Nhập môn Cầu - Nguyên tắc chung về thiết kế các phương án cầu

Nội dung text: Nhập môn Cầu - Nguyên tắc chung về thiết kế các phương án cầu

1. 10/29/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: Website: NHẬP MÔN CẦU TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: Link dự phòng: ‐in‐ vietnamese/nhap‐mon‐cau Hà Nội, 10‐2013 2.2. Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu • 2.2‐1. Các số liệucầnthiết để xây dựng phương án cầu – A. Các căncứ pháp lý • Hệ thống các vănbản pháp quy về quảnlývàđầutư xây dựng • Tiêu chuẩnkỹ thuậtápdụng • Các yêu cầuvề quy hoạch • Các quyết định – B. Các số liệuvề tiêu chuẩn khai thác • Xác định quy mô và tiêu chuẩnkỹ thuật – Phù hợpvớivaitrò, chứcnăng củatuyến đường; – Thỏa mãn nhu cầu giao thông đốivớituyến đường một cách tiên nghi và an toàn nhất; 98 1
2. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Phù hợpvới các quy hoạch củakhuvực; – Giảmthiểukinhphíxâydựng và kinh phí giải phóng mặt bằng, nâng cao hiệuquả kinh tế củadự án; – Phù hợpvới các quy trình, quy phạmhiện hành. • Xác định khẩu độ thoát nước – Dựavàocácsố liệu điềutra, khảosátthủyvăn để tính ra khẩu độ thoát nước, bảo đảmthoátlưulượng dòng chảyvề mùa lũứng vớitầnsuấtthiếtkế. • Khổ giớihạn – Khổ giớihạn thông xe trên cầu: là khoảng không gian được dành cho giao thông trên cầu mà không mộtbộ phậnkếtcấu nào đượcvi phạmvàokhoảng không gian đó. 99 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) khæ giíi h¹n cÇu ®-êng « t« Khổ gi(KÝớihchạ th-nc íầ cu m)đường bộ Cầa-ucó § -đườ êngng xe xe ch¹ chạ yytrên trª n Cb-ầucó § - êngđườ ngxe xech¹ ch yạ ydd-ướ í i i Kh«ngKhi cã không d¶i ph©n có d ảc¸i phân ch cách Khi cã d¶iKhi cóph©n dải phânc¸ ch cách 100 2
3. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) Khổ giớihạncầu đường sắt khæ gií i h¹ n cÇu ®-êng s¾t (KÝch th- í c mm) KhKhæổ 1435 1435 KhæKhổ 1000 101 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Khổ giớihạn thông thuyền: là khoảng không gian đượcdành cho giao thông đường thủydướigầmcầu mà không mộtbộ phậnkếtcấunàođượcvi phạmvàokhoảng không gian đó để đảmbảoan toàn giao thông cho đường thủy. 102 3
4. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) » Ngoài yêu cầuthỏamãnkíchthướckhổ thông thuyền cầnlưuý thêm yêu cầusau: Khoảng cách từ MNCN đến đáy kếtcấunhịp không đượcnhỏ hơn0.5m trong trường hợp không có cây trôi vật trôi và không đượcnhỏ hơn1m nếucócâytrôivậttrôi. 103 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Đốivớicầuvượt đường: Khổ giớihạn thông xe dướigầmcầu đượclấy theo tiêu chuẩncủatuyến đường chui qua gầmcầu đó. » Chú ý, nếu độ lún dự kiếncủacầulớnhơn 25mm thì độ lún đóphải đượccộng thêm vào chiềucaokhổ giớihạn thông xe dướigầmcầu. 104 4
5. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Đốivớicầuvượt đường sắt: » Kích thướckhổ gầmcầuchođường sắtkhổ 1000mm 105 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) » Kích thướckhổ gầmcầuchođường sắtkhổ 1435mm 106 5
6. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – C. Các số liệuvềđiềukiệntự nhiên Để đi đếnmộtdự án xây dựng công trình cầutrướchếtcần tiến hành công tác khảosátthực địa. Công tác khảosát thường bao gồmcácnội dung cơ bảnsau: • Lựachọnhướng tuyến, vị trí cầu – Vì cầuvàđường luôn liên quan mậtthiết đến nhau, do đóvị trí cầucầu đượcchọnthường xuất phát từ quan điểm kinh tế (tổng giá thành tuyếnlànhỏ nhất). – Vớicầunhỏ, vị trí cầuphụ thuộcvàohướng tuyến – Vớicầulớnthìvị trí cầulại quyết định hướng tuyến 107 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Tuy nhiên, vớimộtsố dự án tuyếncótiêuchuẩnkỹ thuậtcao thì vị trí cầuphảithỏamãnyêucầu chung trên tuyến(không phân biệtcầulớnhay nhỏ). – Khi định vị trí cầu, cố gắng để tim cầu vuông góc vớidòng chảyvànênbố trí cầutạikhuvực lòng sông ổn định • Khảosátđịahình – Tiếnhànhlậplướikhống chế mặtbằng, lướicaođộ và lưới đường chuyền; – Tiến hành công tác khảosátchi tiếtphụcvụ thiếtkế như: phóng tuyếnthực địa, đovẽ trắcdọc, trắcngang, định vị tim cầu 108 6
7. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) • Khảosátđịachất Công tác thămdòđịachấtcóthể thựchiện2 bước: Khoan thămdòsơ bộ và Khoan thămdòkỹ thuật. – Khoan thămdòsơ bộ: » Thựchiện trong giai đoạnlậpdự án » Thường chỉ thựchiện để có thể lên đượcmặtcắt địa chất ngang sông tạivị trí cầu. » Các lỗ khoan bố trí theo tuyến tim cầu » Số lượng và khoảng cách các lỗ khoan phụ thuộcvào mức độ phứctạpcủa địachất và quy mô công trình. » Các mẫu địachấtphải được thí nghiệmnhằm đánh giá được tính chấtcơ lý của đất để phụcvụ cho việclựa chọnvàthiếtkế loạimóngcầu phù hợp 109 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Khoan thămdòkỹ thuật: » Dùng để phụcvụ cho giai đoạnthiếtkế kỹ thuật » Các lỗ khoan bố trí tạicácvị trí dự kiếnxâydựng mố trụ cầu » Tùy theo quy mô, tính chấtcủacầuvàsự phứctạpcủa địa hình địachất lòng sông mà tạimỗivị trí đặtmóng mố trụ phải khoan ít hay khoan nhiềulỗ » Các lỗ khoan thường nằm trong phạmvi kích thước móng cầu. 110 7
8. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) • Khảosátthủyvăn Nhiệmvụ củacôngtáckhảosátthủyvănbaogồm: – Tiếnhànhthuthậpsố liệukhítượng, thủyvăncủacáctrạm khí tượng thủyvăntrongkhuvựcdự án; – Đánh giá điềukiệnthoátnướcmặtvàảnh hưởng tớicác công trình thoát nước đãxâydựng – Khảosátđánh giá sự dịch chuyểncủadòngchảy qua các thời kỳ. – • Điều tra tình hình nhân vậtlực Để công trình có giá thành xây dựng thấp, một trong nhiềugiải pháp là phảitậndụng nhân lựcvàvậttư tạichỗ. 111 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Mộtsố công việc trong các khâu thi công công trình không đòi hỏiphải có công nhân chuyên ngành có tay nghề cao nên có thể sử dụng nhân lực địaphương (tuyểndụng tạmthời). – Về vậttư, có thể sử dụng các vậtliệu địaphương, khai thác tạichỗđểgiảmchi phí vận chuyển. » Ví dụở vùng núi đá=> sử dụng đá địaphương » Vùng có nhà máy xi măng => dùng xi măng địaphương » Vùng có nguồn tài nguyên gỗ => khai thác gỗđịaphương để tậndụng cho các công trình phụ trợ như giàn giáo, ván khuôn 112 8
9. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – D. Các số liệuvề môi trường • Cầnphảixemxéttácđộng củacầuvàđường đầucầu đến dân cưđịaphương, các di tích lịch sử, các vùng nhạycảm về mỹ quan, môi trường và sinh thái • Thiếtkế phải tuân theo mọiluậtlệ quy định về môi trường có liên quan – Phảixemxétvềđịamạo dòng sông, hệ quả củaxóilở lòng sông, cuốntrôicâycỏ gia cố nền đắp – Trong trường hợpcầnthiếtcònphảixemxétnhững tác động đến động lựcdòngtriềucửa sông. 113 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – E. Các số liệuvề kiếntrúccảnh quan. • Trong thiếtkế cầu, ngoài những vấn đề mấuchốtnhư kết cấu, tính thi công được, tính kinh tế còn cầnphải quan tâm đếntínhthẩmmỹ kiếntrúccủa công trình và phù hợpvới cảnh quan khu vực. • Hình dạng, kích thướccủacácbộ phậncấu thành làm nổi trộidángvẻ củamộtcâycầuchứ không phảilàcácchi tiết mầusắc. • Việcápdụng các quy tắckiến trúc trong thiếtkế mỹ quan cầulàhếtsứccầnthiết. 114 9
10. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) • 2.2‐2. Các phương án vị trí cầu – Cầnnghiêncứucácphương án vị trí cầunóiriêngvàphương án tuyến nói chung để có sự lựachọnphương án tuyếnhợplý nhất. – Mộtsố nguyên tắc khi thiếtkế và đề xuấtcácPA: • Hướng tuyếnphải phù hợpvới quy hoạch liên quan • Khốilượng giải phóng mặtbằng là ít nhất đồng thờihạnchế việc điều chỉnh lại quy hoạch đãcó • Phù hợpvớicảnh quan xung quanh • Vượtsôngở vị trí thuậnlợi: đảmbảoan toàn giao thông thủy; hạnchế gây thay đổidòngchảyhiệntại • Hạnchế tối đamứcô nhiễm(khôngkhí, nước, tiếng ồn) cả trong thi công và khai thác 115 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) • Hạnchế tối đa ảnh hưởng của công tác thi công tớihoạt động giao thông trên các đoạntuyến đang khai thác. • Phù hợpvới quy mô, tiêu chuẩnkỹ thuật đãlựachọncủatuyến đường và các tiêu chuẩnthiếtkế hiện hành. – Sau khi đề xuấtcácphương án tuyếnvàPA vị trí cầucầntiến hành so sánh lựachọnPA dựa trên các tiêu chí sau: • Sự phù hợpvới quy hoạch • Điềukiệnvị trí vượtsông • Điềukiện đảmbảo giao thông đường sông • Chiều dài cầuvàtuyến • Điềukiệngiaocắtvớicácđường quy hoạch trong tương lai. 116 10
11. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) • 2.2‐3. Các phương án sơđồkếtcấu – Nguyên tắcthiếtkế • Công trình có kếtcấu thanh thoát phù hợpvới quy mô củatuyến đường và cảnh quan kiếntrúckhuvực • Đáp ứng đượccácyêucầu quy hoạch phát triểntrongtương lai • Đảmbảothoátlũ tính toán, đảmbảoan toàn cho hệ thống đê điều • Đảmbảoyêucầu thông thuyềncủasônghoặc giao thông dướicầu • Thời gian thi công ngắn, thi công thuậnlợi, tính cơ giớicao • Ít ảnh hưởng tới dân sinh • Đảmbảo điềukiệnlàmviệcbìnhthường cho các công trình lân cận • Phát huy đượckhả năng và sử dụng các thiếtbị thi công củacácđơnvị thi công trong nước • Chú trọng yêu cầuthẩmmỹ, kiến trúc công trình • Có các chỉ tiêu kinh tế hợplý 117 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Lựachọnkếtcấumóng • Tùy theo điềukiện địachất, địahìnhkhuvực và quy mô công trình để lựachọnkếtcấu móng cho phù hợp. • Các loạikếtcấumóngsử dụng cho công trình cầu bao gồm: – móng nông; – móng cọc đóng; – cọcépbêtôngcốt thép; – cọc khoan nhồi; – cọc shinso; – giếng chìm • Việc thi công móng cọc đặcbiệtchúý không được ảnh hưởng đến nhà dân, các công trình lân cận v.v 118 11
12. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Lựachọnkếtcấunhịp, mố trụ và phân nhịp • Đốivớinhịpcầu chính – Chiềudàinhịp chính phải đượclựachọn để thỏa mãn quá trình thi công và khai thác không ảnh hưởng đến giao thông thủyhoặcgiao thông của đường đidướicầu. – Ngoài ra cũng cầnlưuý tính đơngiảnkhithicôngkếtcấutrụđối vớinhững cầuvượtsông, xem xét lựachọnchiềudàinhịp để số trụ thi công dướinướclàítnhất. Cầu chính 119 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) • Đốivớinhịpcầudẫn – Kếtcấunhịpcầudẫnnênlựachọn phù hợpvớikiếntrúccầu chính, đảmbảo tính kinh tế, thuậntiệnkhithicôngnhư sử dụng các dầmchế tạosẵn. Cầudẫn • Đốivớimố, trụ cầu – Mố trụ cầuphảicóhìnhdáng, kích thước phù hợpvớikhả năng chịulựcvàhàihòavớikếtcấuphầntrên. Hiệnnay, các công trình cầuchủ yếusử dụng mố, trụ bằng BTCT đổ tạichỗ. 120 12
13. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Tính toán sơ bộ các phương án (khốilượng, tổng mức đầutư) • Tổng mức đầu tư được lập đảm bảo tính phù hợp với các quy định về thể chế chính sách, phù hợp với giá của địa phương. • Nguyên tắc của bóc tách khối lượng và tính dự toán là tính đúng, tính đủ đảm bảo khách quan cao nhất. • Công tác lập dự toán được triển khai với các nội dung cơ bản như sau: – Phân tích đơn giá: Tiến hành tính toán phân tích đơn giá dựa trên cơ sở định mức hiện hành và đơn giá mới nhất tại thời điểm lập dự án. – Bóc tách khối lượng: Khối lượng được bóc tách chính xác từ bản vẽ thiết kế. Khối lượng trước khi đưa vào dự toán phải được kiểm tra kiểm soát chặt chẽ. 121 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) – Lập dự toán xây lắp. – Lập chi phí chung và chi phí đền bù GPMB. – Lập Tổng mức đầu tư: Tổng mức đầu tư được lập một cách khoa học, dễ đọc, dễ hiểu. Mọi vấn đề đều được trình bầy rõ ràng, dễ kiểm soát. Ví dụ: 122 13
14. 10/29/2013 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) Ví dụ tính tổng mức đầutư củacácphương án kếtcấu. Chi tiếtxemtại link sau: ‐in‐vietnamese/do‐an‐tot‐nghiep/huong‐dan‐chung 123 Nguyên tắc chung về T.kế các P.A cầu (t.theo) • 2.2‐4. So sánh lựachọncácphương án – Để có căn cứ lựa chọn giải pháp kết cấu cầu hợp lý, cần so sánh, đánh giá các PA dựa trên các điều kiện dưới đây: • Kinh tế • Chiều cao nền đắp đầucầu • Điềukiện thi công (mức độ đơngiản, thời gian thi công ) • Tính dễ duy tu bảodưỡng • Mức độ an toàn về va tàu, va xe • Tính thẩmmỹ kiếntrúc Tùy từng điềukiệncụ thể mà kiếnnghị phương án phù hợpnhất. 124 14