6. Kết cấu của luận văn
3.1.2 Tớnh thớch hợp của phương ỏn cầu Vượt nhẹ thi cụng nhanh và phương ỏn tổ
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
+ tường chắn) 1.00 0.94 0.89 0.86
Hệ số chờnh lệch giỏ trị
đầu tư 1.00 1.00 0.98 0.98
Đảm bảo mỹ quan đụ thị 1.00 0.98 0.96 0.94
Qua những hệ số so sỏnh trờn ta thấy với phương ỏn độ dốc dọc tối đa 4% khụng chờnh lệch về chi phớ đầu tư nhiều so với cỏc phương ỏn khỏc, và đảm bảo cảm giỏc tốt cho lưu lượng xe mỏy lưu thụng qua cầu đồng thời tớnh thẩm mỹ cao hơn so với cỏc phương ỏn cũn lại nờn kiến nghị lựa chọn độ dốc dọc tối đa cho cầu là 4%.
Mặt cắt ngang
Nguyờn tắc chung
- Thỏa món đỏp ứng lưu lượng xe trờn tuyến đi thẳng;
- Tạo thuận lợi cho người tham gia giao thụng trong khu vực;
- Đảm bảo khụng ảnh hưởng đến cỏc cụng trỡnh trờn và ngầm dưới mặt đất;
- Đảm bảo khụng ảnh hưởng đến điều kiện sinh hoạt của người dõn trong khu vực.
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 72 Theo số liệu điều tra đếm xe thỡ tổng số xe quy đổi theo giờ theo mỗi hướng vào nỳt trờn đường Điện Biờn Phủ khoảng 3000 xcqđ/giờ, trong đú lượng xe đi thẳng chiếm 70% tương ứng với 2400 xcqđ/giờ.
Xỏc định số làn xe theo mỗi hướng được xỏc định như sau theo cụng thức:
Trong đú:
+ nlx : Số làn xe yờu cầu
+ Nyc: Lưu lượng xe thiết kế theo giờ ở năm hiện tại = 2400 xcqđ/giờ
+ Z: Hệ số sử dụng khả năng thụng hành = 0.8-0.9
+ Ptt: Khả năng thụng hành tớnh toỏn của một làn xe = 1800 nlx = 1.67 Vậy kiến nghị chọn 2 làn xe chạy cho mỗi hướng. Trờn cơ sở xỏc định số làn xe, xỏc định quy mụ mặt cắt ngang cầu như sau:
+ Phần xe ụ tụ : 2 x 3.5m = 7.0m
+ Phần xe gắn mỏy và xe bus : 2 x 2.5m = 7.0m
+ Dảy phõn cỏch giữa : 1 x 0.2m = 0.2m
+ Vạch sơn dảy an toàn tại vị trớ phõn cỏch : 2 x 0.25m = 0.5m
+ Lan can : 2 x 0.25m = 0.5m
+ Vạch sơn dảy an toàn tại vị trớ lan can : 2 x 0.25m = 0.5m = 15.7m Gải phỏp kết cấu
Nguyờn tắc thiết kế
- Phự hợp với quy mụ và tiờu chuẩn kỹ thuật đó được phờ duyệt trong dự ỏn; - Cụng trỡnh đảm bảo tuyệt đối an toàn khi khai thỏc;
- Thỏa món cỏc yờu cầu kỹ thuật;
- Thuận tiện trong thi cụng, đẩy nhanh tiến độ cụng trỡnh; - Hợp lý về kinh tế;
- Đảm bảo mỹ quan, hài hũa với cảnh quan khu vực.
Giải phỏp thiết kế cầu Bố trớ chung cầu
- Sơ đồ cầu: 2 loại sơ đồ:
- (PA1) 36+45+2x52+45+36 (m) (Dầm hộp liờn tục liờn hợp bản BTCT cho toàn cầu)
tt yc lx P Z N n .
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 73 - (PA2) 3x28 + 2x52 + 3x28 (m) (Dầm hộp liờn tục cho 2 nhịp chớnh, dầm giản đơn
chữ I liờn hợp bản BTCT cho cỏc nhịp biờn)
- Chiều dài toàn cầu tớnh đến hết phạm vi tường chắn 369 m; - Bề rộng toàn cầu: 14-16m (cho 4 làn xe ụ tụ và 2 làn xe mỏy); - Mặt cắt ngang cầu: 0,25 + 1,25 + 4x3,00 + 1,25 + 0,25 (m); - Bỏn kớnh đường cong đứng trờn cầu 1.200m;
- Bỏn kớnh cong bằng khoảng 300 - 500m - Độ dốc dọc lớn nhất imax = 5,5 %; - Độ dốc dọc ngang nhất imax = 1%;
Kết cấu phần trờn - Cú 2 phương ỏn cho KCPT:
(1) 28+7x35+28 (m) (Dầm hộp liờn tục liờn hợp bản BTCT cho toàn cầu) (2) 7x35 (m) (Dầm hộp liờn tục cho 2 nhịp chớnh, dầm giản đơn chữ I ) - Mặt cắt ngang nhịp cầu chớnh gồm 7 dầm hộp thộp, chiều cao dầm 1200mm.
- Mặt cắt ngang nhịp cầu dẫn gồm 10 dầm thộp chữ I định hỡnh hoặc tổ hợp hàn, chiều cao dầm 1000mm.
- Phần nhịp dầm hộp liờn tục 35m cú 2 vỏch ngăn bờn trong tại đầu dầm và 2 vỏch ngăn bờn trong cú lỗ kớch thước 1,6mx1,2m ở giữa nhịp được liờn kết với dầm chủ bằng đường hàn kớn.
- Mỗi nhịp cầu dẫn cú 03 dầm ngang, 02 dầm ngang tại đầu dầm và 01 dầm ngang tại giữa nhịp. Dầm ngang là dầm định hỡnh H300, được liờn kết với dầm chủ thụng qua cỏc sườn đứng bằng bu lụng cường độ cao M22;
- Toàn bộ kết cấu thộp phần trờn được sơn 04 lớp bằng sơn gốc Epoxy cú tuổi thọ lớn hơn 10 năm.
- Cỏc neo liờn hợp là dạng neo đinh được hàn vào cỏnh trờn dầm chủ. Neo sử dụng cú đường kớnh 16mm, dài 75mm;
- Bản mặt cầu bằng BTCT C30 được thi cụng đổ tại chỗ. Chiều dày bản mặt cầu thay đổi từ 15cm (tại mộp bản) đến 22cm (tại tim cầu) để tạo độ dốc ngang cầu 1%. - Lớp phủ mặt cầu gồm hai lớp:
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 74
+ Lớp trờn: bờ tụng nhựa hạt mịn dày 5-7cm;
+ Lớp dưới: Lớp phũng nước dạng dung dịch phun trực tiếp lờn bề mặt bờ tụng. - Lan can cầu: lan can thộp mạ kẽm nhỳng núng, gờ chõn lan can bằng BTCT C30; - Thoỏt nước: hệ thống thoỏt nước mặt cầu dựng cỏc ống nhựa PVC bố trớ dọc cầu (2
ống mỗi nhịp). Nước mặt cầu sẽ được hệ thống ống dẫn bằng nhựa đưa về vị trớ mố, trụ sau đú xả vào hệ thống cống thoỏt nước của đường Điện Biờn Phủ.
- Khe co gión dạng răng lược bằng thộp;
- Gối cầu: Dựng gối chậu thộp cho nhịp dầm hộp và gối con tiếp tuyến bằng thộp cho nhịp giản đơn.
Kết cấu phần dưới - Sơ bộ địa chất khu vực:
Theo tài liệu tham khảo: Bỏo cỏo khảo sỏt địa chất cụng trỡnh “Xõy dựng cầu vượt nỳt giao thụng Hàng Xanh” do xớ nghiệp tư vấn địa chất cụng trỡnh Cụng ty Tư vấn Thiết kế GTVT phớa Nam lập thỏng 8- năm 2003 phục vụ bỏo cỏo nghiờn cứu khả thi.
Khu vực ngiờn cứu cú cỏc tầng địa chất chủ yếu như sau:
+ Lớp K: Đất đắp nền đường dày từ 4.0m (HX1) đến 8.5m (HX2).
+ Lớp 1a: Bựn sột màu xỏm đen, xỏm anh, xỏm nõu, cuối tầng lẫn hữu cơ và gỗ mục, bề dày từ 20,5m (HX1) đến 22,0m (HX2).
+ Lớp 1b: Sột, lẫn hữu cơ, trạng thỏi dẻo mềm dày 3.0m (HX1)
+ Lớp 1c: Sột cỏt, xem kẹp cỏt, màu xỏm xanh, trạng thỏi dẻo chảy, bề dày 3.6m (HX2).
+ Lớp 2: Sột, màu xỏm xanh võn xỏm trắng, xỏm trắng đốm vàng, trạng thỏi nửa cứng, bề dày 5.5m (HX1).
+ Lớp 3: Cỏt hạt nhỏ trung, đụi chỗ kẹp sột, lẫn sỏi sạn, màu xỏm, xỏm trắng, hồng, vàng nhạt, kết cấu chặt đến chặt vừa, bề dày 19,0m(HX1) đến 26,6m (HX2).
Căn cứ vào kết quả khảo sỏt địa chất cụng trỡnh khu vực cú nhận xột như sau:
+ Lớp 1a- Bựn sột – là lớp đất yếu cú bề dày lớn, hệ số rỗng lớn, tớnh nộn lỳn mạnh. Vỡ vậy cần lưu ý đối với phần nền đường đầu cầu.
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 75
+ Múng cầu nờn chọn múng cọc, đặt từ lớp 2 trở xuống.
+ Múng cọc cú thể dựng loại cọc thộp 2H400 hàn ghộp hoặc cọc ống thộp D500
+ Theo tớnh toỏn sơ bộ tương ứng với cọc thộp 2H400 L=34m thỡ sức chịu tải P = 750kN, cọc Ống thộp D500 L=34m P = 700 kN.
Qua so sỏnh chi tiết, lựa chọn loại cọc thỏp 2H400 làm phương ỏn đề xuất.
- Kết cấu trụ:
+ Cầu cú 05 trụ cho PA1 và 07 trụ cho PA2, trụ cầu nhịp chớnh dạng trụ 2 cột chữ V (Victoria – Biểu tượng của Chiến thắng), trụ cầu nhịp biờn dạng trụ thõn cột mặt cắt hỡnh ụ van. Liờn kết cột trụ với bệ múng kiểu mặt bớch bằng bu lụng M50 độ bền cấp 6.6.
+ Bệ múng trụ bằng BTCT C30 dày 1m; trờn bệ múng cú phần chõn cột trụ đường kớnh cú bố trớ sẵn cỏc bu lụng để liờn kết với thõn trụ bằng thộp.
+ Múng trụ là múng cọc thộp 2H400 hàn ghộp chiều dài tựy theo điều kiện địa chất khảo sỏt; Cỏc cọc được chế tạo sẵn với chiều dài cỏc đoạn cọc là 6m và 9m. Mối nối cỏc cọc tại cụng trường là mối nối hàn.
Ngoài ra nghiờn cứu thờm 2 dạng kết cấu trụ bằng vật liệu thộp là: 1 loại dạng hỡnh ụ vang cú kớch thước thay đổi lớn dần theo chiều cao như một đài hoa, 1 loại trụ 2 thõn cột trũn kớch thước đơn gión.
- Kết cấu mố:
HỌC VIấN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 76
+ Múng mố là cọc thộp 2H400 hàn ghộp chiều dài tựy theo điều kiện địa chất khảo sỏt; Cỏc cọc được chế tạo sẵn với chiều dài cỏc đoạn cọc là 6m và 9m. Mối nối cỏc cọc tại cụng trường là mối nối hàn.
+ Sau mố cú bố trớ bản quỏ độ dài 3,0m dày 20cm bằng BTCT C30. Đường đầu cầu