Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu khả năng ứng dụng cầu khung cứng bê tông cốt thép nhịp ngắn dạng lắp ghép vào điều kiện Tp. Hồ Chí Minh

Nó mang đến nhỉ u lợi ích như khả năng thi công nhanh, khanăng chịu lực cao, chất lượng kết câu được ki m soát tốt, giảm thi usu ph thuộcvào di u kiện thời tiết Mac dù là một kết câu hữu

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHI MINHTRUONG DAI HOC BACH KHOA

TRAN VU AN

NGHIEN CUU KHA NANG UNG DUNG CAU KHUNGCUNG BE TONG COT THEP NHIP NGAN DANG LAP

GHEP VAO DIEU KIEN TP HO CHI MINH

Chuyén nganh: XAY DUNG CAU HAM

Ma nganh: 60 58 25

LUAN VAN THAC SI

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2013

Công trình được hoàn thành tai: Trường Đại học Bách Khoa - DHQG Tp.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THUỶ

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: TRAN VŨ AN MSHV: 11380338

Ngày, tháng, năm sinh: 20-01-1987 Nơi sinh: Sóc TrăngChuyên ngành: Xây dựng Cầu hầm Mã số: 60 58 25I TÊN DE TÀI: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG UNG DỤNG CÂU KHUNG CỨNGBE TONG COT THÉP NHỊP NGẮN DANG LAP GHÉP VÀO DIEU KIỆN TP HOCHI MINH

Il NHIEM VU VA NOI DUNG: Luận văn gồm các nội dung sau:Phần mở đâu

Chương 1: Tổng quan.Chương 2: Cấu tạo và phương thi công.Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 4: Mô hình tính toán.Chương 5: Kết luận, kiến nghị.II NGÀY GIAO NHIEM VU: 21-01-2013IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 22-11-2013

v CÁN BO HUONG DẪN: PGS.TS LE THỊ BÍCH THUY

Tp HCM, ngay thang nam 2013

CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO

PGS.TS LE THI BICH THUY TS LE BA KHANH

TRUONG KHOA KY THUAT XAY DUNG

LOI CAM ON

BD cóth thực hiện được d tài nay, dau tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thànhnhất đến cô PGS.TS Lê Thị Bích Thui; người đã tận tình ch dẫn va có những gópý vô cùng quý bau gi p tôi hoàn thành nghiên c u này.

Xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc và các đồng nghiệp ở Xí nghiệp TVTKĐường bộ - Công ty CP TVTK Giao thông van tải Phía Nam Tedi South đã tạodi u kiện thuận lợi c ng nhưh trợv thong tin, tài liệu trong thời gian qua.

Xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS Phùng Mạnh Tiến, thầy TS Đặng Đăng Tùngđã có những đóng gop tích cực khi phản biện luận văn của tôi.

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu s c đến gia đình va cham nhữngngười ở phía sau luôn gi pd tôiv mọi mặt, tạo mọi đi u kiện cho tôi hoàn thànhluận văn này.

ABSTRACT

Starting rom the development o society, transport in rastructure system inour country has rose to constantly ith lenti ul and diverse design or short spanbridges, beside current option that use the simple beam structure, e may considershort span, rigid rame bridge This is precast constructional structure Thisstructure has been designed and used or a long time in many countries around theorld It brings many bene its such as the ability to ast execution, high bearingcapacity, hight quality control, reduced eather dependency Although thisstructrure 1s very advantage and be used or a long time, e have no study andapplication this structure in our country Considering the characteristics otransportation in rastructure in Ho Chi Minh City, requirements or rapidconstruction progress and many bene its rom short span, rigid rame bridge, e cansee that this structure have high applicability So that the study about theapplicability o this structure in Ho Chi Minh City is very necessary This pro ectanalyses to clari y the bearing capacity mechanism and compare structurallye icient bet een short span, rigid rame bridge and simple beam bridge This thesisis the beginning o detail researches in uture to develop a process design andconstruction ith conditions 0 Ho Chi Minh City in particular and the country ingeneral.

TOM TAT

Xuất phat t sự phát tri n của xã hội, hệ thống ha tang giao thông trong nướcđã vươn lên không ng ng với những thiết kế phong ph , đa dạng Đối với các cầukh u độ ng n thì ngoài phương án dùng kết cấu dam giản đơn như hiện nay thiphương án dùng kết cau cầu khung c ng nhịp ng n bê tông cốt thép dạng 1 p ghépnên được xem xét Kết cau này đã được ra đời và được ng d ngt khá lâu ở nhi unước trên thé giới Nó mang đến nhỉ u lợi ích như khả năng thi công nhanh, khanăng chịu lực cao, chất lượng kết câu được ki m soát tốt, giảm thi usu ph thuộcvào di u kiện thời tiết Mac dù là một kết câu hữu ích va được sử d ng khá lâu,tuy nhiên tính tới thời đi m hiện tại thì ở nước ta chưa có công trình nào nghiên c uc ngnhư ng d ng thực tế kết cấu dạng này Xét đặc đi m ha tang giao thông tạikhu vực Tp Hồ Chí Minh, yêu cau v tiến độ thi công nhanh c ng như những lợi íchmà kết cau cầu khung c ng nhịp ng n bê tông cốt thép dạng | p ghép mang lại thìđây là kết câu có tính ng d ngcao o đó việc nghiên c u khả năng ng d ng kếtcau này đối với khu vực Tp H6 Chí Minh là rat cần thiết M c tiêu của đ tài là thựchiện các phép phân tích, đánh giá đ làmr cơ chế chịu lực và so sánh hiệu quả vmặt kết câu so với cầu dam thông thường D tài là sự mở đầu cho những nghiênc u rong tương laid cóth xây dựng quy trình thiết kế, thi công phù hợp với đi ukiện Tp Hỗ Chí Minh nói riêng va trong nước nói chung

IVMỤC LỤC

LOT CAM 00) iTOM TAT oioccccccccccccccccscscscsscscscsscscscsscscscsscscsvsscscssscscssecsesssecssssecavsssecstsssestsssseasanees iiABSTRAACT - - 5< c1 S3 151111 1515111115111 151111511011 11 0101111111111 1111 co iiiMUC LUC 2 ivDANH MỤC CAC BANG BIBU cccccccccssesscscscseseccecscscsssssvsvscscscssececscscacasavavaans VDANH MỤC CÁC BIEU ĐÔ VÀ HÌNH ẢNH 5-5 cEcsxcxexekeeeed viPHAN MO DAU TÍNH CAP THIẾT VÀ MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU CUA119 0 |1 Tính cấp thiết của đ_ tải: -G- k1 s1 ST TT H1 greg |2.M c tiêu nghiÊn € U: 1000100301113 3111119993331 1101111111 SE 00055511 ke 23 Đối tượng và phạm vi nghiên C ui c2 E+E+E+E+ESEEEEEEEEEEEckekekeeeeeeereree 2A Phuong phap nghién 00 111177 ~ a2 25s Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đ tài: ¿2s + EksxtEeEsEekekeerersrsed 2CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE ĐẶC DIEM TỰ NHIÊN, HA TANG GIAOTHONG TP.HCM VA NHUNG UNG DUNG CUA CAU KHUNG CUNGNHỊP NGẮN CT1 H110 T111 TT TT HH1 TT greg 41.1 Sơ lượtv đặc đi m tự nhiên và ha tầng giao thông tại khu vực Thanh phố HồCHI MINN: 01155 -a4 41.1 1 Địa hình, địa chất và thui van esceeseecseesseesseecseesseeeseeeseeeseeesneesneesneesneeneeeseees 5D1 PA nn 61.1 3 Đi u kiện xã hỘI - - c1 1392011391111 1111 1111901 1H ng nh 6

1.1.4 Di u kiện cơ sở hạ tầng ¬— 6

1.1.5 ĐI u kiện g1ao thong: - - - << << c c1 1133111111111 1 11111 1110025561 kg 71.1 6 Nhận XÉT: - ĂQQ ng TH HH nh 81.2 Van đ chi u dải nhịp cầu đối với đi u kiện địa chất, thui văn tại TP.HCM 81.3 Cau khung c ng nhịp ng n va một số thành tựu đạt được của cầu khung c ngnhịp ng_n trên thé GiGi: -¿- - kkk9E9E9 9 SE cc S911 111151515 1111111 cxnrrerree 91.3 1 Kết cau một nhịp - - k1 E331 919 5E E111 H11 11 xe 101.3 2 Cầu vượt đường 6 tÔ: - - k1 11 11915 51 111111 ng g1 ru 111.3 3 Cầu vượt đường § tt ecccccscscscscsesecssccecsssssvsvsvsvscsesesesecscscssssasasevavevsvstseseeees 11

1.3 4 Cầu vượt dân sinh: eseeseesseesseesseessccsecesscenscsssecsscensecsscensecnsesasceneeensceneeneeeees 121.3 5 CẦU VƯỢT SÔNg:: - G1111 1111511511111 1111111111111 00 xe 121.3 6 Cầu bảo vệ đường ống, công trình ngÌm:: - ¿+ 6 k+k+E#E+EeEsEsrerererees 131.3 7 Kết cau nhỉ u nhịp - SE 3391919 5E ST TcvTng H T1g g1 xrxrvto 13

1.4 Hướng phát tri n của cầu khung c ng nhịp ng n ở Thanh Phố Hồ Chí Minh 14

1.4 1 Kết cau cầu thông thường như các dạng cầu dầm nhịp ng n 14

1.4 2 Cầu vượt công trình ngẦm - - - E9 SE cvcvcv E111 xreei 141.4 3 Cầu trong nút giao khác m € «cv E11 rrrees 15CHUONG 2 CẤU TẠO VÀ THI CONG - <5 5 5s < sex csesevee 172.1 Tổng quátv câu khung c ng nhịp ng I: - «<< xxx eeeeeeeeeeee 172.2 Câu {ạO co tre 182.2 1 Cau tạo cuing: -¿- - s99 ST c cv 1111111111113 11111111 greg 182.2 2 Cau tạo kết cầu khung dang Lio ccscscsescsssssssececssssssscscsesesescscscecesasavavavens 192.2 3 Cau tạo kết cầu khung dang 2:3 ccscscsesesssssssesecsssssvevscsesesesececscscesasasevevens 202.2 4 Các loại liên kết trong cầu khung c_ng nhịp ng n: -5-5-55s+escscse 212.2 5 Cau tạo khối MON? we eececccceesesssecsesesesesececscscecscsssvsvevsvsvsesesecscscacasasavavavens 212.2 6 Cau tao tường đầu, tường cánh oe eescseseceseccecscssssssscscsesesescecscecesasavavavens 222.3 Quá trình thi cÔng - 00100101001 111111111 111800350 11111000661 kg 23CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUY ẾT s2 << se xseEksevkserxereserksete 323.1 Tác d ng của lớp đất d p: <sSxchch ch 11111115 1111111 ng rreg 323.1 1 Phân bố hoạt tải qua lớp đất d p: ¿- - cs+E+EsESEExEk cv ekekekreeeeree 323.1.1.1 Phân bố ưng suất của đi m trong n n đất theo AASHTO (phương pháp,Veini9) 1 ố 33

3.1.1.2 Phan bố ng suất của đi m trong n n đất khi chịu tải phân bồ trên diện tíchhình chữ nhật trên mặt dat (bài toán Newmark): - << s+2 343.1.1.3 So sánh phương pháp AASHTO và phương pháp Newmark: 35

3.1.1.4 Tác d ng làm giảm hiệu ng của hoạt tải thông qua lớp đất đ p: 36

3.1 2 Tác d ng sinh ra nội lực ngược chi u với nội lực do tải trọng ngoài: 38

3.2 Sự là việc của kết cau khi chưa xét ảnh hưởng của lớp đất đ p: 40

3.3 Lý thuyết phương pháp ÍỰC:: - xxx EE9E#E#ESESEEx ST cctcgvg gen rreg 413.4 Giải nội lực kẾt cầu: ees eeseesseesseessneesneesncesneeseeesecesneesscesneesecesneesneesneesneenseesneesneee 423.4 1 Phân tích sự làm việc của kết cau dạng 1 (khung ba cạnh th ng): 42

vi3.4 2 Phân tích sự làm việc của kết cau dạng 2 (khung hai bản biên th ng và ban

3.5 So sánh nội lực của các dạng kết cấu khi khơng xét lớp đất đ p: - 453.6 KẾT lUẬN: -.- S211 1 1 111 1215151111151 111511111511 11 1511110511111 11 11111111 tk 46CHƯƠNG 4 MƠ HÌNH TÍNH TỐN -.< 5-2 55s seSs+sessssesersesssse 47AL Mat C t r0 ——-Ố ,ƠỎ 470 0ì: 006i) - Ơơ 484.3 Tải trọng thiẾt KẾ - - - kk11119E9E5 E111 T111 11011 11111111111 greg 484.4 Thơng $6 kết CẤU: - G1111 5 1111111 1 1 1111111111115 T1 T11 rreg 524.5 Sơ đồ tính tOán: - ¿5-56 SE 3E 122121112111 2111121111 1511111111111 0111 tre 534.5.1 SƠ đỒ Ï-]: - << 1 S3 15112111515 111111 111511111511 11 1.11111511111011 11.1111 rrrkg 544.5.2 SƠ dO Ï-2: - c1 1 11 1115111111215 111111 111151111115 1111 1111111 1111112111111 rrrk 564.5.3 Sơ đỒ 2-Ì: -c c1 1 11 1112111111211 111111 1111511111111 11 1111111011111 111111 574.5.4 SO đỒ 2-2: vocceecccccccccscscscscsssscscsssscscsssscscsssscsvsscscsvsscscsvsscsesvsssscsvsscsvsesscsesnsecessvees 594.5.5 Sơ đồ dầm giản GON: cccccecccscsssssssscscsescsesssesssecscscsssssvscsvsesesescecscecesasavevavens 614.6 So sánh kết quả tinh ton: ccccccsssssssscscscsesesesesecscscsssssvscsesesesesececscacasasavavavens 614.6.1 So sánh trường hợp cĩ và khơng cĩ lớp đất d pt eccccccscscsesesessstccsssseseeees 624.6.2 So sánh v mặt tiết diện yêu CẦU: ¿+ EE+E+E+ESESEEx SE rererree 634.7 Khảo sát mối quan hệ giữa bán kính cong của bản đ nh của kết câu khung dang

2 với tiết diện YEU CÂU GG 01 000000111319993331 11101111 1111111190002 1 11111 khe 654.7.1 Mơ hình tính tộn - E132 1 0111301 nh re 654.7.2 Kết quả nội LUC : ¿- - k k1 5 ST T1 11111 11111111111 ng greg 674.7.3 Nhận XẾT: -LccccQQQnn ng ve 71KET LUẬN, KIÊN NGHỊ, (S9 E1 1E TT ngưng 72I KKẾ( luận: c E1 E13 111 111111111511 1111511 111111111511 1111 011110 722 Kiến nghị hướng nghiên c u cho tương lai: «5s + Sex +keveeeeeeeeee 74TÀI LIEU THAM KHẢO - (S333 S3 E1E19E5 5 11111 greg 75PHU LUC wiiccccccccccsescssecsseccssecssecesuccesecesuccesecesuecsnecesucssuccssecesucersecesueesuesssetesueessesesneeee 16

DANH MUC CAC BANG BIEU

Bang 2.1: Kích thước cau khung c ng nhịp ng n dang Ì -5-5s5s+s+sssse 19Bảng 2.2: Kích thước cau khung c ng nhịp ng n dạng 2 -2-5ss+s+s+escse 20Bảng 3.1: Bi uth _c nội lực thành phần - 6-6 S‡E+E+ESESESEEEEEEEkeEekekeeeeeeeree 43Bang 3.2: Bi uth c nội lực thành phần ¿6-6 S‡E+E+ESESEEEEEEEckckckekekeeeeeree 45Bang 4.1: Tải trọng tính tOáñ - ( ( c c01010100111111111111111999331 1111111 1kg ng và 49Bảng 4.2: Các hệ số tải trọng thường XuyÊP - - SE SE cvckckekekeereeree 49Bảng 4.3: Chi u cao đất đ p tương đương - - - sgk gererree 51Bang 4.4: Đặc trưng hình học - - (<< 00111111111111188923 11111 11kg gi 54Bảng 4.5: Thông số tai trong ccccccccscssssssssssscsssescsesesecscecscsssvsvsvsvsesessececscnsasasavavens 54Bảng 4.6: Kết quả nội lye vcccccescseccsscsssssssssssesescscsesececscscacscassvsvsvsvsvsesesecscscssasavavavans 55Bảng 4.7: Thông 6 tải frỌng - s1 111111 11111 ng greg 56Bảng 4.8: Kết quả nội lie - - E xxx E1 9111511111111 11g greg 57Bang 4.9: Đặc trưng hình học (00100 011111111111111888231 111111 nhi 57Bang 4.10: Thông số tải trọng «cv H111 51111111111 greg 58Bảng 4.11: Kết quả nội lie - - + S333 E111 E1 11111 vn greg 59Bảng 4.12: Thông 6 tải trỌng tt 1111111111111 greg 59Bảng 4.13: Kết quả nội li - - + S311 EEEE9E E111 1 11v greg 60Bảng 4.14: Kết quả nội lc - - - + S311 E111 E111 1 111gr rreg 61Bảng 4.15: Tong hợp nội lực occ ecccceccsecscesessssssscscscscsessecscecscecavsvsvsvevsvscsesecasavavavens 62Bảng 4.16: Tong hợp nội lực - cv 1111115111111 11k nkrrrree 62Bảng 4.17: Tong hợp yêu cau tiết diện - 6k kEE+ESESESEExSgvcvcv cv gererreg 64Bang 4.18: Đặc trưng hình học << << c1 1001 01111111111111188231 1111111 ng gi 65Bảng 4.19: Thông 6 tải trọng «cv 11151111111 greg 66Bảng 4.20: Kết quả nội lc cccceseccsccscsssssssssssescscscsesecscscacscsssvsvsvsvscsesececscscnsasavavaans 67

DANH MUC CAC BIEU DO VA HINH ANH

Hình 1.1: Bản đồ Thành phố Hồ Chí Minh - 2 2s +£+E£EE+E+E+E+EeEE+E+EeEsreei 4Hình 1.2: Cau khung c ng dang oval - «<< k+kkk+E#E#E#ESEEEESEckckekekekerrreree 9

Hình 1.3: Cảng hàng không quốc tế Piedmont-Triad, B c Carolina, Hoa K 11

Hình 1.4: Cầu vượt đường s t tai thành phố Cleveland, Bang Ohio, Hoa K 11

Hình 1.5: Cầu vượt dan sinh tai Columbus Drive, Chicago, Illinois, Hoa K_ 12

Hình 1.6: Cau vượt suối Jefferson County, Kentucky, Hoa K _ 12

Hình 1.7: Cau bảo vệ đường 6ng v.ccccccccsssssesscscscsesesecscscscsssssvevsvsesesesecscscnsasavavavens 13Hình 1.8: Cầu vượt sông tại thành phố Cheboygan, Bang Michigan, Hoa K 13

Hình 1.9: Cầu vượt sông nhỉ u nhịp - + 26k +E+EE+E+E+EeEEEEEEEEEEeEererkrkrrerees 14Hình 1.10: Cau vượt sông một nhịp - k+kk+Ek#E#E+ESEEEEEEEEEkckckekekeererree 14Hình 1.11: Cau vượt công trình ngẫm - St k#E#E#ESESEEk SE ckckcvcvgvrveerree 150000/0290: 0110 15Hình 1.13: Cau vượt đường s teiccccccccccscsssssssssscscscscsesesssscececscessvsvsvsvsvscsesesesavevavens l6Hình 1.14: Cau vượt thông thường - - - kkkk#E#E#ESEEExEkSkckcvcvcvgvrererree l6Hình 2.1: Một kết cấu cầu hoàn ch nÌh - ¿2+2 + +E+E+ESEE£E+E+E+E+EEEEeEeErErererersrred 17Hình 2.2: Mẫu thí nghiệm đầu tiên của Bebo Arch System - 5-2-5 55c: 17Hình 2.3: Mặt c t dọc đi n hình - << << << SE 1111111133331 1 111v va 18Hình 2.4: Các bộ phận của cầu khung c ng nhịp ng n 5 5655+s+s+e+escse 18Hình 2.5: Công trình dùng kết cau khung dạng 1 hoàn ch nh - - 2s: 19Hình 2.6: Cau tạo chung - - - s99 9E xExSSccv T911 0111911111111 111v ng greg 19Hình 2.7: Công trình dùng kết cau khung dạng 2 hoàn ch nh - - 2s: 20Hình 2.8: Kết cau khung dạng 2 «s33 E191 E1 111 1 1 111g nrrerreg 20Hình 2.11: Sơ đồ vị trí các mối NGI] p ghép - - + + +E£k+E+x+xeEeeeeseee 21Hình 2.12: Chi tiết các liên Keto eeceesseesseecssecsecesecesecesscesscenscessccnscenseenseeneeenseenseenes 21Hình 2.13: Cau tạo khối mOng cceccccccsssssssescscsesesescscscsssssssvevsvscsessececscnsasavavavens 21Hình 2.14: Cau tạo khối mOng - «<< EEEEEESESEEEk ket rerree 22Hình 2.15: Khối neo tường cánh «s33 EEEEE SE SE ccưccgvnegerreg 23Hình 2.16~2.31: Thi công móng - - E331 3331111399993 1111111111111 v2 23

vilHình 2.32~2.38: Thi công CaU ccccccccccsssssssssesescsesesesessscecscsssvevsvsvscsesececscucnsasavavaans 29Hình 3.1: Diện tích tiếp xúc của tr e bánh xe với mặt đường - - s 33Hình 3.2: Phân bố hoạt tải qua lớp đất đ p theo AASHTO -5-cscssesescee 34Hình 3.3: Phân bố hoạt tải qua lớp đất đ p theo Newmark - 5s +s+ssescse 35Hình 3.4: Bi u ng phân bố ng suất dưới đấtn n đối với xe hai tr e 35Hình 3.5: Bi u ng phân bố ng suất dưới đấtn n đối với xe ba tr e 36Hình 3.6: Mỗi quan hệ giữa ng suất theo độ sâu 2 22+s+s+Est+e+xeesreei 37Hình 3.7:M c độ giảm tác d ng của hoạt tải qua lớp đất đ p -c«: 37Hình 3.8: Mặt c t ngang kết cấu -¿- - + Sk E9 5E 1 1115111111111 11111 xe 38Hình 3.9: Bi u đồ moment dam giản đơn nhịp L=12m 226 s+E+£+EsSse 38Hình 3.10: Khung siêu tinh bậc 1 chịu áp lực ngang của dat - s<s: 39Hình 3.11: Moment do tải trọng ngang (sơ đồ tính ở hình 3 10) - +: 39Hình 3.12: Khung siêu tĩnh bậc 1 chịu áp lực d ng của đất -.- - s+sscs¿ 39Hình 3.13: Moment do tải trọng ngang (sơ đồ tinh ở hình 3 2) - - - +: 40Hình 3.14: Sơ đồ tính toán cầu khung c_ng nhịp ng n dạng oval - s: 40Hình 3.15: Sơ đồ tính nội lực mặt c t bất k_ -. +: Secz sec EsEcEseEseseserssd 41Hình 3.16: Sơ đồ tính kết cau cầu khung ¢ ng dang l -¿-26©s+s+s+e+escse 42Hình 3.17: Bi u đồ moment do tải trọng ngoài - - - + + + xxx eveveeeeeree 42Hình 3.18: Bi u đồ moment do tải trọng GON VỊ - << c5 SS + sa 43Hình 3.19: Sơ đồ tính kết cầu cầu khung ¢ ng dạng 2 2 6s+s+x+x+esesese 44Hình 3.20: Bi u đồ moment do tải trọng ngoài - - - + + + xxx ckeveveeeeeree 44Hình 3.21: Bi u đồ moment do tải trọng GON VỊ - << c5 SS + sa 44

Hình 3.22: Bi uđồ ng suất kéo lớn nhất tại tiết diện nguy hi m của các dang cầu

VillHình 4.4: Cầu dầm giản đơn vượt tuy6n ec cccccccscsesssssscssssssssscscscsesessscscscesassvevens 48Hình 4.5: Xe tải thiết kẾ c: tt hy HH2 rrrrrrrrie 51Hình 4.6: Xe hai tr e thiẾt kẾ ¿S2 SE E2 SE E5E5E31115211151111111 1111 te 52Hình 4.7: Tải trọng làn thiết k6 - «s3 EEEEEESEE ST ccưccvgvnegerreg 52Hình 4.8: Sơ đồ 1 (cầu khung c ng dang Ì) -¿- - ss+E+EsEExEEkckckckekeeeeeeesee 52Hình 4.9: Sơ đồ 2 (cầu khung c ng dạng 2) -¿- - s+E+E+ESESEEkEkckckckekekeeeeeree 53Hình 4.10: Mặt c t ngang cầu dạng 1 (có lớp đất đ p) s s s+x+x+xeeseseseee 53Hình 4.11: Mặt c t ngang cầu dạng 2 (không có lớp đất đ p) - -s+s+cscs¿ 53Hình 4.12: Tiết diện khung . - + + + s33 EEEEEESE SE ccưccvgvngegreg 53Hình 4.13: Sơ đồ tính toán 1-1 oe es eeseesseesseesseeesecesecesscesecesscesscenecenscenscensceneeeneenseenes 55Hình 4.14: Quy ước dau moimeit ¿2-2 + + +E+k+E+E#EEEE+E£EeEEEEEEEEEEEEEEErkrkrrerers 55Hình 4.15: Sơ đồ tính toán 1-2 - -c:c+c2ctttritrrttrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrirrrirrrrie 56Hình 4.16: Sơ đồ tính toán 2-1 c¿-ccc+cx2rtzritritrrrtrrrrrrrrrrrrrrirrrirrrirrrrre 58Hình 4.17: Sơ đồ tính toán 2-2 esceeceesssesseesseeeseesesesecesecesscesscenscensecnseeneeeneeeneeenseeees 60Hình 4.18: Sơ đồ dam giản đơn - «s33 EEEEE SE SE gccưccgvngerreg 61Hình 4.19: Cau tạo mặt c t dam o.cecccccccccccscscsssscscscssesescesesesessescsesecsesessescseseescseseeseas 61Hình 4.20: Sơ đồ tính toán Ri eseeseesseesseesseeeseesecesecesecesscesscenscenscenseenseeneeeneenseenes 65Hình 4.21: Kích thước khung trong sơ đồ tính toán Rỉ 2-5-5 2 s+s+s+£szee 66Hình 4.22: Mối quan hệ giữa moment tai giữa nhịp và bán kính cong của bản đ nh68Hình 4.23: Mối quan hệ giữa moment tại nút khung và bán kính cong của bản đ nh68

Hình 4.24: Mối quan hệ giữa ng suất kéo nguy hi m nhất trên tiết diện tại giữa

nhịp và bán kính cong của bản ở nh - 55s 33+ svvrssssssssa 69Hình 4.25: Mối quan hệ giữa ng suất kéo nguy hi m nhất trên tiết diện tại nút

khung và bán kính cong của bản d nh 22555 << sseeeesss 69Hình 4.26:

Hình 4.27:

Bi u đồ mối quan hệ giữa ng suất kéo nguy hi m nhất trên tiết diện tạigiữa nhịp và bán kính cong của bản d nh 555 5s ss+++sssss2Bi u đồ mối quan hệ giữa chỉ u cao của tiết điện và bán kính cong củabản đ nh

PHAN MỞ MỞ DAU: TÍNH CAP THIẾT

VÀ MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU CỦA ĐÈ TÀI1 Tính cấp thiết của đề tài:

Xuất phat t sự phát tri n không ng ng của xã hội, hệ thống cơ sở hạ tangtrong nước đã vươn lên không ng ng với nhỉ u thành tựu nổi bật Hiện nay, cáccông trình giao thông nói chung và công trình cầu nói riêng đang rất phát tri n vớicác kết câu cầu kh u độ lớn, thiết kế phong phú, đa dạng Bên cạnh đó, kết cầu cókhu độnh c ng khá pho biến nên đa dạng hoá kết cau cầu kh u độ nh là mộtnhu cau cấp thiếtđ đáp ng sự phát tri n của xã hội

M c tiêu của công tác thiết kế cầu là ng với kh u độ và tĩnh không yêu cầuthì cần lựa chọn kết cấu cầu như thé nào là có lợi v mặt kinh tế, kL thuật c ng nhưsự thuận tiện v mat thi công và có tính th m mi lcao.

Xétv mặt đi u kiện tự nhiên và hạ tầng giao thông của khu vực Thành phốH6 Chí Minh (TP.HCM) thường xuyên chịu nhỉ u tác động bat lợi của thời tiết vàxétv yêu cầu sử d ng kết cau thi công nhanh như hiện nay thì việc áp d ng kếtcau cầu khung c ng bê tông cốt thép nhịp ng n dạng | p ghép (gọi t t là cầu khungc ng nhịp ng n) là khả thi Các kết cấu nay cóth đáp ng được đòih iv kh uđộnhịp với tính th m mi 'cao, chỉ phí xây dựng hợp lý va đã được ch ng minh là kếtcầu có ưu thé trong nhi u nước trên thế giới Ngoài đặc đi m là kết cau thi côngnhanh và có tính th mmi 'cao, đặc đi m nỗi bat của kết câu dạng này là có sự phânchia nội lực đi u đặn hơn lên cách thành phân của kết cấu nên tiết diện thanh mảnh,tăng khả năng chịu lực cầu kiện

Nhận thay day la mot kết cầu có nhi u loi v mặt kinh tế, kU thuật c ng nhưkhả năng ng d ng cao nhưngt trước đến nay vẫn chưa được quan tâm đúng m cvà chưa được nghiên e uc th nên sau này khi có nhu cầu ng d ng kết cau nays không tránh gặp phải nhi u khó khăn T đó mà việc tiễn hành các phép phântích đánh giáv đặc đi m cấu tao, cơ chế chịu lực c ng như khả năng ng d ng củaloại kết cầu này vào đi u kiện nước ta đặc biệt là ở TP Hồ Chí Minh là cấp thiết vàcân được nghiên c uc th.

2 Mục tiêu nghiên cứu:Kết cau cầu khung c ng nhịp ng n rất phong phú và đa dạng v dang mặt c t,đặc đi m cau tao, m c đích sử d ng va phạm vi ng d ng Đây là loại kết cau đãphát trí nt rất lâu ở nhi u nơi trên thế giới bởi hi u quả kinh tế, khả năng ngd ng và tính mi 'quan cao M c tiêu của đ tài là thực hiện các phép phân tích,đánh giá đ làm rõ hơn cơ chế chịu lực và hiệu qua v mặt kết cầu của cầu khungc ng nhịp ng n so với cầu thông thường.T đó giúp lựa chọn kết cau phù hợp vớikh u độ và tĩnh không yêu cầu nhưng có chỉ phí xây dựng hợp lý nhất.

Vi đây là kết cau rất phong phú và đa dạng v chủng loại nên trong khuôn khổcho phép của đ tài luận văn này, ch tiễn hành các tính toán v một số dạng kết cauđi n hình có cùng kh u độ đ có cơ sở so sánh và đánh giá sự phù hợp với đi u kiệnđịa chất thui 'văn c ng như yêu cầu v hạ tầng giao thông trong nước.T đó làm rõcác van đ sau:

© Cơ chế làm việc và khả năng chịu lực của kết cau.e So sánh một số dạng câu cầu khung c ng nhịp ng n1 p ghép.3 Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu:

Đối tượng nghiên c u của đ tài là kết cau cầu khung c ng nhịp ng n bê tôngcốt thép dang | p ghép dùng cho kết cấu cầu vượt sông, cầu cạn và cầu vượt côngtrình ngâm Phạm vi nghiên c u của đ tài luận văn là đưa ra những đánh giá sơ bộv ưu đi m, nhược đi m của kết cấu cầu khung c ng nhịp ng n và phạm vi áp d ngcủa kết cau này đối với đi u kiện tự nhiên và hạ tầng giao thông tại khu vựcTP.HCM.

4 Phương pháp nghiền cứu:Dựa trên cơ sở các đi u kiện tự nhiên và hạ tầng giao thông tại khu vựcTP.HCM, tiến hành lựa chọn và mô hình tính toán sơ đồ kết cấu phù hợp.T kếtquả thu được, tiễn hành các phép phân tích, đánh giáv kết cấu

5 Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:Kết cấu cầu khung c ng nhịp ng n có nội lực đặc biệt là moment uốnnh hơnso với cầu dam giản đơn do hiệu ng khung và hiệu ng giảm cường độ của hoạttải của vật liệu đ p trên đ nh kết cau D tai làm rõ đặc đi m trên thông qua các mô

hình tính toán c th T đó thấy được ưu di mv mặt kết câu của cầu khung c ngnhịp ng nso với cầu dầm giản đơn thông thường.

Việc áp d ng cầu khung c ng bê thép nhịp ng n dang | p ghép không chđem lại lợi ich v mặt nội lực mà còn đem lại lợi ich v mặt dân sinh do đây là mộttrong những dạng kết cau thi công nhanh Đối với các khu vực đông dân cư và cómật độ giao thông dày đặc như TP.HCM thì đặc đi m thi công nhanh là một ưu thếrất lớn trong việc lựa chọn kết cầu Do đó một nghiên c u, đánh gia mang tính tongquan v kha năng ng d ng cầu khung c ng nhịp ng n bê tông cốt thép dang | pghép vào xây dựng câu ở TP.HCM là rất cần thiết

1 Tính cấp thiết của đ_ tải: -G- k1 s1 ST TT H1 greg |2.M c tiêu nghiÊn € U: 1000100301113 3111119993331 1101111111 SE 00055511 ke 23 Đối tượng và phạm vi nghiên C ui c2 E+E+E+E+ESEEEEEEEEEEEckekekeeeeeeereree 2A Phuong phap nghién 00 111177 ~ a2 25s Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đ tài: ¿2s + EksxtEeEsEekekeerersrsed 2

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE ĐẶC DIEM TỰ NHIÊN, HA

TANG GIAO THONG TP.HCM VA NHUNG UNG DUNG

CUA CAU KHUNG CUNG NHIP NGAN

1.1 So lượt về đặc điểm tự nhiên va ha tang giao thông tại khu vực Thanh phốHồ Chí Minh:

Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) n m trong khu vực chuy n tiếp giữavùng Đông Nam Bộ và vùng Tây Nam Bộ, phía B c giáp Bình Dương, phía TâyB c giáp Tây Ninh, Đông và Đông B c giáp Đồng Nai, Đông Nam giáp Ba Rịa —V ng Tàu, Tây và Tây Nam giáp Long An, Nam giáp bi n Đông.

ì |

—

ie 4 RAla:

Hình 1.1: Bản đỗ Thành phó H6 Chí Minh [1]Đây là một trong đầu mối giao thông lớn, nối li n với các địa phương trongnước và quốc tế Có hệ thông Quốc lộ 1A nối li n TP.HCM với các t nh phía B cvà Đông B ng Sông Cửu Long, Quốc lộ 22 đi Tây Ninh nối li n Campuchia, Quốclộ 13 qua Bình Phước nối li n Quốc lộ 14 kéo dài suốt Tây Nguyên, Quốc lộ 51 nốili n Đồng Nai và Bà Ria— V ng Tàu, Quốc Lộ 50 đi Long An, Ti n Giang và nhỉ ut nh lộ nối trực tiếp các vùng xung quanh Đường s t thống nhất B e — Nam, sânbay quốc tế Tân Sơn Nhất

EN Bang La Nga |

Bên cạnh sự phát tri n không ng ng như hiện nay Thành phố c ng đang đốimặt với những thách th c lớnt nhi u vẫn đ xã hội Hạ tang cơ sở không đủ đápng cho tốc độ phát tri n kinh tế va sự gia tăng dân số quá nhanh Tình trạng tnt cgiao thông, ngập nước, ô nhiễm môi trường đang ngày một phố biến và trở thànhnổi ám ảnh của nhi u người.

1.1 1 Địa hình, địa chất và thuy vănThành phố n m trong khu vực chuy n tiếp giữa vùng Đông Nam Bộ và vùngTây Nam Bộ Địa hình thuộc dạng đồng b ng thấp, cao độ giảm dant phía TayB c sang phía Đông Nam, nhỉ u nơi còn là vùng tr ng.B_ mặt địa hình tương đốib ng ph ng, bị chia c t mạnh bởi mạng lưới sông ngòi, kênh rạch Chi u cao địahình thấp dant Tây B c xuống Đông Nam, độ dốc không lớn | m

Các lớp đất yếu (thường là bùn sét, bùn á sét, bùn á cát, có nơi là đất than bùn,cát mịn ) phân bố rộng rãi ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh bao gồm các quậnhuyện ven và cả nội thành như: Quận Binh Thanh, quận 2, quận 6, quận 7, quan 8,quận 4, Nhà Bè, Cần Giờ Các vùng đất yếu ở thành phố Hồ Chí Minh thấy tậptrung ở: một phần quận Bình Thạnh, quận 6, quận 2, quận 8, quận 7, quận 4, cảngHiệp Phước - Nhà Bè, huyện Bình Chánh, huyện Nhà Bè, huyện Cần Giờ

Thanh phố n m giữa hai con sông lớn là sông Sài Gòn và sông Vam C Đông,nhưng lại chịu ảnh hưởng nhỉ u bởi hệ thống sông Đồng Nai Ngoài tr c các sôngchính k_ trên ra, thành phố còn có mạng lưới kênh rạch ch ng chit, như ở hệ thốngsông Sài Gòn có các rạch Láng The, Bàu Nông, rạch Tra, Bến Cát, An Hạ, ThamLương, Cầu Bông, Nhiêu Lộc-Thị Nghè, Bến Nghé, Lò Gốm, Kênh T , Tau H,Kênh Đôi và ở phần phía Nam Thành phố thuộc địa bàn các Nhà Bè, Cần Giờ mậtđộ kênh rach day đặc; cùng với hệ thống kênh cấp 3-4 của kênh Đông-Củ Chi vàcác kênh đào An Hạ, kênh Xáng, Bình Chánh đã giúp cho việc tưới tiêu kết quả,giao lưu thuận lợi và đang dần dan t ng bước thực hiện các dự án giải t a, nao vétkênh rạch, ch nh trang ven bờ, tô di mvw d p cảnh quan sông nước, phát huy lợithế hiểm có đối với một đô thị lớn

Chế độ thu van của thành phó chịu tác động qua lại bởi hệ thống sông ĐồngNai, sông Sai Gòn và sông Vàm C Đông, cùng với thui 'tri u Hầu hết các kênh

rạch và một phan hạ lưu sông Sài Gòn, sông Đồng Nai đ u chịu ảnh hưởng của thultri u H ng năm vào khoảng tháng 9 đến tháng 11 Âm lịch, thành phố đ u cónhững đợt tri u cường mạnh, nhất là ở các khu vực ngoại thành, gần sông và cửasông như: Thủ Ð c, Hóc Môn, quận 12, quận 6 Cao độ mặt đất ở một số khu vựccó chênh cao không lớn so với mực nược sông Đi u nảy dẫn đến thường xảy rangập do mưa lớn hoặc do tr! u cường.

1.1.2 Khí hậu:Thành phố Hồ Chí Minh n m trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo.C ng như các tnh ở Nam bộ, đặc đi m chung của khí hau — thời tiết TPHCM lànhiệt độ cao đ u trong năm và có hai mùa mưa — khô rõ ràng làm tác động chỉ phốimôi trường cảnh quan sâu s c Mùa mưat tháng 5 đến tháng 11, mùa khôt tháng

12 đến tháng 4 năm sau.1.1 3 Điều kiện xã hội

Thanh phố Hồ Chí Minh là trung tâm của khu vực phía Nam nên tập trung rấtnhỉ u cơ quan, công ty, khu công nghiệp, hệ thống nhà hàng khách sạn Đây c ngkhu vực có số dân lớn nhất cả nước với có tốc độ phát tri n dân số cao nhất nước.Sự gia tăng dân số tạo nên một áp lực rất lớn đối với hệ thống cơ sở hạ tầng và giaothông trong khu vực Tình trạng int c giao thông diễn ra thường xuyên va phô biếntrên nhi u địa bàn của Thành phố Hiện nay Thanh phố đã có chủ trương xây dựnghệ thống cau vượt trong Thanh phố tại các di mint c trọng di mh ah n sự thôngthoáng trong giao thông.

1.1 4 Điều kiện cơ sở hạ tầngThanh phố Hồ Chi Minh là đầu mối giao thông nối li n các t nh trong vùng valà cửa ngõ quốc tế quan trọng trong khu vực Hệ thống giao thông của thành phốbao gồm đường ôtô, đường s t, đường thui 'và đường hàng không

Đường ô tô: Thành phố n m giữa các tuyến đường ôtô quan trọng như quốc lộ1A, quốc lộ 22, quốc lộ 51 cùng với hệ thống giao thông nội 6 đang được nângcấp và mở rộng Hai bến xe lớn nhất thành phố là bến xe Mi n Đông và bến xeMi n Tây được bố trí ở hai cửa ngõ ra vào thành phố đ đáp ng nhu cầu vận tải

hành khách đi các t nh Phương tiện giao thông công cộng của thành phố hiện naychủ yếu là taxi và xe buýt.

Đường s t: Ga Sài Gòn là đi m cuối của tuyến đường s tB c Nam vac ng làmột trong những nhà ga lớn của cả nước Hiện nay Thành phố đang tri n khai mộtsố dự án đường s t trên cao đ ph cv tốt hơn nhu cầu vận tải trong khu vực

Đường hàng không: Sân bay Tân Sơn Nhất n m cách trung tâm thành phốkhoảng 7kmv phía B c, đây được xem là cửa ngõ của Việt Nam với quốc tế

Đường thui : gdm hệ thống đường sông và đường bi n.Ð ph c ph_ cho cáctuyến đường này, thành phố có các bến tàu, cảng sông và cảng bi n như: cảng BinhĐông bến tau Tân Thuận, Bình Lợi, Bình Phước, Tôn Thất Thuyết, Sài Gòn, BếnNghé, Nhà Bè, Tân Cảng

Bên cạnh đó, Thành phố còn có hệ thống các công trình ngầm như hệ thốnghào k: thuật, đường ống cấp nước, đường ống thải nước mac th là hệ thốngống cấp nước dọc Xa Lộ Hà Nội như là mạnh máu của Thành Phố Trong nhữngnăm gan đây, với sự dau tư của các công ty nước ngoài, nhỉ u khu đô thị mới ởthành phố được xây dựng Xu hướng của các đô thị hiện dai là bố trí hào kL thuatngâm với quy mô lớn Do đó s đòi h i nhu cầu phát tri n kết cau bao vệ các hệthống này

1.1.5 Điều kiện giao thông:Phương tiện giao thông công cộng phố biến ở Thành phố Hỗ Chí Minh là taxivà xe buýt Trong tương lai s co thêm hệ thống tàu điện, đường s t trên cao Phương tiện giao thông cá nhân là xe ô tô và xe g n máy nhưng chủ yếu vẫn là xeg nmay.

Theo thực tế hiện nay thì do chất lượng c ng như hoạt động của phương tiệngiao thông công cộng chưa đáp ng được nhu cầu thực tế của người dân trong khuvực nên phương tiện giao thông cá nhân vẫn chiếm ưu thé rất lớn Đặc biệt là sự giatăng nhanh chóng của dân số làm cho lượng phương tiện giao thông cá nhân tănglên rất nhanh

Tình trạng ùn t c giao thông diễn ra rất thường xuyên và pho biến trên kh pcác địa bàn của Thành phố Ngoài nguyên nhân do lượng xe lớn trong khi đường xákhông đảm bảo thì còn nguyên nhân do cơ chế quản ly vid như hệ thống đi u ki ngiao thông chưa phát huy hết tác d ng hoặc các đi u kiện khách quan như tri ucường, gidng bão, tai nan giao thông

1.1.6 Nhận xét:TP.HCM là đầu mối giao thông quan trọng của khu vực với mật độ giao thôngđông đúc và nhi u thành phan, thường xuyên xảy ra tình trạng ùn t c giao thông Dovậy khi xây dựng công trình thì tiến độ thi công là một trong những tiêu chí đượcưu tiên hàng đầu Thực tế hiện nay, TPHCM đã và đang nghiên c u các giải phápkết cấu thi công nhanh nh m sớm đưa vao sử d ngđ đáp ng yêu cầu lưu thông vagiảm thi u ảnh hưởng của việc thi công đên van đ an sinh xã hội.

Đi u kiện khí hậu n m trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo với hai mùamưa n ng rõ ràng Mưa và các đi u kiện bất lợi của thời tiếtv a gây ảnh hưởng đếnchất lượng công trình v a kéo dai tiến độ thi công Một trong những giải pháp nh mgiảm thi u ảnh hưởng của đi u kiện bat lợi trên là dùng kết cau đúc s n

Địa chất thuộc càng ở khu vực trung tâm Thành phố và lân cận thuộc loạiyếu, không cho phép đ p cao do yêu cầu v độ lún và ảnh hưởng của công trình lâncan.

1.2 Van đề chiều dài nhịp câu đối với điều kiện địa chat, thuỷ văn tại TP.HCMNgoài các nhánh sông lớn lớn, địa hình tự nhiên của TP.HCM còn có nhi unhánh kênh rạch nh phân bố rải rác Hạ tang có nhi u hệ thống công trình ngầmtrong đó có nhi u công trình huyết mạch, xây dựng t rất lâu cần sự bảo v trước sựphát tri n của đô thị Ngoài ra trong tương lai s co nhu câu phát tri n hệ thốngđường chui dân sinh tại một số khu vực nh m bảo đảm an toàn cho nhân dân khitham gia giao thông Cóth thấy r ng kết cấu có kh u độ nh là khá phố biến và cónhu câu sử d ng cao.

Các câu nhịp ng n hiện nay gan như toàn bộ là dâm giản don đúc s n với kêtcầu mồ tr đồ tại ch Các kết câu đồ tại ch gặp ba hạn chế Th nhất là bất lợi

trong đi u kiện hạnh pv mặtb ng xây dựng c ng như vẫn đ đảm bảo giao thôngtrong quá trình xây dựng Th hai là công tác vận chuy n bê tông gặp khó khăn,thường các xe ch được chở bê tông vào ban đêm — khi có it xe cộ qua lại, m 1 lượtđồ bê tông lại khó khăn trong di chuy n do bị hạn chế v mặt b ng.Th ba là phthuộc quá nhỉ u vào những đi u kiện bất lợi của thời tiết,c th là mưa, giông

Ð kh cph chan chế trên thì nên áp d ng kết cấu cau p dics n và thi công1 p ghép Do đó kết cau cầu khung c ng nhịp ng n bê tông cốt thép dạng | p ghép(t day v sau gọi t t là cầu khung c ng nhịp ng n) có tính khả thi cao u đi mcủa kết cau nay là có th sản xuất đại trà, thi công nhanh Đối với một đô thị pháttri n với mật độ giao thông dày đặc như TP.HCM thì tiễn độ thi công là yếu tố ưutiên hang đầu Đây c ng là kết cau đã được sử d ng tại nhi u nước trên thế giớinhưng chưa được sử d ng tại Việt Nam.

1.3 Cầu khung cứng nhịp ngắn và một số thành tựu đạt được của cầu khungcứng nhịp ngăn trên thé giới:

Cầu khung c ng xuất hiệnt rất lâu va phát tri n rất mạnh tại nhi u nước trênthế giới bởi sự tiện lợi trong thi công c ng như hiệu quả kinh tế xã hội Day là dangcầu được | p ghép hoản toànt các cau kiện đúc s n gồm các phiến khung có brộng nhất định lên trên một khối móng có chốt dạng khe đồ tại ch hoặc | p ghép.Phiến khung biên được ghép với tường đầu có bồ trí lan can phía trên Tường đầuđược | p ghép với tường cánh đúc s n Tường cánh có bố trí hệ thông chốt neo đtăng độ ồn định của công trình Chi tiết cấu tạo xem chương 2

10Dùng kết câu cầu khung c ng nhịp ng ns có những ưu đi m:

e L p dựng nhanh chóng: Kết cấu này có th 1 p dựng ngay khi vậnchuy nt bãi ch a đến công trường mà không phải gia công thêm thép,không phải l p dựng thêm ván khuôn, không phải đỗ thêm bê tông vac ng không phải tốn thêm thời gian chờ bê tông đông c ng và đạt đủcường độ Hơn nữa, kết cau này cóth thi công vật liệu đ p bên trên (đất,kết cầu áo đường) c ng như đường đầu cầu ngay sau khil p dựng

e Thân thiện với môi trường: kết cấu này cóth vận chuy n được dé dangb ng xe tải va | p dựng ngay sau đó, đi u này đồng nghĩa với việc rútng n thời gian lưu trữ c ng như không tiêu tốn thêm thời gian gia cônghay hàn c t cốt thép Ngoài ra khi dùng kết cau đúc s n nói chung thìkhông cần bồ trí thêm trạm trộn bê tông hoặc bố trí thêm xe vận chuyệnbê tông tươi đến công trường Đi u này giảm thi u được tiếng Ôn c ngnhư giảm thi u được b 1 bặm và giúp công trường sạch s hơn.

e Ki m soát chất lượng được tốt hơn: Bởi vì kết cau này được sản xuấttrong nha máy dưới một hệ thống quản lý chất lượng có th được ki msoát rất chặt ch với nhi u đi u kiện thuận lợi trong thi công c ng nhưquá trình bão dư ng tốt nên chất lượng sản ph m là cao hơn

e Giảm thi u sự ảnh hưởng của những bất lợi của môi trường: Do đượcđúc trong nhà máy nên không chịu ảnh hưởng của những bắt lợi của thờitiết như đối với kết câu đúc tại hiện trường Ngoài ra do thời gian thicông ng n nên c ng giảm thi u được những đi u kiện bat lợi của thời tiếte Đây là kết cầu cầu không có khe co giãn nên tạo sự êm thuận cho xe cộ

khi lưu thông qua cầu.1.3 1 Kết cầu một nhịp

Thông thường kết câu một nhịp là phố biến đối với cầu khung c ng nhịpng n Kết cau dạng nay hoàn toàn có th áp d ng thay thé một cầu dầm thôngthường với kh u độ không quá lớn và tĩnh không không quá cao Nó cóth dùngnhư là một công trình cầu cạn (cầu vượt đường 6 tô, cầu vượt đường s t, cầu vượtdân sinh, cầu vượt công trình ngầm ) hoặc như một cầu vượt sông thông thường

11Đôi với hang m c câu vượt đường 6 tô và cau vượt đường s t, do yêu câu vtĩnh không nên thường chi u cao đ p hai đường đâu câu là tương đôi cao Tu vàođặc đi m địa chất khu vực xây dựng công trình ma có giải pháp xử lý thích hop.

Hình 1.3: Cảng hang không quốc tế Piedmont-Triad, B c Carolina, Hoa K Chi u dàinhịp: 36ft (10.97m) Chi u cao: 11ft (3.35m) Hoàn thành: tháng 10 năm 2006 [3]

1.3 3 Cầu vượt đường sắt:

c8

CONRAIL

Hình 1.4: Cầu vượt đường s t tại thành phố Cleveland, Bang Ohio, Hoa K Chi u dainhip: 48ft (14.63m) Chi u cao: 11ft (3.35m) Hoan thanh: thang 10 nam 2003 [3]

,Hoak |4]inois

°

`

: Câu vượt dHình 1.5

141.4 Hướng phát triển của cầu khung cứng nhịp ngắn ở Thanh Phố Hồ ChíMinh

Đối với đi u kiện ha tang giao thông tại TP.HCM thì có th dùng kết cau naycho các trường hợp sau:

1.4 1 Kết cau cau thông thường như các dạng cầu dầm nhịp ngắn

Hình 1.11: Cau vượt công trình ngầmThực tế đã có các công trình cầu vượt ống nước như ở khu vực Cát Lái củaĐại Lộ Đông Tây (sau này là Đại Lộ Võ Văn Kiệt), cầu vượt ông nước ở Đại HọcQuốc Gia Da số các kết cau sử d ng cầu dầm ban r ng dự ng lực căng trước vàđi b ng so với đường gây lãng phí vì kết cau cầu dầm bản r ng có tL suất dau tư rất

cao.

1.4 3 Cầu trong nút giao khác mức (đường 6 tô, đường sắt, đường chui )Nút giao khácm cs rất phát tri n ở TP.HCM trong thời gian tới đ đáp nglại sự bùng phat v_ giao thông.

Yh, ee A ATS 2a re 21790745

yen ek - CC PIs aera

2c Lae

% ` \ ft > TƯ

16

1.1 Sơ lượt về đặc điểm tự nhiên và hạ tang giao thông tại khu vực Thành phố Hồ Chí

Minh: - Q00 21111 n eee bea TK sea TK TK TH TK TT ki TK TH TK TT tk TT cv k c cv xa 4

1.1 1 Địa hình, địa chất và thuỷ văn - L1 1111 11101110111 11111011 111kg 5

1.1 2 Khí hậu: L0 2021111 H 2n n HT k HT TH TK TK TK TK TT TT tk tk kv cÁ 6

1.1 3 Điều kiện xã hội - T1 0001001110111 1111 1111011111011 1 1111111111111 1 0111110111110 1 1111111 kg 61.1 4 Điều kiện cơ sở hạ tầng L1 11211 121111111111101111111 1111111101111 kg 61.1 5 Điều kiện giao thông: -. c1 112111111211 1111111111 11111 11111111111 tk ng ki 7

1.1 6 Nhận Xét: eee cece cece eee ng n TH TH ng TK seve seve eesgeseaeseaesetaveveeevaeevaeetaeneey 8

1.2 Van đề chiều dài nhịp cầu đối với điều kiện địa chat, thuỷ văn tại TP.HCM 81.3 Cầu khung cứng nhịp ngắn và một số thành tựu đạt được của cầu khung cứng nhịpngắn trên thế giới: - c1 21111112111 1111111151 1111111111111 1t HH HH này nxki 9

1.3 1 Kết cấu một nhịp - - - c1 11112111111 111111111111110111 1111k xxx này 101.3 2 Cầu vượt đường 6 tÔ: 1T cee n1 1111111111111 11 111111 HH H1 ty ty cau 111.3 3 Cầu vượt đường Sat ccc eee HT HH Hy Hy Hy HH ty ty nu 111.3 4 Cầu vượt dân SIND oo eee ccccccccceccccecccececcceeeeccecereceetsecetereseterteeetsteettseeettteettatees 121.3 5 Cầu vượt SÔng: c1 11T 11H11 xxx Hy HH HH ty ty cau 12

1.3 7 Kết cấu nhiều nhịp c1 112111111211 111 1111111111111 11111111 xxx ty ty nay 13

1.4 Hướng phát triển của cầu khung cứng nhịp ngắn ở Thành Phó Hồ Chí Minh 14

1.4 1 Kết cau cầu thông thường như các dạng cầu dầm nhịp ngắn - 141.4 2 Cầu vượt công trình ngam (ống nước, hao kỹ thuật ): ceeeees 141.4 3 Cầu trong nút giao khác mức (đường 6 tô, đường sắt, đường chui ) 15

Hình 1.2: Cau khung cứng dang oval [2] o cccccceeccececccesecceesecsecsevseessverenreverenitenreseeees 9Hình 1.3: Cảng hàng không quốc tế Piedmont-Triad, Bắc Carolina, Hoa Kỳ Chiều dàinhịp: 36ft (10.97m) Chiều cao: 11ft (3.35m) Hoàn thành: tháng 10 năm 2006 [3] 11Hình 1.4: Cầu vượt đường sat tại thành phó Cleveland, Bang Ohio, Hoa Kỳ Chiều dàinhịp: 48ft (14.63m) Chiều cao: 11ft (3.35m) Hoàn thành: tháng 10 năm 2003 [3] 11Hình 1.5: Cầu vượt dân sinh tại Columbus Drive, Chicago, Illinois, Hoa Ky [4] 12

Hình 1.7: Cầu bảo vệ đường ống [3] - cece 212111111111 12111111 11151111111 Hy ty nhu 13Hình 1.8: Cầu vượt sông tại thành phố Cheboygan, Bang Michigan, Hoa Kỳ Chiều dài

Hình 1.9: Cầu vượt sông nhiều nhịp [4] -. c1 11211 111121112111 111511811111 11 11x Hy nay 14Hình 1.10: Cầu vượt sông một nhịp [5] -. - 211211 15112111211 1111511811111 81111 nành 14

Hình 1.12: HAM chui [6| -5- 2222 22522251125121512 1222 na 15Hình 1.13: Cầu vượt đường sắt [7] cece 1111111111115 11111 H1 xnxx tà nhu 16

[1] "Cổng Thông tin điện tử Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam," 2013 [Online].

[5] "Tricon Precast Limited,” [Online] Available: http:/Avww.triconprecast.com.

[6] camelback-pedestrian-underpass," [Online] Available: of-phoenix-camelback-pedestrian-underpass.

http:/Awww.pre-engr.com/city-[7] “Ainsmag," [Online] Available:

http:/Awww.ainsmag.co.uk/newsimages/ab237/4398ab2h.jpg.

[8] "Aecom," [Online] Available: http:/Avwww.aecom.com.

[1] "Cổng Thông tin điện tử Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam," 2013 [Online].

19[6] "camelback-pedestrian-underpass," [Online] Available: http:/Awww.pre-engr.com/city-

17CHUONG 2: CAU TẠO VÀ THI CÔNG2.1 Tổng quát về cầu khung cứng nhịp ngắn:

a h k Part a | ` he ng (072/1

Hình 2.1: Một kết cấu cầu hoàn ch nh [5]V tổng quát thì đây là dang cầu được | p ghép hoan toànt các cau kiện đúcs n gồm các phiến khung có b rộng nhất định lên trên một khối móng có chốtdạng khe đồ tại ch hoặc l p ghép Phiến khung biên được ghép với tường dau cóbồ trí lan can phía trên Tường đầu được | p ghép với tường cánh đúc s n Tườngcánh có bố trí hệ thống chốt neo đ tăng độ 6n định của công trình Bên ngoàitường cánh và tường ch n cóth ốp các khối hoa văn đ tăng tinh th m mi củacông trình.

>£ 3 114 Se a a =

Hinh 2.2: Mau thi nghiémdau tiên cua Beb

18Kết cấu cầu khung c ng bê tông cốt thép nhịp ng n dạng | p ghép đã đượcmột số đơn vị sản xuất va thi công, tiêu bi u là Bebo Arch Systems củaSwitzerland (ThuL Sĩ), chuyên v kết cau cầu khung c ng dạng vòm Mẫu kết caudạng vòm đầu tiên được thử nghiệm vào năm 1965 Đã có hơn 500 kết cau củaBEBO - hau hết là kết câu đúc s n— đã được xây dựng sau đó ở Châu Au, HoaK ,Canada, một số khu vực của Đông Nam A va Australia [9].

2.2 Cau tao2.2 1 Cau tao chung:

Cao d6 hoan thién

Chieu cao dat tôi thiết

Lớp bảovệ khe nối

Chiều cao móngHình 2.3: Mặt c t dọc đi n hình [17]

Neo

: _Neo

Phiên khungTường dau Neo tường cánhTường cánh

2.2.2 Cau tạo kết cầu khung dang 1:

Bang 2.1: Kích thước cầu khung c ng nhịp ng n dang 1[11]

Chi u dài nhịp (m) 6.53 | 9.75 | 10.97 | 12.80 | 14.63 | 16.46 | 18.29Bán kính vòm (m) 12.19 | 12.19 | 12.19 | 1.52 | 16.76 | 21.34 | 21.34Chi u cao vom (m) 0.87 | 1.11 | 1.37 | 1.39 | 1.26 | 1.79 | 2.21Chi ucao ph nth ng(m) | 2.97 | 3.01 | 3.02 | 3.11 | 3.64 | 2.72 | 2.82Chi u day ban d nh (m) 0.25 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36Chi u day ban bién (m) 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 | 0.41 | 0.41 | 0.46

Bang 2.2: Kích thước cau khung c ng nhịp ng n dang 2 [13]

212.2 4 Cac loại liên kết trong cầu khung cứng nhịp ngắn:

D tạo liên kết giữa các phiến khung với nhau c ng như các phiến khung vớikhối móng, tường dau, tường cánh người ta sử d ng một hệ thống những liên kếtnhư hàn, chèn vữa

vé khe noi Vữachèn Ƒ;: 2)P 4, Khung

+ | > Chốt neo ˆ ÌL_Khe hở Khối móng

NÀMối nối bên ngoài _ Liên kết hàn Khoá chống cắt tại móng

(Bản biên / bản đỉnh) (Liên kêt giữa các phiên khung)

Hình 2.10: Chỉ tiết các liên kết [11]2.2.5 Cau tạo khối móng:

Đơn nguyên khungChèn vữa kín kheKhối móng đúc san pie

Mong coc Mong nong

Hình 2.11: Cấu tạo khối móngCác khối móng cóth được đúc s n trong nhà máy hoặc đồ trực tiếp tại hiệntrường Tu vào tình hình địa chất thui văn c ng như tải trong tác d ng lên cầu mà

22có th sud ng loại móng nông hoặc móng cọc Sau khi | p đặt các đơn nguyênkhung vào đúng vị trí cần chèn thêm vữa bê tông đ cố định và bảo vệ kết cấu.

Một giải pháp khác có th được xem xét là sử d ng kết cầu móng | p ghép.Kết cau này là những khối đúc s n tại nhà máy hoặc bãi đúc tại công trường, đi unày giúp đ y nhanh tiến độ công trình mà vẫn đảm bảo chất lượng, giảm thi uđược anh hưởng của những bat lợi của thời tiết nói chung cóth làm gián đoạn quátrình thi công.

; Cét thép ngang¢ (chờ săn)

Đề bê tông) °

kín sau khi V Rn : zlắp ghép Sys Bérongthanh ~

Hình 2.12: Cau tạo khối móng [14]Kết cau móng này phù hợp cho cả trường hợp móng cọc đóng và móng nông.Đây là kết cau bán | p ghép gồm một phan được gia công trước tai nhà máy nhưlưới thép dưới, lưới thép và bản bê tông thành phóng B_ rộng vách tu thuộc vàob rộng phiến khung cầu khung c ng Vách này có tách d ng đ toàn bộ kết caukhung khi mà phần bê tông móng đồ tại ch chưa dat cường độ chịu lực

2.2.6 Cau tạo tường đầu, tường cánhTường đầu và tường cánh được đúc s n tại nhà máy hoặc bãi đúc tại côngtrường Tường đâu và tường cánh được liên kêt với các phiên khung và với nhau

23b ng hệ thống chốt neo Mặt ngoài (phần không tiếp giáp với đất đ p) cóth đượcbó trí hoa văn đ tang tinh th m mi icho công trình.

Tường đầu đúc s n thường là sự kết hợp của ba bộ phận: bản bê tông đúc s n,hệ thống bu lông chờ | p dựng lan can va tam thép liên kết giữa tường dau vớiphiến khung dầm c ng như giữa tường đầu và tường cánh

Tường cánh đúc s n thường là sự kết hợp của ba bộ phận: bản bê tông đúcs n, khối neo đúc s n và tam thép liên kết giữa tường cánh với phiến khung dambiên c ng như giữa tường cánh với tường dau.