Ngoài mục đớch giao thụng cũn phải xột đến tớnh thiết thực cho cỏc hoạ t động an ninh quốc phũng. Khi cú chiến tranh bất chợt xảy ra thỡ cỏc cõy cầu cú thể chuyển sang phục vụ cho cỏc loại xe đặc chủng của quõn đội.
1.5. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGÀNH XÂY DỰNG CẦU :
1.5.1. Sơ lược lịch sử phỏttriển ngành xõy dựng cầu:
1.5.1.1. Cầu gỗ:
- Cầu gỗlà loại cầu được xõy dựng lõu đời nhất.
- Gỗ là loại vật liệu tự nhiờn tương đối tốt, tuy nhiờn khi dựng trong xõy dựng cầu thỡ phải chọn loại gỗtốt như lim, gụ, sến, tỏu… và phải cú biện phỏp phũng mục.
- Cầu gỗcú thới gian sửdụng ngắn, khả năng vượt nhịp khụng lớn lắm (L≈ 30ữ50m). - Hiện nay chỉ cũn sử dụng ở miền rừng, đường lõm nghiệp và cỏc cầu tạm hoặc đà giỏo phục vụ thi cụng.
Hỡnh 1.33: Cầu gỗ.
1.5.1.2. Cầu đỏ:
-Được xõy dựng từ hàng ngàn năm về trước, đến ngày nay vẫn tồn tại và sửdụng được. - Hầu hết cầu đỏ được xõy dựng theo dạng cầu vũmđểphự hợp với tớnh chất chịu nộn của đỏ.
- Cầu đỏ xõy dựng khú khăn nờn ớt cú khả năng xõy dựng cụng nghiệp hoỏ.
- Hiện nay chỉ ỏp dụng ở cỏc vựng miền nỳi, nơi cú thể khai thỏc đỏ trực tiếp tại chỗ hoặc để làm cỏc cụng trỡnh kiến trỳc nghệ thuật ở những danh lam thắng cảnh.
Hỡnh 1.34: Cầu đỏ.
1.5.1.3. Cầu thộp:
- Cầu thộp xuất hiện vào nửa cuối của thếkỷ19.
- Cầu kim loại đầu tiờn được làm bằng gang, tiếp đến là sự ra đời của cầu treo dõy xớch. -Để vượt qua cỏc sụng rất lớn với nhịp rất lớn, người ta dựng cầu thộp.
-Ưu điểm nổi bật của cầu thộp là hoàn toàn cụng nghiệp hoỏ chếtạo và lắp rỏp, dễ dàng lắp rỏp bằng phương phỏp hẫng do đú dễ xõy dựng qua sụng sõu, thung lũng sõu và qua sụng cú nhiều tàu bố đi lại.
-Nhược điểm của cầu thộp là gỉ, do đú tốn cụng bảo dưỡng.
- Sự ra đời và phỏt triển của cầu vũm và cầu dõy văng đang là bước tiến mới của cầu thộp.
Hỡnh 1.35: Cầu thộp.
1.5.1.4. Cầu bờtụng cốt thộp:
- Cuối thếkỷ19, trong xõy dựng cầu đó sửdụng một loại vật liệu mới là BTCT.
- Trong giai đoạn đầu, cỏc cầu BTCT thường cú dạng cầu bản, dầm và vũm cú khẩu độ nhỏ hơn 30m.
- Đến những năm 30 của thế kỷ 20, sau khi kỹ sư Freyssinet nghiờn cứu thành cụng BTCTứng suất trước thỡ cầu BTCT bắt đầu phỏt triển mạnh mẽ.
- Sau đại chiến thế giới lần thứ 2, cỏc kết cấu nhịp lắp ghộp, kết cấu bỏn lắp ghộp bằng BTCT DƯL được sửdụng hàng loạt.
- Hiện nay, cầu BTCT ngày càng được phỏt triển mở ra kỷ nguyờn mới trong việc sử dụng KCN BTCT thay thế cho KCN cầu thộp. Cầu BTCT đó vượt được khẩu độ đến 200ữ300m và sự hỡnh thành cỏc kết cấu liờn hợp như dàn - dõy, dầm - dõy,… chắc chắn sẽ xuất hiện những cõy cầu cú khẩu độ nhịplớn hơn 400ữ500m.
Hỡnh 1.36: Cầu bờtụng cốt thộp.
Lịch sử phỏt triển ngành cầu Việt Nam:
- So với cỏc nước trờn thế giới, ngành xõy dựng cầu Việt Nam vẫn cũn non trẻ. Trước cỏch mạng thỏng 8, trờn cỏc tuyến đường ụtụ chủ yếu cú cỏc cầu BTCT nhịp nhỏ từ 3- 20m, khổ hẹp, một làn xe, tải trọng nhỏ thuộc cỏc hệ thống cầu bản, dầm giản đơn, dầm hẫng, khung. Thời kỳ này cũng cú một số cầu thộp lớn vượt qua cỏc sụng lớn như cầu Đuống, cầu Ninh Bỡnh, cầu Lai Vu, cầu Long Biờn cho đường sắt và ụtụ đi chung, …, trong đú cầu Long Biờn cú nhịp lớn nhất gần 130m, chiều dài toàn cầu gần 3km. Trong thời kỳ khỏng chiến chống thực dõn Phỏp phần lớn cỏc cầu đó bị phỏ hoại. Từ sau hũa bỡnh lập lại (1954), một loạt cỏc cầu mới trờn đường sắt và ụtụ đóđược xõy dựng. Cầu thộp cú: Cầu Hàm Rồng (Thanh Húa), cầu Làng Giàng, cầu Việt Trỡ; cầu BTCT thường cú: Cầu Đoan Vĩ, cầu Bựng, cầu Giẽ; cầu BTCTDUL cú: Cầu Phủ Lỗ, cầu Cửa Tiền, … nhưng cỏc cầu này đến năm 1964 - 1972 lại bị đế quốc Mỹ nộm bom phỏ hoại.
- Từ năm 1975 đến nay chỳng tađó xõy dựng hàng loạt cỏc cầu mới trờn tuyến đường sắt và ụtụ. Sau đõy là một số cầu điển hỡnh:
+ Cầu Thăng Long qua sụng Hồng cho đường sắt và ụtụ được xõy dựng xong năm 1982, cỏc nhịp chớnh là dàn thộp liờn tục, nhịp lớn nhất 112m, cầu dẫn là cỏc nhịp dầm giản đơn
+ Cầu Chương Dương qua sụng Hồng (1985), cú cỏc nhịp chớnh là dàn thộp, nhịp lớn nhất 97.6m, chiều dài toàn cầu 1211m.
+ Cầu Đũ Quan (Nam Định), năm 1994, nhịp chớnh là dầm thộp liờn hợp bản BTCT, liờn tục, cú sơ đồ 42 + 63 + 42 (m).
Hỡnh 1.38: Cầu Chương Dương (Hà Nội). Hỡnh 1.39: Cầu Đũ Quan (NamĐịnh).
+ Cầu Phỳ Lương (Hải Dương), năm 1996, cầu khung dầm BTCTDUL, thi cụng bằng phương phỏp đỳc hẫng, nhịp lớn nhất 102m.
+ Cầu Sụng Gianh (Quảng Bỡnh), năm 1998, dầm liờn tục BTCTDUL cú nhịp lớn nhất 120m.
Hỡnh 1.40: Cầu Phỳ Lương (Hải Dương). Hỡnh 1.41: Cầu Sụng Gianh (Quảng Bỡnh).
+ Cầu Hoàng Long (Thanh Húa), cầu khung dầm BTCTDUL cú nhịp lớn nhất 130m.
+ Cầu Hiền Lương (Quảng Trị), năm 1999, sơ đồ 30.75 + (4x42) + 30.75 (m). + Hàng loạt cỏc cầu dõy văng đóđược xõy dựng như: Cầu Đakrụng (Quảng Trị), cầu quay Sụng Hàn (Đà Nẵng), cầu Mỹ Thuận (Vĩnh Long), cầu Bớnh (Hải Phũng), cầu Bói Chỏy (Quảng Ninh), cầu Cần Thơ, …
1.5.2. Một số xu hướng phỏt triển khoa học kỹ thuật trong ngành xõy dựng cầu:
1.5.2.1. Về vật liệu:
- Cỏc loại vật liệu cú cường độcao sẽsớm được sửdụng rộng rói trong xõy dựng cầu: Bờ tụng mỏc cao, bờ tụng siờu dẻo cú cường độsớm, thộp cường độcao, thộp hợp kim thấp.
- Để giảm trọng lượng bản thõn kết cấu, đẩy mạnh nghiờn cứu sử dụng cỏc loại vật liệu nhẹ, hợp kim nhụm, bờ tụng cốt thộp hoặc sợi thuỷtinh,…
1.5.2.2. Về kết cấu:
Cỏc kết cấu hợp lý sẽ được ỏp dụng chủ yếu trong xõy dựng cầu như: - Kết cấu thộp - BTCT liờn hợp, BTCT DƯL, …
- Kết cấu cú sửdụng bản trực hướng, tiết diện hỡnh hộp,… - Cầu dõyvăng và cầu khung dầm liờn tục BTCT DƯL, …
1.5.2.3. Về cụng nghệ thi cụng:
- Sửdụng cỏc phương tiện vận chuyển và lao lắp cú năng lực lớn.
- Áp dụng nhanh chúng cỏc cụng nghệ thi cụng tiờn tiến như: Đỳc đẩy, đỳc hẫng, lắp hẫng, đỳc trờn đà giỏo di động,…
1.5.2.4. Về tớnh toỏn:
- Hoàn thiện lý thuyết tớnh toỏn với sự giỳp đỡ của cụng nghệ tin học thụng qua phần mềm tớnh toỏn chuyờn ngành như: Midas Civil 2010; RM V8i 2008; Sap 2000 V15, ...
- Đẩy mạnh nghiờn cứu tớnh toỏn chớnh xỏc kết cấu cú xột đầy đủ cỏc yếu tố phi tuyến, khụng gian,…
- Nghiờn cứu cỏc tỏc động của mụi trường đến kết cấu cầu như: Nhiệt độ, giú, bóo,động đất,…
- Tiến hành thớ nghiệm trong phũng và thớ nghiệm ngoài hiện trường để so sỏnh và đỏnh giỏ sựhoàn chỉnh của lý thuyết.
CHƯƠNG 2:
CÁC CĂN CỨ CƠ BẢN VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỂ THIẾT KẾ CẦU 2.1. CÁC GIAI ĐOẠN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ:
Tham khảo Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 10/02/2009 của Chớnh phủ.
2.1.1. Cỏc giai đoạn đầu tư xõy dựng:
Khỏi niệm dự ỏn đầu tư (DAĐT): Là mộttập hợp cỏc đề xuất về khả năng, tài chớnh, kinh tế và xó hội, làm sơ sở cho việc quyết định bỏ vốn xõy dựng cụng trỡnh.
Ở nước ta, phõn loại theo quy mụ và tớnh chất thỡ DAĐT xõy dựng cụng trỡnhđược chia thành cỏc nhúm sau: Dự ỏn quan trọng quốc gia do Quốc hội xem xột quyết định về chủ trương đầu tư, cỏc dự ỏn cũn lại được chia thành 3 nhúm A, B, C ( Đối với cụng trỡnh xõy dựng cầu đường cú tổng mức đầu tư lớn hơn 1500 tỷ đồng thuộc nhúm A, từ 75 tỷ đồng đến 1500 tỷ đồng thuộc nhúm B, dưới 75 tỷ đồng thu ộc nhúm C).(điều 2)
Để cú một cụng trỡnh xõy dựng núi chung và cụng trỡnh cầu đường núi riờng cần trải qua 3 giai đoạn: Chuẩn bị đầu tư, thực hiện đầu tư và kết thỳc xõy dựng đưa cụng trỡnh vào khai thỏc sử dụng.
2.1.1.1. Chuẩn bị đầu tư:
Nội dung cụng tỏc chuẩn bị đầu tư gồm:
- Lập bỏo cỏo đầu tư xõy dựng cụng trỡnhvà xin phộp đầu tư (chỉ ỏp dụng đối với cỏc dự ỏn quan trọng quốc gia do Quốc hội thụng qua chủ trương và cho phộp đầu tư).
- Lập dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh (đối với cụng trỡnh cú tổng m ức đầu tư xõy dựng dưới 15 tỷ đồng thỡ khụng cần qua bước lập dự ỏn đầu tư, chỉ cần lập bỏo cỏo kinh tế - kỹ thuật xõy dựng cụng trỡnhđể trỡnh người quyết định đầu tư phờ duyệt ).
- Thẩm định dự ỏn để quyết định đầu tư.
a. Nội dung của bỏo cỏo đầu tư xõy dựng cụng trỡnh (bỏo cỏo nghiờn cứu tiền khả thi)
bao gồm: (điều 5)
- Sự cần thiết phải đầu tư xõy dựng cụng trỡnh, cỏc điều kiện thuận lợi và khú khăn; chế độ khai thỏc và sử dụng tài nguyờn quốc gia nếu cú.
- Dự kiến quy mụ đầu tư: Cụng suất, diện tớch xõy dựng; cỏc hạng mục cụng trỡnh thuộc dự ỏn; dự kiến về địa điểm xõy dựng cụng trỡnh và nhu cầu sử dụng đất.
- Phõn tớch, lựa chọn sơ bộ về cụng nghệ, thụng số kỹ thuật; cỏc điều kiện cung cấp vật tư thiết bị, nguyờn liệu, năng lượng, dịch vụ, hạ tầng kỹ thuật; phương ỏn giải phúng mặt bằng, tỏi định cư nếu cú; cỏc ảnh hưởng của dự ỏn đối với mụi trường sinh thỏi, phũng chống chỏy nổ, an ninh quốc phũng.
- Hỡnh thức đầu tư, xỏc định sơ bộ tổng mức đầu tư, thời hạn thực hiện dự ỏn, phương ỏn huy động vốn theo tiến độ và hiệu quả kinh tế - xó hội của dự ỏn và phõn kỳ đầu tư nếu cú.
b.Xin phộp đầu tư xõy dựng cụng trỡnh :
- Chủ đầu tư cú trỏch nhiệm gửi bỏo cỏo đầu tư xõy dựng cụng trỡnh tới Bộ quản lý ngành. Bộ quản lý ngành là cơ quan đầu mối giỳp thủ tướng chớnh phủ lấy ý kiến của Bộ, ngành, địa phương liờn quan, tổng hợp và đề xuất ý kiến trỡnh thủ tướng chớnh phủ.
- Thời hạn lấy ý kiến được quy định như sau: Trong vũng 5 ngày làm việc kể từ ngày nhận được bỏo cỏo đầu tư xõy dựng cụng trỡnh, Bộ quản lý ngà nh phải gửi văn bản lấy ý kiến đến cỏc Bộ ngành, địa phương cú liờn quan. Trong vũng 30 ngày làm việc kể từ khi nhận được đề nghị, cỏc cơ quan được hỏi ý kiến phải cú văn bản trả lời về những nội dung thuộc phạm vi quản lý của mỡnh. Trong vũng 7 ngày sau k hi nhận được văn bản trả lời theo thời hạn trờn, Bộ quản lý ngành phải lập bỏo cỏo để trỡnh thủ tướng chớnh phủ.
c. Nội dung dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh (bỏo cỏo nghiờn cứu khả thi) bao gồm:
(điều6)
Dự ỏn đầu tư cần phải bao gồm 2 phần: Phần thuyết minh dự ỏn và phần thiết kế cơ sở. - Nội dung phần thuyết minh của dự ỏn: (điều 7)
+ Sự cần thiết và mục tiờu đầu tư; đỏnh giỏ nhu cầu thị trường, tiờu thụ sản phẩm đối với dự ỏn sản xuất, kinh doanh; tớnh cạnh tranh của sản phẩm; tỏc động xó hội đối với địa phương, khu vực (nếu cú); hỡnh thức đầu tư xõy dựng cụng trỡnh;địa điểm xõy dựng, nhu cầu sử dụng đất; điều kiện cung cấp nguyờn liệu, nhiờn liệu và cỏc yếu tố đầu vào khỏc.
+ Mụ tảvề quy mụ và diện tớch xõy dựng cụng trỡnh, cỏc hạng mục cụng trỡnh thuộc dự ỏn; phõn tớch lựa chọn phương ỏn kỹ thuật, cụng nghệ và cụng suất.
+ Cỏc giải phỏp thực hiện bao gồm:
Phương ỏn chung về giải phúng mặt bằng, tỏi định cư và phương ỏn hỗ trợ xõy dựng hạ tầng kỹ thuật nếu cú.
Cỏc phương ỏn thiết kế kiến trỳc đối với cụng trỡnh trongđụ thị và cụng trỡnh cú yờu cầu kiến trỳc.
Phương ỏn khaithỏc dự ỏn và sử dụng lao động.
Phõn đoạn thực hiện, tiến độ thực hiện và hỡnh thức quản lý dự ỏn.
+Đỏnh giỏ tỏc động mụi trường, cỏc giải phỏp phũng chỏy, chữa chỏy và cỏc yờu cầu về an ninh, quốc phũng.
+ Tổng mức đầu tư của dự ỏn; khả năng thu xếp vốn, nguồn vốn và khả năng cấp vốn theo tiến độ; phương ỏn hoàn trả vốn đối với dự ỏn cú yờu cầu thu hồi vốn và phõn tớch đỏnh giỏ hiệu quả kinh tế - tài chớnh, hiệu quả xó hội của dự ỏn.
- Nội dung phần thiết kế cơ sở: (điều 8)
+ Thiết kế cơ sở là thiết kế được thực hiện trong giai đoạn lập Dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh trờn cơ sở phương ỏn thiết kế được lựa chọn, bảo đảm thể hiện được cỏc thụng số
kỹ thuật chủ yếu phự hợp với cỏc quy chuẩn, tiờu chuẩn được ỏp dụng, là căn cứ để triển khai cỏc bước thiết kế tiếp theo.
Nội dung thiết kế cơ sở bao gồm phần thuyết minh và phần bản vẽ. + Phần thuyết minh thiết kế cơ sở bao gồm cỏc nội dung:
Giới thiệu túm tắt địa điểm xõy dựng, phương ỏn thiết kế; tổng mặt bằng cụng trỡnh, hoặc phương ỏn tuyến cụng trỡnhđối với cụng trỡnh xõy dựng theo tuyến; vị trớ, quy mụ xõy dựng cỏc hạng mục cụng trỡnh; việc kết nối giữa cỏc hạng mục cụng trỡnh thuộc dự ỏn và với hạ tầng kỹ thuật của khu vực.
Phương ỏn cụng nghệ, dõy chuyền cụng nghệ đối với cụng trỡnh cú yờu cầu cụng nghệ.
Phương ỏn kiến trỳc đối với cụng trỡnh cú yờu cầu kiến trỳc.
Phương ỏn kết cấu chớnh, hệ thống kỹ thuật, hạ tầng kỹ thuật chủ yếu của cụng trỡnh.
Phương ỏn bảo vệ mụi trường, phũng chỏy, chữa chỏy theo quy định của phỏp luật.
Danh mục cỏc quy chuẩn, tiờu chuẩn chủ yếu được ỏp dụng. + Phần bản vẽ thiết kế cơ sở bao gồm:
Bản vẽ tổng mặt bằng cụng trỡnh hoặc bản vẽ bỡnh đồ phương ỏn tuyến cụng trỡnhđối với cụng trỡnh xõy dựng theo tuyến.
Sơ đồ cụng nghệ, bản vẽ dõy chuyền cụng nghệ đối với cụng trỡnh cú yờu cầu cụng nghệ.
Bản vẽ phương ỏn kiến trỳc đối với cụng trỡnh cú yờu cầu kiến trỳc.
Bản vẽ phương ỏn kết cấu chớnh, hệ thống kỹ thuật, hạ tầng kỹ thuật chủ yếu của cụng trỡnh, kết nối với hạ tầng kỹ thuật của khu vực.
d. Nội dung bỏo cỏo kinh tế - kỹ thuật xõy dựng cụng trỡnh bao gồm:
- Phần thuyết minh của bỏo cỏo: Tương tự như phần thuyết minh của lập dự ỏn đầu tư nhưng rừ ràng chi tiết hơn, đủ cơ sở để lập dự toỏn chi tiết cho cụng trỡnh.
- Phần thiết kế bản vẽ thi cụng: Bao gồm tất cả cỏc bản vẽ tổng thể và cấu tạo chi tiết của cụng trỡnh,đủ cơ sở để thống kờ khối lượng nhằm lặp dự toỏn chi tiết cho cụng trỡnh. Đồng thời phần thiết kế bản vẽ thi cụng phải rừ ràng để làm căn cứ cho việc thi cụng và hoàn chỉnh cụng trỡnh.
e. Thẩm định dự ỏn để quyết định đầu tư:
Cỏc bỏo cỏo trờn đều phải được thẩm định, sau đú sẽ được cấp cú thẩm quyền cấp quyết định và giấy phộp đầu tư.
2.1.1.2. Thực hiện đầu tư:
- Giao nhận đất, chuẩn bịmặt bằng xõy dựng.
- Tuyển chọn tư vấn xõy dựng để khảo sỏt, thiết kế, giỏm định khả năng và chất lượng cụng trỡnh.
- Thiết kếcụng trỡnh: thiết kếtheo mấy bước?