Nghiên cứu chiều dài nhịp hợp lý của dạng cầu hầm cáp hỗn hợp (the extradosed bridge)

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán Bộ Hướng Dẫn Khoa Học : Cán Bộ Chấm Nhận Xét : Cán Bộ Chấm Nhận Xét : PGS.TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc Sĩ Được Bảo Vệ Tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH Ngày tháng năm 2009 Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Ngày, tháng, năm sinh : Diệp Võ Minh Quốc Giới tính : Nam 27/10/1980 Nơi sinh : Bình Thuận Chun ngành : Xây dựng cầu hầm Khố (Năm trúng tuyển) : 2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu chiều dài nhịp hợp lý dạng cầu dầm cáp hỗn hợp (The Extradosed Bridge) 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Tính tốn bố trí cáp cường độ cao cho ba dạng cầu cầu dầm cứng liên tục, cầu dầm cáp hỗn hợp cầu dây văng chiều dài nhịp tăng từ 90m đến 285m - So sánh khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí, phương pháp thi cơng giá thành xây dựng cầu dầm cứng liên tục, cầu dầm cáp hỗn hợp cầu dây văng chiều dài nhịp tăng từ 90m đến 285m - Xác định chiều dài nhịp hợp lý dạng cầu dầm cáp hỗn hợp 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy Nội dung Luận văn Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS Lê Thị Bích Thủy TS Lê Bá Khánh -1- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Để phát triển kinh tế, giao thông phải ngành đầu Với tầm quan trọng vậy, năm gần đây, tiến hành xây dựng loạt cầu lớn với nhiều dạng cầu công nghệ thi công khác Cầu Sông Gianh, cầu Tân Đệ, cầu Bình Triệu, cầu Bình Phước, cầu Thị Nại … dạng cầu liên tục, thi công theo phương pháp đúc hẫng, công nghệ thi công xây dựng số cầu với độ lớn 130m Để xây dựng cầu có độ lớn hơn, công nghệ thường không kinh tế khó khăn thi cơng Do năm gần đây, công nghệ thi công cầu dây văng pháp triển Việt Nam, số cầu thi công công nghệ cầu Rạch Miễu với độ nhịp 270m, cầu Mỹ Thuận 350m, cầu Bãi Cháy 435m, cầu Cần Thơ 500m… Tuy nhiên việc thiết kế, thi cơng cầu dây văng chưa có nhiều kinh nghiệm, chủ yếu nước phát triển, có nhiều kinh nghiệm Pháp, Nhật … thực phí đầu tư tăng lên cao, nên việc xây dựng đại trà khó thực Do việc nghiên cứu dạng cầu mới, vừa vượt độ lớn, vừa phù hợp với trình độ công nghệ nước ta cần thiết Và cầu dầm cáp hỗn hợp giải pháp hợp lý để đáp ứng hai yêu cầu -2- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy MỤC LỤC Trang Nhiệm vụ luận văn thạc sỹ Tính cấp thiết đề tài Mục lục CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DẠNG CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP 10 II SƠ ĐỒ BỐ TRÍ NHỊP CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP 21 Cầu dầm cáp hỗn hợp hai nhịp 21 Cầu dầm cáp hỗn hợp ba nhịp 23 Cầu dầm cáp hỗn hợp nhiều nhịp 25 III SƠ ĐỒ VÀ SỰ PHÂN BỐ CÁP VĂNG 27 Sơ đồ cáp văng rẽ quạt 27 Sơ đồ cáp văng song song 28 Khoang nhỏ nhiều dây khoang lớn dây 28 IV SỐ MẶT PHẲNG DÂY VÀ CÁC DẠNG CỘT THÁP 30 Số mặt phẳng dây 30 Các dạng cột tháp 32 V KẾT LUẬN CHƯƠNG 35 CHƯƠNG II: CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU VÀ PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP I CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP 37 Cấu tạo dầm chủ 37 1.1 Dầm bêtông cốt thép dự ứng lực 37 1.2 Dầm bêtông thép hỗn hợp 41 1.3 Dầm bêtơng có sườn thép lượn sóng 42 Cấu tạo cột tháp 45 2.1 Cột tháp cứng 45 -3- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy 2.1 Cột tháp mềm 48 Cấu tạo cáp văng hệ neo 50 3.1 Cấu tạo cáp văng 50 3.2 Cấu tạo hệ neo 51 Liên kết cáp dây văng với tháp cầu 53 4.1 Các bó cáp liên kết độc lập với tháp cầu 54 4.2 Các bó cáp liên kết với tháp cầu kết cấu yên ngựa 54 Liên kết cáp văng với dầm chủ 55 II CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP 57 Thi công hệ dầm chủ 57 1.1 Thi công theo phương pháp đúc hẫng 58 1.2 Thi công theo phương pháp lắp hẫng 59 1.3 Thi công theo phương pháp đúc đẩy 60 Thi công cột tháp 61 2.1 Công tác ván khuôn 61 2.1.1 Ván khuôn trượt 61 2.1.2 Ván khuôn leo 62 2.2 Công tác đổ bêtông 62 2.3 Kết cấu yên ngựa 62 Lắp đặt cáp văng 63 Công tác quản lý theo dõi thi công 63 III TRÌNH TỰ THI CƠNG CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP 64 Thi công cầu Himi 64 Thi công cầu Kisogawa 65 2.1 Đúc dầm 65 2.2 Lắp ráp đốt trụ 66 2.3.Thi công cột tháp 67 2.4.Thi công lắp hẫng đốt dầm 68 2.5.Lắp ráp dầm thép 69 IV KẾT LUẬN CHƯƠNG 71 -4- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy CHƯƠNG III: CÁC THƠNG SỐ CHỦ YẾU VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP I CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP 73 Giải pháp đưa cáp cường độ cao khỏi chiều cao tiết diện 73 So sánh thông số chủ yếu 76 2.1 Về kích thước cấu kiện chủ yếu 76 2.2 Về gia tăng ứng suất hệ dây treo 77 II TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP 80 Giới thiệu chung 80 Tải trọng tác dụng 82 2.1 Tĩnh tải 82 2.2 Hoạt tải 82 2.3.Tải trọng ngang 85 2.4 Tải trọng động đất 87 2.5 Ứng lực biến dạng cưỡng 87 Tổ hợp tải trọng 87 Mơ hình hóa kết cấu 88 4.1 Mơ hình hóa kết cấu cầu 88 a) Mơ hình tốn phẳng 88 b) Mơ hình tốn khơng gian 88 c) Mơ hình phần 89 4.2 Mơ hình phận kết cấu cầu 89 a) Mơ hình cột tháp 89 b) Mơ hình dầm chủ 90 c) Mơ hình cáp văng 90 Tính tốn tĩnh 90 5.1 Tính tốn thi cơng 90 5.2 Tính tốn khai thác 91 5.3 Các yếu tố cần xét thực việc tính tốn 92 a) Tính toán yếu tố phụ thuộc thời gian 92 -5- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy b) Tính tốn yếu tố phi tuyến 92 Tính tốn động 93 6.1 Tần số dao động riêng kết cấu 94 6.2 Ổn định khí động 97 6.3 Tác động động đất 98 III XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP 99 Phân chia kích thước nhịp 99 Chiều cao dầm chủ chiều cao tháp 100 Kích thước cáp văng 101 3.1 Ứng suất cho phép 101 3.2 Sự chùng ứng suất cáp văng 102 3.3 Lực căng cáp văng trình thi cơng 102 IV KẾT LUẬN CHƯƠNG 103 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU CHIỀU DÀI NHỊP HỢP LÝ CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP I TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CÁP CƯỜNG ĐỘ CAO CHO CẦU DẦM CỨNG LIÊN TỤC KHI CHIỀU DÀI NHỊP CHÍNH THAY ĐỔI TỪ 90m ĐẾN 180m 104 Sơ đồ nhịp 104 Vật liệu sử dụng 104 Tiết diện dầm chủ 105 Các số liệu cụ thể chiều dài nhịp, kích thước dầm chiều dài nhịp tăng từ 90m đến 180m 105 Tải trọng tính tốn 106 Xây dựng mơ hình tính tốn phần mềm Midas/Civil 106 Kết tính tốn 107 II TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CÁP CƯỜNG ĐỘ CAO CHO CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP KHI CHIỀU DÀI NHỊP CHÍNH THAY ĐỔI TỪ 90m ĐẾN 285m 108 Sơ đồ nhịp 108 Vật liệu sử dụng 108 Tiết diện dầm chủ 108 Tiết diện cột tháp 109 -6- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy Các số liệu cụ thể chiều dài nhịp, kích thước dầm chiều dài nhịp thay đổi từ 90m đến 285m 110 Phân chia kích thước nhịp 111 Tải trọng tính tốn 112 Xây dựng mơ hình tính tốn phần mềm Midas/Civil 112 Kết tính tốn 113 III TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CÁP CƯỜNG ĐỘ CAO CHO CẦU DÂY VĂNG KHI CHIỀU DÀI NHỊP CHÍNH THAY ĐỔI TỪ 150m ĐẾN 285m 115 Sơ đồ nhịp 115 Vật liệu sử dụng 115 Tiết diện dầm chủ 115 Tiết diện trụ tháp 116 Các số liệu cụ thể chiều dài nhịp, kích thước dầm chiều dài nhịp thay đổi từ 150m đến 285m 116 Chiều dài khoang dầm 117 Tải trọng tính tốn 117 Xây dựng mơ hình tính tốn phần mềm Midas/Civil 117 Kết tính tốn 118 IV NHẬN XÉT KẾT QUẢ TÍNH TỐN 120 Về số lượng cáp cường độ cao cần bố trí mặt cắt gối 120 Về số lượng cáp cường độ cao cần bố trí mặt cắt nhịp 122 Ứng suất mặt cắt gối tác dụng tĩnh tải, hoạt tải lực căng cáp 123 Nhận xét chung 125 V PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỦA CẦU LIÊN TỤC, CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP VÀ CẦU DÂY VĂNG 126 Phương pháp thi công cầu dầm cứng liên tục 126 Phương pháp thi công cầu dây văng 126 Phương pháp thi công cầu dầm cáp hỗn hợp 127 Nhận xét 127 -7- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy VI THỐNG KÊ VỀ KHỐI LƯỢNG BÊ TÔNG VÀ KHỐI LƯỢNG CÁP CƯỜNG ĐỘ CAO TRÊN MỘT M2 CẦU, CỦA MỘT SỐ CẦU DẦM CỨNG LIÊN TỤC, CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP VÀ CẦU DÂY VĂNG ĐÃ ĐƯỢC XÂY DỰNG 128 VII KẾT LUẬN CHƯƠNG 129 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN 130 II KIẾN NGHỊ 131 III NHỮNG HẠN CHẾ CỦA LUẬN VĂN 131 Phụ lục 133 Tài liệu tham khảo 136 Tóm tắt lý lịch khoa học 137 -8- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc LỜI CẢM ƠN Học viên thực luận văn xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đối với: - Phòng Đào tạo Sau đại học - Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh - Thầy Cô Bộ môn Cầu đường - Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh - Thầy Cơ giảng dạy chương trình Cao học chuyên ngành Cầu hầm - Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh - PGS.TS Lê Thị Bích Thủy, tận tình hướng dẫn học viên hoàn thành luận văn Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy tương đối nhỏ Cịn chiều dài nhịp tăng từ 150m đến 180m, phương án cầu dầm cáp hỗn hợp hợp lý hơn, khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí cho cầu dầm cáp hỗn hợp tương đối nhiều cho cầu dầm cứng liên tục - Khi chiều dài nhịp tăng từ 195m đến 285m, cầu dầm cáp hỗn hợp cần bố trí lượng cáp cường độ cao mặt cắt nhịp ( hình 4.6) để đảm bảo ứng suất kéo thớ mặt cắt không vượt ứng suất kéo cho phép bêtông (bảng 4.7) Cịn cầu dây văng khơng cần bố trí cáp cường độ cao mặt cắt nhịp mà đảm bảo ứng suất kéo thớ bêtông nhỏ ứng suất kéo cho phép (bảng 4.10) Thực tế, cầu dây văng xây dựng, phải bố trí lượng cáp cường độ cao mặt cắt nhịp chính, nhiên chiều cao dầm cầu dây văng chọn tương đối lớn (nằm cầu dầm cáp hỗn hợp cầu dây văng ) nên mơmen qn tính tiết diện tăng lên làm giảm ứng suất kéo thớ mặt cắt nhịp Như ta thấy chiều dài nhịp tăng từ 195m đến 285m phương án cầu dây văng hợp lý phương án cầu dầm cáp hỗn hợp Ứng suất mặt cắt gối tác dụng tĩnh tải, hoạt tải lực căng cáp + Hình 4.7 thể ứng suất thớ mặt cắt gối giữa, tác dụng tĩnh tải, hoạt tải lực căng cáp cường độ cao, cầu dầm cứng liên tục, cầu dầm cáp hỗn hợp cầu dây văng sau bố trí khối lượng cáp + Hình 4.8 thể ứng suất thớ mặt cắt gối giữa, tác dụng tĩnh tải, hoạt tải lực căng cáp cường độ cao, cầu dầm cứng liên tục, cầu dầm cáp hỗn hợp cầu dây văng sau bố trí khối lượng cáp -123- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy Ứng suất (Mpa) 5.00 0.00 -5.00 -10.00 -15.00 -20.00 90 120 150 180 195 225 255 285 Chiều dài nhịp (m) Ứng suất thớ dầmtại mặt cắt gối cầu dầm cứng liên tục (Mpa) Ứng suất thớ dầmtại mặt cắt gối cầu dầm cáp hỗn hợp (Mpa) Ứng suất thớ dầmtại mặt cắt gối cầu dây văng (Mpa) Hình 4.7: Ứng suất thớ mặt cắt gối giữa, tác dụng tĩnh tải, hoạt tải lực căng cáp cường độ cao Ứng suất (Mpa) 0.00 -5.00 -10.00 -15.00 -20.00 -25.00 90 120 150 180 195 225 255 285 Chiều dài nhịp (m) Ứng suất thớ dầmtại mặt cắt gối cầu dầmcứng liên tục (Mpa) Ứng suất thớ dầmtại mặt cắt gối cầu dầmcáp hỗn hợp (Mpa) Ứng suất thớ dầmtại mặt cắt gối cầu dây văng (Mpa) Hình 4.8: Ứng suất thớ mặt cắt gối giữa, tác dụng tĩnh tải, hoạt tải lực căng cáp cường độ cao -124- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy + Hình 4.7 hình 4.8 cho thấy: - Với khối lượng cáp bố trí trên, chiều dài nhịp tăng từ 90m đến 120m, ứng suất thớ thớ mặt cắt gối giữa, cầu dầm cứng liên tục cầu dầm cáp hỗn hợp nhỏ ứng suất kéo ứng suất nén cho phép bêtông - Nhưng chiều dài nhịp tăng từ 150m đến 180m, cầu dầm cứng liên tục, mặt dù cáp cường độ cao bố trí để ứng suất thớ mặt cắt đạt đến ứng suất nén cho phép bêtơng (hình 4.7), ứng suất thớ mặt cắt lớn ứng suất nén cho phép bêtông (hình 4.8), trường hợp này, cần tăng chiều cao tiết diện để giảm ứng suất nén thớ bêtơng - Khi chiều dài nhịp tăng từ 150m đến 285m, với khối lượng cáp cường độ cao bố trí trên, ứng suất thớ thớ mặt cắt gối cầu dầm cáp hỗn hợp cầu dây văng nhỏ ứng suất kéo ứng suất nén cho phép bêtơng Nhận xét chung Qua phân tích cho thấy: + Khi chiều dài nhịp tăng từ 90m đến 120m phương án cầu dầm cứng liên tục hợp lý hơn, so với cầu dầm cáp hỗn hợp, khối lương cáp cường độ cao cần bố trí cho cầu dầm cứng liên tục lớn khơng nhiều ( khoảng đến 2.5 lần mặt cắt gối giữa, đến lần mặt cắt nhịp chính) khơng phải xây dựng cột tháp + Khi chiều dài nhịp tăng từ khoảng 130m đến 180m, phương án cầu dầm cáp hỗn hợp hợp lý - Vì so với cầu dầm cứng liên tục, khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí cho cầu dầm cáp hỗn hợp nhiều ( khoảng 3.2 đến 3.6 lần mặt cắt gối giữa, đến lần mặt cắt nhịp chính) Ngồi chiều cao dầm chủ cầu dầm cứng liên tục trường hợp cần phải lớn chiều cao dầm chủ cầu dầm cáp hỗn hợp, để đảm bảo ứng suất nén thớ bêtông mặt cắt gối không vượt ứng suất nén cho phép bêtơng - Cịn so với cầu dây văng, khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí cho cầu dầm cáp hỗn hợp trường hợp lớn không nhiều (khoảng 2.5 đến lần) chiều cao tháp thấp chiều cao tháp cầu dây văng 2.5 lần -125- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy + Khi chiều dài nhịp tăng từ 195m đến 285m phương án cầu dây văng hợp lý hơn, so với cầu dầm cáp hỗn hợp, khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí cho cầu dây văng trường hợp tương đối nhiều (khoảng 3.5 đến lần) Như ta thấy chiều dài nhịp hợp lý cầu dầm cáp hỗn hợp nằm khoảng 130m đến 180m V PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CẦU DẦM CỨNG LIÊN TỤC, CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP VÀ CẦU DÂY VĂNG Phương pháp thi công cầu dầm cứng liên tục Kết cấu nhịp cầu dầm cứng liên tục chủ yếu thi công theo phương pháp đúc hẫng lắp hẫng, phương pháp đúc đẩy thường sử dụng Đối với phương pháp đúc hẫng, phương pháp áp dụng phổ biến nước ta Phương pháp thi công tương đối đơn giản, nhiên chiều cao dầm lớn gặp nhiều khó khăn thi công hạn chế lực xe đúc Với xe đúc nay, loại đúc đốt dài 4m trọng lượng đốt đúc lớn 100 tấn, cịn với loại đúc đốt 5m trọng lượng đốt đúc lớn 200 Khi chiều dài nhịp lớn 120m, chiều cao dầm gối lúc lớn 7m, việc chế tạo xe đúc công tác ván khuôn bêtông phục vi thi công lúc phức tạp Phương pháp thi công cầu dây văng Đối với cầu dây văng, kết cấu nhịp thi công theo phương pháp đúc hẫng hay lắp hẫng Do chiều cao dầm cầu dây văng thấp nên việc thi công kết cấu nhịp tương đối đơn giản Tuy nhiên, chiều cao trụ tháp cầu dây văng tương đối cao (khoảng 1/5 đến 1/4 chiều dài nhịp chính), nên việc thi cơng trụ tháp tương đối phức tạp chi phí cao Việc căng kéo cáp thi công cầu dây văng không thực lần mà phải thực nhiều lần, để phù hợp với sơ đồ chịu lực kết cấu giai đoạn thi cơng Việc tính tốn thực căng kéo điều chỉnh cơng việc khó khăn thi công cầu dây văng, đồng thời chiều dài cáp lớn, nên cáp có dao động lớn tác dụng tải trọng, mà việc tính ổn định khí động học cho cáp cơng việc khó khăn, cấu tạo thiết bị giảm chấn cho dây văng phức tạp chi phí lớn Do cơng tác tính tốn thiết kế thực thi công cầu dây văng -126- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy phụ thuộc nhiều vào cơng nghệ nước ngồi, giá thành xây dựng thường tăng cao, khó triển khai xây dựng nhiều Phương pháp thi công cầu dầm cáp hỗn hợp Đối với cầu dầm cáp hỗn hợp, kết cấu nhịp thi công theo phương pháp đúc hẫng hay lắp hẫng, chiều dài nhịp nằm khoảng 130m đến 180m, chiều cao dầm chủ mặt cắt đỉnh trụ vào khoảng 3.5m đến 5m, nên phù hợp với phương pháp thi công hẫng Chiều cao cột tháp cầu dầm cáp hỗn hợp tương đối thấp ( khoảng 1/13 đến 1/10 chiều dài nhịp chính), thấp đến 2.5 lần trụ tháp cầu dây văng, việc thi công cột tháp đơn giản thi công trụ tháp cầu dây văng Đồng thời thi công, việc căng cáp thực lần, điều chỉnh nội lực cầu dây văng, cáp có chiều dài ngắn, nên dao động nhỏ, việc tính tốn ổn định khí động học cho cáp đơn giản cầu dây văng cấu tạo thiết bị giảm chấn đơn giản Do việc tính tốn thiết kế thi cơng cầu dầm cáp hỗn hợp phù hợp điều kiện nước ta Chúng ta nghiên cứu tự thiết kế thi công, việc làm giảm giá thành cơng trình Nhận xét Như chiều dài nhịp nằm khoảng 130m đến 180m, cầu dầm cáp hỗn hợp khắc phục khó khăn thi công chiều cao dầm lớn cầu dầm cứng liên tục So với cầu dây văng, cầu dầm cáp hỗn hợp khắc phục khó khăn công tác thi công cột tháp lớn, khó khăn cơng tác căng kéo cáp, điều chỉnh nội lực, cấu tạo thiết bị giảm chấn cho cáp Nhìn chung, chiều dài nhịp khoảng 130m đến 180m, việc thi cơng cầu dầm cáp hỗn hợp phù hợp với công nghệ thi công nước ta -127- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy Khối lượng cáp C ĐC m3 bêtông (kg/m3) Khối lượng bêtông m2 cầu (m3) VI THỐNG KÊ VỀ KHỐI LƯỢNG BÊ TÔNG VÀ KHỐI LƯỢNG CÁP CƯỜNG ĐỘ CAO TRÊN MỘT M2 CẦU, CỦA MỘT SỐ CẦU DẦM CỨNG LIÊN TỤC, CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP VÀ CẦU DÂY VĂNG ĐÃ ĐƯỢC XÂY DỰNG [13] Chiều dài nhịp (m) Hình 4.9: Khối lượng bêtơng Chiều dài nhịp m) Hình 4.10: Khối lượng cáp cường độ cao -128- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy Hình 4.9 4.10 so sánh tiêu chi phí cáp cường độ cao bê tông cho 1m cầu cầu dầm cứng, cầu dầm cáp hỗn hợp cầu dây văng Từ hình cho thấy tiêu chủ yếu chi phí bê tơng chi phí cáp cường độ cao cầu dầm cáp hỗn hợp nằm phạm vi cầu dầm cứng cầu dây văng Đối với cầu có độ từ 130m đến 180m, chi phí vật liệu cầu dầm cáp hỗn hợp nhìn chung nhỏ cầu dầm cứng lớn cầu dây văng có kích thước Tuy nhiên cầu dầm cáp hỗn hợp vượt qua hạn chế độ cầu dầm cứng khó khăn thiết kế, cơng nghệ thi công, công tác quản lý khai thác giá thành xây dựng cầu dây văng VII KẾT LUẬN CHƯƠNG Qua phân tích cho thấy, chiều dài nhịp tăng từ khoảng 130m đến 180m, phương án cầu dầm cáp hỗn hợp hợp lý phương án cầu dầm cứng liên tục phương án cầu dây văng - Vì so với cầu dầm cứng liên tục, khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí cho cầu dầm cáp hỗn hợp nhiều ( khoảng 3.2 đến 3.6 lần mặt cắt gối giữa, đến lần mặt cắt nhịp chính) Ngồi chiều cao dầm chủ cầu dầm cứng liên tục trường hợp cần phải lớn chiều cao dầm chủ cầu dầm cáp hỗn hợp, để đảm bảo ứng suất nén thớ bêtông mặt cắt gối không vượt ứng suất nén cho phép bêtơng Do trường hợp này, cầu dầm cáp hỗn hợp vừa tiết kiệm nhiều cáp cường độ cao vừa khắc phục khó khăn thi cơng chiều cao dầm lớn cầu dầm cứng liên tục hay khắc phục hạn chế độ cầu dầm cứng liên tục - Còn so với cầu dây văng, khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí cho cầu dầm cáp hỗn hợp trường hợp lớn không nhiều (khoảng 2.5 đến lần) chiều cao tháp thấp chiều cao tháp cầu dây văng 2.5 lần Do trường hợp cầu dầm cáp hỗn hợp khắc phục khó khăn công tác thi công cột tháp lớn, khó khăn cơng tác tính tốn, căng kéo cáp, điều chỉnh nội lực, cấu tạo thiết bị giảm chấn phức tạp công tác theo dõi, quản lý, tu bảo dưỡng tốn trình khái thác cầu dây văng -129- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua nghiên cứu, học viên đưa số kết luận kiến nghị sau: I KẾT LUẬN Chiều dài nhịp hợp lý cầu dầm cáp hỗn hợp nằm khoảng 130m đến 180m Vì khoảng chiều dài nhịp này: - So với cầu dầm cứng liên tục, khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí cho cầu dầm cáp hỗn hợp nhiều ( khoảng 3.2 đến 3.6 lần mặt cắt gối giữa, đến lần mặt cắt nhịp chính) Ngồi ra, chiều cao dầm chủ cầu dầm cứng liên tục trường hợp cần phải lớn chiều cao dầm chủ cầu dầm cáp hỗn hợp, để đảm bảo ứng suất nén thớ bêtông mặt cắt gối không vượt ứng suất nén cho phép bêtông Do trường hợp này, cầu dầm cáp hỗn hợp vừa tiết kiệm nhiều cáp cường độ cao vừa khắc phục khó khăn thi cơng chiều cao dầm lớn cầu dầm cứng liên tục - So với cầu dây văng, khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí cho cầu dầm cáp hỗn hợp trường hợp lớn không nhiều (khoảng 2.5 đến lần) chiều cao tháp thấp chiều cao tháp cầu dây văng 2.5 lần Do trường hợp cầu dầm cáp hỗn hợp khắc phục khó khăn cơng tác thi cơng cột tháp lớn, khó khăn cơng tác tính tốn, căng kéo cáp, cấu tạo thiết bị giảm chấn phức tạp, điều chỉnh nội lực thi công, công tác theo dõi, quản lý, tu bảo dưỡng tốn trình khái thác cầu dây văng - Về chi phí vật liệu: theo thông kê số cầu dầm cứng liên tục, cầu dầm cáp hỗn hợp cầu dây văng xây dựng, chiều dài nhịp nằm khoảng 130m đến 180m, chi phí cáp cường độ cao bê tông cho m2 cầu cầu dầm cáp hỗn hợp nhìn chung nhỏ cầu dầm cứng liên tục lớn cầu dây văng có kích thước Tuy nhiên cầu dầm cáp hỗn hợp vượt qua hạn chế độ cầu dầm cứng liên tục khó khăn thiết kế cơng nghệ thi công cầu dây văng - Về kỹ thuật thi cơng: cầu dầm cáp hỗn hợp có chiều cao cột tháp thấp, chiều cao dầm tương đối thấp, dạng đặc biệt cầu dầm liên tục dự ứng lực ngồi, nên tính tốn thi công không cần phải điều chỉnh nội lực Do chiều cao cột -130- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy tháp thấp, chiều cao dầm nhỏ chiều dài cáp văng ngắn nên việc thi công không phức tạp cầu dây văng, phù hợp với trình độ kỹ thuật thi công nước ta - Về mặt mỹ quan: cầu dầm cáp hỗn hợp có chiều cao cột tháp thấp, nên phù hợp với cầu có chiều dài nhịp trung bình cầu thành phố II KIẾN NGHỊ + Khi chiều dài nhịp nằm khoảng 130m đến 180m, việc sử dụng phương án cầu dầm cáp hỗn hợp khắc phục chiều cao dầm chủ lớn cầu dầm cứng liên tục chiều cao cột tháp lớn, chiều dài cáp văng lớn cầu dây văng + Phương án cầu dầm cáp hỗn hợp coi giải pháp trung gian phương án cầu dầm cứng liên tục phương án cầu dây văng, việc tính tốn thiết kế thi cơng đơn giản cầu dây văng khơng phải điều chỉnh nội lực chiều cao cột tháp thấp, chiều cao dầm chủ thấp, nên phù hợp với trình độ thiết kế thi công nước ta + Về mặt mỹ quan, có chiều cao cột tháp thấp nên cầu dầm cáp hỗn hợp phù hợp với cầu có chiều dài nhịp trung bình cầu thành phố + Tuy nhiên, có vài cầu dạng xây dựng nước ta Cầu vượt Ngã tư Sở hay Cầu Vàm Thuật (đang thiết kế), cần nghiên cứu thêm dạng cầu để áp dụng phổ biến Việt Nam + Trong luận văn, học viên chưa xét đến làm việc khác cáp dự ứng lực đặt tiết diện cầu dầm cứng liên tục cáp dự ứng lực đặt tiết diện cầu dầm cáp hỗn hợp, mà lấy cường độ thiết kế cáp sau xảy mát ứng suất 0.55fpu Nên hướng phát triển tiếp luận văn hay luận văn khóa sau nghiên cứu, so sánh làm việc khác cáp dự ứng lực cầu dầm cứng liên tục cáp dự ứng lực cầu dầm cáp hỗn hợp, để làm sở cho việc nghiên cứu sâu tính tốn, thiết kế cầu dầm cáp hỗn hợp III NHỮNG HẠN CHẾ CỦA LUẬN VĂN + Trong tính tốn xét đến sơ đồ làm việc kết cấu giai đoạn khai thác mà chưa xét đến sơ đồ làm việc giai đoạn thi cơng nên chưa xác định xác khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí + So với cầu dầm cứng liên tục, cầu dầm cáp hỗn hợp giảm khối lượng cáp cường độ cao chiều cao dầm chủ phải xây dựng thêm cột tháp Còn so -131- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy với cầu dây văng, cầu dầm cáp hỗn hợp tăng khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí chiều cao cột tháp lại thấp chiều cao trụ tháp cầu dây văng Nhưng thời gian có hạn nên luận văn chưa xét chi tiết đến mặt + Trong tính tốn chưa xét đến làm việc khác cáp dự ứng lực cáp dự ứng lực ngoài, mà lấy cường độ thiết kế cáp sau xảy mát ứng suất 0.55fpu, đồng thời chưa xét đến mỏi cáp -132- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy PHỤ LỤC Kết tính tốn lực căng dây văng khối lượng cáp cường độ cao sau điều chỉnh nội lực cầu dây văng Chiều dài nhịp L=150m Chiều dài nhịp L=180m Dây Lực kéo dây (kN) Số tao cáp dây văng (tao) Dây Lực kéo dây (kN) Số tao cáp dây văng (tao) TS1 757.0047775 TS1 1013.962953 TS2 1180.671986 TS2 1680.002352 12 TS3 1905.522123 13 TS3 1976.254037 14 TS4 2164.507952 15 TS4 1935.941183 14 TS5 2017.620269 14 TS5 1652.448363 12 TS6 1573.006188 11 TS6 1243.20776 TS7 902.4755914 TS7 843.5166509 TS8 806.3924408 TS8 456.6120801 TS9 1274.239822 TS9 662.8765607 TS10 1495.223677 11 TS10 987.3643346 TS11 1610.282838 11 TS11 1238.577528 TS12 1678.146573 12 TS12 1501.748721 11 TS13 1721.941919 12 TS13 1822.653101 13 TS14 1749.51564 12 TS14 2126.835758 15 147 TS15 2359.773624 17 TS16 2483.602502 17 169 -133- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy Chiều dài nhịp L=195m Chiều dài nhịp L=225m Dây Lực kéo dây (kN) Số tao cáp dây văng (tao) Dây Lực kéo dây (kN) Số tao cáp dây văng (tao) TS1 1025.131711 TS1 1119.606224 TS2 1694.65823 12 TS2 1581.4735 11 TS3 2286.555513 16 TS3 1927.083525 14 TS4 2339.147446 16 TS4 2000.637452 14 TS5 1984.69484 14 TS5 1857.423511 13 TS6 1438.079658 10 TS6 1492.915049 11 TS7 976.1914838 TS7 1061.436327 TS8 601.9823575 TS8 633.4629706 TS9 402.27011 TS9 320.7714709 TS10 523.8738992 TS10 168.005598 TS11 878.595343 TS11 38.9481395 TS12 1169.530602 TS12 373.1707851 TS13 1389.867702 10 TS13 549.9119891 TS14 1567.770531 11 TS14 895.4880139 TS15 1714.849365 12 TS15 1170.501052 TS16 1837.56196 13 TS16 1412.99836 10 TS17 1921.622122 14 TS17 1606.605184 11 TS18 1549.313544 11 TS18 1765.439093 12 178 TS19 1895.69226 13 TS20 1990.355818 14 TS21 2047.596113 14 TS22 2067.321168 15 Tổng Tổng -134- 197 Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy Chiều dài nhịp L=255m Chiều dài nhịp L=285m Dây Lực kéo dây (kN) Số tao cáp dây văng (tao) Dây Lực kéo dây (kN) Số tao cáp dây văng (tao) TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS8 TS9 TS10 TS11 TS12 TS13 TS14 TS15 TS16 TS17 TS18 TS19 TS20 TS21 TS22 TS23 TS24 Tổng 1,044.40 3,615.07 2,838.21 3,556.17 4,069.31 1,396.08 317.78 352.95 387.92 17.70 30.62 1.93 15.36 738.06 227.43 200.99 2,525.24 1,460.05 1,648.23 1,152.40 1,175.14 1,676.25 2,039.85 2,579.32 25 20 25 29 10 2 0 0 18 10 12 8 12 14 18 233 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS8 TS9 TS10 TS11 TS12 TS13 TS14 TS15 TS16 TS17 TS18 TS19 TS20 TS21 TS22 TS23 TS24 TS25 TS26 TS27 TS28 Tổng 2520.537365 3244.75287 2381.907754 2146.326275 1860.073052 1462.178481 1060.705745 791.1233825 366.3625831 123.9523314 82.80965919 230.7274179 14.55887 44.27273001 1044.454353 1347.463949 1370.030144 1087.228544 771.9598997 589.200789 591.3302508 782.7997754 1379.157273 1894.675444 2164.063134 2387.336761 2859.48204 3017.968417 18 23 17 15 13 10 1 0 10 4 10 13 15 17 20 21 265 -135- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ TRÍCH DẪN [1] Bộ Giao thơng Vận tải Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN- 272- 05, NXB Giao thơng Vận tải 2001 [2] Lê Đình Tâm Cầu bê tông cốt thép đường ô tô Tập NXB Xây dựng 2006 [3] Lê Đình Tâm, Phạm Duy Hòa Cầu dây văng NXB Khoa học kỹ thuật 2001 [4] Ngơ Đăng Quang, Trần Ngọc Linh Mơ hình hóa phân tích kết cấu cầu với Midas/ Civil Tập NXB Xây dựng 2007 [5] W Kanok – Nukulchai Cable- Stayed Bidge 1987 [6] Lê Thị Bích Thủy – Nguyễn Viết Trung Cầu Bê tơng cốt thép NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 2007 [7] Nguyễn Viết Trung Công nghệ đúc hẫng cầu bêtông cốt thép NXB Giao thông Vận tải 2007 [8] Nguyễn Viết Trung – Hồng Hà Các ví dụ tính tốn Cầu bêtơng cốt thép theo 22 TCN 272-01 NXB Xây dựng 2004 [9] Nguyễn Viết Trung – Hoàng Hà Các ví dụ tính tốn Cầu bêtơng cốt thép theo 22 TCN 272-05 NXB Xây dựng 2005 [10] Nguyễn Viết Trung – Nguyễn Hữu Hưng Phân tích kết cấu cầu dây văng theo giai đoạn chương trình Midas 2006 NXB Xây dựng 2008 [11] Nguyễn Viết Trung Công nghệ đại xây dựng cầu bêtông cốt thép NXB Xây dựng 2004 [12] Đinh Quốc Kim Thiết kế xây dựng cầu dây văng đường NXB Giao thông vận tải 2008 [13] Bùi Khắc Điệp Nghiên cứu thiết kế công nghệ thi công cầu dầm cáp hỗn hợp Đề tài nghiên cứu cấp Bộ: Mã số B307 Năm 2003 [14] Bùi Khắc Điệp Numerical analysis of externally prestressed concrete beams Tập san Việt Nhật 2002 [15] Lê Thị Hạnh – Phùng Mạnh Tiến Nghiên cứu ảnh hưởng độ cứng dầm đến phân bố nội lực cầu treo dây văng Luận văn Thạc sĩ 2006 -136- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy TĨM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC Lý lịch: - Họ tên: Diệp Võ Minh Quốc Giới tính: Nam - Ngày sinh: 27/10/1980 Nơi sinh: Bình Thuận Đơn vị cơng tác: - Công ty Cổ phần Xuất nhập Đầu tư Tân Bình (Tanimex) Địa chỉ: 89 Lý Thường Kiệt – Q Tân Bình – Tp HCM Quá trình học tập: - Từ năm 1999 – 2004: học Đại học Giao Thông Vận Tải Cơ Sở - Quận – Tp HCM, Chuyên nghành Xây dựng cầu đường - Từ năm 2006 đến nay: học cao học Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, chuyên nghành Xây dựng cầu hầm -137- Học viên: Diệp Võ Minh Quốc ... VỀ DẠNG CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP 10 II SƠ ĐỒ BỐ TRÍ NHỊP CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP 21 Cầu dầm cáp hỗn hợp hai nhịp 21 Cầu dầm cáp hỗn hợp. .. II SƠ ĐỒ BỐ TRÍ NHỊP CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP Sau giới thiệu số sơ đồ bố trí nhịp điển hình cầu dầm cáp hỗn hợp Cầu dầm cáp hỗn hợp hai nhịp Cầu dầm cáp hỗn hợp hai nhịp dành cho cầu vượt qua đường,... cáp hỗn hợp Ưu điểm Cầu Dầm Cáp Hỗn Hợp: cầu dầm cáp hỗn hợp dạng kết cấu kết hợp kết cấu cầu dầm cầu dây văng, cầu dầm cáp hỗn hợp phát huy ưu điểm hai loại kết cấu Trên quan điểm kết cấu, cầu