[r]
(1)BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
-
BÁO CÁO
TỔNG KẾT KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CẦU MỸ THUẬN
*************************
(2)
PHẦN THỨ NHẤT
Chương I
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CẦU MỸ THUẬN 1.1 GIỚI THIỆU QUY MÔ KỸ THUẬT CẦU MỸ THUẬN
Cầu Mỹ Thuận xây dựng qua sông Tiền, nối liền hai tỉnh Tiền Giang Vĩnh Long Cầu nằm cách Thành phố Hồ Chí Minh 125 km hướng Tây Nam, Quốc lộ 1A, trục giao thơng vùng đồng bàng sơng Cửu Long Cầu Mỹ Thuận có sơ đồ bố trí chung hình I
đây:
Hình - Bố trí chung cầu Mỹ Thuận
Quy mô dự án xây dựng cầu Mỹ Thuận tót tắt sau: - Tổng chiều dài cầu: 1535.2 m
Trong đó:
+ Phần cầu dây văng: 660 m + Phaàn cầu dẫn (22 nhịp): 875.2 m - Khổ cầu: xe giới + bồ hành : 23.66m - Khổ thông thuyền: 37.5mx110m
- Tải trọng thiết kế: Theo tiêu chuẩn AUSROADS-92 Australia, có so sánh, kiểm tốn với tải trọng H30-XB80 theo tiêu chuẩn 22TCN18-79 Việt Nam
- Độ dốc dọc: 5%
1.1.1 Kết cấu nhịp
Sơđồ nhịp 150 + 350 + 150 (m) tổng chiều dài cầu = 1535 200
khổ thông thuyền Chiều dài cầu treo= 660 000
mố phía bắc
Nhịp số C H 02 7+ 36 40
®i TP Hå chÝ Minh
nền đắp bờ bắc L C gối E J 38800 Trụ số NA
5%
4
3 10
C H 02 7+ 80 11 12 E J CH 02 7+ 95 10
9 nhÞp 40 000 = 360 000 cÇu dÉn
437 600
3
C trơ neo phÝa b¾cL L
C gèi 38800 5000 150 000
C tháp phía bắcL 11 12
cầu dẫn nhịp 40 000 = 360 000
20
5%
300m x 30m 13 HWL RL 2.0m
110m x 37.5m
CH 02 8+ 30 14 CH 02 8+ 45 15 16 E J
17 18 19 20 C Th¸p phÝa nam
150 000 RL 42.070 * 350 000 L 13
C Trô neo phÝa namL C gèiL
38800 5000
437 600 16
14 15 17 18 19
21 22 23 24
C H 028+ 89 60 25
®i vÜnh long
38 800
mè phÝa b¾c
E
J
C gốiL bờ nam đắp 24 22 21 23 SA
(3)Tỷ lệ chiều dài nhịp biên nhịp giữa: 43
350 150
1= =
L L
Dầm cầu cấu tạo bê tông DƯL mác grade 50, gồm dầm biên, dầm ngang, mặt cầu thi công theo phương pháp đúc hẫng Dầm biên cao 1760mm rộng 1200-1400mm, mặt cầu dày 250mm
Dầm biên treo x 32 bó cáp, bó gồm từ 22 đến 69 tao 15,2mm, tao gồm sợi đặt ống HPDE có mầu để trang trí Mỗi bó cáp đầu neo vào dầm, đầu neo vào tháp, có dự trữ hệ thống chống rung cho cáp
1.1.2 Tháp cầu
Tỷ lệ chiều cao tháp tính từ cao độ mặt cầu chiều dài nhịp: 24
350
43 84 = =
L H
Tháp cầu hình chữ H bê tơng cốt thép mác grade 50 cao 123,5 m (tính từ đỉnh bệ cọc); 84,43m (tính từ mặt cầu)
Kết cấu móng trụ tháp gồm 16 cọc khoan nhồi có đường kính 2,5m hạ
đến cao độ -90m ( tháp bờ Bắc) -100m (tháp bờ Nam), cao độ đáy bệ phần
đặc + 1m, ống vách đặt tới cao độ -35m (tháp bờ Bắc) -40m (tháp bờ Nam)
1.1.3 Trụ neo
Đặt hai đầu cầu để chống dịch chuyển cho tháp Thân trụ neo gồm hai cột bê tông cốt thép ứng suất trước bê tơng mác 400, kích thước 1500x3500mm Trụ neo khơng có xà mũ, thân cột liên kết trực tiếp với kết cấu nhịp
Móng trụ neo gồm cọc khoan nhồi đường kính 2,5m trụđặt độ sâu -60 (bờ Bắc ); -74 -84 (bờ Nam )
1.1.4 Kết cấu cầu dẫn Kết cấu nhịp :
Mỗi bên gồm nhịp 40m, nhịp 38,8m nhịp 43,8m dạng dầm BTDƯL đơn giản lắp ghép kiểu “ Super Tee ” (có hình hộp hở) cao 1750mm, rộng 2140 đến 2810mm đặt cách 2160mm, bê tông mác 32 Riêng nhịp 43,8m gồm đầu hẫng 5m từ nhịp cầu nhịp dầm đơn giản 38,8m Mặt cầu đổ chỗ dày 20cm đầu dầm 15cm dầm (để khắc phục độ vồng ngược căng cốt thép ) Bản đổ liên tục nhiệt 11 nhịp
Mố cầu
Mố cầu BTCT 14 cọc thép φ 600mm , dài từ 35 đến 37m, đoạn 3m đầu đổ BTCT độn ruột grade 32
(4)Trụ cầu BTCT, thân trụ gồm hai cột BTCT hình chữ nhật kích thước cột 1200 x 3500mm cao
Mỗi trụ gồm hai nhóm cọc tách riêng, nhóm gồm 10 cọc 40x40cm; chiều dài cọc trụ từ 33,2 - 41,2 m
1.1.5 Các cơng trình phụ a Gối cầu:
Với cầu mỗ dùng loại gối chậu (sliding pot bearing ) Với cầu dẫn dùng loại gối cao su ( Eslastomeric bearing )
Khe co dãn
Khe co dãn đặt mố chỗ tiếp ráp cầu cầu dẫn (loại SD 800 ) mố ( loại SD 320 ) loại khe co dãn cao su
Hệ thống thoát nước từ mặt cầu:
ống thoát nước cách 5,2m bố trí mặt cầu sát gờ lề hành, cầu nước trực tiếp xuống lịng sơng Trên cầu dẫn, nước thoát xuống đất, qua bể lắng để xử lý trước thải sông
Mặt đường cầu:
Mặt đường cầu gồm hai lớp bê tơng nhựa nóng dày 30 35mm, có lớp chống thấm
e Dải phân cách cầu:
Dải phân cách BTCT đổ chỗ, lan can hai bên xe giới bê tông thép, lan can cho người thép mạ kẽm
Hệ thống cấp điện gồm:
Hai trạm biến 560 KVA đặt hai bờ sơng Trạm điều khiển máy
Hệ dây cáp điện đặt ống, nằm dải phân cách sàn Đèn chiếu sáng an toàn
Cột điện đặt dải phân cách
Đèn báo hiệu đường sông
Đèn trang trí đặt mặt phẳng dây cáp
Đèn báo máy bay đặt đỉnh tháp
Đèn báo tháp
Đèn báo sương mù đặt đài cọc Hệ thống chữa cháy gồm:
Hệ thống ống dẫn nước từ bờ sơng phía Nam Một trạm bơm điện
Một hệ thống dẫn nước từ trạm bơm lên cầu Van tăng áp suất đầu sàn cầu 1.1.6 Đường hai đầu cầu
Rộng 21,5m gồm xe giới (2 x 8)m, hai xe thô sơ (2 x 2)m dải phân cách 0,6m lề đất (2 x 0,6)m
(5)Do Địa chất yếu nên phải tăng nhanh độ lún cố kết bấc thấm vải địa kỹ thuật
Phạm vi đường đầu cầu 166,7m ( bờ Bắc ) 118m ( bờ Nam ) Kết cấu mặt đường dùng loại :
Loại A:
- Lớp móng cấp phối đá dăm dày 20cm - Lớp móng cấp phối đá dăm cỡ nhỏ dày 30cm - Lớp mặt bê tơng nhựa nóng dày 7cm
Loại B:
Phần tương tự loại A có thêm lớp móng cấp phối
đồi có CBR > 5% lớp móng có cấp phối đá dăm dày 30cm Nền cát
đắp đạt K> 98%, CBR > 2%
Đường hành có vỉa hè, kết cấu gồm hai lớp: Cấp phối đá dăm dày 2,5cm
Bê tông mác 200 dày 7,5cm
1.1.7 Cơng trình bảo vệ bờ Tại thượng lưu bờ Bắc:
Sử dụng loại kè thẩm thấu ( permeable grogne ) vng góc với bờ để hướng dòng gồm cọc BTCT 450x450
Tại thượng lưu bờ Nam: Dùng đá hộc xây vữa XM
Công tác bảo vệ bờ thực sau - 10 năm trình tiến hành quan trắc thường xuyên đểđánh giá diễn biến lịng sơng, bờ sơng
Tại khu vực cầu:
Bờ Bắc gia cố mái thượng lưu đường dẫn
Bờ Nam gia cố bờ sông đá hộc để bảo vệ trụ neo 1.2 THỰC HIỆN DỰ ÁN
1.2.1 Chủđầu tư:
- Bộ Giao thông vận tải Việt Nam Cơ quan Hợp tác Phát triển quốc tế Australia (AusAID) Việt Nam
- Đại diện chủ đầu tư: Cơ quan Hợp tác Phát triển quốc tế Australia (AusAID) thành phố Hồ Chí Minh Ban quản lý dự án Mỹ Thuận - Bộ GTVT
1.2.2 Công tác tư vấn xây dựng dự án cầu Mỹ Thuận
1 Công ty tư vấn Muansell Pty.Ltd Australia thực công việc sau:
+ Khảo sát thiết kế cầu Mỹ Thuận + Giám sát thi công cầu Mỹ Thuận
(6)tính khả thi kết cấu (tiết diện dầm chủ, tháp v.v ), thiết kế lực căng dây văng giai đoạn hi công để đạt trạng thái nội lực cuối mong muốn, thiết kế độ vồng két cấu nhịp, đồng thời xác định giai đoạn thi công nguy hiểm cần có giải pháp thi cơng tạm thời (như neo tạm giũ ổn định v.v ) Trong thực tế thi công, nhà thầu Baulderstone tiến hành nội dung tính tốn tương tự theo cơng nghệ thi cơng đề xuất
2.5.3 Phân tích tĩnh phi tuyến hình học:
Cầu dây văng kết cấu có đặc tính phi tuyển cao, tính chất phi tuyển cầu văng dầm BTCT DƯL bao gồm tính phú tuyến cáp dây văng (sự thay đổi kích thước hình học cáp theo biến đổi lực cáp), tính phi tuyền hình học (biến dạng lớn, tác động tổ hợp lực dọc trục moment uốn), tính phi tuyền vật liệu (do xuất vết nứt moment uốn, mối quan hệứng suất-biến dạng phi tuyền bê tông thép)
Trong tính tốn cầu Mỹ Thuận, tính phi tuyển hình học xét đến cách trước hết Tư vấn tiến hành phân tích tĩnh tuyến tính, sau đố lực dọc trục thu sẽđược dùng để tính moment thứ cấp tiết diện
2.5.4 Phân tích tác dụng động với gió:
Cầu dây văng kết cấu nhạy cảm tác động gió q trình thi cơng khai thác Vì vậy, việc phân tích động dới tác dụng gió nội dung phân tích quan trọng cầu Mỹ Thuận
Tư vấn thiết kế tiến hành thí nghiệm hầm gió đốt mặt cầu có kích thước 1/125 kích thước thật cầu Mỹ Thuận để xác định hệ số moment nội lực mát cắt, tỷ số chấn động xác định tốc độ gió xốy nguy hiểm mặt cắt Phân tích động chi tiết tồn kết cấu dùng mơ hình phần tử hữu hạn khung khơng gian điều kiện luồng gió ổn định (steady state flow conditions) điều kiện gió khơng
điều hịa (turbulent wind condition)
Nội dung phân tích động lực học gió bao gồm:
- Phân tích tĩnh với tải trọng tương ứng với tốc độ gió trung bình 10 phút đặt lên tồn kết cấu
- Phân tích động lực học gió cho giai đoạn thi công giai
đoạn khai thác
Việc phân tích động tiến hành sơ đồ kết cấu sau: + Chỉ có tháp cầu
+ Trường hợp đúc hẫng trung gian (các giai đoạn thi công đúc hẫng) + Trường hợp trước hợp long cầu
(7)Các kết nghiên cứu gió tóm tắt sau:
+ Qua kết nghiên cứu gió giai đoạn nghiên cứu khả thi, vào tài liệu lưu trữ bão lịch sử tài liệu Văn phòng MET Anh cung cấp, Tư vấn thiết kế chọ tốc độ gió dùng để tính tốn thiết kế cầu Mỹ Thuận trạng thái giới hạn cực hạn khai thác tương ứng 52m/s 38m/s
+ Qua kết thí nghiệm hầm gió mặt cầu, hệ số đo phù hợp với giá trí mặt cầu mỏng
+ Hệ mặt cầu ổn định động học với gió có góc thổi Oo phạm vi thí nghiệm tốc độ gió từ 30m/s đến 80m/s Gió xoắn xảy với tốc độ gió.là 70-75m/s với góc thổi 40 năm giá trị thiết kế
+ Tháp cẩu ổn định phạm vi tốc độ gió dùng để thiết kế sơđồ tính có tháp cầu khơng
Kết phân tích động với gió (dynamiẹ wind analysis) tính chương trình RM-SPACEFRAME kiểm chồng với kết tính tốn thu
được chương trình PCROM
2.5.5 Phân tích kết cấu tác động động đất:
Động đất nhịp dây văng phân tích theo phương pháp đa phổ.Hệ số gia tốc đưa vào thiết kế 0.1g