Luận án thạc sỹ khoa học Trờng đại học giao thông vận tải kỹ thuật Mục lục Lời mở đầu Chơng 1: tổng quan nút giao thông khác mức dạng kết cấu cầu vợt nút giao thông đô thị 1.1 Tổng quan nút giao khác mức cầu vợt nót giao 1.1.1 Nót giao trùc th«ng: 1.1.2 Nót giao khác mức liên thông: .6 1.1.3 Đặc điểm công trình cầu vợt giao khác mức liên thông: 11 1.2 C¸c 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.2.7 dạng kết cấu cầu vợt giới 14 Cầu dầm giản đơn: 14 CÇu dÇm giản đơn đợc nối liên tục hoá: 15 Cầu rỗng liên tục BTCDƯL: 16 Cầu vòm BTCT chạy trên: .17 Cầu vòm chạy dới chạy giữa: 17 Cầu khung chân xiªn : 18 Cầu dây xiên : 19 1.3 Các dạng kết cấu cầu vợt sư dơng ë ViƯt Nam: 19 1.4 Nhu cÇu xây dựng cầu vợt đô thị Việt Nam tới: 23 Chơng 2: .Lựa chọn tiêu kỹ thuật cho nút giao thông khác mức cầu vợt đô thị 24 2.1 Những tiêu kỹ thuật nút giao khác mức đô thị 24 2.1.1 ThiÕt kÕ tỉ chøc giao th«ng 24 2.1.2 Tốc độ thiết kế cho tuyến đờng nót giao kh¸c møc 24 2.1.3 Lùa chän c¸c u tố hình học cho nút giao khác mức: 25 Siêu cao - đoạn nối siêu cao - đờng cong chuyển tiếp .26 2.2 Khổ tĩnh không dới cầu cao độ mặt cầu tối thiểu: 31 2.3 Xác định chiều dài nhịp cần vợt tối thiểu (Lnhịpv), chiều dài cầu vợt đờng đầu hai cầu: .33 2.4 Lựa chọn đờng vợt loại công trình giao vợt .37 2.5 Kiến nghị, lựa chọn giải pháp nút giao đô thị: 37 Chơng 3: phân tích, lựa chọn giảI pháp kết cấu cho cầu vợt đô thị .39 3.1 Các tiêu chí đánh giá phục vụ việc phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu cầu vợt đô thị : .39 3.1.1 Tính mỹ quan (vẻ đẹp kiến trúc công trình) 39 Lớp Cầu Hầm K12 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án th¹c sü khoa häc kü thuËt 3.1.2 3.1.3 b»ng 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.1.8 TÝnh thèng nhÊt mét quy ho¹ch tỉng thĨ 39 TÝnh tèi u không gian hẹp chiều đứng & mặt 39 Tính kinh tế (giá thành công trình) 40 Ti thä khai th¸c .40 Tính an toàn, thuận lợi khai th¸c 40 TÝnh tèi u c«ng nghƯ thi c«ng 40 Kinh nghiệm thiết kế thi công .41 3.2 Phân tích yêu cầu kiến trúc kết cấu cầu vợt 41 3.3 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu trụ cho cầu vợt đô thị 43 3.3.1 Những yêu cầu trụ cầu vợt đô thị 43 3.3.2 Những yêu cầu kiến trúc trụ cầu vợt đô thị 43 3.3.3 Các dạng trụ cầu vợt .46 3.3.4 Ph©n tÝch, lùa chän kiĨu d¸ng trơ, kÕt cÊu mãng trơ thiết kế thi công cầu vợt đô thị 54 3.3.5 Lựa chọn giải pháp bố trí vị trí trụ tổng thể mặt nót giao .55 3.4 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu nhịp cho cầu vợt đô thị 58 3.4.1 Ph©n tích so sánh dạng kết cầu nhịp theo chØ tiªu kiÕn tróc: 58 3.4.2 Phân tích dạng kết cấu nhịp theo tiêu cấu tạo công nghệ chế tạo: 60 3.5 Phân tích, lựa chọn giải pháp thi công kết cấu nhịp cầu vợt đô thị: .74 3.5.1 BiÖn pháp thi công loại dầm lắp ghép: 74 3.5.2 Biện pháp thi công đúc dầm chỗ đà giáo cố định: 76 3.5.3 Biện pháp thi công đúc dầm chỗ đà giáo di động: 77 3.5.4 Biện pháp thi công đúc hẫng lắp hẫng: 79 3.6 Giải pháp cho kết cấu mố tờng chắn đờng đầu cầu 80 3.7 Giải pháp bố trí đờng kết hợp với mặt cắt ngang cầu 81 3.8 Giải pháp bố trí hệ thống thoát nớc cho cầu vợt đô thị 84 3.9 Bố trí lan can, chiếu sáng cho cầu vợt đô thị: 85 Chơng 4: Phân tích Tính toán số kết cầu vợt theo tiêu chuẩn thiết kÕ cÇu 22TCN 272-05 .91 Lớp Cầu Hầm K12 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật 4.1 Những yêu cầu tính toán theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 .91 4.2 TÝnh to¸n kÕt cÊu cầu dầm giản đơn: .107 4.2.1 Phơng pháp hệ số phân bố dùng cho mô men lực cắt: 107 4.2.2 Tính toán nội lực phận kết cấu cầu dầm giản đơn: 108 4.2.3 Trình tự tính toán dầm giản đơn BTCT DƯL: 108 4.3 Tính toán kết cấu dầm liên tục nhiều nhịp: .109 4.3.1 Các mô hình tính toán kết cấu: 109 4.3.2 Sơ đồ bớc thực tính toán thiết kế kêt cấu cầu: 111 4.4 Nghiên cứu tính toán kết cấu nhịp dầm I BTCT DƯL liên tục hoá với dầm đúc chỗ đỉnh trụ 112 4.5 Ví dụ thiết kế dầm cong không gian liên tục nhiều nhịp nút giao Phú Đô dự án Đờng Láng-Hoà Lạc 118 4.5.1 Tóm tắt dự án giải pháp thiết kế nút giao Phú Đô: 118 4.5.2 Tóm tắt Nội dung thực kết đạt đợc .122 kết luận kiến nghị .126 5.1 KÕt luËn: 126 5.2 kiÕn nghị nội dung nghiên cứu tiếp: 128 Lớp Cầu Hầm K12 Luận án thạc sỹ khoa học Trờng đại học giao thông vận tải kỹ thuật Lời mở đầu Trong năm gần đây, với phát triển vợt bậc kinh tế đẩy mạnh tốc độ đô thị hóa thành phố lớn, đòi hỏi phải đẩy mạnh phát triển sở hạ tầng để kịp đáp ứng nhu cầu sinh hoạt đô thị Do tốc độ phát triển đô thị hóa tốc độ gia tăng dân số ngày tăng kéo theo tốc độ gia tăng lu lợng giao thông, đặc biệt thành phố lớn nh Hà Nội, thành phố Hồ chí Minh, Hải phòng vv tốc độ lu lợng giao thông gia tăng lên đến 15~20% Hệ thống đờng xá đợc cải tạo mở rộng xây dựng mới, nhiên nhiều nơi cha đáp ứng đợc nhu cầu thực tế Lu lợng giao thông nút giao lớn trở nên mãn tải gây ùn tắc giao thông không đảm bảo an toàn cho phơng tiện tham gia giao thông đòi hỏi phải bố trí nút giao khác mức Theo quy hoạch phát triển giao thông vận tải Việt Nam nh quy hoạch hệ thống giao thông thành phố lớn đợc nghiên cứu triển khai năm tới Tại thµnh lín nh Hµ Néi, TP Hå ChÝ Minh, Hải Phòng cần phải xây dựng nhiều nút giao vợt khác mức nhằm giải ùn tắc giảm thiểu tai nạn giao thông nút giao đô thị nh Giải pháp nút giao khác mức thờng có hai giải pháp là: Xây dựng cầu vợt hầm chui bên dới Tuy nhiên giải pháp cầu vợt giải pháp đợc lựa chọn do: Nó đảm bảo tốt yếu tố thoát nớc, chiếu sáng, an toàn, đoạn dẫn vào cầu không ảnh hởng nhiều tới công trình xung quanh so với đoạn dẫn vào hầm chui, không gian bên dới cầu vợt tận dụng làm bãi đỗ xe, điểm bảo dỡng, điểm dừng chân (giao thông tĩnh) Đặc biệt, công nghệ thi công để xây dựng cầu vợt không phức tạp kinh phí đầu t không tốn nh xây dựng hầm chui Lớp cao học khoá 12 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Trong hạ tầng đô thị cầu vợt đợc coi phần thiếu điểm nhấn quan trọng tạo nên hiệu định mặt an toàn, tiện nghi khai thác nh mặt mỹ quan cho đô thị Có thể coi cầu vợt công trình kiến trúc mặt chung đô thị Bởi mà từ lâu, ngời ta sớm dành quan tâm không nhỏ việc nghiên cứu, lựa chọn thiết kế cầu vợt thành phố Bên cạnh đặc điểm chung nh loại cầu đô thị, cầu vợt thành phố mang số đặc thù riêng cấu tạo giải pháp thi công kết cấu nhịp (KCN), mố, trụ Ngoài ra, ®Ĩ gi¶m thiĨu tèi ®a viƯc chiÕm dơng diƯn tÝch, đờng đầu cầu cầu vợt thành phố đợc bố trí xử lý đặc biệt (đờng đầu cầu làm cong với bán kính cong thích hợp để kéo dài đoạn dẫn, taluy đờng đầu cầu dốc tới 1/0 nhờ tờng chắn đặc biệt ) Mục tiêu đặt phải xây dựng cầu vuợt cho kinh tế nhất, khai thác an toàn, hiệu nhất, dạng kết cấu cầu vuợt lại đa dạng lúc tất tiêu chí đặt đạt yêu cầu Bởi vậy, việc nghiên cứu, đánh giá, tiến tới lựa chọn dạng cầu vuợt hợp lý tổng thể mặt kinh tế, kỹ thuật, mỹ quan phù hợp qui hoạch chung đô thị trở nên cần thiết cấp bách Sự lựa chọn tùy thuộc vào đặc thù nớc, địa phơng, công trình cụ thể, sở tuân thủ chuẩn mực chung quy định với giao thông đô thị Việc nghiên cứu giải pháp kết cấu cầu vợt hợp lý nút giao thông thành phố cho phù hợp để đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật, xã hội, phù hợp với qui hoạch chung đô thị mỹ quan đô thị cần thiết Vì nội dung đề tài Nghiên cứu giải pháp kết cấu cầu vợt cho nút giao thông đô thị lớn đợc yêu cầu đặt Phạm vi đề tài chủ yếu nghiên cứu giải pháp kết cấu nhịp, kết cấu mố trụ, tờng chắn, thoát nớc chiếu sáng Lớp cao học khoá 12 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật dạng cầu vợt biện pháp thi công dạng kết cấu để cho Kết cấu cầu vợ đợc lựa chọn thật đảm bảo tiêu kinh tÕ kü tht, x· héi, phï hỵp víi qui hoạch chung đô thị mỹ quan đô thị đề Qua việc nghiên cứu phân tích, so sánh đánh giá giải pháp kết cấu cầu vợt nút giao đô thị để từ đa tiêu kinh tế kỹ thuật, mỹ quan giúp cho nhà thiết kế việc lựa chọn giải pháp kết cấu cầu vợt nút giao đô thị hợp lý giúp cho nhà qui hoạch có đợc nhìn tổng quan lựa chọn phơng án cầu vợt đô thị trớc xây dựng Vì thời gian khả có hạn, luận án nhiều chỗ thiếu sót cha đầy đủ, xin chân thành cám ơn ý kiến đóng góp quí vị độc giả để luận án đợc hoàn chỉnh Tôi xin chân thành cám ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo hớng dẫn PGS - TS Nguyễn Ngọc Long thầy cô giáo Trờng Đại học giao thông vận tải, bạn đồng nghiệp giúp đỡ thời gian Công ty CP T vấn thiết kế đờng - Tổng công ty t vấn thiết kế giao thông vận tải (TEDI) giúp đỡ hoàn thành luận án Chơng 1: tổng quan nút giao thông khác mức dạng kết cấu cầu vợt nút giao thông đô thị 1.1 Tổng quan nút giao khác mức cầu vợt nút giao Nút giao thông nơi có lớn hai tuyến đờng giao thông gặp nhau, nơi có luồng giao thông giao cắt Có nhiều dạng nút giao khác tuyến đờng giao thông nh: Nút giao tuyến đờng bộ, nút giao đờng đờng sắt, giao đờng đờng xe điện Nếu xét nút giao theo độ cao giao cắt có nút giao nút giao khác mức Lớp cao học khoá 12 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật Nút giao thông khác mức nút giao thông mà xung đột giao cắt luồng giao thông đợc giải công trình cầu vợt hầm chui Tuỳ theo tính chất quan trọng lu lợng xe thết kế luồng xe mà ngời ta chọn loại nút giao khác mức nút giao đồng mức Xuất phát từ yêu cầu đảm bảo an toàn giao thông tăng hiệu khai thác, việc xử lý nút giao thông theo cách giao cắt lập thể xu tất yếu giao thông đại, với tuyến đờng mà vận tốc khai thác lớn (Vtk 60km/h) Để phân tích, lựa chọn giải pháp kết cầu cầu vợt hợp lý nút giao thông đô thị trớc hết cần phải nghiên cứu phân loại dạng nút giao khác mức Từ dạng nút giao thông khác mức có loại công trình cầu vợt đợc sử dụng Nút giao khác mức đợc phân loại theo kết nối đờng nút gồm có nút giao khác mức không liên thông nút giao khác mức liên thông 1.1.1 Nút giao trực thông: Nút giao khác mức trực thông (không liên thông) nút giao khác mức mà giao thông từ nhánh dẫn vào nút nhu cầu rẽ để chuyển hớng Ví dụ tuyến giao thông vợt qua tuyến giao thông khác bên dới nh đờng bộ, đờng sắt, đờng tàu điện công trình cầu vợt điểm giao cắt Ta gọi tuyến giao thông vợt phía tuyến (thờng tuyến thứ yếu), tuyến giao thông chui bên dới tuyến dới (thờng tuyến yếu nên u tiên đợc chạy thẳng) Nút giao thông khác mức không liên thông thờng gặp giao thông đô thị khu vực trung tâm, mà gần khu vực nút xét có đờng rẽ hay nút giao thông khác mức khác để tuyến dới rẽ sang Lớp cao học khoá 12 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật a) Tuyến vợt có dạng thẳng mặt (trực hớng xiên góc ) b) Tuyến vợt có dạng cong mặt (nút giao điểm đổi hớng tuyến) Đối với dạng nút giao có công trình cầu vợt bố trí theo hớng tuyến chạy Hình 1.01: Nút giao trực thông Đoạn dẫn đầu cầu dạng sau: - Đoạn dẫn đầu cầu đờng dẫn (1/2 mặt chiếu bên phải) - Đoạn dẫn đầu cầu cầu dẫn (1/2 mặt chiếu bên trái) 1.1.2 Nút giao khác mức liên thông: a- Khái quát chung nút giao khác mức liên thông: Nút giao khác mức liên thông nút giao khác mức mà giao thông từ nhánh dẫn vào nút có nhu cầu rẽ để chuyển Lớp cao học khoá 12 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật hớng, công trình giao vợt có hệ thống đờng liên hệ (các nhánh nối) Nút giao khác mức liên thông gồm có hai loại sau: - Nút giao khác mức không hoàn chỉnh nút giao có phân đờng đờng phụ Tuyến lu thông xung đột đợc loại bỏ hoàn toàn, nhánh phụ lu thông tồn xung đột số vị trí nhánh rẽ - Nút giao khác mức hoàn chỉnh nút giao tuyến cao tốc, tuyến có vai trò bình đẳng lu thông Vậy hớng tuyến giao vợt, nút giao thông khác mức liên thông có thêm hệ thống nhánh rẽ để tuyến dới tiếp cận để tuyến đảo chiều xe chạy Nhìn mặt bằng, nút giao có cấu tạo phức tạp hơn, hệ thống gồm rÊt nhiỊu nh¸nh rÏ kh¸c cã t¸c dơng biÕn xung đột nút chuyển từ tuyến sang tuyến đảo chiều xe chạy tuyến trở thành xung đột kiểu nhập tách Hệ thống nhánh rẽ chia phần nh sau: - Nhánh phục vụ cho việc rẽ phải: Do chiều dài lớn, cao độ điểm đầu cuối chênh lệch không nhiều (thực điểm đầu điểm cuối mức) nên nhánh rẽ phải hầu nh đợc làm đờng dẫn trừ trờng hợp thật đặc biệt - Nhánh phục vụ cho việc rẽ trái, có dạng sau: + Nhánh rẽ trái trực tiếp (Hình 1.03): Dùng cầu vợt để giải xung đột giao cắt rẽ trái cách trực tiếp Kết việc rẽ trái trở lên đơn giản nhanh chóng với hành trình ngắn sau góc quay 90 góc phần t, nhng đổi lại thiết phải xây dựng cầu vợt cho nhánh sử dụng nhánh rẽ trái nh biện pháp để đảo chiều xe Lớp cao học khoá 12 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án th¹c sü khoa häc kü thuËt ch¹y cho tuyÕn Với dạng nút nh này, việc xuất nhiều tầng giao cắt (có thể 2, 3, tầng) phổ biến + Nhánh rẽ trái gián tiếp kiêm chức đảo chiều xe chạy, (Hình 1.04): Việc rẽ trái gián tiếp đợc thực nhờ việc tách khỏi tuyến nhập vào tuyến lại, đầu xe phải quay góc 2700 góc phần t vòng xoay Với vòng xoay, hành trình tơng đối ngắn, chênh lệch cao độ điểm đầu điểm cuối gần nh chênh lệch cao độ tuyến tuyến dới nơi vợt nên khả sau khả thi: làm đờng dẫn làm cầu dẫn (nếu muốn giải phóng không gian bên dới) Ngoài ra, việc sử dụng liên tiếp vòng xoay đảo chiều xe chạy cho tuyến, đặc ®iĨm chØ thÊy ë nh¸nh rÏ tr¸i gi¸n tiÕp b- Các dạng nút giao khác mức liên thông: Hình dạng nút giao khác mức đa dạng đợc thiết kế tuỳ theo địa hình yêu cầu giao thông, nút giao đợc bố trí cho ngã ba, ngã t nhiều tuyến giao nhau, sau trình bày số dạng nút giao a- Nút giao ba nhánh (ngã ba ): - Loại nút giao nhánh rẽ: Đây loại nót giao bè trÝ cho c¸c lng xe chØ rÏ từ tuyến đờng sang tuyến đờng khác Lớp cao học khoá 12 Luận án thạc sỹ khoa học Trờng đại học giao thông vận tải kỹ thuật - Lan can: x 0,5 m - ChØ tiªu kü thuật thiết kế - Hoạt tải thiết kế HL-93; Đoàn hành 300 kg/m2 - Động đất: Cấp - Khổ tĩnh không đờng cao tốc : H = 4,75 m - Khổ tĩnh không đờng nội đô: - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 - Đuờng Ôtô - Yêu cầu thiết kế TCVN 4054 - 1998 H = 4,50 m c- Giải pháp thiết kế cầu vợt - Cầu vợt gồm nhịp liên tục nằm đờng cong không gian theo hai phơng - Mặt nằm đuờng cong đổi chiều R200 R500m mặt đứng nằm đờng cong bán kính R=2500m - Sơ đồ kết cấu nhịp: 30+7x36+30 =312m, chiều dài toàn cầu L = 320,62 m - Dầm đợc ngàm cứng trụ giữa, trụ khác trụ tròn gối Tại mố bố trí gối, tạo thành hệ kết cấu dầm khung liên tục đảm bảo chống xoắn ổn định * Kết cấu nhịp - Dùng dầm BTCT ƯST dạng rỗng liên tục nhịp đổ chỗ đà giáo Chiều rộng mặt bản: B1 = 10,8 m, Chiều rộng đáy : B2 = 5,0 m, ChiỊu cao dÇm: H= 1.55 m Đờng kính tạo rỗng:D= 1000 mm - Cáp dọc ƯST dùng loại bó 17 tao đờng kính 15.2mm theo ASTM 416 grade 270 Cáp ngang ƯST loại tao 15,2mm, bố trí theo phơng vuông góc với trục dầm để chịu mômen uốn ngang Lớp cao học khoá 12 147 Luận án thạc sỹ khoa học Trờng đại học giao thông vận tải kỹ thuật - Cốt thép thờng bố trí theo yêu cầu chống xoắn, chống nứt yêu cầu cấu tạo * Kết cấu mố trụ - Hai mố BTCT đổ chỗ, móng cọc khoan nhồi đờng kính D=1,50m - Các trụ BTCT đổ chỗ dạng cột tròn đặc đờng kính D= 2.00m, mãng cäc khoan nhåi ®êng kÝnh D=1,50 m - Ba trụ T4, T5, T6 trụ ngàm, trụ lại trụ đặt gối di động đảm bảo yêu cầu chống xoắn, chống nứt yêu cầu cấu tạo Bố trí chung cầu mặt c hính cầu (t û l Ư: 1/1000) tõ l iª m T ờngchắn đất có cốt L=117690 hoà l c b Ltc=320620 3400 160 a 30000 7x36000=252000 30000 10000 160 4900 Phạmvi đờng congđ ứng R=2500000,L=200000 5Cọc khoan nhồi D=1.5m, Ldk=45m Cäc khoannhåi D=1.5m, Ldk=45m 10.659 7000 4Cäc khoannhåi D=1.5m, Ldk=45m -42.500 -42.500 t6 9.453 7000 -42.500 1.500 6800 Cäc khoan nhåi D=1.5m, Ldk=45m Cäc khoan nhåi D=1.5m, Ldk=45m -42.500 t7 Chi tiÕt A 4.500 2.500 2500 2.500 2500 2500 2.500 6Cäc khoannhåi D=1.5m, Ldk=45m t5 i=4% 12.099 4750 18624 8500 Cäc khoan nhåi D= 1.5m, Ldk=45m t4 a tõ l iªm 13.383 7.072 8000 -42.500 -44.500 t3 23595 2.500 Cäc khoan nhåi D=1.5m, Ldk=45m -44.500 t2 7.290 2500 8000 7000 18624 2500 2.500 4Cäc khoannhåi D=1.5m, Ldk=47m -42.500 t1 4750 4500 7000 14.161 61186 2.500 Cäc khoan nhåi D=1.5m, Ldk=47m -41.500 m1 14.420 12008 6.729 2500 7000 2.500 2500 6800 2500 2500 3.500 14.161 13.383 12.099 2500 i=4% 10.893 -43.500 t8 m2 b g Lá n R=500000 mặt cầu (t ỷ l ệ: 1/1000) 50 162 00 170 50 162 00 170 11100 160 30000 36000 36000 i tr¸ cã cèt L=1176 90 om gg ờn 60 97 Đ T ờngchắ nđ ất 36000 36000 36000 Ltc=320200 3600 ho c tr o tè ca ng § ê R= 200 000 360 00 lạ c 30 000 Đ ho lạ i phả c gom ờng ải ph tốc cao ờng Đ Mặt cắt ngang điển hình mố, trụ Lớp cao häc kho¸ 12 148 16 49 00 10 00 Luận án thạc sỹ khoa học Trờng đại học giao thông vận tải kỹ thuật 11100 10100 500 500 Lớ pbê tôngasphalt tạonhám: 30mm Lớ p nhựa dínhbám0.6Kg/m2 Lớ p bê tông asphalt: 40mm Lớ p sơn phòng n ớc 14.420 i=0% i=0% 70 mặt c b -b (t û l Ö: 1/100) 11100 10100 500 150 9.453 i=4% 2650 5500 2650 150 9.251 1550 70 9.655 Lớ pbê tông asphalttạo nhám: 30mm Lớ p nhựa dínhbám0.6Kg/m2 Lớ p bê tôngasphalt: 40mm Lớp sơn phòngn c i=4% 1550 500 2800 5500 1800 2800 7500 1800 2000 4250 2500 4250 Bê tôngđệmC10 dày 10cm 1.500 Bê tôngđệmC10dày 10cm 100 2.500 1500 2x4050=8100 1500 1500 2x3750=7500 100 11100 10500 cäc khoannhåi ®êng kÝnh D=1.5m Ldk=45m 100 cọc khoan nhồi đờngkínhD=1.5m Ldk=45m -43.500 -42.500 Mặt cắt ngang dầm rỗng bố trí cáp DƯL 10800 400 1100 400 1100 400 1100 400 2650 Líp cao häc kho¸ 12 149 2950 425400 425400 2950 5500 1500 2650 Luận án thạc sỹ khoa học Trờng đại học giao thông vận tải kỹ thuật mặt đứng c c nh óm c p 1, 2, 3, đo ¹ n Y (t û l Ö: 1/120) 37000 100 425400 725 170 170 1210 417397 736 C1 C2 X mặt c c nhó m c p 1, 2, 3, đoạ n (t ỷ l Ö: 1/120) 37999 32503 T7 3035 R8000 R8000 230 1270 230 1270 230 1270 230 R8000 3035 R8000 C1 C2 7000 840 500 210 30000 30505 36001 Mét sè giải pháp đặc biệt nh sau: - Khoét tạo lỗ rỗng để giảm nội lực tĩnh tải - Thay đổi diện tích cốt thép cờng độ cao theo mô men - Bố trí cáp ngang chịu tăng cờng vị trí đỉnh trụ - Liên kết ngàm trụ để chịu lực dộng đất mô men xoắn - Bố trí lệch tim trụ đờng cong ®Ĩ ®iỊu chØnh néi lùc gèi cÇu - Bè trÝ cốt thép gia cờng mối nối chất lợng không đồng khối bê tông - Bố trí cốt thép chống xoắn cho đoạn dầm cong Biện pháp thi công cầu: Thi công trụ giữa, Thi công trụ biên mố Thi công kết cấu nhịp đợc tiến hành từ nhịp biên, trình tự nh sau: Lớp cao học khoá 12 150 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật - Lắp dựng đà giáo xây dựng thi công đúc chỗ dầm rỗng BTCTDƯL nhịp (qua trụ T4,T5), L= 48 m - Lắp dựng đà giáo xây dựng thi công đúc chỗ dầm rỗng BTCTDƯL nhịp 6, L= 36,0 m, - Lắp dựng đà giáo xây dựng thi công đúc chỗ dầm rỗng BTCTDƯL nhịp L= 36,0 m, - Lắp dựng đà giáo xây dựng thi công nhịp 8, L= 36,0 m, - Lắp dựng đà giáo xây dựng thi công nhịp biên, L= 23,0 m, - Thi công đờng đầu cầu hoàn thiện 4.5.2 Tóm tắt Nội dung thực kết đạt đợc * Lựa chọn kích thớc cầu bao gồm từ lựa chọn kích thớc dầm rỗng, độ nhịp, hình dáng, loạ hình mố trụ, sơ đồ làm việc cầu * Mô hình hoá kết cấu tính toán nội lực: Việc mô hình hoá không gian kết cấu theo sơ đồ tổng thể, thông số liên kết đợc xét sở biến dạng đàn hồi kết cấu - Đầu tiên xác định trục tim dầm không gian chiều theo toạ độ tổng thể - Mô hình phần tử dầm đờng tim dầm theo toạ độ địa phơng - Các tính toán nội lực kết cấu thực phần mềm RM7 2000 phần mềm chuyên dụng tính toán kết cấu công trình đợc sử dụng tơng đối phổ biến Tổng công ty TVTK GTVT để thiết kế cầu dầm liên tục bê tông ƯST, thi công theo phơng pháp đúc hẫng cân đúc đà giáo, cầu treo dây văng, võng Lớp cao học khoá 12 151 Luận án thạc sỹ khoa học Trờng đại học giao thông vận tải kỹ thuËt Live Lo ad Ar r an gement f o r ma x/min Mo men t & f o r ma x Shea r : De s ig n t r uc k 11100 500 10100 3600 9.3 (kN/m) P = 145 900(kN) 1800 Calculation of data : 500 3600 9.3 (kN/m) P =145 900 900(kN) 1800 P/2 P/2 900 P /2 P /2 WL =9.3 * = 18.6 (kN/m) P1' = 35 * = 70 (kN) P2' =P 3' =145 * =290 (kN) Live Lo ad Ar r a ng emen t f o r max imum To r s io n: To r s io n l ef t : To r s io n r ig ht : 11100 11100 500 10100 500 500 10100 3600 500 Live Lo a d Ar r an g emen t f o r max/min Mo me nt : des ign t an dem 3600 9.3 (kN/m) P = 145 600(kN) 1800 1200 P/2 P /2 9.3 (kN/m) P = 145 (kN) 600 1200 1800 P /2 P/2 11100 Calculation of data : MT,L 500 WL = 9.3 x =18.6 (kN/m) P1 =110 x = 220 (kN) Calculation of data : Calculation of data : WL =9.3 (kN/m) WL =9.3 (kN/m) P1' = 35 (kN) P1' = 35 (kN) P2' = P3' =145 (kN) P2' = P3' = 145 (kN) M 10100 3600 500 3600 9.3 (kN/m) 9.3 (kN/m) P = 145 P = 145 900(kN) 1800 900 900(kN) 1800 900 P /2 P /2 P/2 P/2 T,R * Giải pháp tính toán - Việc xác định nội lực đợc tiến hành theo trờng hợp tải trọng - Hoạt tải HL93 tác động khác lấy theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 - Tải trọng động đất đợc tính sở biến dạng theo phơng pháp phân tích đơn phổ - Tổ hợp tải trọng theo trạng thái cờng độ trạng thái sử dụng - Trong trình tính toán sử dụng SAP2000 để tính toán so sánh với RM - Thiết lậo tính trung gian giảm thời gian vào số liệu phục vụ tính toán kết cấu siêu tĩnh Lớp cao học khoá 12 152 Luận án thạc sỹ khoa học Trờng đại học giao thông vận tải kü thuËt TÝnh to¸n øng suÊt: øng suÊt ph¸t sinh kết cấu đợc tính theo giai đoạn thi công khai thác ứng suất cuối tổng ứng suất tất giai đoạn chịu lực ứng st kÕt cÊu lµ khèng chÕ viƯc thiÕt kÕ mặt cắt Tính chống xoắn: Đối với dầm cong mômen xoắn tơng đối lớn hoạt tải đặt dầm cong lực hớng tâm căng đờng cáp có chênh cao độ Việc tính toán xoắn tiến hành theo dẫn ACI ASSHTO Bảng kết tính toán nội lực dầm: 1/2 Nội dung tính toán Mô men tĩnh tải (KN.m) Lực cắt tĩnh tải (KN) Mô men họat tải (KN.m) Lực cắt hoạt tải (KN) M« men co ngãt, tõ biÕn (KN.m) M« men nhiệt độ (KN.m) Mô men nhiệt độ (KN.m) Tổng hợp mô men nội lực TC (KN.m) Tổng hợp Mô men tính toán (KN.m) Mô men xoắn lớn (KN.m) Ưng suất mép GđTC (Mpa) Ưng suất mép dới GđTC (Mpa) Ưng suất mép GđKT (Mpa) Ưng suất mép dới GđKT Lớp cao học khoá 12 153 Mặt cắt Gối 1/2 nhịp trụ nhịp biên biên - 24773 5691 10160 -4889 -6274 -1204 34101 4528 Gèi trô 18742 -5569 -6242 -1188 -680 -1569 -1105 -5073 83 1119 181 2238 - 843 2238 3287 2238 - 32551 42153 3099 -2.89 21138 25401 3816 39419 49181 3103 19866 21175 10712 -7.868 -6.033 -6.863 -4.644 0.045 -2.806 -0.571 -3.159 0.149 -6.967 2.25 -5.693 -7.62 -0.63 -8.397 Luận án thạc sỹ khoa học Trờng đại học giao thông vận tải kỹ tht (Mpa) B¶ng kÕt qu¶ néi lùc mè trơ: Néi lùc mè trô (KN, KN.m) P Hx Hy Mè trô (KN) (KN) (KN) M1 2469 3328 T1 1892 -1770 T2 2031 T3 1892 T4 2515 Mx Khả chịu lực cọc M theo (KN.m đất ) nÒn (KN) Néi lùc cäc My (KN.m (KN.m) ) 1006 N (KN) 5921 2091 7534 1754 7671 983 8567 -1266 1153 8123 1140 8227 -1770 1754 7671 983 8227 -4663 518 7955 3125 7897 2297 8510 T5 2682 -3170 462 5309 1886 7897 2297 8767 T6 3011 5855 369 5963 3948 7897 2297 8210 T7 1914 2053 1640 7671 983 8210 T8 1914 2053 1640 7671 983 8210 M2 2590 6411 2426 8191 3856 Líp cao học khoá 12 154 1166 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật BIểU Đồ ứNG SUấT DầM Lớp cao học khoá 12 155 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật kết luận kiến nghị 5.1 Kết luận: Với nhu cầu phát triển hệ thống giao thông đô thị nay, đề ùn tắc giao thông, tai nạn giao thông nút giao đô thị ngày gia tăng, đòi hỏi nghiên cứu giải pháp kết cấu cầu vợt cho nút giao thông khác mức đô thị ngày trở nên cấp thiết Bởi vậy, việc nghiên cứu, đánh giá, tiến tới lựa chọn dạng cầu vuợt hợp lý tổng thể mặt kinh tế, kỹ thuật, mỹ quan phù hợp qui hoạch chung đô thị trở nên cần thiết cấp bách Sự lựa chọn giải pháp kết cấu tùy thuộc vào đặc thù nớc, địa phơng, công trình cụ thể, sở tuân thủ chuẩn mực chung quy định với giao thông đô thị Qua nội dung phân tích rút đợc kết luận chung cho giải pháp kết cầu cầu vợt đô thị nh sau: a) Về kết cấu nhịp cho cầu vợt: Do đặc thù công trình cầu vợt thành phố nên đòi hỏi việc lựa chọn giải pháp kết cấu nhịp không đảm bảo yêu cầu khả khai thác ổn định an toàn với tải trọng yêu cầu độ nhịp vợt đờng giao dới cầu, phải thoả mãn đợc yêu cầu độ thoát, đẹp kiến trúc hài hoà với khu vực mà biện pháp thi công kết cấu nhịp phải thuận tiện, thời gian thi công ngắn nhất, việc thi công ảnh hởng tới giao thông bên dới xung quanh tốt Một số giải pháp kết cấu nhịp cụ thể cho số trờng hợp nh sau: - Đối với công trình vị trí quan trọng thành phố cần có kiến trúc đẹp phù hợp với kiến trúc khu vực lựa chọn giải pháp kết cấu cầu dây văng cầu vòm nhồi ống thép chạy dới cầu dàn thép Nếu không tối thiểu nên chọn kết cấu nhịp dầm Lớp cao học khoá 12 156 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật rỗng liên tục dầm hộp liên tục có chiều cao dầm thấp Tại nút giao cần bố trí đờng cong cầu nên chọn giải pháp dầm rỗng liên tục đúc chỗ - Tại nút giao ven đô thị công trình cầu vợt đờng vành đai III, IV u tiên chọn giải pháp kết cấu nhịp dầm I, T, SuperT dầm BTCTDƯL dạng kết cấu nhịp nàycó thể chế tạo sẵn nhà máy lắp ghép công trờng với mức độ tiền chế cao nhất, kinh phí xây dựng thấp Tuy nhiên nên chọn giải pháp đầu dầm tạo khớp với xà mũ trụ để tạo sựu thông thoáng dới cầu Trong trờng hợp cầu nhiều nhịp dài cần vợt nhịp dài nên chọn giải pháp nối liên tục hoá dầm với xà mũ trụ để tăng độ vợt b) VỊ kÕt cÊu mè trơ cÇu: ViƯc lùa chän kiĨu dáng kết cấu trụ phải phù hợp với kiểu dáng kết cấu nhịp nói riêng, nh kiểu dáng cầu nãi chung Khi lùa chän kiĨu d¸ng kÕt cÊu trơ, việc phải đảm bảo yêu cầu chịu lực, chống nứt theo quy trình thiết kế cầu hành, yếu tố kiến trúc, nh giảm thiểu việc chiếm dụng không gian phía dới cầu cần đợc ý xem xét - Đối với loại trụ dùng để đỡ loại nhịp dầm I, dầm T BTCTDƯL lắp ghép nên dùng loại trụ có xà mũ tạo khớp với đầu dầm, xà mũ dấu vào chiều cao kết cấu nhịp để tạo thông thoáng cho đờng dới cầu - Đối với trụ cầu dùng để đỡ nhịp dầm liên tục nên dùng dạng cột tạo thông thoáng dới cầu - Với trêng hỵp chØ cã thĨ bè trÝ trơ ë lỊ đờng, bố trí đờng dải phân cách, u tiên lựa chọn dạng trụ cánh hẫng trụ khung Trụ dạng khung trụ dạng nhánh phù hợp thiết kế trụ nút giao nhiều tầng Lớp cao học khoá 12 157 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật - Vị trí mố trụ đợc bố trí phù hợp với hớng giao cắt đờng giao dới cầu phù hợp với tổng thể kiến trúc công trình Đồng thời trụ kiểu móng trụ phải đợc lựa chọn cần xét đến cho thi công trụ, kết câu nhịp thuận lợi dễ dàng vị trí đặt trụ phải xét đến hệ thống công trình ngầm phía dới cầu theo quy hoạch giao thông tơng lai Ngoài yêu cầu khả chịu lực, kích thớc cấu tạo thoát hình dáng kết cấu bên ngoài, màu sắc trụ yếu tố quan trọng tạo nên hình tợng kiến trúc cho công trình Do công trình ngời kỹ s thiết kế nên đa số giải pháp khác nhau, lên mô hình 3D phối cảnh với tổng thể khu vực để phân tích lựa chọn kiểu dáng trụ hợp lý c) Về kết cấu đờng đầu cầu Nên chọn giải pháp kết cầu tờng chắn để giảm thiểu phạm vi chiếm dụng đờng đầu cầu Tuỳ theo điều kiện địa chất đất yêu cầu thời gian thi công mà lựa chọn giải pháp kết cấu tờng chắn đờng đầu cầu cho phù hợp Trong trờng hợp đất điều kiện địa chất tốt đủ khă ổn định cho đắp nên áp dụng dạng kết cấu tờng chắn đất có cốt để tiết kiệm kinh phí tạo dáng đẹp cho công trình d) Về bố trí hệ thống thoát nớc, lan can, chiếu sáng cầu: Hệ thống thoát nớc cầu nên đợc thiết kế bố trí đồng bộ, đợc nối vào hệ thống thoát nớc chung thành phố, đảm bảo mỹ quan vệ sinh đô thị Nên tránh việc bố trí hệ ống thoát nớc lộ bên dầm thân trụ nhìn nh sâu đo bán trụ gây mỹ quan công trình Hệ thống lan can cần nghiên cứu lựa chọn kiểu dang loại hình vừa dấp ứng đợc vai trò bảo vệ vừa tạo nên dáng vẻ cho công trình Lớp cao học khoá 12 158 Luận án thạc sỹ khoa học Trờng đại học giao thông vận tải kỹ thuật Hệ thống chiếu sáng: Tuỳ vào đặc thù công trình cần nghiên cứu bố trí cho phù hợp với mặt yêu cầu thẩm mỹ ban đêm cầu 5.2 kiến nghị néi dung nghiªn cøu tiÕp: - Do thêi gian nghiªn cứu hạn chế nên đề tài nghiên cứu giải pháp kết cấu nhịp thông dụng VN dạng BTCT, BTCT DƯL chủ yếu Cần nghiên cứu bổ sung thêm dạng kết cấu nhịp kết cấu thép, kết cấu vòm ống thép nhồi BT dạng kết cấu nhịp ứng dụng công nghệ vật liệu để có nhiều giải pháp kết cấu nhịp cho cầu vợt nút giao đô thị - Cần nghiên cứu bổ sung chi tiết cấu tạo, công nghệ thi công chi tiết cho dạng kết cấu nhịp dầm I BTCTDƯL lắp ghép liên tục hoá với đốt dầm đặc đỉnh trụ để đa dạng kết cấu vào áp dụng thực tế Tài liệu tham khảo Lớp cao học khoá 12 159 Trờng đại học giao thông vận tải Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật (1) Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05 (2) Đờng đô thị yêu cầu thiết kế TCXDVN 104:2007 Tiêu chuẩn thiết kế đờng ôtô TCVN-4054-05 (3) Sổ tay thiết kế đờng ô tô tập (Tác giả: GS, TS Nguyễn Xuân Trục, TS Nguyễn Quang Đạo) (4) Thiết kế nút giao thông tổ chức giao thông đô thị (Tác giả PGS.TS Nguyễn Xuân Vinh) Nhà xuất Giao Thông Vận Tải, Hà Nội 1999 (5) Thiết kế cầu bê tông cốt thép cầu thép đờng ôtô (Pô-li-va-nốp) (6) Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép đại theo tiêu chuẩn ACI (Trung tâm t vấn xuất bản, Chủ biên: GS.TS Nguyễn Viết Chung) (7) Cầu bê tông cốt thép - Tập I, TậpII (GS.TS Ngun ViÕt Trung, PGS.TS Hoµng Hµ, PGS.TS Ngun Ngäc Long) (8) Công nghệ đại xây dựng cầu BTCT (GS.TS Nguyễn Viết Trung) (9) Mỹ học cầu đờng (PGS.TS Đào Xuân Lâm, GS.TS Đỗ Bá Chơng) (10) Đồ án thiết kế cầu vợt nút Phú Đô, cầu vợt Tỉnh lộ 70 đờng Láng Hòa Lạc đồ án thiết kế Cầu vợt Hồ Linh Đàm Dự án đờng vành III nối với dự án cầu Thanh Trì (11) Hồ sơ thiết kế loại dầm giản đơn (Dầm I, dầm bản, dầm Super-T) dự án QLộ 1, Dự án đờng Láng Hòa Lạc, Dự án Cầu Thanh Trì (12) Tạp chí cầu đờng số 7/2007 Hội khao học kỹ thuật cầu đờng Việt Nam (Bài TS Lê Hoàng Hà) Lớp cao học khoá 12 160 Trờng đại học giao thông vận tải kü tht Líp cao häc kho¸ 12 161 Ln ¸n th¹c sü khoa häc ... nút giao thông khác mức dạng kết cấu cầu vợt nút giao thông đô thị 1.1 Tổng quan nút giao khác mức cầu vợt nút giao Nút giao thông nơi có lớn hai tuyến đờng giao thông gặp nhau, nơi có luồng giao. .. nội dung đề tài Nghiên cứu giải pháp kết cấu cầu vợt cho nút giao thông đô thị lớn đợc yêu cầu đặt Phạm vi đề tài chủ yếu nghiên cứu giải pháp kết cấu nhịp, kết cấu mố trụ, tờng chắn, thoát nớc... có nút giao khác mức không liên thông nút giao khác mức liên thông 1.1.1 Nút giao trực thông: Nút giao khác mức trực thông (không liên thông) nút giao khác mức mà giao thông từ nhánh dẫn vào nút