hoá với Sầm Sơn, 10 quốc lộ 15 nối với khu vực phía Tây thành phố - qua khu vực nghiên cứu dài km, Đại lộ Bắc Nam chiều dài 10 km Như theo định phê duyệt thành phố đầu tư tuyến sau: Tuyến Quốc Lộ 47 Thanh Hóa - Sầm Sơn nối với đường tránh Quốc lộ 1A (đại lộ Bắc Nam) đoạn đại lộ Lê Lợi cầu vượt đường sắt nối với Quốc lộ 45 (ngã ba Phú Sơn); Tuyến đại lộ Lê Lợi kéo dài; triển khai dự án đường vành đai Đông Tây 1; Lập dự án khả thi Đông Tây 2; đầu tư nâng cấp Quốc lộ 45 đoạn qua phía Tây Nam thành phố; triển khai dự án đại lộ Nam sơng Mã, QL1A hồn thành đưa vào sử dụng Về thực tốt giao thông đối ngoại theo quy hoạch duyệt Giao thông nội thành: Chủ yếu cấu tạo dạng ô bàn cờ theo hướng Bắc Nam Đông Tây ( tổng chiều dài 107,78 km ) gồm tuyến tỉnh lộ, đường nội thành ngoại thành Đường tỉnh lộ có tuyến Đình Hương - Giàng ( 2,5 km ) đường cảng Lễ Môn (2,5 km ) Đường nội thành: Các trục thị đường đại lộ Lê Lợi (6km ) có cầu vượt qua đường sắt phía Tây thành phố, đường Lê Hồn, đường Phan Bội Châu - Hạc Thành, đường Phan Chu Chinh - Trường Thi, đường Dương Đình Nghệ, đường Lê Hữu Lập Các trục đường có chiều rộng lịng đường từ 1025m, giới đường đỏ từ 18,5 - 42 m Cịn lại đường phân phố, chiều rộng lòng đường từ 3,5 - 9m, giới đường đỏ từ 10,5 – 19 m Mật độ lưới đường thị khoảng 4,5 km/km2 Các cơng trình phục vụ giao thông: ( giao thông tĩnh) + Hiện thành phố Thanh Hố có bến xe: Bến xe phía Bắc ( Cầu Hạc ), diện tích 7.100 m2, bến xe phía Nam ( ngã ba voi ), diện tích 7.560 m2 bến xe phía Tây (Ngã ba Nguyễn Trãi - Dương Đình Nghệ ), diện tích 5.240 m2 + Cịn bãi đỗ xe có: Bãi đỗ xe Phú Thọ ( 150 m2 ), bãi đỗ xe Tây Sơn (450 m2), bãi đỗ Phan Chu Trinh ( 1.575 m2 ), bãi đỗ nhà thờ 4.500 m2, bãi đỗ Trường Thi (1.750 m2 ), bãi đỗ Nguyễn Chí Thanh ( 1.500 m2 ) 80 Hình 3.9 Hình 3.10 (Bảng tính kết cấu nhịp cho loại dầm xem phần phụ lục kèm theo) 81 3.3 Nghiên cứu, lựa chọn giải pháp công nghệ thi công kết cấu cầu vượt điều kiện giao thông thành phố Thanh Hóa Với đời vật liệu BTCT vào cuối kỷ thứ 19 đá`nh dấu q trình phát triển rực rỡ cơng nghệ xây dựng cầu giới Việc đưa kỹ thuật DƯL vào kết cấu bê tông thực cách mạng phát triển kết cấu BTCT mà báo cáo khoa học tiếng kỹ sư tiếng người Pháp E Freyssinet với công trình có kết cấu BTCTDƯL ơng vào năm 1935 xem thời điểm bắt đầu thời kỳ kết cấu cầu sử dụng vật liệu bê tông Cùng với đời vật liệu BTCTDƯL phát triển mạnh mẽ loại kết cấu cầu tương ứng công nghệ thi công phù hợp Công lớn ban đầu việc tìm tịi, nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ xây dựng cầu BTCTDƯL nhịp lớn phải kể đến nhà khoa học Đức U.Finsterwalder F.Leonhard, người áp dụng thành công phương pháp đúc hẫng Ở nước ta vào đầu thập niêm 90, với bắt đầu dự án sử dụng vốn ODA, nhà thầu nước vào Việt Nam có chuyển giao cơng nghệ cho cơng ty nước có cơng nghệ tiên tiến như: Đúc đẩy, đúc hẫng, lắp ghép 3.3.1 Công nghệ thi công theo phương pháp đúc đẩy Công nghệ đúc đẩy theo chu kỳ áp dụng chủ yếu để xây dựng nhịp dầm cầu BTCTDƯL liên tục Đặc điểm mang tính đặc trưng cơng nghệ đúc đẩy q trình đúc đẩy phần đoạn dầm Để thực công nghệ cần phải xây dựng đường dẫn vào cầu phía sau mố bệ đúc Phân đoạn sau đúc xong liên kết với phân đoạn trước bó thép DƯL đẩy hệ thống đẩy kéo đoạn dài chiều dài phân đoạn 82 Hình 3.11 Thi cơng theo cơng nghệ đúc đẩy Cơng nghệ có ưu điểm thiết bị di chuyển tương đối đơn giản, công tác thi cơng lặp lặp lại nên mang tính chun mơn hóa cao, cho phép đẩy nhanh tốc độ thi công, không chiếm dụng không gian cầu cho phép phương tiện lưu thơng bên dưới, không làm ách tắc giao thông nút giao Tuy nhiên, bên cạnh ưu điểm trên, công nghệ đúc đẩy có nhược điểm phải thiết kế bãi đúc sau mố sau thi công xong thường không sử dụng lại kết cấu có bội chi tốn Do đặc điểm công nghệ, mặt cắt kết cấu nhịp không đổi nên khó bố trí kết cấu cho phù hợp với sơ đồ chịu lực kết cấu siêu tĩnh dẫn đến khó vượt nhịp lớn khơng hợp lý mặt bố trí vật liệu Ngồi mặt kết cấu, sơ đồ chịu lực thay đổi liên tục q trình thi cơng nên việc bố trí cáp DƯL không thực hợp lý, số trường hợp số bó cáp DƯL phục vụ thi cơng phải để lại cịn gây bất lợi cho q trình khai thác dầm 3.3.2 Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hẫng Đúc hẫng thực chất thuộc phương pháp đổ bê tông chỗ theo phân đoạn đợt ván khuôn di động treo đầu xe đúc Công nghệ thường áp dụng cho kết cấu có mặt cắt hình hộp với độ nhịp lớn từ 60 - 200m Đặc điểm công nghệ việc đúc đốt dầm theo nguyên tắc từ trụ sang hai bên sau hợp long nhịp Trong q trình thi cơng trụ đặt hai xe đúc, xe di chuyển đúc nửa nhịp bên theo phương dọc cầu Tùy theo lực xe đúc mà phân đoạn đúc dài từ 3,5 - 7m có 83 thể lớn Từng đốt lặp lại công nghệ từ đốt thứ điều chỉnh ván khuôn theo tiết diện, độ vồng thiết kế Hình 3.12 Thi cơng theo cơng nghệ đúc hẫng Cơng nghệ thi công theo phương pháp đúc hẫng cân phù hợp với cầu có nhịp lớn tĩnh không cầu cao, với công nghệ chiều cao dầm số lượng bó cáp DƯL yêu cầu cao hơn, nhiều so với dầm thi công công nghệ khác chi phí vật liệu cao Ngồi u cầu phải có thiết bị, cơng nghệ thi cơng đặc chủng Tuy nhiên cơng nghệ có ưu điểm tiến độ thi cơng nhanh thi công nhiều mũi không chiếm dụng không gian bên cầu 3.3.3 Công nghệ đổ bê tông chỗ đà giáo di động Hệ thống đà giáo di động phát triển từ hệ đà giáo cố định truyền thống Đối với cầu có kết cấu nhịp dài điều kiện địa chất, địa hình phức tạp đòi hỏi phải xem xét giá thành lắp dựng, tháo lắp hệ thống đà giáo ván khuôn kết cấu dầm việc áp dụng cơng nghệ giúp giảm tối đa giá thành lắp dựng thời gian chu kỳ thi cơng việc di chuyển tồn hệ thống đà giáo, ván khuôn từ nhịp đến nhịp 84 Hình 3.13 Cơng nghệ thi công đổ bê tông chỗ đà giáo di động CNĐĐG thuộc phương pháp đổ bê tông chỗ Sau thi cơng xong nhịp, tồn hệ thống ván khuôn đà giáo đẩy tới nhịp bắt đầu công đoạn thi công nhịp trước, theo chiều dọc cầu hồn thành kết cấu nhịp Với cơng nghệ q trình thi cơng tạo tĩnh không cầu cho giao thông đường bộ, mặt khác khơng chịu ảnh hưởng điều kiện địa hình, thủy văn địa chất khu vực xây dựng cầu 85 Kết cấu nhịp cầu thực theo sơ đồ chịu lực dầm đơn giản liên tục nhiều nhịp với chiều cao dầm thay đổi không thay đổi Chiều dài nhịp cầu ngun tắc khơng hạn chế cần lực đẩy dọc nhỏ để đẩy đà giáo ván khuôn không lũy tiến qua nhịp Tuy nhiên thiết bị phụ trợ cơng nghệ cịn cồng kềnh, dàn đẩy, trụ tạm, mũi dẫn hệ đà giáo ván khuôn cồng kềnh để đảm bảo độ cứng lớn thi cơng đúc dầm CNĐĐG có ưu điểm hệ thống đà giáo ván khn có tính vạn ứng dụng cho loại độ khác nhau, giản đơn liên tục Tải trọng đẩy nhỏ, khơng phụ thuộc vào chiều dài cầu Bố trí cáp DƯL phù hợp cho giai đoạn thi công khai thác Tiến độ thi công nhanh cầu dài cơng nghệ phát huy hiệu Tuy nhiên hệ thống đà giáo ván khn địi hỏi phải chịu tải trọng lớn, hệ thống dàn đẩy cồng kềnh, thiết bị thủy lực phải đại phí đầu tư ban đầu lớn Khi lắp đặt hệ thống đà giáo ván khuôn di động phải dùng đến hệ thống thiết bị lớn cần cẩu từ 80 - 100 Công tác vận chuyển lắp đặt thời gian Đối với giải pháp đẩy đúc dưới, việc đảm bảo ổn định hệ đà giáo ván khuôn cồng kềnh giao đoạn đẩy khó khăn phức tạp 3.3.4 Cơng nghệ thi cơng lắp ghép đà giáo di động (CNLG) Công nghệ thi công lắp ghép đà giáo di động tương tự công nghệ đổ bê tông chỗ đà giáo di động Nội dung giải pháp công nghệ đúc sẵn phân đoạn dầm nhịp dầm sau lao lắp tồn nhịp vào vị trí thiết bị lao dầm chuyên dụng 86 Hình 3.14 Q trình thi cơng lắp ghép phân đoạn dầm Hình 3.15 Q trình thi cơng lắp ghép nguyên phiến dầm 87 Giải pháp công nghệ có ưu điểm cơng nghệ đổ bê tơng chỗ đà giáo di động, thêm vào cho phép đẩy nhanh tiến độ việc đúc phân đoạn dầm hoàn toàn độc lập với trình lao lắp kết cấu nhịp Ưu điểm công nghệ thời gian gian thi công nhanh khơng u cầu phải có diện tích cơng trường lớn nên phù hợp với cơng trình xây dựng đô thị chật hẹp Chất lượng bê tông cấu kiện đúc trước đảm bảo tốt công xưởng Công nghệ thi công đơn giản, chu trình lặp lặp lại nên nâng cao tính chun mơn hóa 3.3.5 So sánh lựa chọn giải pháp cơng nghệ thi cơng cầu Để xem xét đánh giá tổng quát loại công nghệ trình bày để lựa chọn phương án công nghệ phù hợp áp dụng cho thi công cơng trình cầu vượt nút giao thị, tiến hành so sánh dựa số tiêu chí phạm vi áp dụng, tiến độ, chất lượng thi công, tác động môi trường sau Bảng 3.4 So sánh giải pháp công nghệ TT Các yếu tố so sánh Khẩu độ nhịp phù hợp CNĐĐ CNĐH CNĐĐG CNLG 40-60m 50-200m 35-60m 35-60m Giản đơn Sơ đồ kết cấu nhịp Liên tục Liên tục liên tục Tổng chiều dài cầu Tiến độ thi công Không Không giới hạn giới hạn Phụ thuộc Phụ thuộc Phụ thuộc CN bê CN bê CN bê tông tông tông Giới hạn Giản đơn liên tục Không giới hạn Không phụ thuộc CN bê tông nên rút ngắn tiến độ thi cơng 88 Chất lượng bê tơng Tốt Có Khó có Khó có điều kiện điều kiện điều kiện Tốt Có điều kiện đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo chất chất lượng chất lượng chất lượng lượng BT BT BT BT có Xe đúc Hệ đà giáo lực lớn dầm đơn lớn, nặng đặc biệt giản nề Hệ kích đẩy phải Thiết bị, đà giáo Hệ đà giáo gọn nhẹ, dễ tháo lắp cầu dài Ảnh hưởng giao thông bên Không ảnh Không ảnh Khơng ảnh Khơng ảnh hưởng hưởng hưởng hưởng Có ảnh Có ảnh Có ảnh Khơng ảnh hưởng Ảnh hưởng tới môi hưởng hưởng hưởng do phân đoạn trường công tác công tác công tác dầm đúc bê tơng bê tơng bê tơng nhà máy Qua phân tích so sánh giải pháp cơng nghệ ta nhận thấy cơng nghệ lắp ghép hệ thống đà giáo di động có số ưu điểm vượt trội sau: + Với lựa chọn kết cấu nhịp đúc sẵn cơng nghệ thi công lắp ghép đà giáo giải pháp phù hợp + Việc chế tạo phân đoạn dầm tiến hành độc lập với việc thi công kết cấu phần Việc sử dụng công nghệ kéo căng trước, kết cấu toàn khối đảm bảo chất lượng kết cấu Các nhịp dầm sản xuất công xưởng vận chuyển 89 trường để lắp ghép, đẩy nhanh tốc độ thi công Đây ưu điểm quan trọng cơng trình thi cơng thị + Việc thi công kết cấu hệ đà giao di động không làm ảnh hưởng đến tĩnh khơng cầu cho phép thi công nút giao mà đảm bảo giao thơng bên Ngồi cơng nghệ thi cơng khơng địi hỏi mặt thi cơng rộng nên phù hợp với cơng trình thị + Hệ đà có cấu tạo tối ưu, việc đẩy đồng hệ đà giáo khơng địi hỏi thiết bị kích đẩy có cơng suất cao Từ ưu điểm ta nhận thấy công nghệ phù hợp với loại kết cấu cần lựa chọn công trình thi cơng thị có nhiều hạn chế mặt thi công yêu cầu khắt khe tiến độ bảo vệ môi trường 3.4 Kết luận Chương Qua việc nghiên cứu dạng kết cấu nhịp, thiết kế bố trí kết cấu nhịp cầu nút giao thông khác mức thành phố cần lưu ý tới yếu tố ảnh hưởng tới việc lựa chọn quy mô, bố trí chung cơng trình Tuỳ thuộc vào tình hình cụ thể để lựa chọn kết cấu phù hợp như: Dầm bản, dầm hộp, dầm I, dầm T hay super T, dầm rỗng; Do đặc thù công trình cầu vượt thị, tính tốn thiết kế, yếu tố mỹ quan đặt lên hàng đầu để không phá vỡ cảnh quan kiến trúc đô thị Đối với nút giao phức hợp có nhiều tầng, nhiều nhánh rẽ dầm rỗng BTCTDƯL ưu tiên lựa chọn yếu tố thẩm mỹ hình học kết cấu đa dạng, dễ dàng việc thiết kế nhánh rẽ Đối với tuyến đường cao, nút trực thông yêu cầu độ vượt nhịp lớn, lựa chọn hết cấu dầm I, dầm super T dầm hộp Ngoài ra, địa bàn khu vực nội thành Thành phố Thanh Hóa, địa bàn thi cơng chật hẹp, chi phí giải phóng mặt lớn Do việc lựa chọn dạng kết cấu phải tính tới yếu tố kinh tế - kỹ thuật thời gian thi công 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Việc nghiên cứu giải pháp kết cấu vượt hợp lý nút giao thông thành phố cho phù hợp để đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật, xã hội, phù hợp với quy hoạch chung đô thị mỹ quan đô thị cần thiết Vì nội dung đề tài " Nghiên cứu, lựa chọn dạng kết cấu nhịp cầu vượt sử dụng nút giao khác mức thành phố Thanh Hóa" cần thiết góp phần hồn thiện quy hoạch giao thông tổng thể thành phố Thanh Hóa Qua nội dung phân tích chương, ta rút kết luận chung cho giải pháp kết cấu vượt đô thị sau: 1.1 Về kết cấu nhịp cho cầu vượt: Do đặc thù cơng trình cầu vượt thành phố nên đòi hỏi việc lựa chọn giải pháp kết cấu nhịp không đảo bảo yêu cầu khả khai thác ổn định an toàn với tải trọng yêu cầu độ nhịp vượt đường giao cầu phải thoả mãn yêu cầu độ thốt, đẹp kiến trúc hài hồ với khu vực mà biện pháp thi công kết cấu nhịp phải thuận tiện, thời gian thi công ngắn nhất, việc thi công ảnh hưởng tới giao thông bên xung quanh tốt Một số giải pháp kết cấu nhịp cụ thể cho số trường hợp sau: - Đối với cơng trình vị trí quan trọng thành phố cần có kiến trúc đẹp phù hợp, với kiến trúc khu vực lựa chọn giải pháp kết cấu cầu dây văng cầu vòm nhồi ống thép chạy cầu dàn thép … Nếu khơng tối thiểu nên chọn kết cấu nhịp dầm rỗng liên tục dầm hộp liên tục có chiều cao dầm thấp Tại nút giao cần bố trí đường cong bằng, cầu nên chọn giải pháp dầm rỗng liên tục đúc chỗ - Tại nút giao ven thị cơng trình cầu vượt đường vành đai,… ưu tiên chọn giải pháp kết cấu nhịp dầm I, T, super T dầm BTCTDƯL … dạng kết cấu nhịp chế tạo sẵn nhà máy lắp ghép công trường với mức độ tiền chế cao nhất, kinh phí xây dựng thấp 91 Tuy nhiên nên chọn giải pháp đầu dầm tạo khới với xà mũ trụ để tạo thơng thống cầu Trong trường hợp cầu nhiều nhịp dài cần vượt nhịp dài nên chọn giải pháp nối liên tục hoá dầm với xà mũ trụ để tăng độ vượt - Việc nghiên cứu đảm bảo giao thông nút cần đảm bảo triển khai mặt có, kết cấu ứng dụng nút cần đảm bảo thi công dễ dàng, thuận tiện, thời gian thi công ngắn sớm đưa vào khai thác, kiến nghị sử dụng kết cấu dầm thép liên hợp bê tông cốt thép 1.2 Về kết cấu mố trụ cầu Việc lựa chọn kiểu dáng kết cấu phải phù hợp với kiểu dáng kết cấu nhịp nói riêng, kiểu dáng cầu nói chung Khi lựa chọn kiểu dáng kết cấu trụ, việc phải đảm bảo yêu cầu chịu lực, chống nứt … theo quy trình thiết kế cầu hành, yếu tố kiến trúc, giảm thiểu việc chiếm dụng không gian cầu cần phải ý xem xét - Đối với loại trụ dùng để đỡ loại nhịp dầm I, Dầm T BTCTDƯL lắp ghép nên dùng loại trụ có xà mũ tạo khớp với đầu dầm, xà mũ dấu vào chiều cao kết cấu nhịp để tạo thông thoáng cho đường cầu - Đối với trụ cầu dùng để đỡ nhịp dầm liên tục nên dùng dạng cột tạo thơng thống cầu - Vị trí mố trụ đựơc bố trí phù hợp với hướng giao cắt đường giao cầu phù hợp với tổng thể kiến trúc cơng trình Đồng thời trụ kiểu móng trụ phải lựa chọn cần xét đến cho thi công trụ, kết cấu nhịp thuận lợi dễ dàng vị trí đặt trụ phải xét đến hệ thống cơng trình ngầm phía cầu theo quy hoạch giao thông tương lai Ngoài yêu cầu khả chịu lực, kích thước cấu tạo hình dáng kết cấu bên ngoài, màu sắc trụ yếu tố quan trọng tạo nên hình tượng kiến trúc cho cơng trình Do cơng trình người kỹ sư thiết kế nên đưa số giải pháp khác nhau, lên mơ hình 3D phối cảnh với tổng thể khu vực để phân tích lựa chọn kiểu dáng trụ hợp lý 92 Kiến nghị nội dung nghiên cứu tiếp: - Do thời gian nghiên cứu hạn chế nên đề tài nghiên cứu giải pháp kết cấu nhịp thông dụng Việt Nam dạng BTCT, BTCT DƯL chủ yếu Cần nghiên cứu bổ sung thêm dạng kết cấu nhịp kết cấu thép, kết cấu vòm ống thép nhồi BT dạng kết cấu nhịp ứng dụng cơng nghệ vật liệu để có nhiều giải pháp kết cấu nhịp cho cầu vượt nút giao thông đô thị - Cần nghiên cứu bổ sung chi tiết cấu tạo, công nghệ thi công chi tiết cho dạng kết cấu nhịp dầm thép liên hợp bê tông cốt thép dạng kết cấu nhẹ, thi công dễ dàng, thuận tiện, thời gian thi công ngắn sớm đưa vào khai thác 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05, Bộ giao thông vận tải, Nhà xuất Giao thông vận tải Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN - 4054-05, Bộ giao thông vận tải, Nhà xuất Giao thông vận tải Nguyễn Xuân Trục, Nguyễn Quang Đạo, Sổ tay thiết kế đường ô tô tập Nguyễn Xuân Vinh (1999), Thiết kế nút giao thông tổ chức giao thông đô thị, Nhà xuất Giao thông Vận tải Nguyễn Viết Trung, Hồng Hà, Nguyễn Ngọc Long , Cầu bê tơng cốt thép - Tập I, Tập II Đường đô thị yêu cầu thiết kế TCXDVN 104:2007, NXB Giao thông vận tải Nguyễn Viết Trung, Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép đại theo tiêu chuẩn ACI, Trung tâm tư vấn xuất Nguyễn Viết Trung (1997), Giáo trình - Cơng nghệ đại xây dựng cầu BTCT – Đại học Giao thông vận tải – Khoa sau đại học Đào Xuân Lâm, Đỗ Bá Chương, Mỹ học Cầu đường, NXB Giao thông vận tải 10 Lê Đình Tâm (2003), Cầu bê tơng cốt thép đường ô tô, NXB xây dựng 11 Đinh Quốc Kim, Thiết kế dầm hộp bê tông ứng suất trước đúc hẫng, NXB Giao thông vận tải 12 Chu Viết Bình, Nguyễn Mạnh, Nguyễn Văn Nhâm (2007), Thi cơng cầu, NXB Giao thơng vận tải 94 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN