Bai giảng chuyen dề cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM CHUYÊN ĐỀ CẦU LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU Biên soạn: TS. Nguyễn Quốc Hùng CHUYÊN ĐỀ CẦU Ấn bản 2014 MỤC LỤC I MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................... I HƯỚNG DẪN ........................................................................................... IV BÀI 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH CẦU 1.1. Tài liệu về địa hình, địa chất, thuỷ văn 1.1.1. Tài liệu đo đạc , khảo sát địa hình: 1.1.2. Tài liệu khảo sát địa chất: 1.1.3. Tài liệu khảo sát, tính toán thuỷ văn: 1.2. Tài liệu về điều kiện kinh tế, xã hội 1.2.1. Điều kiện dân cư, kinh tế khu vực 1.2.2. Nhu cầu giao thông, vận chuyển, tình trạng giao thông khu vực 1.3. Yêu cầu về quy mô xây dựng : 1.3.1. Khổ cầu 1.3.2. Tải trọng 1.3.3. Khổ thông thuyền 1.3.4. Thời gian khai thác CÂU HỎI ÔN TẬP ........................................................................................ BÀI TẬP ...................................................................................................... BÀI 2 : CÁC LOẠI CẦU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 2.1. Theo vật liệu 2.1.1. Cầu thép 2.1.2. Cầu BTCT 2.2. Theo sơ đồ tĩnh học 2.2.1. Cầu kiểu dầm (a,b) 2.2.2. Cầu kiểu vòm (c,d) 2.2.3. Cầu kiểu khung (e,f) 2.2.4. Cầu dây (g,h) 2.3. Theo phương tiện qua cầu 2.3.1. Cầu bộ hành: Dành riêng cho người đi bộ vượt qua các đường khác. 2.3.2. Cầu ô tô : Dành riêng cho phương tiện ô tô. 2.3.3. Cầu xe lửa, xe điện: Dành cho tàu hỏa, xe điện chạy trên ray. 2.4. Xác định các kích thước cơ bản của cầu 2.4.1. Các kích thước cơ bản 2.4.2. Xác định các cao độ cuả cầu 2.4.3. Xác định chiều dài cầu 2.4.4. Phân chia chiều dài nhịp 2.4.5. Thiết kế mặt cắt ngang cầu 2.4.6. Xác định kích thước và số lượng cọc móng CÂU HỎI ÔN TẬP ........................................................................................ BÀI 3: CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU 3.1. Kết cấu nhịp cầu 3.1.1. Hệ mặt cầu 3.1.2. Dầm chủ 3.1.3. Dầm ngang 3.2. Gối cầu MỤC LỤC II 3.2.1. Gối cao su 3.2.2. Gối thép bản 3.2.3. Gối thép tiếp tuyến 3.2.4. Gối thép con lắc 3.2.5. Gối thép con lăn 3.2.6. Gối cố định- gối di động 3.3. Mố trụ cầu 3.3.1. Mố nhẹ (thân cọc, thân tường) 3.3.2. Mố kiểu tường: 3.3.3. Mố chữ U : 3.3.4. Mố vùi: 3.3.5. Trụ thân đặc 3.3.6. Trụ thân hẹp 3.3.7. Trụ thân cột 3.3.8. Trụ thân cọc 3.4. Móng mố trụ cầu 3.4.1. Móng khối trên nền tự nhiên 3.4.2. Móng cọc chế sẵn 3.4.3. Móng cọc khoan nhồi CÂU HỎI ÔN TẬP ............................................... Error! Bookmark not defined. BÀI 4: KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU 4.1. Tải trọng để thiết kế cầu 4.1.1. Trọng lượng bản thân kết cấu (tĩnh tải) 4.1.2. Tải trọng ô tô 4.1.3. Tải trọng xe lửa 4.1.4. Tải trọng người đi bộ 4.1.5. Các hệ số của tải trọng 4.1.6. Các tác động của môi trường 4.2. Xác định nội lực trong các bộ phận của cầu 4.2.1. Các mặt cắt nguy hiểm của kết cấu 4.2.2. Phương pháp đường ảnh hưởng nội lực 4.2.3. Nội lực tiêu chuẩn và nội lực tính toán 4.3. Bố trí vật liệu cho các tiết diện chịu lực 4.4. Tính toán kiểm tra điều kiện làm việc của tiết diện. 4.4.1. Các trạng thái giới hạn của tiết diện 4.4.2. Kiểm tra theo điều kiện cường độ và ổn định 4.4.3. Kiểm tra theo điều kiện sử dụng: CÂU HỎI ÔN TẬP ........................................................................................ BÀI 5: LẬP DỰ TOÁN CHI PHÍ CHO PHƯƠNG ÁN CẦU 5.1. Khái toán khối lượng công trình 5.1.1. Phần kết cấu BTCT 5.1.2. Phần gia công lắp đặt thép tấm, thép hình 5.1.3. Phần gia công lắp đặt ván khuôn 5.1.4. Công tác đào đắp đất, khoan lỗ cọc 5.1.5. Phần công trình phụ trợ phục vụ thi công. 5.2. Phân tích khối lượng hao phí vật liệu, nhân công, ca xe máy 5.2.1. Định mức dự toán MỤC LỤC III 5.2.2. Áp dụng định mức để phân tích hao phí cho các hạng mục công việc 5.2.3. Tổng hợp khối lượng vật liệu, nhân công, xe máy cho toàn công trình 5.3. Phân tích đơn giá cấu thành cho mỗi đơn vị khối lượng công việc 5.3.1. Giá vật liệu đến chân công trình 5.3.2. Đơn giá nhân công 5.3.3. Đơn gía ca máy 5.3.4. Lập đơn giá cho mỗi hạng mục công việc 5.4. Tính chi phí xây dựng công trình 5.5. Tính tổng mức đầu tư công trình 5.5.1. Chi phí xây dựng (mục 5.4) 5.5.2. Chi phí tư vấn 5.5.3. Chi phí QLDA 5.5.4. Chi phí thiết bị 5.5.5. Chi phí khác 5.5.6. Chi phí dự phòng CÂU HỎI ÔN TẬP ........................................................................................................... BÀI 6: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA DỰ ÁN ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH CẦU 6.1. Tác động của công trình tới môi trường tự nhiên 6.1.1. Ổn định của dòng sông và hai bên bờ: 6.1.2. Ổn định của công trình xung quanh trong quá trình xây dựng cầu 6.2. Tác động của dự án tới môi trường xã hội 6.2.1. Sự thuận tiện của giao thương ảnh hưởng tới phát triển kinh tế vùng 6.2.2. Tạo điều kiện thuận lợi cho thu hút dân cư 6.2.3. Ảnh hưởng tới một bộ phận dân cư khu vực xây dựng cầu. 6.3. Tác động của môi trường tự nhiên tới công trình 6.3.1. Tác động ăn mòn của nước và không khí 6.3.2. Ảnh hưởng của xói lở đối với khu vực và nền móng công trình 6.4. Tác động của môi trường xã hội tới dự án 6.4.1. Sự tập trung dân cư 6.4.2. Công trình trở thành biểu tượng của một vùng BÀI 7: SO SÁNH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN : 7.1. Các chỉ tiêu để so sánh đánh giá phương án cầu 7.1.1. Về kinh tế 7.1.2. Về thi công 7.1.3. Về sử dụng và tác động đến môi trường 7.1.4. Về bảo quản, sửa chữa 7.1.5. Về mỹ quan 7.2. Theo phương pháp phân loại. 7.3. Theo phương pháp cho điểm PHỤ LỤC : BẢNG TRA CÁC CHỈ TIÊU CHỊU LỰC CỦA ĐẤT MỤC LỤC IV HƯỚNG DẪN MÔ TẢ MÔN HỌC Môn học này cung cấp những kiến thức về lập dự án đầu tư xây dựng công trình cầu, các kiến thức chung về công trình cầu, phương pháp lập giá thành và phương pháp so sánh để lựa chọn phương án đầu tư công trình cầu. NỘI DUNG MÔN HỌC Bài 1 : Các vấn đề chung về công trình cầu: mục đích và ý nghĩa của việc lập dự án đầu tư xây dựng công trình cầu, các tải liệu liên quan cần thiết cho quá trình lập dự án và các yêu cầu về quy mô dự án cần điều tra, nghiên cứu. Bài 2 : Các loại cầu và phạm vi áp dụng: giới thiệu các loại cầu theo vật liệu, theo sơ đồ tĩnh học, ưu nhược điểm của chúng và khả năng có thể áp dụng chúng trong dự án. Bài 3 : Cấu tạo các bộ phận của cầu: các kích thước cơ bản, các kích thước chi tiết của cầu nhằm hướng dẫn người học lựa chọn, xác định các kích thước của cầu. Cách xác định các cao độ của kết cấu nhịp, mố trụ, nền móng, xác định chiều dài cầu, chiều dài các nhịp cầu, xác định mặt cắt ngang cầu, số lượng cọc trong móng… Bài 4 : Kiểm tra năng lực chịu lực của cầu: các quy định về tải trọng để tính toán cầu, các giả thiết trong tính toán cầu và các nội dung cần kiểm tra để đảm bảo cầu khai thác bền lâu và an toàn. Bài 5:Lập dự toán cho chi phí phương án cầu nhằm xác định giá thành phương án, bao gồm việc khái toán khối lượng, lập giá và giá thành theo các quy định của cơ quan quản lý xây dựng Nhà nước. Bài 6 :Đánh giá tác động môi trường của dự án đầu tư xây dựng công trình cầu: phân tích các tác động tích cực và tiêu cực của dự án tới môi trường, của môi trường tới dự án và các giải pháp nhằm hạn chế các tác động tiêu cực giữa dự án và môi trường. Bài 7 : So sánh lựa chọn phương án: các chỉ tiêu để so sánh đánh giá phương án đầu tư công trình cầu, các phương pháp đánh giá và lựa chọn phương án theo các mục tiêu đã đề ra. KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ Các kiến thức về lý luận thiết kế cầu (môn Tổng luận cầu), về mố trụ cầu, về cầu thép, về cầu BTCT, về lập dự toán công trình. YÊU CẦU MÔN HỌC Người học phải dự học đầy đủ các buổi lên lớp và làm Tiểu luận môn học nộp cho giáo viên môn học. CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC Để học tốt môn này, người học cần ôn tập các bài đã học, trả lời các câu hỏi và làm đầy đủ bài tập; đọc trước bài mới và tìm thêm các thông tin liên quan đến bài học. MỤC LỤC V Đối với mỗi bài học, người học đọc trước mục tiêu và tóm tắt bài học, sau đó đọc nội dung bài học. Kết thúc mỗi ý của bài học, người đọc trả lời câu hỏi ôn tập . PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC Môn học được đánh giá gồm: - Điểm quá trình: 30%. Hình thức và nội dung do Giảng Viên quyết định, phù hợp với quy chế đào tạo và tình hình thực tế tại nơi tổ chức học tập: bao gồm viết tiểu luận hoặc làm bài kiểm tra giữa kỳ. - Điểm thi: 70%. Hình thức bài thi tự luận trong 90 phút. Nội dung gồm 2-3 câu hỏi lý thuyết và làm một bài tập. Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Trong quá trình xây dựng, lập dự án đầu tư là bước mở đầu để thể hiện ý tưởng đầu tư. Trong nội dung dự án đầu tư đã biểu thị được nhu cầu đầu tư, sự cần thiết phải đầu tư, quy mô đầu tư và đánh giá hiệu qủa của đầu tư. Với dự án đầu tư, người quyết định đầu tư có thể thấy được dự án sắp đầu tư có thực sự phù hợp với quy hoạch như thế nào, dự án đầu tư có hiệu quả về các mặt như thế nào, những ảnh hưởng của dự án đầu tư tác động đến môi trường tự nhiên, môi trường xã hội như thế nào. Nhờ có dự án đầu tư mà công tác chuẩn bị đầu tư có cơ sở tiến hành như chuẩn bị mặt bằng, chuẩn bị nguồn vốn, chuẩn bị thiết bị và nhân lực sẽ huy động cho dự án. Sự chuẩn bị đầu tư tốt sẽ tạo điều kiện thuận lợi, ổn định cho quá trình đầu tư, hạn chế được các rủi ro phát sinh trong quá trình đầu tư. Công trình cầu được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu lưu thông của người và các phương tiện, giúp cho sự phát triển kinh tế và đời sống dân sinh xã hội. Công trình cầu có ý nghĩa to lớn và quyết định trong việc lưu thông của tuyến đường. Công trình cầu tiêu tốn một số tiền rất lớn, quá trình thi công nhiều khó khăn, phức tạp và thời gian thi công dài. Việc lập dự án đầu tư cho công trình cầu là vô cùng cần thiết vì những lý do trên. BÀI 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH CẦU Xây dựng cầu phải trên cơ sở phù hợp với các điều kiện tư nhiên và điều kiện kinh tế xã hội. Kết cấu công trình phải bền vững, lâu dài và đáp ứng được yêu cầu của khai thác. Muốn như vậy nền móng phải vững chắc, ổn định, vật liệu sử dụng cho kết cấu phải bền chắc và phù hợp về kinh tế. Trong quá trình thi công có thể xảy ra các khó khăn, các sự cố do điều kiện địa chất bất thường gây ra, trong quá trình khai thác có thể xuất hiện các hư hỏng do môi trường tự nhiên gây ra. Chất thải sinh hoạt và cách thức khai thác của con người có thể gây hư hỏng, nguy hại cho công trình. Tất cả những điều kiện về tự nhiên và xã hội có thể ảnh thưởng tới công trình và quá trình xây dựng công trình cần phải được nắm rõ để trù liệu trước, để tính toán,thiết kế cho phù hợp. Các tài liệu để làm căn cứ lập dự án đầu tư xây dựng cầu cần được khảo sát, thu thập trước khi tiến hành lập dự án. 1.4. Tài liệu về địa hình, địa chất, thuỷ văn 1.4.1. Tài liệu đo đạc , khảo sát địa hình: Tài liệu về địa hình do các đơn vị tư vấn khảo sát chuyên nghiệp đo đạc thể hiện đày đủ dưới dạng bình đồ, bản vẽ trắc dọc, trắc ngang khu vực dự án. Bình đồ khu vực xây dựng cầu cần thể hiện chi tiết với tỷ lệ 1/500 -:- 1/1000. Trên đó cần thể hiện rõ đường đồng mức (chênh 0,5m), các vật kiến trúc và tình trạng địa mạo hiện hữu. Cần có bản vẽ chi tiết về mốc đo đạc, thể hiện tọa độ mốc theo GPS, cao độ mốc và mối liên quan tới địa vật xung quanh. Trắc dọc địa hình thể hiện tỷ lệ 1/1000, chiều dài ra khỏi mốc dự án từ 100-200m. Trang 6 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Trắc ngang theo cọc địa hình tỷ lệ 1/200, rộng về mỗi bên của tim tuyến 50-100m, cự ly trên cạn 25-50m một cọc và dưới nước 15-20m một cọc. Các tài liệu này cùng với thuyết minh khảo sát đóng thành tập Hồ sơ báo cáo kết quả khảo sát. 1.4.2. Tài liệu khảo sát địa chất: Tài liệu về khảo sát địa chất phải do đơn vị tư vấn khảo sát chuyên nghiệp thực hiện với độ chính xác và tin cậy cao. Việc khảo sát địa chất công trình cầu phải thực hiện tới độ sâu hơn chiều sâu đặt móng dự kiến bằng 6 lần khoảng cách giữa tim các cọc ngoài. Thực hiện thí nghiệm SPT với khoảng cách 2m/ lần và thí nghiệm nén ngang để xác định sức chịu tải của cọc móng. Các mẫu đất nguyên trạng được đưa về phòng thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất như sức chống cắt, góc nội ma sát v.v… 1.4.3. Tài liệu khảo sát, tính toán thuỷ văn: Tài liệu khảo sát thủy văn như mực nước, lưu tốc cần phải được thu thập và đánh giá đày đủ. Các tài liệu này có thể thu thập từ các trạm thủy văn trong vùng hay các tài liệu lưu trữ. Việc tính toán lưu lượng với tần xuất quy định ( P%=1%-2%) và mức xói lở sau khi xây dựng cầu là cần thiết cho việc thiết kế nền, móng công trình. Cần phải tính toán mực nước dâng trước cầu theo lưu lượng lớn nhất để ấn định chiều cao đáy dầm, tránh cho cầu bị ngập khi có lũ. 1.5. Tài liệu về điều kiện kinh tế, xã hội 1.5.1. Điều kiện dân cư, kinh tế khu vực Điều tra điều kiện dân cư, kinh tế trong vùng dự án để có ý tưởng về quy mô công trình thích hợp như chiều rộng cầu, số làn xe, tải trọng thiết kế của cầu nhằm đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh tế, dân sinh trong giai đoạn tương lai. Điều tra tình trạng dân cư khu vực dự án còn có tác dụng để xử lý vấn đề tái định cư, vấn đề tác động của dự án tới đời sống dân cư trong vùng. Tài liệu điều tra về dân cư, kinh tế bao gồm: - Số lượng dân cư chịu ảnh hưởng của dự án - Các dân tộc thiểu số trong vùng, trình độ văn hóa của dân cư - Các nghề nghiệp chính mà các bộ phận dân cư đang sinh sống - Sản lượng các sản vật chính trong vùng và nhu cầu trao đổi sản vật đó. 1.5.2. Nhu cầu giao thông, vận chuyển, tình trạng giao thông khu vực Cần điều tra về tình trạng giao thông trong vùng để có sự kết nối giữa dự án với hệ thống giao thông xung quanh. Các tài liệu điều tra cần thể hiện: - Hệ thống cầu đường trong vùng dự án và tình trạng hiện hữu; - Nhu cầu vận chuyển, nhu cầu giao thương trong khu vực dự án; - Các điểm đấu nối, các điểm khống chế mà dự án sắp đầu tư phải đi qua. Trang 7 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 1.6. Yêu cầu về quy mô xây dựng : Tónh khoâng treân caàu Qua các tài liệu điều tra, khảo sát phải xác định được mục tiêu và quy mô của dự án thể hiện qua các yếu tố sau: 1.6.1. Khổ cầu Khổ cầu bao gồm số làn xe, chiều rộng mỗi làn xe, chiều rộng vỉa hè cho người đi bộ, chiều rộng dành cho lan can dự kiến. Với các cầu trên đường từ liên huyện, liên tỉnh và đường quốc lộ tối thiểu phải có hai làn xe (2x3,6m). Với Hình 1-1 Khổ giới hạn trên cầu các cầu nơi thị tứ có đông dân cư phải làm lề bộ hành hai bên, rộng tối thiểu 2x1,0m cao khác mức với phần xe chạy; với cầu nơi trống vắng xa dân cư có thể làm phần người đi bộ cùng mức với phần xe chạy. 1,0 1,0 h = 4,5 h = 4,0 H = 2,5 0,25 0,25 G T B T – Chieà u roähạn ng phaà n xe chaï Hình 1-2BKhổ giới trên cầuy đường ô tô Hình 1-3 Khổ giới hạn trên cầu đường sắt T – Chieàu roäng viaû heø G – Boá trí thieát bò cuaû ñöôøng Nếu lề bộ hành khác mức có thể làm lan can dạng “hàng rào”, còn với lề bộ hành cùng mức nhất thiết phải làm gờ chắn lan can dạng “con lươn” để ngăn xe không lao ra ngoài. Khổ cầu đường sắt quy định áp dụng với đầu máy điện, khổ đường tiêu chuẩn 1435mm. Nếu khổ đường sắt đôi thì tim hai khổ đường cách nhau 4000mm. 1.6.2. Tải trọng Tải trọng qua cầu có thể là xe ô tô ( xe tải, xe con, xe khách); đoàn tàu ( tàu điện, tàu hỏa) và người đị bộ. Có các loại cầu riêng cho từng loại tải trọng nhưng có thể có cầu đi chung cho hai hay ba loại tải trọng đó. Ngoài ra còn có cầu chuyên dụng cho việc đặt đường ống, đặt dây cáp hay băng tải cho các ngành công nghiệp. Trang 8 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 1.6.3. Khổ thông thuyền Khổ thông thuyền là khoảng trống dưới cầu dành cho tàu, thuyền qua lại an toàn. Hình 1-4 Khổ thông thuyền dưới cầu Trung ương Địa phương Cấp thông tuyền Cấp quản lý Khổ thông thuyền quy định trong tiêu chuẩn đường thủy nội địa TCVN 5664-1992, khoâsâu ngmực döôùnước i caàutrên sông. tùy theo chiều rộng mặt nướcTónh và chiều Khổ giới hạn tối thiểu trên mức nước cao có chu kỳ 20 năm Cầu Theo chiều ngang Tĩnh không dây điện chưa kể an toàn Sông Kinh Theo chiều đứng I 80 50 10 12 II 60 40 9 11 III 50 30 7 9 IV 40 25 6 (5) 8 V 25 20 3,5 8 VI 15 10 2,5 8 1.6.4. Thời gian khai thác Thời gian khai thác được xác định đối với cầu vĩnh cửu là 100 năm, cầu bán vĩnh cửu là 50 năm và cầu tạm là 25 năm. CÂU HỎI ÔN TẬP: 1- Các tài liệu căn cứ cần thiết để lập dự án đầu tư xây dựng cầu ? Nguồn tài liệu có từ đâu? 2- Quy mô xây dựng cầu căn cứ vào đâu ? Nhằm mục tiêu gì ? Nội dung của những yêu cầu về quy mô xây dựng của cầu ? 3- Khổ cầu và khổ thông thuyền của cầu giống và khác nhau ở những điểm nào ? Trang 9 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng BÀI 2 : CÁC LOẠI CẦU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 2.1. Theo vật liệu 2.1.1. Cầu thép Cầu thép là loại cầu có kết cấu nhịp bằng thép, dạng dầm hay dạng dàn. Cầu thép có ưu điểm là vượt được khẩu độ lớn với tải trọng nặng do vật liệu có cường độ cao, tĩnh tải nhẹ và dễ thi công. Cầu thép có nhược điểm là dễ bị gỉ, phải có chi phí bảo quản lớn và vật liệu thép đắt tiền. Hệ thống cầu thép gồm các dạng sau : KẾT CẤU NHỊP THÉP DẦM BẢN ĐẶC Dầm thép mặt cắt chữ I, bản mặt cầu đặt lên dầm thép DẦM LIÊN HỢP DÀN THÉP Bản mặt cầu gắn cứng với dầm thép qua hệ neo. Bản BTCT là một phần của mặt cắt chịu lực Cấu tạo từ nhiều cấu kiện dạng thanh. Có tự trọng nhỏ nên vượt được khẩu độ lớn. 2.1.2. Cầu BTCT Cầu BTCT có kết cấu nhịp bằng bê tông cốt thép. Bê tông là loại vật liệu chịu nén tốt, cốt thép đặt trong bê tông tham gia chịu phần lực kéo. Kết cấu BTCT chịu lực tốt (đặc biệt là kết cấu BTCT dự ứng lực), bền theo thời gian và rẻ tiền. Cầu BTCT có nhược điểm là tĩnh tải nặng, với các dạng dầm giản đơn thì không thể vượt được khẩu độ lớn. NHỊP BTCT CẦU BTCT THƯỜNG CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC Trang 10 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 2.2. Theo sơ đồ tĩnh học 2.2.1. Cầu kiểu dầm (a,b) 2.2.1.1. Cầu dầm giản đơn (a): các dầm có hai gối tại hai đầu nhịp, dầm chịu uốn và chịu cắt. 2.2.1.2. Cầu dầm mút hẫng: Các dầm chính có đầu mút hẫng ra, trên đó có kê các dầm phụ của nhịp đeo, do đó vượt được khầu độ lớn hơn nhịp giản đơn. 2.2.1.3. Cầu dầm liên tục (b): nhiều nhịp nối liền nhau, trên đỉnh trụ chỉ có một hàng gối. Nội lực các nhịp có ảnh hưởng Trang 11 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng lẫn nhau nên momen âm sinh ra trên các mặt cắt đỉnh trụ làm giảm momen dương tại các mặt cắt giữa nhịp. 2.2.2. Cầu kiểu vòm (c,d) 2.2.2.1. Kiểu vòm đặc : thân vòm là khối đặc, chịu momen và lực cắt. Tĩnh tải vòm lớn nên vượt qua khẩu độ không lớn. 2.2.2.2. Kiểu vòm dàn : thân vòm dạng dàn (rỗng) nên tĩnh tải phân bố nhỏ, nhịp vượt khầu độ lớn. Cấu tạo rất phức tạp. 2.2.2.3. Vòm có lực đảy ngang và vòm không có lực đảy ngang (vòm dầm): Loại chân vòm ngàm vào mố, trụ, lực đảy ngang do chân vòm sinh ra tác động vào mố trụ. Trang 12 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Loại vòm có thanh căng ở chân, chịu toàn bộ lực ngang nên mố, trụ chỉ chịu phản lực thẳng đứng như kết cấu dầm. 2.2.3. Cầu kiểu khung (e,f) 2.2.3.1. Khung siêu tĩnh(e) (cổ điển) : Thân khung và chân khung ngàm cứng thành một khối. Chân khung ngàm cứng vào mố trụ, khi phát sinh lực đảy ngang mố trụ phải chịu. 2.2.3.2. Khung tĩnh định (f) : Dầm và trụ gắn cứng với nhau nhưng đầu dầm tự do nên trụ chịu uốn như một thanh conson chữ T. Có các dầm giản đơn gác lên đầu cánh hẫng nên tạo thành nhịp vượt qua khẩu độ lớn. 2.2.4. Cầu dây (g,h) Trang 13 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 2.2.4.1. Cầu dây võng (g)-(cầu treo) : Dây chịu lực chủ yếu. Lực từ dầm thông qua các dây treo truyền tải lên dây chủ. Là hệ thống mềm nên dầm phải chịu các biến dạng rất lớn. Hệ thống ổn định động học rất kém. 2.2.4.2. Cầu dây xiên (h) –(dây văng) : dầm cứng có tăng cường thêm các dây căng xiên để truyền tải lên trụ tháp. Các điểm neo dây giống như các trụ đỡ nên làm giảm momen trong dầm chủ. Phản lực dây xiên có thành phần nằm ngang nén dầm chủ lại, có tác dụng như tạo dự ứng lực. Dầm chủ thích hợp với vật liệu bằng BTCT. 2.3. Theo phương tiện qua cầu 2.3.1. Cầu bộ hành: Dành riêng cho người đi bộ vượt qua các đường khác. Trang 14 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 2.3.2. Cầu ô tô : Dành riêng cho phương tiện ô tô. 2.3.3. Cầu xe lửa, xe điện: Dành cho tàu hỏa, xe điện chạy trên ray. 2.4. Xác định các kích thước cơ bản của cầu 2.4.1. Các kích thước cơ bản 2.4.1.1. Mực nước lớn nhất Trang 15 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Mực nước lớn nhất (MNLN- hình vẽ là HW), còn gọi là mực nước thiết kế là mực nước cao nhất xác định theo tần suất p% đối với từng loại cầu. Với cầu vĩnh cửu p=1%; cầu bán vĩnh cửu p=2%; cầu tạm p=4%. Để có mực nước này phải dùng phương pháp xác suất thống kê từ các số liệu quan trắc, tính theo lưu vực sông ứng với lượng mưa lớn nhất, trong đó phải kể đến mức nước dâng trước cầu do dòng chảy bị thu hẹp. MNLN dùng để thiết kế khẩu độ cầu, tính toán xói lở lòng sông để đảm bảo cầu ổn định lâu dài. 2.4.1.2. Mực nước thấp nhất Mực nước thấp nhất (MNTN) là mực nước cạn nhất trên sông, mực nước này dùng trong thiết kế cao độ đáy bệ cọc hoặc thiết kế thi công. 2.4.1.3. Mực nước thông thuyền Mực nước thông thuyền (MNTT) là mực nước mà thuyền bè có thể đi lại an toàn trên sông. Mực nước này được căn cứ trên lưu tốc của sông mà thuyền bè có thể đi lại được (thường dưới 2 m/giây). Đối với các sông vùng Nam Bộ do lưu tốc quanh năm không lớn nên thuyền bè có thể đi lại được ngay cả trong mùa lũ, vì thế MNTT cũng chính là MNLN. 2.4.1.4. Khẩu độ nhịp thông thuyền Nhịp thông thuyền là nhịp dành cho thuyền bè qua lại trên sông. Nhịp thông thuyền phải bố trí nơi nước sâu để số ngày thông thuyền trong năm được nhiều. Chiều rộng nhịp thông thuyền là khoảng trống bên trong các kết cấu trụ, đảm bảo thuyền bè đi lại an toàn, nghĩa là phải đảm bảo khổ thông thuyền dưới cầu theo quy định của TCVN 5664-1992. 2.4.1.5. Chiều dài cầu Chiều dài cầu (Lcầu) là khoảng cách tính đến hai đuôi mố cầu, tức là bằng chiều dài các mố cộng với tổng chiều dài các nhịp, kể cả khe co dãn : Lcầu=2 x Lmố+  Lnhịp+ khe co 2.4.1.6. Chiều dài nhịp Chiều dài nhịp (L1, L2 , L3 ) là khoảng cách tới hai đầu mút của các nhịp. Nếu khoảng cách tính tới hai tim gối của nhịp gọi là chiều dài tính toán (Ltt) của nhịp. 2.4.1.7. Chiều cao cầu Là khoảng cách từ mặt đường xe chạy tới MNTN. 2.4.1.8. Chiều cao kiến trúc của cầu Là khoảng cách từ mặt đường xe chạy tới vị trí thấp nhất của kết cấu nhịp. 2.4.1.9. Chiều cao kết cấu nhịp Là khoảng cách từ mép trên cùng của kết cấu nhịp tới điểm thấp nhất của kết cấu nhịp. 2.4.2. Xác định các cao độ cuả cầu 2.4.2.1. Cao độ đáy dầm nhịp thông thuyền và nhịp bờ Cao độ đáy dầm ở nhịp thông thuyền phải đảm bảo nước không ngập đáy dầm, cây trôi không vướng mắc và đảm bảo khổ thông thuyền. Theo điều kiện thứ nhất đáy dầm phải cao trên mực nước lớn nhất là 0,5m (sông đồng bằng) và trên mực nước cao nhất 1,0m (sông miền núi): Trang 16 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Hđd = MNLN +0,5m (hoặc +1,0m) Theo điều kiện thứ hai đáy dầm phải cao hơn mực nước thông thuyền bằng chiều cao thông thuyền quy định (hth) : Hđd = MNTT + hth Chọn cao độ nào lớn hơn làm chiều cao đáy dầm tại nhịp thông thuyền. Tại nhịp bờ (tại mố) đáy dầm phải cao hơn MNLN là 0,5m. Nếu lấy cao độ tối thiểu này mà độ dốc dọc của nhịp biên lớn hơn 4% thì phải nâng cao độ đáy dầm tại mố lên. 2.4.2.2. Cao độ đáy bệ móng Cao độ đáy bệ móng mố là móng cọc bệ thấp, phải ở dưới đường xói lở tối thiểu h> 0,7 hmim . với  H hmin  tg (45 o  ). 2  .B Trong đó:   góc nội ma sát của đất H  Tổng lực ngang tác dụng vào bệ cọc;   Trọng lượng riêng của đất B- Chiều rộng (vuông góc với lực ngang H) của bệ cọc. Cao độ bệ trụ: nếu là trụ trên bãi thì đỉnh bệ nằm dưới mặt đất còn trụ dưới sông thì đáy bệ phải dưới MNTN tối thiểu 0,5m để không hở cọc. Với móng khối trên nền tự nhiên thì đáy bệ móng phải đặt vào lớp đất cứng đủ chịu lực, nếu đặt vào đá thì phải sâu dưới mặt lớp đá 0,5m để loại bỏ lớp phong hóa trên mặt đá. 2.4.2.3. Cao độ mũi cọc Cao độ mũi cọc phải nằm vào lớp đất cứng và chiều dài cọc phải đủ đủ chịu lực. Chiều dài cọc tối thiểu > 6m và chiều dài cọc không quá 100.a với a là đường kính hoặc kích thước cạnh cọc. Thông thường mũi cọc đóng phải tới lớp đất có chỉ số SPT, N=30 và cọc khoan nhồi phải vào lớp đất có chỉ số SPT, N=50. 2.4.2.4. Các cao độ khác tính ra theo kích thước kết cấu Cao độ mặt cầu: sau khi xác định chiều dài nhịp sẽ chọn được chiều cao dầm và chọn được chiều dày bản mặt cầu, chiều dày lớp phủ, khi đó cao độ mặt cầu sẽ là : Hmặt cầu= Hđáy dầm + hdầm+hb+hf . Cao độ đỉnh trụ bằng cao độ đáy dầm trừ đi chiều cao gối, chiều cao đá kê gối: Hđỉnh trụ=Hđáy dầm-hgối-hđá kê. 2.4.3. Xác định chiều dài cầu Chiều dài cầu phải đảm bảo đủ thoát nước và đảm bảo chiều cao đất đắp đường sau mố không quá lớn. 2.4.3.1. Theo MNLN Để đảm bảo thoát nước chiều dài cầu cần lớn hơn mặt nước ở MNLN thêm 10%-:20% do có các trụ chắn dòng chảy: Trang 17 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Lyêu cầu= LMNLN + 20% LMNLN 2.4.3.2. Theo chiều cao đắp đất đầu cầu Chiều cao đường đắp sau mố chỉ nên : Hnền đắp < 3m nếu là mố thân cọc(chân dê) Hnền đắp < 6m nếu là mố chữ U. 2.4.4. Phân chia chiều dài nhịp 2.4.4.1. Nhịp thông thuyền: Nhịp thông thuyền phải đảm bảo chiều rộng thông thuyền. Do có thân và bệ trụ chắn chiếm tĩnh không nên nhịp thông thuyền cần lớn hơn khổ thông thuyền khoảng 20%: Lth= Bth+20%.Bth. Nhịp thông thuyền cần được bố trí vào chỗ nước sâu nhất trên sông (dòng chủ) để số ngày thông thuyền trong năm được nhiều. 2.4.4.2. Nhịp biên: Chiều dài các nhịp biên mỗi bên là phần còn lại của chiều dài cầu cần thiết sau khi trừ đi nhịp thông thuyền. Lbiên  L yeu cau  Lth 2 Từ chiều dài nhịp biên mỗi bên chọn khẩu độ nhịp thích hợp: Khẩu độ nhịp biên nên hướng tới các khẩu độ định hình để có điều kiện mua dầm sau này nếu như cầu có bị hư hỏng. Đối với dầm bê tông cốt thép dự ứng lực giản đơn có các chiều dài : 12,5m; 18,6m; 24,54m; 33m; và 40m (super T) Với cầu dầm liên tục, chiều dài nhịp biên chọn trong khoảng (0,65-0,75) chiều dài nhịp giữa. Với cầu dầm mút hẫng có nhịp đeo, chiều dài phần hẫng nên bằng 0,6-:-0,7 chiều dài nhịp đeo (giản đơn). Với cầu khung chữ T có nhịp đeo, chiều dài cánh hẫng khung chữ T bằng (0,6-:-0,7) chiều dài nhịp giản đơn. 2.4.4.3. Tổng chiều dài cầu Sau khi bố trí các nhịp, tính lại chiều dài thực tế của cầu: Lcầu= Lth+ Lbien Từ chiều dài cầu và cao độ 3 điểm: mặt cầu tại giữa cầu và tại đỉnh hai mố, vẽ đường cong đi qua 3 điểm đó, xác định được trắc dọc cầu, cao độ mặt cầu tại các trụ và độ dốc dọc của các nhịp. Nếu cao độ tại mố làm cho độ dốc nhịp biên > 4% có thể thay đổi bán kính đường cong đứng này để sao cho đảm bảo độ dốc dọc nhịp biên. Khi đó ta có cao độ mới của mặt cầu tại mố. Nếu thay đổi như thế làm cho nền đường đầu cầu quá cao có thể dịch mố về phía sau (kéo dài cầu), khi đó cần bố trí lại các nhịp biên và vẽ lại đường cong dọc cầu. Trang 18 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng i < 4% Bth MNLN MNTN 2.4.5. MNTT Thiết kế mặt cắt ngang cầu Mặt cắt ngang cầu phụ thuộc số làn xe và chiều rộng lề bộ hành. 2.4.5.1. Dạng và kích thước lan can, lề bộ hành. 400 Lề bộ hành có thể bằng với cao độ mặt đường xe chạy (cùng mức) và phân cách với làn xe chạy bằng vạch sơn. Dạng này áp dụng với cầu ở nơi ít dân cư, hiếm người đi bộ. Dạng lề bộ hành cao hơn mặt đường xe chạy 30cm (khác mức) áp dụng với cầu trong vùng đông dân cư. Với kiểu lề bộ hành khác mức do có bờ vỉa hè cao 30cm nên xe không leo lên được, lan can chỉ chắn giữ cho người đi bộ nên có thể làm dạng “hàng rào” cho nhẹ. 2.4.5.2. 800 Lan can là bộ phận kết cấu ngăn xe và người lao ra ngoài cầu. Với kiểu lề bộ hành cùng mức lan can phải có khả năng ngăn cản xe đâm va, lao ra ngoài cầu, vì thế phải thiết kế dạng con lươn bằng BTCT. 50 Chiều rộng cầu Chiều rộng ngang cầu xác định theo : Bc  K  2.T  2.blc Trong đó: K- khổ cầu theo quy định của tiêu chuẩn thiết kế. T- chiều rộng lề bộ hành theo tiêu chuẩn thiết kế quy định. blc- chiều rộng gờ lan can theo kích thước thiết kế. 2.4.5.3. Chiều dày bản mặt cầu Chiều dày bản mặt cầu không nhỏ hơn 18cm (22TCN 272-05) và không nên lớn hơn 20cm vì sẽ làm tăng tĩnh tải của cầu. Với các cầu dầm thép liên hợp bản BTCT để tăng chiều cao dầm có thể làm vút cao 5cm-:-20cm của bản BTCT để không làm tăng tĩnh tải cầu. 2.4.5.4. Số lượng dầm chủ Số lượng dầm chủ phụ thuộc vào chiều rộng cầu và tải trọng thiết kế. Trang 19 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Nếu ít dầm chủ, nội lực trong dầm chủ lớn do đó dầm chủ cao, to làm tăng tĩnh tải và khó thi công. Mặt khác bản mặt cầu có khẩu độ lớn sẽ phải tăng chiều dày và thêm nhiều cốt thép. Nếu nhiều dầm chủ quá nội lực dầm chủ có thể nhỏ nhưng kích thước dầm chủ cũng không thể giảm quá mức do đó cũng tốn vật liệu và nhất là khối lượng thi công tăng bởi phải đúc nhiều dầm và cẩu lắp nhiều lần. Theo kinh nghiệm thì khoảng cách các dầm chủ chỉ nên trong khỏang 1,8m đến 2,6m 2.4.5.5. Kích thước dầm chủ Kích thước dầm chủ sẽ quyết định tới khả năng chịu tải và liên quan tới tĩnh tải nhịp cầu. Kích thước dầm chủ bao gồm : Với dầm BTCT dự ứng lực giản đơn: - Chiều cao dầm chủ hd=(1/17 -:- 1/22)Ltt - Chiều dày sườn dầm bs= 18-20cm, đủ để bố trí các bó cốt thép dự ứng lực. - Chiều rộng bàu trên bbt= 40-:-60cm, đủ để chịu ứng suất kéo do khi nén dự ứng lực thớ dưới và đủ làm vai kê tấm đan BTCT làm ván khuôn thi công mặt cầu. - Chiều cao bàu trên hbt= 15-:-25cm để tạo diện tích đủ chịu ứng suất kéo do khi nén dự ứng lực thớ dưới - Chiều rộng bàu dưới bd= 50-:-70cm, đủ để bố trí hết các bó cốt thép dự ứng lực. - Chiều cao bàu dưới hcd= 25-:-40cm, đủ để bố trí hết các bó cốt thép dự ứng lực. Với dầm thép: - Chiều cao dầm chủ hd= (1/15-:-1/20)Ltt - Chiều dày sườn dầm ts= (1 / 10 : 1 / 12,5). hs , với hs là chiều cao bản bụng. - Chiều dày cánh tc không nhỏ hơn 10mm; mỗi tập bản không dày quá 20mm; bản cánh không nhiều hơn 7 tập bản. - Chiều rộng cánh bc= (20-:-30)tc, nhưng phải nhỏ hơn (0,6-:-0,8m), với tc là chiều dày tập bản cánh Với dầm thép liên hợp bản BTCT bản cánh trên chỉ cần đủ liên kết neo với bản bê tông, lực nén chủ yếu do bản bê tông chịu nên chiều rộng bản cánh trên bằng 200-:300mm, chiều dày 12mm-:-20mm. Bản cánh dưới có chiều dày và chiều rộng chọn sao cho có cường độ chịu lực tương ứng với phần bản BTCT. Với cầu liên tục và khung T thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng chiều cao mặt cắt giữa nhịp h= (1/12-:-1/20) Lgiữa; chiều cao mặt cắt trên trụ H=(1,8-:-2)h. Với cầu khung T, chiều cao mặt cắt tại đầu khung bằng với chiều cao của nhịp giản đơn gác lên nó. H h Trang 20 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu 2.4.5.6. TS. Nguyễn Quốc Hùng Số lượng dầm ngang Số lượng dầm ngang có liên quan tới độ cứng ngang của cầu nghĩa là ảnh hưởng tới hệ số phân bố hoạt tải ngang cầu. Nếu số dầm ngang quá ít, độ cứng ngang cầu nhỏ, các dầm khó phân bố hoạt tải cho nhau nên nội lực trong dầm chủ sẽ lớn. Nếu số dầm ngang quá nhiều sẽ làm tăng tĩnh tải kết cấu nhịp, độ cứng ngang quá lớn dầm biên sẽ được phân bố nhiều hoạt tải nên bất lợi. Sẽ là hợp lý khi khoảng cách các dầm ngang là 3m-:-5m nếu là cầu dầm thép; là 6m-:- 8m nếu là cầu dầm BTCT. Với cầu liên tục BTCT mặt cắt hình hộp chỉ có dầm ngang trên đỉnh trụ và trên đỉnh mố. Mặt cắt ngang dạng hình hộp có thể chọn một hộp hay nhiều hộp, một hộp hai vách hay nhiều vách (nhiều ngăn) tùy theo chiều rộng ngang cầu. Với các cầu liên tục hay cầu khung các mặt cắt gần trụ chịu momen âm nên đáy hộp chịu nén lớn cần có chiều dày lớn. Bản mặt cầu do phải bố trí các đường ống chứa bó cáp dự ứng lực nên cũng không quá mỏng. Các kích thước của mặt cắt ngang hình hộp nên tham khảo : - Chiều dày bản nắp (bản mặt cầu) : 0,3-0,5m , gần vách có thể mở nách tới 0,8m - Chiều dày vách đứng: 0,3-0,5m; các mặt cắt gần trụ có thể mở rộng 0,8m. - Chiều dày bản đáy : 0,3-0,4m, các mặt cắt gần trụ có thể tăng lên 0,6-1,2m - Chiều dài cánh hẫng (chía ra ngoài thành hộp): (0,20-0,3).Bc 2.4.6. Xác định kích thước mố trụ 2.4.6.1. Cao độ đỉnh mũ mố trụ Cao độ đỉnh mũ mố, trụ bằng cao độ đáy dầm trừ đi chiều cao gối và chiều cao đá kê gối: Hmũ mố= Hđáy dầm- hgối – hđá kê ; Gối cầu có chiều cao khác nhau tùy theo loại gối, căn cứ vào kích thước của loại gối định sử dụng. Đá kê gối bằng BTCT mác cao, có tác dụng chịu lực ép mặt rất lớn từ phản lực gối, phân tán ra để truyền cho bê tông mố, trụ. Mặt khác đá kê gối còn có tác dụng nâng cao khoảng cách giữa đáy dầm và đỉnh mố trụ để khi dầm bị võng không tỳ lên bê tông mép mũ mố trụ và khi cần thay gối có thể đưa kích vào để nâng dầm lên. Chiều cao đá kê gối là 5cm-:-20cm, thông thường là 10cm-:-15cm. 2.4.6.2. Chiều rộng, chiều dài mũ mố trụ Chiều rộng mũ mố trụ đủ để bố trí hàng gối và đá kê gối, cụ thể: Trang 21 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu a2 a1 ao/2 (n-1).d TS. Nguyễn Quốc Hùng a1 ao/2 a2 a2 a1 ao/2 (n-1).d a1 ao/2 a2 Bmũ Bmũ Bmũ= 2.bo/2 + 2.b1 + 2.b2 +(n-1).d Trong đó: bo- chiều rộng gối cầu; b1- khoảng cách từ mép gối đến mép đá kê (15cm-:-20cm); b2- khoảng cách từ mép đá kê đến mép mũ mố trụ ( 20cm-:-25cm); d- khoảng cách giữa tim các gối; n- số gối cầu (số dầm chủ). Chiều dài mũ mố phải đủ để kê gối một đầu dầm và đảm bảo khe hở đầu dầm. Amố = ao/2 + a1 + a2 + a3 +  + a4. Trong đó: ao- chiều dài gối cầu; a1- khoảng cách từ mép gối tới mép đá kê (15-:-20cm); a2- khoảng cách từ mép đá kê tới mép mũ mố (20-:-25cm); a3- chiều dài từ tim gối tới đầu dầm: L< 12,5m là 0,15m; L< 18,6m là 0,20m; L< 24,54m là 0,25m; L< 33 là 0,3m. a4- chiều dài tường đỉnh mố (0,3m-:-0,35m);  - Khe hở giữa đầu dầm và tường mố (5cm-:-10cm). ∆ a3 a'3 ∆ a4 a3 Atru Amo Trang 22 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Chiều dài mũ trụ đủ để bố trí gối kê hai đầu dầm và đảm bảo khe hở giữa hai đầu dầm: Atrụ=2.ao/2 + 2.a1 + 2.a2 + a3 + a’3 +  . Trong đó : ao- chiều dài gối cầu; a1- khoảng cách từ mép gối tới mép đá kê (15-:-20cm); a2- khoảng cách từ mép đá kê tới mép mũ trụ (20-:-25cm); a3- chiều dài từ tim gối tới đầu dầm nhịp thứ nhất : L< 12,5m là 0,15m; L< 18,6m là 0,20m; L< 24,54m là 0,25m; L< 33 là 0,3m. a’3 – như trên, với nhịp thứ hai.  - Khe hở giữa hai đầu dầm (5cm-:-10cm). 2.4.6.3. Kích thước bệ móng : Kích thước bệ móng phụ thuộc vào loại móng : - Nếu móng khối trên nền thiên nhiên cần có đủ diện tích đáy móng để phân bố áp lực lên nền sao cho nhỏ hơn sức chịu tải của đất nền. Chiều dày của bệ móng phải đủ cứng để phân bố áp lực đều lên đáy móng, thường 2m-3m. - Nếu là móng cọc cần phải đủ kích thước để bố trí hết số cọc dự kiến. Với móng cọc chế sẵn khoảng cách từ mép cọc tới mép bệ > 0,25m; khoảng cách giữa tim các cọc thẳng > 3d (d là đường kính hoặc kích thước cạnh cọc). Chiều dày bệ móng phải đủ ngàm đầu cọc và chống cọc xuyên thủng bệ, thường 1,2m-:-1,5m. - Móng cọc khoan nhồi do cọc có đường kính lớn nên khoảng cách giữa các cọc cũng lớn hơn và khoảng cách tối thiểu giữa các cạnh cọc > 1,2m. Khoảng cách từ mép cọc tới mép bệ > 0,5m. Chiều dày bệ cọc từ 2,0m-:-2,5m. 2.4.6.4. Xác định kích thước của mố, trụ cầu. a/ Kích thước mố cầu : Căn cứ vào cao độ và kích thước bệ mũ mố đã tính toán, xác định kích thước mố theo phương pháp đồ họa như sau: 11 A B 10 8 7 2 6 12 1 13 C D 15 9 3 4 14 5 16 - Kẻ các đường cao độ A ( đỉnh mố); B (đỉnh bệ gối); C (đỉnh bệ móng); D (đáy bệ móng) Trang 23 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng - Trên đường B lấy một điểm làm tim gối: điểm 1; - Kẻ ngang đoạn 1->2 = ao/2+ a1 + a2; - Kẻ thẳng xuống gặp đường C tại điểm 3; - Lấy đoạn ngang 3->4 > 0,5m; - Kẻ thẳng xuống gặp đường D tại điểm 5; - Từ điểm 1 lấy đoạn nằm ngang bằng a3+  được điểm 6; - Kẻ thẳng đứng lên trên gặp đường A tại điểm 7; - Kéo ngang về phía sau một đoạn bằng a4 được điểm 8; - Kéo thẳng xuống gặp đường C tại điểm 9; - Từ điểm 4 kẻ đường xiên 1/1 gặp đường A tại điểm 10; - Kéo dài về phía sau đoạn dài 0,75m-:-1,0m được điểm 11; - Kéo thẳng xuống khoảng 1,0m được điểm 12; - Kẻ đường nghiêng 5/1 -:- 3/1, lấy một điểm bất kỳ được điểm 13. Điểm 13 sẽ được điều chỉnh sau khi xem xét chiều dài móng với việc bố trí các hàng cọc có đủ không; - Kẻ thẳng từ điểm 13 xuống, gặp đường C tại điểm 14; - Từ điểm 14 lấy ngang về phía sau đoạn > 0,5m, được điểm 15; - Hạ thẳng xuống gặp đường D tại điểm 16; - Nối điểm 16 với điểm 5 được hình dạng và kích thước mố đảm bảo các điều kiện cao độ và chống lật. b/ kích thước trụ cầu : Làm tương tự nhưng với điều kiện đối xứng ta có được hình dạng và kích thước trụ cầu. 2.4.7. Xác định kích thước và số lượng cọc móng 2.4.7.1. Căn cứ điều kiện địa chất Móng khối chỉ nên xây dựng trong điều kiện tầng đá gốc gần với mặt đất, chiều sâu nền đá cách mặt đất từ 3m-6m. Khi nền đá nằm sâu tới 5-6m nên làm móng khối với mố có thân tường hoặc thân cột. Móng cọc chế sẵn áp dụng với điều kiện tải trọng lên móng không quá lớn và lớp đất chịu lực (có chỉ số SPT > 30) nằm ở độ sâu dưới 100 lần cạnh cọc (35m-40m), khi đó có thể dùng cọc 35x35cm hoặc cọc 40x40cm. Trường hợp tải trọng lên móng rất lớn (cầu lớn, cầu liên tục) cần làm móng cọc khoan nhồi để giảm số lượng cọc. Cọc khoan nhồi có kích thước lớn, chiều sâu lớn nên có sức chịu tải rất lớn, làm giảm số cọc trong móng nên kích thước bệ cọc giảm đáng kể. Mũi cọc cần đặt tới lớp đất có chỉ số SPT > 50. 2.4.7.2. Căn cứ tải trọng tác dụng lên móng Căn cứ tải trọng lên móng ( Pmax) bao gồm : - Lực do trọng lượng bản thân mố (hoặc trụ) và bệ móng; - Phản lực lên mố (hoặc trụ) do trọng lượng bản thân nhịp cầu; - Phản lực thẳng đứng lớn nhất lên mố (hoặc trụ) do hoạt tải sinh ra. Trang 24 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Sức chịu tải của một cọc: - Theo điều kiện địa chất cho biết là tên các lớp đất đá khác nhau, tra bảng tìm giá trị Ri là lực kháng của lớp đất thứ i tại mũi cọc, lực ma sát đơn vị  i của các lớp đất mà cọc xuyên qua, có thể tính sức chịu tải của cọc theo công thức: Qa  0,7.U . i .li  Ap .Ri Trong đó: U- chu vi tiết diện cọc; Ap – diện tích tiết diện cọc; li – chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua. Ri và  i - tra bảng (phụ lục 1). - Theo điều kiện địa chất khảo sát được (chẳng hạn chỉ số SPT) có thể xác định theo công thức của TCXD 195-1997: Trong đó: N- chỉ số SPT trung bình của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc. Ap – Diện tích tiết diện ngang của cọc; Nc – Chỉ số SPT trung bình trong các lớp đất rời; Lc – Chiều dày các lớp đất rời mà cọc xuyên qua; Ns – Chỉ số SPT trung bình trong các lớp đất dính; Ls – Chiều dày các lớp đất dính mà cọc xuyên qua; U – chu vi tiết diện cọc; Wp – hiệu số giữa trọng lượng cọc và trọng lượng đất mà cọc thay thế. Số lượng cọc cần bố trí trong móng : ncoc   Pmax Qa Trong đó :  =1,5 là hệ số tăng thêm cọc để xét tới ảnh hưởng của momen lệch tâm và lực ngang tác dụng vào bệ cọc. Với số cọc như trên bố trí vào bệ móng theo số hàng dọc và ngang, với khoảng cách giữa chúng đảm bảo theo quy định. CÂU HỎI ÔN TẬP 1- Các loại cầu, ưu khuyết điểm và phạm vi áp dụng ? 2- Các kích thước cơ bản của cầu ? Cách xác định các cao độ của cầu. 3- Chiều dài nhịp thông thuyền, chiều dài nhịp biên xác định khác nhau thế nào? 4- Cách xác định kích thước mố trụ cầu ? 5- Xác định số lượng cọc trong móng và bố trí cọc trong bệ móng? Trang 25 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng BÀI 3: CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU 3.1. Kết cấu nhịp cầu 3.1.1. Hệ mặt cầu 3.1.1.1. Bản mặt cầu (2): Bằng BTCT, có nhiệm vụ làm đường xe chạy và phân bố hoạt tải cho các dầm chủ 3.1.1.2. Lớp phủ (3) : bằng bê tông nhựa hạt mịn dày 3-5cm, có tác dụng ngăn nước thấm xuống bản mặt cầu và chịu mài mòn do ma sát của bánh xe 3.1.1.3. Lớp cách nước : nằm giữa bản mặt cầu và lớp phủ, ngăn nước thấm xuống bản mặt cầu và tăng bám dính của lớp phủ.Thường làm bằng nhựa đường lỏng dày 1-3mm. 3.1.1.4. Vỉa hè bộ hành (4): có thể cùng mức hoặc khác mức với mặt xe chạy, dành cho bộ hành đi lại. Khi cầu ở nơi thị tứ đông dân cư phải làm khác mức, cao hơn mặt xe chạy 30cm. 3.1.1.5. Lan can : chắn giữ người và xe lao ra ngoài cầu. Khi lề bộ hành cùng mức phải làm dạng con lươn BTCT để chắn xe. 3.1.2. Dầm chủ (1): bằng thép, bằng BTCT hay BTCT dự ứng lực. Mặt cắt ngang dạng chữ I, chữ Pi hay hình hộp. Làm nhiệm vụ chịu lực chủ yếu của nhịp cầu. 3.1.3. Dầm ngang (5): có tác dụng liên kết các dầm chủ và phân bố hoạt tải trên mặt cầu cho nhiều dầm chủ cùng tham gia chịu lực với mức độ khác nhau. Cấu tạo dạng dầm ngang hay dàn. 3.2. Gối cầu 3.2.1. Gối cao su : có dạng tấm cao su cốt bản thép và dạng gối chậu thép có lõi cao su. Dùng với cầu BTCT với độ dịch chuyển không lớn. Trang 26 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 3.2.2. Gối thép bản : gồm hai bản thép phẳng, dùng cho nhịp nhỏ. 3.2.3. Gối thép tiếp tuyến: gồm hai bản thép, bản trên phẳng, bản dưới có mặt cong hình trụ, tạo góc xoay đầu dầm dễ dàng. 3.2.4. Gối thép con lắc: tạo sự dịch chuyển dọc của dầm bằng con lắc, thường dùng cho nhịp dầm thép liên tục. 3.2.5. Gối thép con lăn: gồm hệ con lăn giữa hai thớt bằng thép, tạo sự dịch chuyển lớn cho đầu dầm. Áp dụng với gối di động của nhịp thép. Trang 27 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 3.2.6. Gối cố định- gối di động: Gối cố định bố trí tại một đầu dầm để giữ cho nhịp cầu không xê dịch dọc. Gối đi động bố trí tại các trụ (cầu liên tục) hay đầu nhịp còn lại (dầm giản đơn) để dầm có thể thực hiện chuyển dịch dọc do dãn dài bởi tải trọng hay bởi nhiệt độ thay đổi. 3.3. Mố trụ cầu 3.3.1. Mố nhẹ (thân cọc, thân tường): áp dụng với cầu nhịp nhỏ, có chiều cao đắp sau mố lớn hoặc bệ móng nằm sâu dưới mặt đất. 3.3.2. Mố kiểu tường: áp dụng với cầu nhịp nhỏ ( cầu bản), cấu tạo đơn giản. Khi đắp đấp phải tiến hành đắp đồng thời hai mố đối xứng. Trang 28 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 3.3.3. Mố chữ U : áp dụng với mố chịu phản lực lớn, chiều cao đất đắp sau mố < 6m. 3.3.4. Mố vùi: áp dụng với mố có chiều cao đất đắp sau mố rất lớn, dùng độ nghiêng thân mố về phía sau và ta luy đắp trước mố để chống lại áp lực đảy ngang của đất đắp sau mố. 3.3.5. Trụ thân đặc: chiều rộng thân trụ bằng với mũ trụ. Là một khối vật liệu lớn, sức chịu tải lớn và dùng trọng lượng bản thân để giữ ổn định. Chỉ nên áp dụng với móng khối trên nền đá, không thích hợp với móng cọc, nhất là móng cọc bệ cao. 3.3.6. Trụ thân hẹp: thân trụ nhỏ hơn chiều rộng mũ trụ rất nhiều, giúp tiết kiệm vật liệu, giảm tĩnh tải thân trụ. Mũ trụ như một dầm hẫng nên cần bố trí nhiều cốt thép, thậm chí phải có cáp dự ứng lực ngang mũ trụ. Trang 29 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 3.3.7. Trụ thân cột: áp dụng với trụ chịu phản lực nhỏ, tiết kiệm vật liệu và giảm tĩnh tải. 3.3.8. Trụ thân cọc : trụ chỉ gồm mũ trụ đồng thời là bệ cọc. Thân trụ chính là các hàng cọc móng. Loại này làm giảm vật liệu và tĩnh tải thân trụ nhưng khả năng chịu lực không lớn. Thường áp dụng với cầu nhịp nhỏ. 3.4. Móng mố trụ cầu 3.4.1. Móng khối trên nền tự nhiên : là khối vật liệu đặt trực tiếp trên nền tự nhiên (nền đá hoặc đất cứng chắc) 3.4.2. Móng cọc chế sẵn : móng bằng cọc đúc sẵn (vuông-đặc hay trònrỗng). Hạ cọc bằng phương pháp đóng hay ép. Sức chịu tải của Trang 30 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng mỗi cọc không lớn nên móng có nhiều cọc. Áp dụng với móng có tải trọng nhỏ và vừa. 3.4.3. Móng cọc khoan nhồi : cọc có đường kính và chiều sâu lớn nên có sức chịu tải lớn. Với móng chịu tải trọng rất lớn sử dụng ít cọc nên kích thước bệ móng nhỏ. Có khả năng xuống sâu đến lớp địa chất tốt trong trường hợp địa chất phức tạp. CÂU HỎI ÔN TẬP 1- Các bộ phận trong kết cấu mặt cầu, tác dụng của chúng ? 2- Các loại gối cầu và phạm vi áp dụng của chúng ? 3- Các dạng mố, trụ cầu và điều kiện áp dụng ? 4- Các dạng móng mố trụ cầu ? Ưu nhược điểm ? Trang 31 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng BÀI 4: KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU 4.1. Tải trọng để thiết kế cầu 4.1.1. Trọng lượng bản thân kết cấu (tĩnh tải): bao gồm lan can, vỉa hè, lớp phủ, bản mặt cầu, dầm chủ, dầm ngang, liên kết dọc…Xác định bằng cách lấy thể tích các bộ phận nhân với khối lượng riêng của chúng. Tĩnh tải coi như phân bố đều cho các dầm và phân bố đều theo chiều dọc dầm. Nếu gọi qt là tĩnh tải phân bố theo dọc dầm chủ thì : qt  Pt (t / m) nd .L Trong đó: Pt  Tổng trọng lượng nhịp cầu nd - Số dầm chủ trên mặt cắt ngang cầu L – Chiều dài dầm chủ. 4.1.2. Tải trọng ô tô Tải trọng thiết kế cầu theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 là tải trọng bao gồm: - Xe tải thiết kế 3 trục, trục trước 35kN; trục giữa và trục sau 145kN; các trục cách nhau 4,3m tới 9,0m; - Hoặc xe 2 trục mỗi trục 110kN, cách nhau 1,20m - Tải trọng làn 9,3kN/m phân bố trên chiều rộng 3,0m dọc chiều dài cầu. 4.1.3. Tải trọng xe lửa Tải trọng đường sắt là mô hình đoàn tầu có tải trọng mỗi trục là Z Tấn. Phần đầu máy có 5 trục, phần toa nặng tiếp theo là lực phân bố 0,42.Z (T/m) dài 30m; phía sau là đoàn toa với tải trọng phân bố dài hết chiều dài cầu là 0,3.Z (T/m). Trang 32 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu z z z z 4 x 1,5m z TS. Nguyễn Quốc Hùng 0,42 z T/m 1,5m 0,3 z T/m 30m 4.1.4. Tải trọng người đi bộ : Tải trọng người đi bộ phân bố trên lề bộ hành là 0,3T/m2; xét tới hệ số vượt tải (nh) nhưng không xét tới hệ số xung kích của người đi bộ. 4.1.5. Các hệ số của tải trọng: - Tải trọng xe và tải trọng làn phải xét tới các hệ số vượt tải (nh) và hệ số xung kích (1+IM) theo quy trình. - Phải nhân thêm hệ số làn xe “m” vào tải trọng tính toán : Số làn chất tải Hệ số làn xe “m” 1 1,20 2 1,00 3 0,85 >3 0,65 - Tĩnh tải tính toán phải xét tới hệ số vượt tải là 10% (tức nt=1,1) 4.1.6. Các tác động của môi trường:  Lực gió: Tải trọng gió ngang : Phụ thuộc tốc độ gió, diện tích cản gío và hệ số cản gió: pD=0,0006 V2 At Cd > 1,8At (kN) Trong đó: PD- tải trọng gió ngang; V- tốc độ gió thiết kế theo quy trình; At- diện tích chắn gió của kết cấu; Cd- hệ số cản gió theo quy trình. Tải trọng gió dọc: Tính gió tác dụng lên xe theo hướng ngang xe là 1,5kN/m, dọc theo xe là 0,75kN/m, cách mặt đường 1800mm  Lực nước chảy:Tác dụng theo chiều dọc cuả kết cấu nằm trong nước: p = 5,14 .10-4 CD.v2 Trong đó : p –áp lực nước chảy (Mpa) v – Vận tốc nước theo lũ thiết kế ( m/s) CD – Hệ số cản cuả trụ, theo hình dạng đầu trụ  Độ dãn nở do nhiệt độ thay đổi: l   t .t o .L ; Trong đó : Trang 33 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng  t  Hệ số giãn nở do nhiệt của vật liệu; t o  Chênh lệch nhiệt độ L – Chiều dài kết cấu đang xét  Lực va xô của tàu thuyền vào trụ: Ps  1,2.10 5.V . DWT Trong đó: Ps- Lực va tàu tĩnh tương đương; V- tốc độ va tàu (m/s); DWT – tấn trọng tải của tàu. 4.2. Xác định nội lực trong các bộ phận của cầu 4.2.1. Các mặt cắt nguy hiểm của kết cấu Các mặt cắt nguy hiểm của kết cấu là những mặt cắt có nội lực lớn: - Với dầm giản đơn là mặt cắt gối, mặt cắt L/4; mặt cắt L/2 và mặt cắt có mối nối. - Với dầm liên tục là mặt cắt tại gối, mặt cắt L/4, mặt cắt L/2 của nhịp giữa và nhịp biên. - Các mặt cắt có thay đổi về kích thước hay thay đổi về sự bố trí vật liệu. 4.2.2. Phương pháp đường ảnh hưởng nội lực Phương pháp đường ảnh hưởng nội lực là phương pháp xác lập đường biểu thị nội lực của một mặt cắt khi tải trọng đơn vị đặt tại các vị trí khác nhau trên kết cấu. Nội lực (S) của kết cấu sẽ bằng cường độ tải trọng (Pi) nhân với các tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới các tải trọng đó (yi) hoặc bằng cường độ tải trọng phân bố (q) nhân với diện tích phần đường ảnh hưởng (  s ) có chất tải. S  Pi . yi hay S  q. s 4.2.3. Nội lực tiêu chuẩn và nội lực tính toán Nội lực tiêu chuẩn là nội lực tại mặt cắt kết cấu xác định bằng các tải trọng tiêu chuẩn (không có hệ số vượt tải và xung kích). Nội lực này dùng để kiểm tra kết cấu với trạng thái sử dụng. Nội lực tính toán là nội lực tại mặt cắt của kết cấu khi xác định bằng tải trọng tính toán (có xét tới các hệ số vượt tải và xung kích). Nội lực này để kiểm tra kết cấu theo điều kiện về cường độ, về ổn định và mỏi. 4.3. Bố trí vật liệu cho các tiết diện chịu lực Vật liệu cho tiết diện được bố trí theo kích thước bao ngoài. Về cốt thép hay dự ứng lực được bố trí theo đường bao nội lực. Cường độ lực do vật liệu bố trí sinh ra gọi là đường bao vật liệu, phải lớn hơn hoặc bằng đường bao nội lực do tải trọng tính toán sinh ra. Thông thường cường độ lực của vật liệu phải lớn hơn nội lực tính toán tại các mặt cắt 10%-20%. Trang 34 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 4.4. Tính toán kiểm tra điều kiện làm việc của tiết diện. 4.4.1. Các trạng thái giới hạn của tiết diện - Trạng thái giới hạn cường độ: ứng suất trong các thớ vật liệu mà vượt qua đó kết cấu sẽ mất khả năng chịu lực. Quy định hai trạng thái giới hạn cường độ : trường hợp I : có tải trọng gió và trường hợp II: không có tải trọng gió. - Trạng thái giới hạn sử dụng : khi kết cấu vượt qua trạng thái giới hạn này thì việc sử dụng là không bình thường hoặc ảnh hưởng tới tuổi thọ của công trình như độ võng, dao động… 4.4.2. Kiểm tra theo điều kiện cường độ và ổn định - Kiểm tra về ứng suất pháp: ứng suất do momen sinh ra. - Kiểm tra về ứng suất tiếp: ứng suất do lực cắt sinh ra - Kiểm tra về ứng suất tính đổi: ứng suất đồng thời do ứng suất pháp (bởi momen) và ứng suất tiếp (bởi lực cắt) sinh ra. - Kiểm tra về ổn định chung: ổn định tổng thể của kết cấu, như xoắn, nghiêng lệch, sập đổ v.v… - Kiểm tra về ổn định cục bộ: ổn định của các chi tiết trong mặt cắt : cong, vênh của bản cánh chịu nén, bản sườn dầm, của các liên kết… 4.4.3. Kiểm tra theo điều kiện sử dụng: - Kiểm tra về độ võng: Độ võng do hoạt tải sinh ra không vượt quá độ võng cho phép (thường là 1/800 của khẩu độ). - Kiểm tra về nứt: áp dụng cho kết cấu BTCT thường, chấp nhận khi sử dụng bê tông vùng kéo có nứt nhưng không lớn hơn 0,2mm để đảm bảo nước không thấm làm gỉ cốt thép. - Kiểm tra về dao động: Chu kỳ dao động riêng theo phương thẳng đứng của kết cấu (dao động tự do bởi tác động ban đầu của ngoại lực) không bằng hay là bội số của chu kỳ dao động cưỡng bức do hoạt tải sinh ra. (Quy trình quy định là 0,45-:-0,6 giây). Mặt khác dao động theo phương ngang không được vượt quá 0,01.L (giây) với L là khẩu độ nhịp tính mằng mét, hay không lớn hơn 1,5 giây. Nội dung các tính toán này cần xem trong các giáo trình “Thiết kế Cầu bê tông cốt thép “ (ThS. Dương Kim Anh – HUTECH) hay “ Thiết kế Cầu thép” và “Kiểm định công trình” (TS. Nguyễn Quốc Hùng-HUTECH). CÂU HỎI ÔN TẬP 1- Tải trọng dùng để thiết kế cầu ? Các hệ số tải trọng ? Các tổ hợp tải trọng? 2- Các trạng thái giới hạn trong tính toán công trình cầu ? 3- Các nội dung cần kiểm toán khi thiết kế cầu ? 4- Các mặt cắt cần kiểm toán khi thiết kế cầu ? Tại sao phải kiểm toán các mặt cắt đó ? 5- Phương pháp xác định nội lực trong các mặt cắt kết cấu cầu ? Trang 35 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng BÀI 5: LẬP DỰ TOÁN CHI PHÍ CHO PHƯƠNG ÁN CẦU 5.1. Khái toán khối lượng công trình 5.1.1. Phần kết cấu BTCT Đo bóc khối lượng kết cấu BTCT gồm phần cốt thép và phần bê tông. Trong kết cấu BTCT phải tách riêng kết cấu đúc sẵn và kết cấu đổ tại chỗ. Mặt khác phải tính riêng khối lượng cho các bộ phận của công trình : - Phải tính riêng cốt thép hay bê tông của mặt cầu, của dầm cầu (dầm dọc, dầm ngang); Với bê tông phải đo bóc riêng theo từng loại mác bê tông, theo cỡ đá và độ sụt khác nhau. Đối với dầm bê tông cốt thép dự ứng lực có thể khái toán theo dầm cho các loại khẩu độ khác nhau. - Với mố, trụ cầu phải phân ra phần móng mố trụ và phần thân(mũ) mố trụ và phải phân ra theo điều kiện trên cạn hay dưới nước. Đối với cốt thép phải tính riêng cho từng loại đường kính, sau đó tổng hợp khối lượng theo 3 nhóm đường kính là d < 10mm; d < 18mm và d > 18mm. Khi lập dự án do chưa có thiết kế chi tiết về cốt thép nên có thể khái toán khối lượng cốt thép theo hàm lượng thép (tối đa) theo từng loại cấu kiện: - Với mố là 2,5% khối lượng bê tông ; - Với trụ là 2% khối lượng bê tông; - Với dầm, mặt cầu là 4%-5% khối lượng bê tông ; - Với cọc móng là 2%-2,5% khối lượng bê tông. Thí dụ : khối lượng bê tông mố là 120m3, trọng lượng bê tông là 120x2,5T/m3=300T Trọng lượng thép trong mố là : 300T x 0,025= 7,5 tấn 5.1.2. Phần gia công lắp đặt thép tấm, thép hình Khối lượng thép hình tính theo tổng chiều dài nhân với trọng lượng mỗi mét dài của loại thép hình đó. Số liệu này có thể tra theo bảng chỉ tiêu kỹ thuật của thép hình. Về thép bản có thể xác định theo diện tích sử dụng, với chiều dày bình quân là 68mm, tính ra thể tích và nhân với trọng lượng riêng của thép là 7,85T/m3. 5.1.3. Phần gia công lắp đặt ván khuôn Ván khuôn được tính theo chu vi bao ngoài của kết cấu. Đơn vị tính của ván khuôn là 100m2. Riêng ván khuôn thép đúc dầm cầu đơn vị tính là m2. 5.1.4. Công tác đào đắp đất, khoan lỗ cọc Công tác đào đất hố móng tính riêng cho mỗi loại cấp đất (đất cấp I, II, III). Khi đào bằng máy đơn vị tính là 100m3, còn khi đào thủ công đơn vị tính là m3. Công tác khoan cọc nhồi tính theo mét dài khoan cho mỗi loại đường kính khác nhau, phân ra theo cấp đất và cấp đá. 5.1.5. Phần công trình phụ trợ phục vụ thi công. Phần công trình phụ trợ gồm : Trang 36 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng - Vòng vây ngăn nước : cọc ván thép tính bằn 100m dài; phần khung chống đỡ (thép hình) tính bằng tấn. - Đà giáo, trụ tạm (thép hình) tính bằng tấn, có thể tham khảo các kết cấu đã ứng dụng để thi công công trình tương tự. - Sàn đạo đóng cọc (thép hình) tính bằng tấn, tham khảo kết cấu đã dùng cho công trình trước đó. 5.2. Phân tích khối lượng hao phí vật liệu, nhân công, ca xe máy 5.2.1. Định mức dự toán Định mức dự toán là tài liệu do Bộ Xây dựng ban hành quy định về lượng tiêu hao vật liệu, nhân công, ca xe máy thi công cho mỗi đơn vị khối lượng công việc. Có nhiều bộ định mức khác nhau để áp dụng cho các loại hình xây dựng, sửa chữa, khảo sát, thí nghiệm vật liệu… Mỗi hạng mục công việc có mã số công việc và các định mức hao phí quy định. 5.2.2. Áp dụng định mức để phân tích hao phí cho các hạng mục công việc Lập bảng phân tích vật liệu, nhân công, ca xe máy cho các hạng mục công việc. Cần áp dụng đúng mã hiệu công việc phù hợp với nội dung công việc. Soá TT Maõ hieäu ñònh möùc 1 AG.13111 2 AG.13121 Haïng muïc coâng vieäc Gia coâng coát theùp coïc d < 10 Vật liệu Thép tròn Ø < 10 Dây thép Que hàn Nhân công 3.5/7 Máy thi công Máy hàn 23KW Máy cắt uốn 5KW Gia coâng coát theùp coïc d < 18 Vật liệu Thép tròn Ø < 18 Dây thép Que hàn Nhân công 3.5/7 Máy thi công Máy hàn 23KW Máy cắt uốn 5KW Ñôn vò tính Khoái löôïng Taán 36,41 kg kg kg công Khối lượng yêu cầu 1005 21,42 36.588,27 779,82 518,79 14,56 14,25 ca ca Taán Định mức 0,4 4,20 kg kg kg công 1020 14,28 4,7 7,82 ca ca 1,133 0,32 4.279,37 59,91 19,72 32,81 4,75 1,34 5.2.3. Tổng hợp khối lượng vật liệu, nhân công, xe máy cho toàn công trình Từ khối lượng vật liệu, nhân công, xe máy yêu cầu cho mỗi công việc tổng hợp lại được nhu cầu vật liệu, nhân công, xe máy cho toàn bộ dự án. BẢNG TỔNG HỢP VẬT LIỆU Trang 37 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu Soá Haïng muïc coâng vieäc TT Ñôn vò tính Khoái löôïng TS. Nguyễn Quốc Hùng Đơn giá Thành tiền 1 2 3 4 5 6 Cát vàng Đá 1x2 Đất đèn Dây thép Đinh Gỗ đà nẹp m3 m3 kg kg kg m3 228,34 451,44 10,23 2.106,70 306,18 0,05 174.853 379.673 30.042 23.042 23.042 13.656.360 39.925.473 171.398.680 307.204 48.542.522 7.055.000 627.196 7 Gỗ ván Nước Ô xy Que hàn Thép hình Thép tấm Thép tròn Ø > 18 Thép tròn Ø < 10 Thép tròn Ø < 18 Xi măng PC40 m3 lít chai kg kg kg kg kg kg kg 2,54 102.123,36 2,66 1.046,99 2.971,68 34.938,23 90.497,48 36.588,27 4.279,37 206.341,56 3.201.818 10 110.000 16.408 15.776 17.702 14.876 15.406 14.876 1.515 8.136.761 1.021.234 292.459 17.179.085 46.881.224 618.476.612 1.346.240.452 563.678.872 63.659.851 312.607.467 8 9 10 11 12 13 14 15 16 BẢNG TỔNG HỢP NHÂN CÔNG Soá TT 1 2 3 Haïng muïc coâng vieäc Nhân công 3.0/7 Nhân công 3.5/7 Nhân công 4.5/7 Ñôn vò tính Khoái löôïng Đơn giá Thành tiền công 1.823,27 1.239,04 630,59 197.265 214.275 251.348 359.666.237 265.494.054 158.497.972 công công BẢNG TỔNG HỢP CA XE MÁY Soá TT 1 2 3 4 5 6 7 Haïng muïc coâng vieäc Máy cắt uốn 5KW Cần cẩu 16T Máy đầm dùi 1.5KW Máy đột lỗ 2.8KW Máy hàn 23KW Máy trộn 250 l Máy uốn ống 2,5Kw Ñôn vò tính Khoái löôïng Đơn giá Thành tiền ca 30,10 9,64 92,87 1,74 213,85 49,02 17,04 315.000 2.145.000 185.000 365.000 315.200 218.000 287.000 9.481.728 20.686.209 17.181.801 634.925 67.404.678 10.685.739 4.891.353 ca ca ca ca ca ca 5.3. Phân tích đơn giá cấu thành cho mỗi đơn vị khối lượng công việc 5.3.1. Giá vật liệu đến chân công trình Giá vật liệu đến chân công trình bao gồm: giá mua + chi phí vận chuyển + chi phí bốc xếp - Giá mua căn cứ theo báo giá của nhà sản xuất hay đại lý hoặc căn cứ theo thông báo giá của cơ quan quản lý giá VLXD địa phương. Trang 38 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng - Chi phí vận chuyển căn cứ vào giá cước, vào cự ly vận chuyển cùng khối lượng vận chuyển để tính ra. Cước vận chuyển đường bộ phụ thuộc vào loại đường và bậc hàng. Cước đường sông đã tính riêng cho mỗi bậc hàng và tính cho 30km đầu, các km tiếp theo mới có đơn giá cho mỗi tấn-km. - Chi phí bốc xếp có thể lấy theo giá quy định cho mỗi tấn (hay m3) hoặc tính theo định mức vận chuyển nội bộ công trường và đơn giá tiền lương. 5.3.2. Đơn giá nhân công Đơn giá nhân công là tiền lương một ngày công của công nhân xây dựng căn cứ vào lương tối thiểu, hệ số bậc lương và các khoản phụ cấp. - Lương tối thiểu là mức lương thấp nhất do Chính phủ quy định trong từng thời kỳ. Có lương tối thiểu vùng áp dụng cho những người làm công trong các doanh nghiệp, hộ gia đình… theo từng vùng quy định và lương tối thiểu chung áp dụng cho viên chức hưởng lương từ Ngân sách nhà nước. - Hệ số bậc lương là hệ số lương quy định cho mỗi bậc công nhân trong các nhóm lương. Nghị định 205/2004/NĐ-CP của Chính phủ quy định công nhân xây dựng phân làm 3 nhóm, trong mỗi nhóm có 7 bậc . - Chính phủ quy định cho công nhân xây dựng ngoài lương cơ bản còn có các khoản phụ cấp là :  Phụ cấp lưu động bằng 20% lương tối thiểu chung;  Phụ cấp không ổn định sản xuất bằng 10% lương cơ bản;  Phụ cấp lương phụ trả cho những ngày nghỉ lễ bằng 12% lương cơ bản;  Phụ cấp chi phí khoán bằng 4% lương cơ bản. 5.3.3. Đơn gía ca máy Đơn giá ca xe máy là chi phí cho một ca xe máy hoạt động tại công trình. Chi phí này bao gồm : - Chi phí khấu hao cơ bản là tiền mua máy chia ra cho mỗi ca máy, tính bằng cách lấy giá khấu hao máy (GKH) nhân với tỷ lệ khấu hao cơ bản (KKHCB) . Giá khấu hao là tổng chi phí mua máy trừ đi chi phí thu hồi (5%). CPKHCB  GKH . K KHCB - Chi phí khấu hao sửa chữa là tổng số tiền sửa chữa của đời máy chia cho tổng số ca xe máy sẽ hoạt động. Tính bằng cách lấy giá khấu hao máy nhân với tỷ lệ khấu hao sửa chữa (KKHSC). CPKHSC  GKH . K KHSC - Chi phí nhiên liệu, năng lượng là số tiền mua nhiên liệu (chính và phụ) cho máy hoạt động trong một ca. Tính bằng cách lấy định mức nhiên liệu (năng lượng) ĐMNLNL mà máy tiêu thụ trong một ca nhân với giá nhiên liệu (trước thuế) ĐGNLNL. CPNLNL  ( ĐM NLNL . ĐGNLNL ).k NLP Chi phí nhiên liệu phụ được tính bằng cách nhân thêm hệ số nhiên liệu phụ kNLP. Với động cơ xăng kNLP= 1,03 Trang 39 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Với động cơ Diesel kNLP= 1,05 Với động cơ điện kNLP= 1,07 - Chi phí thợ điều khiển là tiền công cho số thợ điều khiển máy trong một ca làm việc, bằng tiền lương của mỗi loại thợ nhân với 12 tháng và chia cho tổng số ca máy trung bình trong năm (270 ca). CPĐK  Luong x 12 270 - Chi phí khác là các chi phí cho việc đưa máy đến địa điểm thi công, mua bảo hiểm cho máy, giẻ lau máy …, tính bằng 5% của Giá khấu hao. CPCXM = CPKHCB + CPKHSC + CPNLNL + CPĐK + CPK 5.3.4. Lập đơn giá cho mỗi hạng mục công việc BẢNG PHÂN TÍCH ĐƠN GIÁ Soá TT Maõ hieäu ñònh möùc 1 AG.13111 2 3 Haïng muïc coâng vieäc Gia coâng coát theùp coïc d < 10 Vật liệu Thép tròn Ø < 10 Dây thép Que hàn Nhân công 3.5/7 Máy thi công Máy hàn 23KW Máy cắt uốn 5KW Gia coâng coát theùp coïc AG.13131 d > 18 Vật liệu Thép tròn Ø > 18 Dây thép Que hàn Nhân công 3.5/7 Máy thi công Máy hàn 23KW Máy cắt uốn 5KW AG.31121 Laép ñaët vaùn khuoân coïc Vật liệu Gỗ ván Gỗ đà nẹp Đinh Ñôn vò tính Khoái löôïng Taán 36,41 kg kg kg công 1005 21,42 14,25 ca ca Taán Định mức 0,4 88,72 Đơn giá Thành tiền 15.406 23.042 16.408 214.275 315.200 315.000 15.976.589,64 15.483.030 493.560 3.053.413 126.000 126.000 - - - 15.579.677 kg 1020 14.876 15.173.520 kg kg công 14,28 4,7 7,49 ca ca 1,093 0,16 23.042 16.408 214.275 315.200 315.000 3.201.818 329.040 77.118 1.604.917 394.914 344.514 50.400 521.822 265.751 100m2 m3 3 m kg Trang 40 30,62 0,083 0,0015 13.656.360 10 23.042 20.485 230.420 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu 4 TS. Nguyễn Quốc Hùng Vật liệu khác Nhân công 3.0/7 Beâ toâng coïc ñaù 1x2, M300 AG.11110 suït 6-8cm Vật liệu Vữa % công m3 1 28,71 515,97 3 Xi măng PC40 Cát vàng Đá 1x2 Nước Vật liệu khác Nhân công 3.0/7 Máy thi công Máy trộn 250 l Máy đầm dùi 1.5KW Máy khác 197.265 5.167 5.663.467 - - - 1.022.497 605.864 77.379 332.187 1.979 5.087 360.994 59.411 20.710 m 1,015 kg m3 m3 lít % công 394 0,436 0,862 195 0,5 1,83 ca 0,095 1.515 174.853 379.673 10 197.265 218.000 ca 0,18 185.000 33.300 % 10 - 5.401 Từ các đơn giá vật liệu, nhân công, ca xe máy của mỗi hạng mục công việc, nhân với khối lượng của chúng rồi tổng cộng lại ta được tổng chi phí về vật liệu, về nhân công, về ca xe máy của toàn công trình. Trong quá trình lập dự án do chưa có khối lượng chi tiết có thể tham khảo tỷ lệ chi phí xây dựng theo chi phí vật liệu như sau : - Về bê tông : lấy Chi phí bê tông M300 đá 1x2 sản xuất tại công trường làm cơ sở (100%) TT Hạng mục công trình Chi phí Vật liệu Chi phí nhân công Chi phí máy thi công 1 Móng mố trụ trên cạn 100% 68% 15,3% 2 Móng mố trụ dưới nước 100% 82,3% 65,4% 3 Thân, mũ mố trụ trên cạn 100% 87% 15,3% 4 Thân, mũ mố trụ dưới nước 100% 98,6% 65,4% 5 Mặt cầu, lan can 102% 61% 5,3% - Về đóng cọc: lấy Chi phí vật liệu cọc BTCT 40x40cm, dài 24m, trong đất cấp II, đóng bằng búa máy 3,5T làm cơ sở (100%): TT Hạng mục công trình 1 Cọc BTCT trên cạn 2 Cọc BTCT dưới nước Chi phí Vật liệu Chi phí nhân công Chi phí máy thi công 100% 4,3% 31,2% 100,4% 3,4% 68,7% Trang 41 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 3 Cọc ván thép trên cạn 194,95% 7,9% 37,2% 4 Cọc ván thép dưới nước 194,95% 13,12% 166,06% 5 Cọc thép hình trên cạn 48,98% 4,35% 17,04% 6 Cọc thép hình dưới nước 48,98% 10,45% 96,23% - Về ván khuôn (m2) : lấy Chi phí bê tông (m3) M300 đá 1x2 sản xuất tại công trường làm cơ sở (100%) TT Hạng mục công trình Chi phí Vật liệu Chi phí nhân công Chi phí máy thi công 1 Ván khuôn gỗ dầm bản 14,76% 7,8% 2 Ván khuôn dầm chữ I, T 12,2% 43,6% 3,9% 3 Ván khuôn mố trụ trên cạn 1,76% 7,9% 4,17% 4 Ván khuôn dầm đúc hẫng 21,8% 32% 9,45% 5 Ván khuôn mố trụ dưới nước 1,76% 9,48% 7,76% 5.4. Tính chi phí xây dựng công trình Chi phí xây dựng bao gồm: chi phí phá và tháo dỡ các công trình xây dựng; chi phí san lấp mặt bằng xây dựng; chi phí xây dựng các công trình, hạng mục công trình chính, công trình tạm, công trình phụ trợ phục vụ thi công; chi phí nhà tạm tại hiện trường để ở và điều hành thi công. Chi phí trực tiếp bao gồm Chi phí vật liệu, nhân công, máy thi công được xác định theo khối lượng và đơn giá xây dựng công trình hoặc giá xây dựng tổng hợp của công trình. Khối lượng các công tác xây dựng được xác định từ bản vẽ thiết kế kỹ thuật hoặc thiết kế bản vẽ thi công, nhiệm vụ công việc phải thực hiện của công trình, hạng mục công trình phù hợp với danh mục và nội dung công tác xây dựng trong đơn giá xây dựng công trình, giá xây dựng tổng hợp của công trình. Chi phí trực tiếp khác được tính bằng tỷ lệ phần trăm (%) trên tổng chi phí vật liệu, chi phí nhân công, chi phí máy thi công tuỳ theo đặc điểm, tính chất của từng loại công trình. Chi phí chung bao gồm: chi phí quản lý của doanh nghiệp, chi phí điều hành sản xuất tại công trường, chi phí phục vụ công nhân, chi phí phục vụ thi công tại công trường và một số chi phí khác. Thu nhập chịu thuế tính trước là khoản lợi nhuận của doanh nghiệp xây dựng được dự tính trước trong dự toán xây dựng công trình Thuế GTGT là khoản thuế phải nộp theo quy định của nhà nước và được tính trên tổng giá trị các khoản mục chi phí Chi phí nhà tạm tại hiện trường để ở và điều hành thi công là chi phí để xây dựng nhà tạm tại hiện trường hoặc thuê nhà hoặc chi phí đi lại phục vụ cho việc ở và điều hành thi công của nhà thầu trong quá trình thi công xây dựng công trình. Chi phí xây dựng lán trại tạm được tính bằng tỷ lệ phần trăm trên giá trị dự toán xây dựng sau thuế. 5.5. Tính tổng mức đầu tư công trình Trang 42 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 5.5.1. Chi phí xây dựng (mục 5.4) 5.5.2. Chi phí tư vấn Là các chi phí sau : - Chi phí khảo sát địa hình, địa chất, thủy văn, điều tra về kinh tế, xã hội… - Chi phí lập dự án đầu tư - Chi phí thiết kế kỹ thuật, BVTC - Chi phí thẩm tra hồ sơ thiết kế, hồ sơ dự toán - Chi phí lập hồ sơ mời thầu, xét thầu - Chi phí giám sát thi công - Chi phí thí nghiệm, kiểm định chất lượng công trình 5.5.3. Chi phí QLDA Là các chi phí cần thiết cho chủ đầu tư để tổ chức quản lý việc thực hiện các công việc quản lý dự án từ giai đoạn chuẩn bị dự án, thực hiện dự án đến khi hoàn thành nghiệm thu bàn giao, đưa công trình vào khai thác sử dụng. 5.5.4. Chi phí thiết bị Là chi phí mua sắm, vận chuyển, lắp đặt chạy thử, hiệu chỉnh và đào tạo chuyển giao công nghệ khai thác thiết bị. 5.5.5. Chi phí khác - Chi phí đền bù, GPMB, tái định cư - Chi phí rà phá bom mìn - Chi phí bảo hiểm công trình - Chi phí thẩm tra hồ sơ quyết toán công trình, chi phí kiểm toán… 5.5.6. Chi phí dự phòng : bao gồm 2 khoản: - Chi phí dự phòng khối lượng phát sinh, tính bằng 10% giá trị dự toán xây dựng trước thuế. - Chi phí dự phòng trượt giá (tính cho từng năm thực hiện dự án và tính đến cuối dự án) Phần náy có thể tham khảo thêm trong tài liệu về “Lập dự toán công trình” CÂU HỎI ÔN TẬP : 1- Làm cách nào xác định được khối lượng bê tông, cốt thép và các hạng mục phải thi công của phương án cầu ? 2- Cách xác định đơn giá vật liệu, đơn giá nhân công và đơn giá ca xe máy khi thi công cầu ? 3- Nội dung của Chi phí xây dựng công trình cầu ? 4- Nội dung của Tổng mức đầu tư dự án xây dựng công trình cầu? 5- Chi phí dự phòng dùng để làm gì ? Xác định như thế nào ? Trang 43 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng BÀI 6: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA DỰ ÁN ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH CẦU 6.5. Tác động của công trình tới môi trường tự nhiên 6.5.1. Ổn định của dòng sông và hai bên bờ: Khi chưa xây dựng cầu lòng sông và bờ sông do những điều kiện cân bằng tự nhiên nên ít xói lở. Sau khi xây dựng cầu do dòng chảy bị thắt hẹp, mực nước dâng lên, lưu tốc tăng lên, trạng thái cân bằng cũ mất đi làm cho lòng sông và bờ sông bị xói lở. Hiện tượng xói lở này gây ảnh hưởng tới sinh hoạt và sản xuất của dân cư khu vực cầu. Cần phải đánh giá đúng các tác động này để có biện pháp ngăn chặn, khắc phụ nhằm đảm bảo an toàn hay ổn định sản xuất của bộ phận dân cư . Nếu cần thiết phải đưa vào dự án những kết cấu chỉnh trị dòng sông nhằm hạn chế các xói lở nêu trên. 6.5.2. Ổn định của công trình xung quanh trong quá trình xây dựng cầu Trong quá trình xây dựng cầu do công tác khoan móng cọc, đóng cọc làm rung động có thể gây sụt lở các công trình xung quanh. Cần phải tính toán, xác định phạm vi có ảnh hưởng và mức độ ảnh hưởng của những hạng mục thi công đó để có biện pháp phòng ngừa, chắn đỡ trong khi thi công. Nhiều sự cố đáng tiếc đã xảy ra do khi thi công không lường hết những tác động này (sụt, lún nghiêng đổ nhà dân khi thi công hầm chui Văn Thánh 2, sập Viện khoa học lịch sử khi xây dựng tầng hầm cao ốc Pacific…) 6.6. Tác động của dự án tới môi trường xã hội 6.6.1. Sự thuận tiện của giao thương ảnh hưởng tới phát triển kinh tế vùng Việc công trình cầu được xây dựng sẽ làm cho giao thương trong vùng thuận lợi hơn, hàng hóa có khả năng lưu thông nhanh và nhiều sẽ thúc đảy sản xuất phát triển. Do trước kia đò sông cách trở người sản xuất ra không tiêu thụ được sản phẫm nên không muốn đầu tư phát triển sản xuất, ngược lại nhà đầu tư cũng không muốn đầu tư xí nghiệp, công xưởng bởi không có nguồn nguyên liệu. Nay có cầu việc vận chuyển, lưu thông được dễ dàng việc sản xuất cũng như kinh doanh sẽ cùng phát triển. Việc đầu tư xây dựng công trình cầu đi cùng với việc đem văn minh, văn hóa đến với những vùng sâu, vùng xa, vùng trước kia là hẻo lánh do điều kiện giao thông khó khăn. Trang 44 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Nay có cầu là có đường xe hơi, xe vận tải đưa hàng hóa và hành khách đến và đi, làm cho kinh tế trong vùng phát triển. 6.6.2. Tạo điều kiện thuận lợi cho thu hút dân cư Môi trường giao thông thuận tiện, có đường, có xe, có điện sẽ thu hu1nh nhiều dân cư tập trung sống xung quanh khu vực cầu. Chợ mọc lên, bến xe mọc lên, bến đò mọc lên khu vực cầu sẽ trở nên sầm uất, đông vui. 6.6.3. Ảnh hưởng tới một bộ phận dân cư khu vực xây dựng cầu. Việc xây dựng cầu làm cho đời sống dân cư khu vực phát triển nhưng lại ảnh hưởng trực tiếp tới một bộ phận dân cư quanh khu vực cầu. Những người trước kia sinh sống bằng buôn bánh nhỏ, chạy xe ôm, xe thồ quanh khu vực bến đò, bến phà nay có cầu rồi họ không thể còn nguồn kiếm sống như trước. Khảo sát nắm được những hoàn cảnh đó để có giải pháp trong dự án là tái định cư, chuyển đổi ngành nghề, hỗ trợ nguồn vốn cho những dân cư đó để đời sống họ được tốt hơn hay chí ít cũng được bằng như cũ. Một số hộ dân có thể sẽ phải di rời nơi ở để nhường mặt bằng cho dự án, điều mà những người đó hoàn toàn không muốn. Nhưng vì lợi ích toàn cục họ buộc phải rời đi. Vì thế trong dự án phải đề cập và đánh giá được những trường hợp này để những cư dân đó sớm ổn định lại cuộc sống. 6.7. Tác động của môi trường tự nhiên tới công trình 6.7.1. Tác động ăn mòn của nước và không khí Sau khi đầu tư xây dựng và khai thác vật liệu của công trình sẽ phải chịu những tác động của môi trường tự nhiên đó là nước và không khí. Nước dưới đất có thể hòa tan nhiều khoáng hóa có tính ăn mòn đối với bê tông. Ngay cả nước mặt khi chảy có động năng lớn sẽ xói, rửa trôi các thành phần của bê tông làm cho nó xuống cấp, mục ruỗng. Không khí khu vực nếu có nhiều khói công nghiệp có thể cùng với nước mưa trở thành các chất ăn mòn kim loại, ăn mòn bê tông. Với các công trình cầu gần biển, nguồn gió biển mang nhiều hơi muối có khả năng thấm sâu vào bê tông làm gì cốt thép hay ăn mòn trực tiếp các cấu kiện thép của cầu. Cần phải có các điều tra, khảo sát, thí nghiệm để đánh giá mức độ và tốc độ ăn mòn của nước và không khí khu vực đối với công trình cầu để dự kiến những giải pháp thiết kế, sử dụng vật liệu hợp lý chống lại hay hạn chế các yếu tố có hại nói trên, đảm bảo tính bền vững của công trình. 6.7.2. Ảnh hưởng của xói lở đối với khu vực và nền móng công trình Các dòng chảy trong khu vực có thể gây nguy hại cho công trình cầu khi chúng xói lở nền móng, nền đường của cầu. Trang 45 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng 6.8. Tác động của môi trường xã hội tới dự án 6.8.1. Sự tập trung dân cư Do điều kiện giao thương thuận lợi việc dân cư tập trung sống quanh khu vực công trình là tự nhiên. Việc tập trung đông dân cư tạo ra môi trường sinh hoạt có nhiều bất lợi : tăng mức độ xả thải (rác, nước thải sinh hoạt) làm tăng khả năng ô nhiễm và ăn mòn công trình. Việc đổ rác thải quanh các mố cầu, nước thải sinh hoạt chảy dưới mố cầu là thường xuyên xảy ra. Việc tập trung dân cư đông có thể dẫn tới có những phần tử không tốt trà trộn, tháo dỡ, phá hỏng các phụ kiện, cấu kiện công trình. Điều này cần được lưu ý để thiết kế các bộ phận bảo vệ công trình. 6.8.2. Công trình trở thành biểu tượng của một vùng Công trình cầu có một tầm vóc to lớn, hình khối uy nghi tạo thành một tượng đài kỳ vĩ, làm rạng danh vùng địa phương mà nó được xây dựng. Vĩnh long trở nên Thành phố được biết đến nhờ cầu Mỹ Thuận, Thành phố Bến Tre nổi tiếng nhờ có cầu Rạch Miễu, TP.Cần Thơ nổi tiếng nhờ cầu Cần Thơ, TP. Đà Nẵng được mọi người biết đến bởi cầu treo Thuận Phước, cầu Rồng, cầu Trần Thị Lý…. Những công trình cầu tại nhiều địa phương đã trở thành trung tâm du lịch của vùng, đem lại nguồn lợi kinh tế cho nhiều địa phương. CÂU HỎI ÔN TẬP 1- Những tác động tích cực và tiêu cực của dự án đầu tư xây dựng cầu tới môi trường tự nhiên và xã hội ? 2- Những tác động tích cực và tiêu cực của môi trường tự nhiên và xã hội tới dự án đầu tư xây dựng cầu? Trang 46 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng BÀI 7: SO SÁNH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN : 7.4. Các chỉ tiêu để so sánh đánh giá phương án cầu 7.4.1. Về kinh tế Công trình cầu cần có chi phí đầu tư rất lớn, vì thế cần lực chọn phương án có giá hợp lý để giảm bớt chi phí đầu tư. Trong điều kiện nguồn vốn còn nhiều khó khăn thì tiêu chí về kinh tế phải được quan tâm hàng đầu để sao cho công trình sử dụng bình thường, lâu bền nhưng có giá thành rẻ. 7.4.2. Về thi công Về thi công cần lựa chọn phương án thi công dễ, thời gian thi công ngắn, thiết bị và công trình phụ trợ đơn giản. Cần chọn phương án mà biện pháp thi công không quá đặc biệt, các nhà thầu trong nước có khả năng thực hiện được nhằm tạo điều kiện cho lao động trong nước, mặt khác có điều kiện để nâng cao trình độ thi công của các nhà thầu nội địa. 7.4.3. Về sử dụng và tác động đến môi trường Về sử dụng cần chọn phương án bền chắc, êm thuận, an toàn. Các phương án cầu nói chung khi thiết kế đều phải đảm bảo yêu cầu này, tuy nhiên mức độ êm thuận khác nhau, tính toàn khối, kiên cố khác nhau. Phương án cầu bền chắc, kiên cố phải có khả năng chịu đựng hay chống lại các tác nhân ăn mòn của môi trường, thí dụ trong vấn đề này cầu bê tông cốt thép tốt hơn cầu thép. 7.4.4. Về bảo quản, sửa chữa Công trình cầu theo năm tháng sẽ dần xuống cấp, hư hoại do tác động của môi trường và phương tiện sử dụng. Những chi phí để bảo quản, sửa chữa cầu cũng rất lớn. Khi lựa chọn phương án cần quan tâm đến vấn đề bảo quản, sửa chữa sao cho đơn giản, ít tốn kém. Thí dụ cầu bê tông cốt thép chi phí bảo quản ít hơn cầu thép, cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực giản đơn có nhịp định hình thay thế, sửa chữa dễ hơn cầu đặc biệt… 7.4.5. Về mỹ quan Như trên đã nêu, công trình cầu không những để phục vụ giao thương mà còn là tượng đài kỳ vĩ, biểu tượng của một vùng, là điểm nhấn du lịch của địa phương. Vì thế phương án cầu cần phải đẹp. Về kích thước các bộ phận cầu phải cân đối, hài hòa. Dầm to, trụ nhỏ gây cảm giác yếu ớt, nguy hiểm nhưng ngược lại dầm nhỏ, mố trụ quá to gây cảm giác nặng nề, cục mịch. Trang 47 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng Đường nét kết cấu cần phong phú tránh đơn điệu. Cầu toàn đường thẳng trông buồn chán, đơn điệu nhưng nếu nhiều đường nét phức tạp sẽ gây rối mắt, gây tâm lý cầu kỳ. Ánh sáng, màu sắc, bóng đổ của cầu trên mặt nước cũng làm cho phương án có những nét đẹp riêng mà các công trình khác không thể có được. Không nên có nhiều vùng hốc tối, màu sắc công trình cần nổi bật nhưng phải hòa hợp với thiên nhiên trong vùng. 7.5. Theo phương pháp phân loại. Theo phương pháp phân loại mỗi chỉ tiêu được phân thành nhiều loại (A,B,C,D,…) tùy theo mức độ đánh giá nhiều hay ít. Sau đó tổng hợp lại, phương án nào có nhiều A nhất, nhiều B, ít C … thì được lưa chọn theo mức xếp hạng. TT Chỉ tiêu so sánh để xếp hạng Phương án I Phương án II Phương án III 1 Về kinh tế A B C 2 Về thi công B A B 3 Về sử dụng và tác động môi trường B A C 4 Về bảo quản sửa chữa C B B 5 Về mỹ quan B B A ABBCB BAABB CBCBA TỔNG HỢP Như trên thì phương án II sẽ là thứ A, phương án I là thứ B và phương án II là thứ C 7.6. Theo phương pháp cho điểm Theo phương pháp cho điểm thì mỗi chỉ tiêu chia ra 100 điểm, tùy theo mức độ đạt được về chỉ tiêu đó cao hay thấp để cho điểm đối với từng chỉ tiêu. Hơn nu7o74a trong mỗi chỉ tiêu lại phân ra các nội dung để phân định điểm cho mỗi nội dung đó. Thí dụ: Chỉ tiêu thi công có thể phân ra : 100 điểm - Biện pháp thi công đơn giản, dễ dàng : 10-50 điểm Trang 48 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng - Thời gian thi công ngắn : 5-20 điểm - Thiết bị thi công thông thường : 10-20 điểm - Khả năng nội địa hóa: 5-10 điểm Lấy tổng số điểm (< 100) vào bảng so sánh. TT Chỉ tiêu so sánh để xếp hạng Phương án I Phương án II Phương án III 1 Về kinh tế 70 60 90 2 Về thi công 60 80 70 3 Về sử dụng và tác động môi trường 80 75 80 4 Về bảo quản sửa chữa 90 80 80 5 Về mỹ quan 70 90 80 370 385 400 TỔNG HỢP Như bảng trên thấy rằng phương án III xếp thứ 1; phương án II xếp thứ 2 và phương án I xếp thứ 3. Thông thường phương pháp cho điểm dễ đánh giá và đánh giá chính xác hơn. CÂU HỎI ÔN TẬP 1- Mục đích, ý nghĩa của việc so sánh lựa chọn phương án đầu tư xây dựng cầu ? 2- Các chỉ tiêu so sánh để lựa chọn phương án đầu tư xây dựng cầu ? 3- Phương pháp so sánh lựa chọn phương án đầu tư xây dựng cầu ? TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Tổng luận và mố trụ cầu. TS.Nguyễn thị Minh Nghĩa (2007). NXB GTVT 2- Thiết kế cầu thép. TS. Nguyễn Quốc Hùng (2014). HUTECH 3- Thiết kế cầu bê tông cốt thép . ThS. Dương Kim Anh (2014). HUTECH 4- Lập dự toán công trình. TS. Nguyễn Quốc Hùng (2014).HUTECH 5- 22TCN 272-05. Tiêu chuẩn thiết kế cầu Trang 49 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS. Nguyễn Quốc Hùng PHỤ LỤC 1 : BẢNG TRA CÁC CHỈ TIÊU CHỊU LỰC CỦA CÁC LOẠI ĐẤT BẢNG TRỊ SỐ L1 (m) To vaø vöøa 1 3,5 2 4,2 3 4,8 4 5,3 5 5,6 7 6,0 10 6,5 15 7,2 20 7,9 25 8,6 30 9,3 35 10,0 Ghi chuù : Caùt nhoû 2,3 3,0 3,5 3,8 4,0 4,3 4,6 5,1 5,6 6,1 6,6 7,0 buïi 1,5 2,0 2,5 2,7 2,9 3,2 3,4 3,8 4,1 4,4 4,7 5,0 i CUẢ CÁC LOẠI ĐẤT (T/m2) 0,2 3,5 4,2 4,8 5,3 5,6 6,0 6,5 7,2 7,9 8,6 9,3 10,0 0,3 2,3 3,0 3,5 3,8 4,0 4,3 4,6 5,1 5,6 6,1 6,6 7,0 AÙ seùt,aù caùt,vaø seùt coù ñoä seät laø 0,4 0,5 1,5 1,2 2,0 1,7 2,5 2,0 2,7 2,2 2,9 2,4 3,2 2,5 3,4 2,6 3,8 2,8 4,1 2,9 4,4 3,2 4,7 3,4 5,0 3,6 0,6 0,5 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 > 0.6 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,2 - L1 - Khoảng cách từ giữa các lớp đất mà cọc đi qua tới mặt đất tính toán hoặc tới mực nước thấp nhất. TRỊ SỐ CƯỜNG ĐỘ CHỐNG MŨI CỌC Ri CUẢ CÁC LOẠI ĐẤT (T / m2 ) Cát và cát chặt vừa Cát sỏi Cát to - Cát vừa Cát nhỏ Cát bụi Á sét và sét có độ sệt B 4 5 7 10 0 820 880 950 1050 0,1 530 560 600 680 0,2 380 400 430 490 0,3 280 300 320 350 0,4 180 190 210 240 0,5 120 130 140 150 15 20 25 30 35 1170 1260 1340 1420 1500 750 820 880 940 1000 560 620 680 740 800 400 450 500 550 600 280 310 340 370 400 160 170 180 190 200 L2 Ghi chuù : L2 - Khoảng cách từ mũi cọc đến mặt đất tính toán hoặc mực nước thấp nhất. 1- Với loại cát và á cát chặt thì trị số Ri trong bảng nhân với hệ số 1.3 2- Đối với đất hạt to (Sỏi,cuội ) hay các loại đất sét có B < 0 thì lấy Ri = 2000 T/m2. 3- Đối với các loại nham thạch thì lấy Ri = 1.4Rđ (Rđ - Cường độ cuả mẫu đá hình trụ)Nhưng không lớn hơn 2000 T/m2 Trang 50 [...]... xây dựng cầu căn cứ vào đâu ? Nhằm mục tiêu gì ? Nội dung của những yêu cầu về quy mô xây dựng của cầu ? 3- Khổ cầu và khổ thông thuyền của cầu giống và khác nhau ở những điểm nào ? Trang 9 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS Nguyễn Quốc Hùng BÀI 2 : CÁC LOẠI CẦU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 2.1 Theo vật liệu 2.1.1 Cầu thép Cầu thép là loại cầu có kết cấu nhịp bằng thép, dạng dầm hay dạng dàn Cầu thép... phương tiện qua cầu 2.3.1 Cầu bộ hành: Dành riêng cho người đi bộ vượt qua các đường khác Trang 14 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS Nguyễn Quốc Hùng 2.3.2 Cầu ô tô : Dành riêng cho phương tiện ô tô 2.3.3 Cầu xe lửa, xe điện: Dành cho tàu hỏa, xe điện chạy trên ray 2.4 Xác định các kích thước cơ bản của cầu 2.4.1 Các kích thước cơ bản 2.4.1.1 Mực nước lớn nhất Trang 15 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT... chiều dài nhịp giữa Với cầu dầm mút hẫng có nhịp đeo, chiều dài phần hẫng nên bằng 0,6-:-0,7 chiều dài nhịp đeo (giản đơn) Với cầu khung chữ T có nhịp đeo, chiều dài cánh hẫng khung chữ T bằng (0,6-:-0,7) chiều dài nhịp giản đơn 2.4.4.3 Tổng chiều dài cầu Sau khi bố trí các nhịp, tính lại chiều dài thực tế của cầu: Lcầu= Lth+ Lbien Từ chiều dài cầu và cao độ 3 điểm: mặt cầu tại giữa cầu và tại đỉnh hai... HỎI ÔN TẬP 1- Các bộ phận trong kết cấu mặt cầu, tác dụng của chúng ? 2- Các loại gối cầu và phạm vi áp dụng của chúng ? 3- Các dạng mố, trụ cầu và điều kiện áp dụng ? 4- Các dạng móng mố trụ cầu ? Ưu nhược điểm ? Trang 31 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS Nguyễn Quốc Hùng BÀI 4: KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU 4.1 Tải trọng để thiết kế cầu 4.1.1 Trọng lượng bản thân kết cấu (tĩnh... loại cầu, ưu khuyết điểm và phạm vi áp dụng ? 2- Các kích thước cơ bản của cầu ? Cách xác định các cao độ của cầu 3- Chiều dài nhịp thông thuyền, chiều dài nhịp biên xác định khác nhau thế nào? 4- Cách xác định kích thước mố trụ cầu ? 5- Xác định số lượng cọc trong móng và bố trí cọc trong bệ móng? Trang 25 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS Nguyễn Quốc Hùng BÀI 3: CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU... Chiều rộng cầu Chiều rộng ngang cầu xác định theo : Bc  K  2.T  2.blc Trong đó: K- khổ cầu theo quy định của tiêu chuẩn thiết kế T- chiều rộng lề bộ hành theo tiêu chuẩn thiết kế quy định blc- chiều rộng gờ lan can theo kích thước thiết kế 2.4.5.3 Chiều dày bản mặt cầu Chiều dày bản mặt cầu không nhỏ hơn 18cm (22TCN 272-05) và không nên lớn hơn 20cm vì sẽ làm tăng tĩnh tải của cầu Với các cầu dầm thép... theo kích thước kết cấu Cao độ mặt cầu: sau khi xác định chiều dài nhịp sẽ chọn được chiều cao dầm và chọn được chiều dày bản mặt cầu, chiều dày lớp phủ, khi đó cao độ mặt cầu sẽ là : Hmặt cầu= Hđáy dầm + hdầm+hb+hf Cao độ đỉnh trụ bằng cao độ đáy dầm trừ đi chiều cao gối, chiều cao đá kê gối: Hđỉnh trụ=Hđáy dầm-hgối-hđá kê 2.4.3 Xác định chiều dài cầu Chiều dài cầu phải đảm bảo đủ thoát nước và đảm... cánh hẫng nên tạo thành nhịp vượt qua khẩu độ lớn 2.2.4 Cầu dây (g,h) Trang 13 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS Nguyễn Quốc Hùng 2.2.4.1 Cầu dây võng (g)- (cầu treo) : Dây chịu lực chủ yếu Lực từ dầm thông qua các dây treo truyền tải lên dây chủ Là hệ thống mềm nên dầm phải chịu các biến dạng rất lớn Hệ thống ổn định động học rất kém 2.2.4.2 Cầu dây xiên (h) –(dây văng) : dầm cứng có tăng cường... dọc cầu, cao độ mặt cầu tại các trụ và độ dốc dọc của các nhịp Nếu cao độ tại mố làm cho độ dốc nhịp biên > 4% có thể thay đổi bán kính đường cong đứng này để sao cho đảm bảo độ dốc dọc nhịp biên Khi đó ta có cao độ mới của mặt cầu tại mố Nếu thay đổi như thế làm cho nền đường đầu cầu quá cao có thể dịch mố về phía sau (kéo dài cầu) , khi đó cần bố trí lại các nhịp biên và vẽ lại đường cong dọc cầu. .. DỰ ỨNG LỰC Trang 10 Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS Nguyễn Quốc Hùng 2.2 Theo sơ đồ tĩnh học 2.2.1 Cầu kiểu dầm (a,b) 2.2.1.1 Cầu dầm giản đơn (a): các dầm có hai gối tại hai đầu nhịp, dầm chịu uốn và chịu cắt 2.2.1.2 Cầu dầm mút hẫng: Các dầm chính có đầu mút hẫng ra, trên đó có kê các dầm phụ của nhịp đeo, do đó vượt được khầu độ lớn hơn nhịp giản đơn 2.2.1.3 Cầu dầm liên tục (b): nhiều ... dài cầu Sau bố trí nhịp, tính lại chiều dài thực tế cầu: Lcầu= Lth+ Lbien Từ chiều dài cầu cao độ điểm: mặt cầu cầu đỉnh hai mố, vẽ đường cong qua điểm đó, xác định trắc dọc cầu, cao độ mặt cầu. .. tiêu ? Nội dung u cầu quy mơ xây dựng cầu ? 3- Khổ cầu khổ thơng thuyền cầu giống khác điểm ? Trang Chun đề cầu : Lập DAĐT cơng trình cầu TS Nguyễn Quốc Hùng BÀI : CÁC LOẠI CẦU VÀ PHẠM VI ÁP... CÁC LOẠI CẦU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 2.1 Theo vật liệu 2.1.1 Cầu thép 2.1.2 Cầu BTCT 2.2 Theo sơ đồ tĩnh học 2.2.1 Cầu kiểu dầm (a,b) 2.2.2 Cầu kiểu vòm (c,d) 2.2.3 Cầu kiểu khung (e,f) 2.2.4 Cầu dây