- Khổ thụng thuyền là khoảng khụng gian được dành cho giao thụn g đường thủy dưới gầm cầu mà khụng một kết cấu hay bộ phận kết cấu nào được vi phạm vào khoảng khụng gian đú để đảm bảo an toàn cho giao thụng đường thủy.
Hỡnh 3.2: Khổ thụng thuyền.
- Khổ thụng thuyền cần theo những quy định của nhiệm vụ thiết kế vàquy địnhriờng tựy thuộc vào cấp kỹ thuật đường thủy nội địa, tức là căn cứ vào cấp thụng thuyền của sụng. Phự hợp với quy định thiết kế khổ giới hạn dưới cầu trờn sụng thụng thuyền và những yờu cầu chủ yếu về vị trớ cầu.
Bảng 3.1: Khổ thụng thuyền (bảng 2.3.3.1.1 trong 22TCN272-05). Cấp sụng Khẩu độ Btt Tĩnh khụng Htt(m) Tĩnh khụng dõy điện Sụng Kờnh 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 3.2. THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU:
Căn cứ vào cỏc số liệu khảo sỏt, ta đó dựng được mặt cắt sụng tại vị trớ xõy dựng cầu. Trờn mặt cắt ngang cú đầy đủcỏc sốliệu thiết kế: cỏc mực nước thiết kế, cỏc lỗ khoan địa chất, khẩu độ thoỏt nước (nếu cú).
3.2.1.Xỏc định tổng chiềudài kết cấu nhịp:
-Trường hợp cú khẩu độ thoỏt nước L0(trờn cơ sở tớnh toỏn thủy văn): + Dựng khẩu độ thoỏt nước trờn mặt cắt sụng.
+ Xỏc định vị trớ đặt mố dự kiến: Vị trớ hai mố cần đặt sao cho khụng được phộp vi phạm vào khẩu độ thoỏt nước dưới cầu L0.
+ Tổng chiều dài kết cấu nhịp được tớnh từmố này đến mố bờn kia.
-Trường hợp khụng cú khẩu độ thoỏt nước L0:Đối với sụng nhỏ thuộc vựng trung du và miền nỳi, dũng chảy hẹp và rừ rệt, bờ dốc đứng: dựng phương ỏn nước ngập đến đõu thỡ làm cầu đến đú, vị trớ hai mố cần đặt sao cho khụng được phộp vi phạm vào mộp của MNCN. Tổng chiều dài kết cấu nhịp cũng được tớnh từ mố này đến mố bờn kia.
3.2.2. Chọn và bố trớcỏc nhịpcầu:
3.2.2.1. Xỏc định vị trớ và khẩu độnhịp chủ:
- Nhịp chủ được đặt tại vị trớ chổ lũng sụng nước sõu nhất trong mựa cạn (được xỏc định căn cứ vào MNTN).
- Dựng khổ thụng thuyền vào vị trớ nhịp chủ ta sẽ xỏc định được khẩu độ nhịp chủ. Khẩu độ nhịp chủ khụng được vi phạm vào bề rộng thụng thuyền.
-Trong sơ đồcầu phải bố trớ ớt nhất một nhịp thụng thuyền(đối với sụng thụng thuyền). Đối với trường hợp lũng sụng cúđịa chất khụng ổn định cú thểdịch chuyển lũng sụng theo mặt cắt ngang sụng thỡ phải bốtrớ cỏc nhịp thụng thuyền dựphũng.
3.2.2.2. Chọn dạng và phõn chia kết cấu nhịp:
-Căn cứ vào khẩu độ nhịp chủ cần thiết đó xỏcđịnh ở trờn để chọn dạng KCN chớnh: + KCN giản đơn: Cầu dầm BTCT, liờn hợp thộp - BTCT, dàn thộp hoặc cầu vũm. + KCN liờn tục: Cầu dầm liờn tục liờn hợp thộp - BTCT, cầu dầm BTCT thi cụng theo phương phỏp đỳc đẩy, đỳc hẫng, cầu treo dõy văng hoặc dõy vừng, …
-Sau đú ta lựa chọn dạng KCN dẫn (nếu cú) sao cho phự hợp với KCN chớnh : Thường sử dụng KCN dầmgiản đơn cú chiều dài bằng nhau đóđược thiết kế định hỡnh bằng thộp hoặc BTCT.
-Căn cứ vào dạng KCN nhịp chớnh, KCN dẫn, vị trớ hai mố và căn cứ vào đặc điểm của mặt cắt sụng để tiến hành phõn chia nhịp:
+ Đối với KCN giản đơn thỡ lựa chọn chiều dài KCN sau đú tớnh được số nhịp cần thiết. Thụng thường ta chọn số nhịp lẻ để trỏnh việc đặt trụ ở vị trớ giữa sụng và giữa khổ thụng thuyền.
+Đối với KCN liờn tục thỡ tựy dạng KCN sử dụng mà ta chọn sơ đồ nhịp và tỉ lệ phõn chia nhịp khỏc nhau (thường dựng làm KCN chớnh).
Cỏc chiều dài nhịp tham khảo:
Đối với cỏc KCN cầu nhỏhoặc cầu dẫn thỡ nờn dựng cỏc KCN giản đơn định hỡnh: - Cầu BTCT thường: L=9, 12, 15, 18m.
- Cầu BTCT DƯL:
+ Cầu dầm I, T: L=21, 24.54, 28, 30, 33m. + Cầu dầm Super T: L=38, 40m.
- Cầu dầm thộp liờn hợp bản BTCT: L=21, 24, 28, 30, 33m. - Cầu dầm thộpứng suất trước Prebeam L=38ữ42m.
Đối với cỏc KCN cầu trung và cầu lớn thỡ chiều dài nhịp phụthuộc nhiều vào loại kết cấu và cụng nghệthi cụng:
- Cầu dầm thộp liờn hợp bản BTCT: L≤90m.
- Cầu dầm BTCT DƯL thi cụng theo phương phỏp đỳc hẫng: L≤150m. - Cầu dàn thộp: L≤120m.
- Cầu treo: L=150ữ450m.
3.2.3. Xõy dựng đườngmặt cầu:
-Căn cứ vào cỏc cấp thiết kế của tuyến đường ta xỏc định cỏc yếu tố đặc trưng hỡnh học cơ bản như: độ dốc dọc id, bỏn kớnh đường cong đứng, … (Tiờu chuẩn thiết kế đường ụtụ TCVN4054-2005).
-Căn cứ vào tổng chiều dài KCN tớnh từ mố bờn này đến mố bờn kia đó xỏcđịnh ở trờn thỡ ta cú thể xỏc định được đường mặt cầu cú thể bao gồm cả phần đoạn thẳng và đoạn cong trũn hoặc cú thể chỉ cú phần đường cong trũn.
- Thụng thường với KCN giản đơn, thỡ tađặt KCN trờn đường thẳng mà khụng cần bố trớ trờn đường cong trũnđể đơn giản trong thi cụng. Nếu số nhịp chẵn thỡ ta cú thể bố trớ cầu cú độ dốc về hai phớa từ đỉnh trụ giữa, cũn nếu số nhịp lẻ thỡ ta cú thể đặt nhịp giữa cú độ dốc dọc id=0% và cỏc nhịp biờn cú độ dốc dọc id=1ữ2% về hai phớa.
- Từ độ dốc dọc, đường cong đứng và tổng chiều dài kết cấu nhịp đó xỏcđịnh được ta sẽ xõy dựng được đường mặt cầu.
3.2.4. Xõy dựng đường đỏy kết cấu nhịp:
- Căn cứ vào dạng KCN và chiều dài nhịp để lựa chọn, xỏc định sơ bộ chiều cao dầm theo cụng thức kinh nghiệm hoặc theo KCN đóđịnh hỡnh sẳn.
- Dựng đường đỏy KCN theo chiều cao dầm sơ bộ đó lựa chọn.
3.2.5. Áp kết cấu nhịp vào mặt cắt sụng:
Di chuyển KCN đó dựng xuống mặt cắt sụng theo phương thẳng đứng sao cho đảm bảo đồng thời cỏc yờu cầu:
-Đỏy dầm tại mọi vị trớ phải cao hơn MNCN tối thiể u là 0.5m đối với sụng khụng thụng thuyền khụng cú cõy trụi đỏ lăn, khi cú cõy trụi đỏ lăn thỡ cao độ đỏy dầm phải cao hơn MNCN tối thiểu 1m (cầu đường ụtụ) và 1.5m (cầu đường sắt) .
- Cao độ đỉnh xà mũ mố trụ phải lớn hơn MNCN tối thiểu là 0.25m. Khi đú cao độ đỏy KCN được xỏc định thụng qua cao độ đỉnh xà mũ mố trụ, chiều cao gối và đỏ kờ gối.
- KCNở nhịp thụng thuyền khụng được phộp vi phạm khổ thụng thuyền.
3.2.6.Xỏc định chiều cao mố, trụ:
-Xỏc định chiều cao mố: Căn cứ vào cao độ của đỏy KCN tại vị trớ mố cầu ta xỏc định lại chớnh xỏc loại mố, chiều cao và cỏc kớch thước của mố để đảm bảo m ố cú thể đỡ được KCN mà vẫn thỏa mónđược cỏc yờu cầu đối với vị trớ của mố.
-Xỏc định chiều cao trụ:
+ Căn cứ vào đỏy KCN, chiều cao gối và đỏ kờ gối ta xỏc định được cao độ của đỉnh xà mũ trụ. Đồng thời cao độ đỉnh xà mũ trụ phải cao hơn MNCN tối thiểu là 0.25m.
+Căn cứ vào MNTN, xỏc định cao độ đỉnh bệ trụ (đó trỡnh bàyở trờn). + Từ đú ta xỏc định được chiều cao trụ.
3.3. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CễNG TRèNH VÀ TỔNG MỨC ĐẦU TƯ:
3.4. THIẾT KẾ THẨM MỸ VÀ CẢNH QUAN:
3.5. SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN:
- Phõn tớch tổng mức đầu tư của mỗi phương ỏn cú xột đến cỏc yếu tố: + Thời gian hoàn vốn.
+ Chi phớ duy tu, bảo dưỡng.
+ Vốn đầu tư ban đầu xõy dựng cụng trỡnh. - Thống kờ toàn bộkhối lượng vật liệu:
+ Cỏt, đỏ, sỏi,… + Xi măng, cốt thộp…
+ Đà giỏo, vỏn khuụn và cỏc thiết bịphục vụthi cụng khỏc,… -So sỏnh cỏc phương ỏn vềmặt cụng nghệchếtạo và thi cụng:
+ Nờn chọn những phương ỏn cú biện phỏp đó được kiểm chứng và cú thể tiến hành thực hiện thành thạo.
+ Ưu tiờn những phương ỏn thi cụng hiện cú trong nước.
+ Ưu tiờn những phương ỏn cú cụng nghệthi cụng mới cho dạng kết cấu mới.
- So sỏnh cỏc phương ỏn về mỹ quan, kiến trỳc và đảm bảo yờu cầu về an ninh, quốc phũng.
CHƯƠNG 4:
MẶT CẦU VÀ ĐƯỜNG NGƯỜI ĐI
4.1. CẤU TẠO MẶT CẦU:4.1.1. Mặtcầuụtụ: 4.1.1. Mặtcầuụtụ:
Mặt cầu ụtụ là bộ phận tiếp xỳc trực tiếp với bỏnh xe của hoạt tải nờn phải đỏp ứng cỏc yờu cầu như:
-Đảm bảo cường độ.
- Ít bị mài mũn, bằng phẳng để xe chạyờm thuận, khụng gõy xung kớch. -Thoỏt nước nhanh.
- Trọng lượng bản thõn nhẹ để giảm tĩnh tải.
Lớp phủ mặt cầu
2% 2%
Hỡnh 4.1: Mặt cầu ụtụ.
4.1.1.1. Mặt cầu bằng bờtụng As phalt:
a. Cấu tạo:
lớp bêtông asphalt dày 5cm lớp bêtông bảo vệ dày 3cm lớp phòng nước dày 1cm
lớp mui luyện dày 1.5cm (tại tim cầu)
2%
Hỡnh 4.2: Mặt cầu bờtụng atphalt.
- Lớp mui luyện (lớp vữa đệm):
+ Làm bằng vữa xi măng cấp fc’=18ữ24Mpa (mỏc 150ữ200 theo 22TCN18-79).
+ Chiều dày=1ữ1.5cm (tại vịtrớ sỏt gờchắn lan can) rồi tăng dần theo độ dốc ngang vềphớa trục đối xứng giữa mặt cắt ngang nhịp.
+ Tỏc dụng: Tạo độbằng phẳng hoặc độdốc ngang cầu. - Lớp phũng nước:
+ Gồm một lớp nhựa đường núng, một lớp vải thụ tẩm nhựa và trờn cựng phủtiếp một lớp nhựa núng.
+ Chiều dày=1ữ1.5cm.
+ Tỏc dụng: Bảo vệbản mặt cầu khỏi bịngấm nước. - Lớp bờtụng bảo vệ:
+ Làm bằng bờtụng cấp fc’≥24Mpa (mỏc≥200 theo 22TCN18-79). Để tăng tỏc dụng của lớp bảo vệ và độ bền của lớp này, thường đặt lưới cốt thộp cú =3ữ4mm với ụ lưới 5x5cm hoặc 10x10cm.
+ Chiều dày=3ữ4cm.
+ Tỏc dụng: Chịu ỏp lực cục bộtừbỏnh xe truyền xuống và phõn đều xuống bản mặt cầu.
- Lớp bờtụng asphalt:
+ Làm từhỗn hợp bờụng nhựa rải núng hoặc rảiấm. + Chiều dày=5ữ7cm.
+ Tỏc dụng: Tạo ra mặt đường ờm thuận cho xe chạy, hạn chế lực xung kớch truyền xuống bản mặt cầu.
b. Ưu, nhược điểm và phạm vi ỏp dụng:
- Mặt cầu bằng bờtụng A tphalt cú khả năng chống thấm tốt, thi cụng nhanh.
- Tạo ra mặt đường ờm thuận cho xe chạy, hạn chế lực xung kớch truyền xuống bản bờtụng mặt cầu và hạn chế tiếng ồn.
- Giỏ thành rẻ hơn mặt cầu bằng bờtụng xi măng.
- Tuổi thọ thấp khoảng 1020 năm và nhanh bị hao mũn dođú tăng chi phớ duy tu bảo dưỡng.
- Hiện nay mặt cầu bằng bờtụng atphalt đang được ỏp dụng phổ biến.
4.1.1.2. Mặt cầu bằng bờtụng ximăng:
a. Cấu tạo:
lớp bêtông xi măng mác 300 dày 8cm đặt lưới cốt thép d6, bước cốt thép 10x10cm lớp phòng nước dày 1cm
lớp mui luyện dày 9cm (tại tim cầu)
1 0 8 0 2% Hỡnh 4.3: Mặt cầu bờtụng ximăng.
- Lớp mui luyện (lớp vữa đệm): Giống trờn. - Lớp phũng nước: Giống trờn .
- Lớp bờtụng cốt thộp:
+ Cấu tạo bằng bờtụng cấp fc’30Mpa (mỏc≥300 theo 22TCN18-79). + Chiều dày =6ữ8cm.
+Lưới cốt thộp =6ữ8mm, bước 10x10cm.
+ Tỏc dụng: Chịu ỏp lực cục bộ từ bỏnh xe truyền xuống và phõn đều xuống bản bờtụng mặt cầu. Đồng thời tạo ra mặt đường cho xe chạy.
b.Ưu, nhược điểm và phạm vi ỏp dụng:
- Mặt cầu bờtụng ximăng cú tuổi thọ khoảng 50ữ60 năm (cao hơn mặt cầu bằng bờtụng Atphalt) và ớt bị hao mũn dođú giảm chi phớ duy tu bảo dưỡng.
- Mặt cầu bằng BTXMcú khả năng chống thấm tốt.
- Mặt đường khụngờm thuận cho xe chạy, gõy ra lực xung kớch và tiếng ồn lớn khi cú xe chạy qua cầu.
- Giỏ thànhđắt hơn mặt cầu bằng bờtụng A tphalt. - Hiện nay mặt cầu bằng BTXM ớt được ỏp dụng.
4.1.1.3. Mặt cầu bằng thộp:
Trong cầu thộp,để giảm tĩnh tải mặt cầu cú thể cấu tạo mặt cầu bằng thộp.
a. Mặt cầu bằng thộp bản trực hướng:
Cấu tạo:
Hỡnh 4.4: Mặt cầu bản thộp trực hướng.
- Bản thộp:
+ Chiều dày=12ữ24mm. -Sườn tăng cường dọc và ngang:
+ Làm từcỏc dải thộp bản hành đớnh vào mặt dưới của tấm thộp. + Cỏc sườn tăng cường bố trớ đứng hoặc nghiờng.
+ Tại chỗ giao nhau giữa sườn dọc và ngang thỡ sườn ngang thường được khoột lỗ để cho sườn dọc được liờn tục.
Cấu tạo sườn dọc:
+ Khoảng cỏch giữa cỏc sườn dọc thường từ30ữ50cm.
+ Dạng mặt cắt hở: Cấu tạo từ thộp bản, thộp hỡnh I, L, [ hoặc T ngược. Dạng mặt cắt hởcú cấu tạo đơn giản, tuy nhiờn khả năng tăng cường độcứng chống xoắn cho bản thộp mặt cầu kộm.
Hỡnh 4.5: Dạng sườn dọccú mặt cắt hở.
+ Dạng mặt cắt kớn: Cấu tạo từ thộp bản được hàn thành cỏc tiết diện chữ V, U hoặc hỡnh bỏn nguyệt. Loại mặt cắt này cú khả năng tăng cường độ cứng chống xoắn và chịu uốn cho bản thộp tốt hơn so với mặt cắt hở.
Hỡnh 4.6: Dạng sườn dọc cú mặt cắt kớn.
Cấu tạo sườn ngang:
+ Cú tỏc dụng liờn kết cỏc dầm chủhoặc cỏc mặt phẳng dàn chủ, đồng thời đỡhệ thống sườn dọc và bản mặt cầu.
+ Sườn ngang thường được cấu tạo từ cỏc dầm định hỡnh hoặc dầm tổ hợp cú dạng mặt cắt chữI hoặc [.
+ Khoảng cỏch giữa cỏc sườn ngang thường từ2ữ4m. -Lưới cốt thộp:
+ Làm từcỏc thanh cốt thộp đường kớnh 6mm với bước cốt thộp 10ữ15cm.
+ Tỏc dụng: Để cho lớp bờtụng asphalt hoặc bờtụng ximăng dớnh kết tốt với tấm thộp mặt cầu.
- Lớp phủbờtụng asphalt hoặc bờtụng ximăng: + Chiều dày=5ữ7cm.
Ưu, nhược điểm:
- Kết cấu mặt cầu kiểu này tham gia chịu lực cựng dầm chủ như là một bộ phận của dầm chủ.
- Khụng cần cấu tạo lớp phũng nước vỡ cỏc tấm thộp dựng làm mặt cầu là loại thộp khụng gỉ.
- Loại mặt cầu này đỏp ứng tốt yờu cầu vềsửdụng như độbằng phẳng, độ nhỏm, đồng thời khụng cần thiết đến hệthống thoỏt nước.
- Cầu bản trực hướng cú trọng lượng bản thõn nhẹ nờn nú đặc biệt thớch hợp với cỏc nhịp dài khi tỉsốmomen do tĩnh tải và hoạt tải lớn.
- Giỏ thành loại mặt cầu này cao hơn so với cỏc loại mặt cầu khỏc.
- Kết cấu bản trực hướng cú thể ỏp dụng cho bản mặt cầu hoặc cho cả dầm chủ trong trường hợp dầm hộp.
b. Mặt cầu bằng thộp dạng sàn mắt cỏo:
Ngoài ra, cũn cú kiểu mặt cầu bằng thộp làm dưới dạng sàn mắt cỏo rỗng cú trọng lượng rất nhẹ. Loại mặt cầu này đỏp ứng tốt cỏc yờu cầu về sử dụng như độ bằng phẳng, độ nhỏm đồng thời lại khụng cần thiết đến hệ thống thoỏt nước nhưng cú nhược điểm là đắt tiền.
4.1.2. Mặt cầu đườngsắt:
Mặt cầu đường sắt cú 3 loại chớnh: Mặt cầu cú mỏng đỏ dăm (balỏt), mặt cầu cú tà vẹt đặt trực tiếp lờn dầm và mặt cầu cú ray đặt trực tiếp lờn bản mặt cầu (khụng cú tà vẹt và đỏ balỏt).
4.1.2.1. Mặt cầu cú mỏng balỏt:
a. Cấu tạo:
-Ray đặt trờn tà vẹt, dưới tà vẹt là đỏ balỏt.
- Bản mặt cầu BTCT thường cú dạng lũng mỏngđểchứa đỏ dăm.
- Chiều rộng lũng mỏng lớn hơn 3400mm với khổ đường ray 1435 và lớn hơn 2600mm với khổ đường ray 1000.
- Khoảng cỏch giữa ray chớnh và ray phụa=20ữ24cm. - Chiều dày lớp đỏ balỏt dưới tà vẹt h≥20cm.