nghiên cứu giải pháp đảm bảo giao thông thủy đối với cầu giao thông nông thôn vùng đồng bằng sông cửu long

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 I. Tính cấp thiết của đề tài 1 II. Mục tiêu của đề tài 1 III. Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện 2 IV. Kết quả đạt được của luận văn: 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HÌNH THỨC CẦU GTNT VÙNG ĐBSCL . 3 1.1.Tổng quan về vùng ĐBSCL 3 1.1.1.Đặc điểm tự nhiên 3 1.1.2. Đặc điểm kinh tế. xã hội, hạ tầng giao thông 5 1.2. Tổng quan về tình hình phát triển xây dựng cầu GTNT vùng ĐBSCL 7 1.2.1. Nhu cầu xây dựng cầu GTNT khu vực ĐBSCL 7 1.2.2. Tổng quan về kết cấu cầu 8 1.3. Nghiên cứu đánh giá, kết luận các ưu nhược điểm các dạng cầu đang áp dụng 12 1.3.1.Cầu dây văng 12 1.3.2. Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian 13 1.3.3. Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian có trụ giữa 13 1.3.4.Cầu thép kết cấu không gian bằng thép góc 14 1.3.5. Cầu bằng thép thanh mỏng có vách ngăn, nhồi bê tông. 15 1.3.6. Cầu bê tông cốt thép dầm vòm liên hợp 15 1.3.7. Cầu bê tông lắp ghép 16 1.3.8. Cầu dầm thép- bê tông liên hợp 16 1.3.9. Cầu bê tông Super T 17 1.3.10. Cầu bê tông Super V 17 1.3.11. Cầu dầm vỏ mỏng BTCT 18 1.3.12. Cầu gỗ 18 1.4. Kết luận chương 1 19 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU HÌNH THỨC KẾT CẤU CẦU HỢP LÝ 20 2.1. Nghiên cứu các điều kiện địa chất, hình thức thi công xây dựng cầu vùng ĐBSCL 20 2.1.1. Điều kiện địa chất vùng ĐBSCL 20 2.1.2. Các hình thức thi công cầu giao thông 23 2.2. Nghiên cứu lựa chọn vật liệu, kết cấu hợp lý xây dựng cầu GTNT vùng ĐBSCL 27 2.2.1. Các dạng kết cấu cầu 27 2.2.2.Các dạng vật liệu làm cầu 32 2.3. Định hướng giải pháp 35 2.4. Nghiên cứu phương án cầu có khả năng di động đóng mở. 38 2.4.1. Thiết bị đóng mở 39 2.4.3. Xác định phương án đóng mở cầu GTNT ĐBSCL 44 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MỘT CÔNG TRÌNH CẦU 46 3.1. Lựa chọn kích thước, khẩu độ cầu phù hợp với GTNT vùng ĐBSCL. 46 3.1.1. Kích thước cầu GTNT theo 22TCN-210-92] 46 3.1.2. Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa TCVN 5664:2009 47 3.1.3. Lựa chọn thông số thiết kế 48 3.2. Tính toán kết cấu cầu theo phương án chọn. 49 3.2.1. Tính toán thiết kế dầm dọc 51 3.2.2 Tính toán thiết kế dầm ngang 61 3.2.3. Lựa chọn kết cấu đóng mở 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Bản đồ địa hình Đồng bằng sông Cửu Long 4 Hình 1.2: Phân loại theo vật liệu 8 Hình 1.3: Phân loại theo sơ đồ chịu lực 9 Hình 1.4: Phân loại theo mục đích sử dụng 10 Hình 1.5: Phân loại theo kết cấu vượt chướng ngại vật 11 Hình 1.6: Cầu dây văng 12 Hình 1.7: Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian 13 Hình 1.8: Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian có trụ giữa 14 Hình 1.9: Cầu thép kết cấu không gian bằng thép góc 15 Hình 1.10: Cầu bê tông lắp ghép 16 Hình 1.11: Cầu dầm thép-bê tông liên hợp 17 Hình 1.12: Cầu bê tông Super T 17 Hình 1.13: Cầu bê tông Super V 18 Hình 1.14: Cầu gỗ 18 Hình 2.1: Vận chuyển đá cát xây dựng đến công trường 24 Hình 2.2: Thi công ván khuôn để đúc cọc- Cọc BTCT đã đúc xong 24 Hình 2.3: Giàn khoan thi công cọc khoan nhồi 25 Hình 2.4: Thi công kết cấu hạ tầng 25 Hình 2.5: Thi công kết cấu thượng tầng 25 Hình 2.6: Cầu kết cấu dầm đơn giản 27 Hình 2.7: Cầu kết cấu dầm liên tục 27 Hình 2.8: Cầu kết cấu dầm mút thừa 28 Hình 2.9: Cầu kết cấu khung 28 Hình 2.10: Cầu kết cấu vòm 29 Hình 2.11: Cầu kết cấu giàn 30 Hình 2.12: Cầu kết cấu liên hợp 30 Hình 2.13: Cầu treo 31 Hình 2.14: So sánh BT cốt thép thường- BT ứng suất trước 34 Hình 2.15: Kết cấu cầu có thể di động 38 Hình 2.16: Cầu sử dụng thiết bị đóng mở thủ công 39 Hình 2.17: Cầu sử dụng Xilanh thủy lực 40 Hình 2.18: Cầu Tower Bridge đóng mở bằng hệ thống điều khiển được lập trình 40 Hình 2.19: Cầu dỡ lên 40 Hình 2.20: Cầu gấp khúc 41 Hình 2.21: Cầu cuộn tròn 41 Hình 2.22: Cầu trượt dài 42 Hình 2.23: Cầu bẩy 42 Hình 2.24: Cầu trượt lên 43 Hình 2.25: Cầu nâng lên 43 Hình 2.26: Cầu xoay 44 Hình 2.27: Cầu đối trọng 44 Hình 2.28: Sơ đồ bố trí công trình khi sử dụng kết cấu đóng mở và kết cấu thông thường 45 Hình 3.1: Sơ đồ tải trọng đoàn xe thiết kế theo 22TCN-210-92 48 Hình 3.2: Sơ đồ khi cầu khi kết cấu đóng mở 49 Hình 3.3: Sơ đồ kết cấu tổng thể 50 Hình 3.4: Sơ đồ tính toán 50 Hình 3.5: Mặt cắt ngang cầu 51 Hình 3.6: Dầm dọc, dầm ngang 51 Hình 3.7: Sơ đồ xếp tải theo phương ngang 53 Hình 3.8: Sơ đồ chất tải TTL dầm dọc 53 Hình 3.9: Sơ đồ chất tải cho xe TK dầm dọc 53 Hình 3.10: Sơ đồ chất tải cho xe thiết kế. 54 Hình 3.11: Sơ đồ chất tải cho tĩnh tải. 55 Hình 3.12: Cắt ngang dầm dọc 59 Hình 3.13: Dầm ngang 61 Hình 3.14: Sơ đồ chất tải TTL dầm ngang 61 Hình 3.15: Sơ đồ chất tải cho xe TK dầm ngang 61 Hình 3.16: Sơ đồ chất tải cho xe thiết kế dầm ngang 61 Hình 3.17: Sơ đồ chất tải cho tĩnh tải dầm ngang 62 Hình 3.18: Sơ đồ tính toán đối trọng 66 Hình 3.19: Sơ đồ tính toán ổn định 67 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Số lượng cầu đã xây dựng vùng ĐBSCL 7 Bảng 2.1: So sánh hình thức thi công tại chỗ & thi công lắp ghép 23 Bảng 2.2: Cấp phối bê tông theo phạm vi sử dụng 32 Bảng 2.3: Tổng hợp các dạng cầu ở đồng sông Cửu Long 35 Bảng 3.1: Kích thước cầu GTNT theo 22TCN-210-92 47 Bảng 3.2: Cấp kỹ thuật đường thủy nội địa 47 Bảng 3.3: Kích thước đội tàu theo cấp đường thủy nội địa Việt Nam 48 Bảng 3.4: Số liệu tính toán 49 Bảng 3.5 : Hệ số làn xe. 52 Bảng 3.6: Hệ số xung kích 52 Bảng 3.7 : Tải trọng tác dụng cầu S11-2,5 55 Bảng 3.8 : Tung độ đường ảnh hưởng tại các mặt cắt cầu S11-2,5 55 Bảng 3.9 : Diện tích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt cầu S11-2,5 55 Bảng 3.10: Nội lực do hoạt tải gây ra cầu S11-2,5 56 Bảng 3.11: Nội lực do tĩnh tải gây ra cầu S11-2,5 56 Bảng 3.12: Nội lực tại các mặt cắt cầu S11-2,5 56 Bảng 3.13: Tải trọng tác dụng cầu S13-2,5 57 Bảng 3.14: Tung độ đường ảnh hưởng tại các mặt cắt cầu S13-2,5 57 Bảng 3.15: Diện tích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt cầu S13-2,5 57 Bảng 3.16: Nội lực do hoạt tải gây ra cầu S13-2,5 57 Bảng 3.17: Nội lực do tĩnh tải gây ra cầu S13-2,5 58 Bảng 3.18: Nội lực tại các mặt cắt cầu S13-2,5 58 Bảng 3.19: Kiểm tra ứng suất chính giữa nhịp cầu S11-2,5 60 Bảng 3.20- 3.21 : Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối cầu S11-2,5 60 Bảng 3.22: Kiểm tra ứng suất chính giữa nhịp cầu S13-2,5 60 Bảng 3.23-3.24 : Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối S13-2,5 60 Bảng 3.25: Tải trọng tác dụng dầm ngang 62 Bảng 3.26: Tung độ đường ảnh hưởng tại các mặt cắt dầm ngang 63 Bảng 3.27: Diện tích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt dầm ngang 63 Bảng 3.28: Nội lực do hoạt tải gây ra dầm ngang 63 Bảng 3.29: Nội lực do tĩnh tải dầm ngang 64 Bảng 3.30: Nội lực tại các mặt cắt dầm ngang 64 Bảng 3.31: Kiểm tra ứng suất chính giữa nhịp dầm ngang 65 Bảng 3.32-3.33 : Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối dầm ngang 65 Bảng 3.34: Trọng lượng dầm dọc, dầm ngang cầu S11- 2,5 67 Bảng 3.35: Trọng lượng cầu S11- 2,5 68 Bảng 3.36: Trọng lượngphần dầm dối trọng cầu S11- 2,5 68 Bảng 3.37: Lực căng T, trọng lượng đối trọng sơ đồ S11- 2,5 68 Bảng 3.38: Trọng lượng dầm dọc, dầm ngang cầu S13- 2,5 68 Bảng 3.39: Trọng lượng cầu S13- 2,5 68 Bảng 3.40: Trọng lượng phần dầm đối trong cầu S13- 2,5 69 Bảng 3.41: Lực căng T, trọng lượng đối trọng sơ đồ S13- 2,5 69 Bảng 3.42: Chọn cáp thép cho kết cấu 69 Bảng 3.43: Lực dọc trụ cầu sơ đồ S11- 2,5 70 Bảng 3.44: Lực dọc trụ cầu sơ đồ S13- 2,5 70 DANH MỤC HÌNH VẼ ĐT S11-2,5-01: Bản vẽ mặt bằng, chính diện, cắt ngang cầu S11-2,5 ĐT S11-2,5-02: Bản vẽ cấu tạo dầm nhịp 5,9m ĐT S13-2,5-01: Bản vẽ mặt bằng, chính diện, cắt ngang cầu S13-2,5 ĐT S13-2,5-02: Bản vẽ cấu tạo dầm nhịp 6,9m 1 MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Giao thông vận tải (GTVT) khu vực ĐBSCL được xem có tiềm năng rất lớn. Đường bộ có 40.932km, trong đó có 1.799km quốc lộ, 3.385km tỉnh lộ, 35.748 km hương lộ. Nếu hình thành được một hệ thống giao thông đồng bộ, liên hoàn và kết hợp được các hình thức vận tải sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển. Nhưng rõ ràng kết cấu hạ tầng GTVT khu vực ĐBSCL hiện vẫn còn trong tình trạng kém. Đường bộ chưa thông: ĐBSCL chỉ có 5% đường nông thôn có giá trị vận tải, số còn lại chỉ có giá trị giao thông cho dân đi bộ, đi xe đạp và xe gắn máy, 95% đường còn lại cần được mở rộng và nâng cấp. Quanh 13 tỉnh miền Tây chằng chịt sông rạch, cù lao vẫn còn hàng trăm cây cầu xây từ đầu thế kỷ XX đến nay vẫn chưa được thay thế. Để có thể lưu thông, người dân vẫn phải tận dụng những cây cầu ọp ẹp. Đường sông vẫn tắc: Là vùng trọng điểm sản xuất nông sản hàng hoá xuất khẩu, ước tính, hàng năm ĐBSCL có nhu cầu xuất . nhập khẩu từ 12 tới 13 triệu tấn hàng hoá. Trong khi đường bộ chưa thông thì đường sông của vùng này cũng đang xập xệ: Các sông rạch chằng chịt, thuyền ghe đi lại tấp nập, các cầu nhỏ chưa đảm bảo được tĩnh không thông thuyền trong mùa nước lên. Đặc biệt, khi cần phải nạo vét sửa chữa hệ thống kênh việc đưa các phương tiện thi công lớn vào là vô cùng khó khăn có khi phải phá dỡ các cầu nhỏ gây tốn kém và ảnh hưởng đến giao thông bộ. Việc nghiên cứu một cách kỹ lưỡng giải pháp vật liệu và kế t cấu nhằm đảm bảo giao thông thủy là hết sức cần thiết. Đề tài luận văn “Nghiên cứu giải pháp đảm bảo giao thông thủy đối với cầu giao thông nông thôn vùng đồng bằng sông Cửu Long” là việc làm rất cần thiết để giải quyết vấn đề giao thông thủy đang còn tồn tại ở vùng ĐBSCL. II. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu cầu giao thông nông thôn có thể đóng 2 mở phục vụ giao thông thủy phù hợp với điều kiện của vùng đồng bằng sông Cửu Long. III. Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện Để thực hiện được các yêu cầu đặt ra, công tác nghiên cứu cần được tiếp cận theo các hướng sau: - Về lý thuyết: Kế thừa các kết quả nghiên cứu về cầu giao thông . - Về công nghệ : trên cơ sở nghiên cứu đưa ra dạng hình thức kết cấu lắp ghép có tính di động cao cho cầu giao thông nông thôn - Lấy ý kiến chuyên gia: quá trình nghiên cứu hoàn thiện nội dung, trình tự được tiến hành trên cơ sở ý kiến đóng góp của các chuyên gia chuyên ngành. Về phương pháp thực hiện: - Phương pháp hệ thống điều tra thực địa. - Phương pháp thống kê và phân tích số liệu thực đo. - Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến chuyên gia về các nội dung nghiên cứu. - Phân tích lý luận để lựa chọn giải pháp hợp lý. IV. Kết quả đạt được của luận văn: ♦ Đánh giá được hiện trạng cầu GTNT Đồng bằng sông Cửu Long ♦ Đưa ra dạng kết cấu cầu GTNT đáp ứng yêu cầu giao thông thủy vùng Đồng bằng sông Cửu Long [...]... gồm cầu cố định và cầu di động 11 - Cầu cố định: Cầu có tĩnh không dưới cầu cố định đảm bảo thông xe, thông thuyền dưới cầu qua lại an toàn Cầu cố định gồm: cầu thông thường, cầu vượt, cầu cạn, cầu cao - Cầu di động: Cầu có độ tĩnh không dưới cầu có thể thay đổi để thông xe cộ, thông thuyền; cầu di động gồm các loại cầu như cầu xoay, cầu đối trọng a -Cầu xoay b -Cầu cuộn c -Cầu đối trọng d -Cầu đối trọng... một đầu neo vào tháp cầu, đầu kia neo vào các kết cấu chịu nhịp tạo thành các gối đàn hồi 1.2.1.3.Theo mục đích sử dụng - Cầu ô tô: Cầu cho các phương tiện giao thông trên đường ô tô - Cầu đường sắt: Cầu chỉ cho phép tàu hỏa lưu thông a- Cầu ô tô b- Cầu đường sắt c- Cầu đường bộ Hình 1.4: Phân loại theo mục đích sử dụng - Cầu cho người đi bộ: Cầu chỉ cho phép người đi bộ lưu thông - Cầu đặc biệt: Dẫn... làm cầu Theo vật liệu xây dựng cầu được phân loại thành các loại cơ bản như: Cầu đá xây, cầu thép, cầu bê tông cốt thép, cầu bê tông cốt thép dự ứng lực, cầu gỗ a- Cầu đá xây b -Cầu thép c- Cầu bê tông cốt thép d- Cầu gỗ Hình 1.2: Phân loại theo vật liệu 1.2.1.2.Theo sơ đồ chịu lực Theo sơ đồ chịu lực có các loại như cầu dầm, cầu vòm, cầu khung, cầu treo dây võng, cầu dây văng 9 - Cầu dầm: Nhịp cầu. .. tương đối cao so với các vùng khác 1.1.2.2 Hiện trạng hạ tầng giao thông của ĐBSCL Giao thông thuỷ trong ĐBSCL vẫn là thế mạnh; khối lượng hàng hoá các loại này chiếm tới 90% tổng lượng hàng hóa được vận chuyển Hai tuyến đường thủy chính là Tp.HCM đi Cà Mau và TpHCM đi Kiên Lương đảm nhiệm tới 7080% tổng hàng hoá vận chuyển bằng đường thủy Giao thông đường bộ cũng có sự tăng trưởng nhanh, song so với. .. hình Đồng bằng sông Cửu Long 1.1.1.3 Mạng lưới sông ngòi, kênh mương ĐBSCL có hệ thống sông rạch chằng chịt, được nối liền với nhau bằng những kênh ngang Hệ thống sông rạch bao gồm các hệ thống sông chính như Cửu Long, Vàm Cỏ và hệ thống kênh mương theo hướng Bắc Nam 5 Mạng lưới sông ngòi, kênh rạch dày đặc cùng với chế độ thủy văn phức tạp, phụ thuộc vào chế độ dòng chảy thượng nguồn, chế độ thủy. .. ổn định của cầu kém, vì vậy nên nhồi bê tông vào lòng hộp 1.3.6 Cầu bê tông cốt thép dầm vòm liên hợp Ưu điểm: Cầu có kết cấu cầu vững trắc, chịu tải trọng cao Nhịp cầu lớn, đáp ứng giao thông thủy, ngoài ra thì cầu cũng có tính mỹ thuật cao Nhược điểm: Tĩnh tải xuống mố trụ lớn, yêu cầu về móng xử lý tốt Thi công phức tạp Phù hợp với cầu nhịp lớn 16 1.3.7 Cầu bê tông lắp ghép Dạng cầu phổ thông hiện... phương pháp xây dựng Theo phương pháp xây dựng thì có loại cầu thi công tại chỗ, cầu thi công lắp ghép, cầu thi công bán lắp ghép 1.2.1.6.Theo quy mô công trình Theo quy mô công trình có cầu nhỏ ( L ≤ 25m), cầu trung ( L=25m ÷100m), cầu lớn (L >100m hoặc nhịp > 42m) 12 1.3 Nghiên cứu đánh giá, kết luận các ưu nhược điểm các dạng cầu đang áp dụng Qua điều tra thống kê cầu qua kênh rạch nông thôn vùng đồng. .. thôn vùng đồng bằng sông Cửu Long thường áp dụng các dạng kết cấu cầu như sau: 1.3.1 .Cầu dây văng a- Cầu dây văng Tân Bình -Long An b- Cầu dây văng Tân Thạch- Long An Hình 1.6: Cầu dây văng Ưu điểm: Cầu có kết cấu không phức tạp, sử dụng vật liệu hiệu quả, chịu hoạt tải tốt, nhịp vượt lớn và tính mỹ thuật cao Nó phù hợp kênh rạch chiều rộng hẹp và yêu cầu thông thuyền cao Ngoài ra thì dạng cầu này không... biên giới Việt Nam – Campuchia cao độ từ 2-5m -Vùng gò cao tự nhiên ven sông Tiền, sông Hậu cao độ 1-3m -Vùng giồng cát ven biển có cao độ 1-5m -Vùng còn lại có cao độ từ 0-1,2m Do tác động của sông và biển, ĐBSCL chia ra nhiều dạng địa mạo khác nhau, như vùng đá gốc, vùng thềm phù sa cổ, vùng đồng bằng ngập lụt cửa sông, 4 vùng đồng bằng ven biển và vùng trũng đọng nước Mỗi nơi mang những đặc điểm... các kết cấu dạng vòm bằng bê tông cốt thép, thép tiền chế mặc dù đáp ứng được điều kiện giao thông thủy dưới cầu (chiều cao tĩnh không) nhưng giao thông bộ lại khó khăn, hệ thống đường dẫn lên cầu rất tốn kém Các kết cấu dầm cầu bằng gỗ, bản mặt lắp ghép có thể tháo lắp đáp ứng được điều kiện vận hành khi có yêu cầu cho các phương tiện thủy nhưng lại khó áp dụng được những nơi yêu cầu khẩu độ lớn hoặc . Nghiên cứu giải pháp đảm bảo giao thông thủy đối với cầu giao thông nông thôn vùng đồng bằng sông Cửu Long là việc làm rất cần thiết để giải quyết vấn đề giao thông thủy đang còn tồn tại ở vùng. tiêu của đề tài Nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu cầu giao thông nông thôn có thể đóng 2 mở phục vụ giao thông thủy phù hợp với điều kiện của vùng đồng bằng sông Cửu Long. III. Cách. gồm cầu cố định và cầu di động. 11 - Cầu cố định: Cầu có tĩnh không dưới cầu cố định đảm bảo thông xe, thông thuyền dưới cầu qua lại an toàn. Cầu cố định gồm: cầu thông thường, cầu vượt,