6. Kết cấu của luận văn
2.5 Phõn tớch ưu nhược điểm của cỏc dạng kết cấu nhịp thi cụng nhanh
2.5.1 Ưu điểm
a) Cầu dầm I Panel
- Chiều cao kiến trỳc nhỏ
- Kết cấu thanh mảnh, tải trọng tỏc dụng lờn mố trụ nhỏ - Phương phỏp thi cụng nhanh & dễ dàng
- Sử dụng thiết bị cẩu cú năng lực thấp hơn khi thi cụng cỏc dạng dầm bờ tụng
- Khụng cần đà giỏo và giảm thiểu kết cấu tạm, cho phộp xe cộ vẫn lưu thụng dưới cầu bỡnh thường
- Giảm cụng tỏc chế tạo nhờ kết cấu đơn giản và ớt cấu kiện thành phần - Giảm chi phớ đầu tư nhờ tiờu chuẩn húa thiết kế.
- Giảm thời gian thi cụng, khối lượng vật tư thi cụng
Chớnh ưu điểm đú loại dầm này rất thớch hợp cho những cầu xõy dựng trong thành phố.
b) Cầu dầm hộp thộp
- Cầu dầm hộp với vật liệu thộp hợp kim cường độ cao hiện nay được sử dụng khỏ phổ biến và cú nhiều ưu điểm nổi bật như sau:
Cầu dầm hộp cú độ cứng, nhất là độ cứng chống xoắn cao.
Với kĩ thuật hàn phỏt triển cho phộp vượt được những nhịp rất lớn (200-3000m) - Đặc điểm:
Độ cứng chống rất cao: Trong cỏc dầm hộp kớn, mụ-men chống xoắn được tạo ra chủ yếu nhờ lực cắt Saint Venant vỡ độ cứng xoắn Saint Venant là thường lớn hơn nhiều so với độ cứng chống xoắn của cỏc kết cấu hở. Đối với cỏc nhịp cú độ cong cao, độ cứng chống xoắn của dầm hộp đúng vai trũ rất quan trọng trong quỏ trỡnh thi cụng cũng như trong quỏ trỡnh khai thỏc. Tất cả cỏc dầm hộp thộp tạo ra độ cứng chống xoắn cao trong quỏ trỡnh xõy lắp. Kết cấu hộp liờn hợp bản bờ tụng cốt thộp chỉ đạt được độ cứng chống xoắn sau khi bản bờ tụng đụng cứng. Trong quỏ trỡnh lắp đặt và đổ bờ tụng, cần phải thi cụng cỏc thanh giằng tạm thời, mà cũng cú thể dựng cỏc tấm sàn bờ tụng.
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 61 Bề mặt rất rộng mặt bớch cho phộp giảm tỷ lệ giữa chiều dài nhịp và chiều cao mặt
cắt ngang.
Cú tớnh thẩm mỹ hơn trong khi vẫn đạt được độ cứng chống xoắn cao.
Hỡnh dạng khớ động học tốt. Cựng với độ cứng chống xoắn, hỡnh dạng khớ động học cũng khụng kộm phần quan trọng khi thiết kế hệ thống cầu treo hoặc cầu dõy văng lớn.
Sử dụng thộp rất hợp lý. Hệ số xõy dựng đạt tới trị số rất thấp: hầu như tất cả cỏc bộ phận thộp kết cấu nhịp đều tham gia trực tiếp làm việc trong trạng thỏi ứng suất. Biờn trờn dầm hộp đồng thời làm bản mặt cầu trực giao và làm thay hệ liờn kết dọc
trờn. Tấm đỏy hộp làm nhiệm vụ hệ liờn kết dọc dưới.
Cho phộp phỏt triển tiết diện để đạt được mụ men quỏn tớnh lớn- giảm đỏng kể chiều cao.
Đối với dầm I: cỏnh bản biờn rộng tối đa là 15hb. Với dầm hộp kiểu bản trực giao thỡ bề dày bản thộp 12mm cú bề rộng tới 3,0m.
Trong dầm liờn tục cú điều chỉnh ứng suất: chiều cao dầm cú thể giảm tới 1/60 hoặc hơn.
Dầm tiết diện hộp cú cấu tạo đơn giản, thuận lợi cho việc chế tạo, thi cụng và bảo quản trong quỏ trỡnh khai thỏc, đặc biệt cú thể sử dụng cú hiệu quả liờn kết hàn và mỏy hàn tự động.
Cấu tạo đơn giản, thuận tiện cho việc chế tạo, thi cụng hay bảo quản trong quỏ trỡnh khai thỏc.
Trong điều kiện khớ hậu núng ẩm, dễ bị ăn mũn bởi hơi nước mặn như nước ta, dầm tiết diện hộp cho phộp dễ dàng chống rỉ hơn cỏc loại kết cấu khỏc.
Chỉ tiờu sử dụng thộp đối với cầu dầm hộp khoảng 350-520 kg/m2 tựy theo chiều dài trang bỡnh của nhịp (trường hợp dầm liờn tục).
Thộp chịu thời tiết là một trong những vật liệu được sử dụng rộng rói trờn thế giới hiện nay. Kết cấu cầu sử dụng loại vật liệu này cú nhiều ưu điểm so với thộp thường: Khối lượng cụng tỏc bảo trỡ thấp, chi phớ duy tu bảo dưỡng nhỏ từ đú làm giảm chi
phớ vũng đời của cụng trỡnh Thõn thiện với mụi trường
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 62 - Loại cầu thộp này ngoài ưu điểm là vật liệu cú cường độ cao cũn là vật liệu cú thể tỏi sử dụng, cú thể thỏo ra ở vị trớ này, sau đú sửa chữa theo yờu cầu mới và tiếp tục lắp vào vị trớ khỏc để tỏi sử dụng. Bờn cạnh đú, nếu so sỏnh riờng về vật liệu thỡ giỏ thành của cầu thộp sẽ cao hơn so với cầu bờ tụng. Song nú cú cỏc giỏ trị vụ hỡnh như giảm thiểu ụ nhiễm mụi trường, tài nguyờn,…
2.5.2 Nhược điểm
- Nhược điểm của cầu vượt nhẹ là do làm bằng thộp nờn cú thể bị gỉ. Do đú, phải cú cỏc biện phỏp chống gỉ như thế nào để đảm bảo độ mỹ quan và tuổi thọ của cầu.
- Hiện tượng gỉ do tỏc động của mụi trường: gỉ làm ăn mũn kim loại, làm giảm tiết diện chịu lực, phỏ hoại cỏc liờn kết và do đú làm giảm tuổi thọ của cụng trỡnh.
- Việc sơn mạ chống gỉ chỉ cú tỏc dụng trong một thời gian nhất định- cụng trỡnh cần thường xuyờn kiểm tra, bảo quản, cạo gỉ và sơn lại.
- Chi phớ duy tu bảo dưỡng khỏ cao so với cỏc loại vật liệu khỏc.
- Hiện nay cầu thộp thường chỉ dựng cho kết cấu nhịp cỏc cầu lớn, cầu đường sắt. - Dầm hộp phự hợp cho cỏc nhịp dài hơn so với I và cho phộp giảm tỷ lệ giữa chiều dài nhịp và chiều cao mặt cắt ngang. Việc cõn nhắc sử dụng dầm hộp hay dầm I cú thể phự thuộc vào nhiều yếu tố, trong đú cú yếu tố về cỏc loại vật tư sẵn cú trờn thị trường của nơi xõy dựng cầu.
- Dầm hộp thộp liờn hợp bờ tụng cốt thộp thường tốn kộm hơn so với dầm tấm bởi vỡ thời gian thi cụng dài hơn.
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 63
2.5.3 So sỏnh thời gian thi cụng và giỏn đoạn giao thụng
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 64
CHƯƠNG 3: NGHIấN CỨU ỨNG DỤNG CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP THI CễNG NHANH CHO CÁC CẦU VƯỢT TRONG NÚT GIAO TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH
Trong những năm gần đõy hệ thống giao thụng tại thành phố Hồ Chớ Minh đó được chỳ trọng đầu tư đỏng kể nhưng vẫn chưa đỏp ứng được nhu cầu hiện tại. Tỡnh trạng kẹt xe xảy ra ở nhiều điểm trong giờ cao điểm. Cụ thể là tại cỏc nỳt giao lớn: Hàng Xanh, Thủ Đức, Cõy Gừ. Trong phạm vi của đề tài Học viờn chỉ nghiờn cứu đề xuất giải phỏp chống ựn tắc ở 2 nỳt giao lớn là: nỳt giao Hàng Xanh và Cõy Gừ.
3.1 Nghiờn cứu đỏnh giỏ việc ứng dụng cỏc dạng kết cấu nhịp thi cụng nhanh cho Nỳt giao Hàng Xanh giao Hàng Xanh
3.1.1 Hiện trạng giao thụng tại nỳt giao Hàng Xanh
Nỳt giao Hàng Xanh Nỳt giao Thủ Đức
Nỳt giao thụng Hàng Xanh là nỳt giao ngó tư đồng mức kiểu đảo trũn trung tõm, giao giữa đường Điện Biờn Phủ và đường Xụ Viết Nghệ Tĩnh được đưa vào sử dụng năm 1995. Đõy là cụng trỡnh đầu tiờn ở thành phố HCM từ sau năm 1975 ỏp dụng dạng thức đảo trũn trung tõm này. Việc đưa cụng trỡnh và sử dụng đó giải tỏa được tỡnh trạng ựn tắc giao thụng nặng nề ở khu vực cửa ngừ chớnh phớa Đụng của thành phố Hồ Chớ Minh vào thời điểm đú. Tuy nhiờn với sự phỏt triển kinh tế xó hội mạnh mẽ của thành phố trong 10 năm trở lại đõy làm cho lưu lượng giao thụng tăng nhanh dẫn đến tỡnh trạng kẹt xe tại nỳt giao này.
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 65
Nỳt Hàng Xanh năm 1995 Nỳt Hàng Xanh năm 2012 (sau 17 năm)
Để giải quyết triệt để được tỡnh trạng giao thụng núi trờn của nỳt giao này, Năm 2004 thành phố đó cú chủ trương cải tạo nỳt giao Hàng Xanh thành nỳt giao khỏc mức hoàn chỉnh bao gồm cỏc nhỏnh chớnh và cỏc nhỏnh nối rẽ.
Tuy nhiờn trong điều kiện hiện nay của Thành phố, nhằm cải thiện tỡnh trạng ựn tắc giao thụng nghiờm trọng xảy ra hàng ngày hiện nay của nỳt giao Hàng Xanh trờn trục chớnh của tuyến đường từ cửa ngừ phớa Đụng vào TP, cần đưa ra phương ỏn trước mắt là xõy dựng nỳt giao khỏc mức bỏn hoàn chỉnh - kết cấu cầu vượt nhẹ thi cụng nhanh và cú thể thỏo dỡ khi cần thiết.
3.1.2 Tớnh thớch hợp của phương ỏn cầu Vượt nhẹ thi cụng nhanh và phương ỏn tổ chức giao thụng chức giao thụng
a) Tớnh thớch hợp của phương ỏn cầu vượt nhẹ
Qua tham khảo số liệu đếm xe năm 2009 và số liệu đếm xe ngày 6/5/2012 (thứ 7) trờn 2 trục đường Điện Biờn Phủ và Xụ Viết Nghệ Tĩnh tại nỳt giao Hàng xanh với kết quả như sau:
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 67 Qua số liệu đếm xe và kết quả phõn tớch như trờn ta thấy số lượng xe vào nỳt chủ yếu do cỏc loại xe trờn tuyến Điện Biờn phủ chiếm tới 88% số lượng xe trong nỳt. Trong đú số lượng xe mỏy vào nỳt giao là rất lớn chiếm 89% tương đương gần 3000 xeconqđ/giờ cho mỗi hướng vào, xe ụ tụ dưới 7 chỗ chiếm 8% số lượng xe tương đương 800 xeconqđ/giờ cho mỗi hướng vào, cũn lại 3% số lượng cỏc loại xe khỏc.
Với lưu lượng giao thụng như trờn và diện tớch đất giao thụng hiện cú (chưa thể mở rộng), kết cấu cầu vượt với chiều rộng bị hạn chế cần phải thoả món được lưu lượng giao thụng trờn cầu. Vỡ vậy phương ỏn cầu vượt nhẹ dành cho cỏc loại xe mỏy, ụ tụ con (dưới 3- 5T), xe cú tải trọng dưới 16T(xe bus) là hợp lý, đồng thời làm tăng khả năng lưu thụng trờn tuyến Xụ Viết Nghệ Tĩnh, làm giảm ỏch tắc giao thụng tại nỳt giao Hàng Xanh.
Ưu điểm của kết cấu cầu vượt nhẹ này là thi cụng nhanh, khụng cần phải giải phúng mặt bằng thi cụng và đặc biệt là giảm được ỏch tắc giao thụng nghiờm trọng hiện nay tại nỳt giao Hàng Xanh.
Đặc biệt kết cấu cầu vượt nhẹ sẽ sử dụng vật liệu nhẹ là kết cấu thộp là loại vật liệu cú cỏc ưu điểm nổi trội như:
- Cường độ cao thoả món yờu cầu chịu lực.
- Trọng lượng nhẹ, thanh mảnh đỏp ứng yờu cầu mỹ quan thành phố.
- Thi cụng nhanh, diện tớch chiếm dụng thi cụng nhỏ, ớt làm ảnh hưởng đến giao thụng tại nỳt và người dõn sinh sống ở xung quanh.
- Cú thể thỏo lắp và di dời trong trường hợp cần qui mụ lại nỳt giao hoàn chỉnh cho phự hợp với sự phỏt triển của thành phố.
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 68
b) Bỡnh đồ bố trớ và cỏc phương ỏn tổ chức giao thụng Phương ỏn 1:
Bố trớ cầu vượt tại vị trớ làn 1 và làn 2 trờn mỗi hướng tổ chức giao thụng tại cỏc làn như sau:
+ Làn 1: Dành cho xe du lịch < 7 chỗ đi thẳng
+ Làn 2: Dành cho xe bus và xe gắn mỏy hai bỏnh đi thẳng + Làn 3: Dành cho xe rẽ trỏi
+ Làn 4: Dành cho xe tải, xe khỏch đi thẳng và tất cả cỏc loại xe rẽ trỏi + Làn 5: Dành cho xe tải, xe khỏch đi thẳng
+ Làn 6: Dành cho xe rẽ phải
Phương ỏn 2:
Bố trớ cầu vượt tại vị trớ làn 1 và làn 2 mỗi trờn mỗi hướng tổ chức giao thụng tại cỏc làn như sau:
+ Làn 1: Dành cho xe du lịch < 7 chỗ đi thẳng + Làn 2: Dành cho xe khỏch < 30 chỗ đi thẳng + Làn 3: Dành cho xe rẽ trỏi
+ Làn 4: Dành cho xe tải, xe khỏch >30 chỗ đi thẳng và tất cả cỏc loại xe rẽ trỏi + Làn 5: Dành cho xe đi thẳng trừ xe du lịch < 30 chỗ
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 69 Phương ỏn 3:
Bố trớ cầu vượt tại vị trớ làn 3 và làn 4 mỗi trờn mỗi hướng tổ chức giao thụng tại cỏc làn như sau:
+ Làn 1: Dành cho xe tải, xe khỏch > 7 chỗ đi thẳng và tất cả cỏc loại xe rẽ trỏi + Làn 2: Dành cho xe tải, xe khỏch > 7 chỗ đi thẳng và tất cả cỏc loại xe rẽ phải + Làn 3: Dành cho xe du lịch < 7 chỗ đi thẳng
+ Làn 4: Dành cho xe bus và xe gắn mỏy hai bỏnh đi thẳng + Làn 5: Dành cho xe hai bỏnh rẽ trỏi
+ Làn 6: Dành cho xe rẽ phải
So sỏnh cỏc phương ỏn:
Phương ỏn Phương ỏn 1 Phương ỏn 2 Phương ỏn 3
Ưu điểm
- Thuận tiện cho xe ụ tụ con đi thẳng
- Hệ số sử dụng làn từ
- Thuận tiện cho xe ụ tụ con và xe khỏch đi thẳng
-Thuận tiện cho xe hai bỏnh đi thẳng
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 70 0.7-0.8 => hợp lý
- Đảm bảo mỹ quan
kiến trỳc - Đảm bảo mỹ quan kiến trỳc Nhược điểm - Xe hai bỏnh phải chuyển từ làn 5 làn sang làn 2 để đi thẳng => giao cắt với dũng xe đi thẳng - Nhịp thụng xe nhỏ => chiều dài cầu nhỏ => chi phớ xõy dựng thấp - Hệ số sử dụng làn từ 0.2-0.5 => khụng hợp lý - Khụng đảm bảo tớnh mỹ quan - Nhịp thụng xe lớn => chiều dài cầu lớn => tăng chi phớ xõy dựng. Kiến nghị: Chọn phương ỏn 1 c) Cỏc giải phỏp kết cấu nhịp Quy mụ thiết kế Tải trọng thiết kế
Với phương ỏn tổ chức giao thụng lựa chọn là phương ỏn 1, kiến nghị đưa ra 2 phương ỏn tải trọng thiết kế để phõn tớch lựa chọn.
+ Phương ỏn 1: Tải trọng thiết kế dưới 5T: gồm cỏc loại xe ụ tụ cú tải trọng dưới 5T và xe mỏy
+ Phương ỏn 2: Tải trọng thiết kế dưới 16T: gồm cỏc loại xe ụ tụ, xe bus cú tải trọng dưới 16T và xe mỏy.
Hai phương ỏn tải trọng thiết kế như trờn cho cầu vượt nhẹ đều đảm bảo khả năng giảm ựn tắc giao thụng cho nỳt giao. Trong đú phương ỏn 1 cú ưu điểm là chi phớ đầu tư thấp hơn so với phương ỏn 2, tuy nhiờn mức chờnh lệch sức đầu tư của 2 phương ỏn là khụng cao khoảng 0.15%. Phương ỏn 2 cú ưu điểm đảm bảo an toàn đối với tải trọng thi cụng, đồng thời dễ dàng đảm bảo cho việc thay đổi phương ỏn tổ chức giao thụng sau này. Vỡ vậy, kiến nghị lựa chọn tải trọng thiết kế dưới 16T (Phương ỏn 2)
Vậy hoạt tải thiết kế là 16T (0.5HL93 theo 3.6.1.2.3), khụng cú tải trọng người đi bộ.
Cấp kỹ thuật
Tuyến Điện Biờn Phủ hiện hữu từ cầu Điện Biờn Phủ đến nỳt giao Hàng Xanh được thiết kế với vận tốc 80km/h. Với lưu lượng xe mỏy, xe con qua cầu là khỏ lớn tương ứng
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 71 với hệ số sử dụng 0.6-0.8, đồng thời trước khi lờn cầu cỏc xe phải giảm vận tốc chạy để chuyển làn lờn cầu. Vỡ vậy kiến nghị chọn tốc độ thiết kế là 40Km/h. và cỏc thụng số thiết kế theo quy định như sau:
+ Bỏn kớnh đường cong lồi tối thiểu : Rlồi = 450m (700m)
+ Bỏn kớnh đường cong lừm tối thiểu : Rlừm = 450m (700m)
+ Bỏn kớnh đường cong nằm tối thiểu : R = 60m (75m)
+ Độ dốc dọc lớn nhất : i = 7%
Trị số trong ngoặc (…) là trị số tối thiểu thụng thường.
Với đặc điểm lưu lượng xe mỏy qua cầu lớn chiếm hơn 80% tổng lượng xe qua cầu, để đảm bảo cho xe mỏy qua cầu thuận lợi, kiến nghị lựa chọn độ dốc dọc tối đa từ 4.0-5.5% để nghiờn cứu thiết kế.
Phõn tớch so sỏnh lựa chọn độ dốc dọc cầu lớn nhất
Độ dốc dọc tối đa Chỉ tiờu so sỏnh
4.0% 4.5% 5.0% 5.5%
Hệ số chiều dài (gồm cầu