TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN THỊ THANH TRÀ LỰA CHỌN HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ CHO CẦU VƯỢT THÉP QUA NÚT GIAO TRÊN ĐỊA BÀN TP... NGUYỄN THỊ THANH TRÀ LỰA CHỌN H
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
NGUYỄN THỊ THANH TRÀ
LỰA CHỌN HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ CHO CẦU VƯỢT THÉP QUA NÚT GIAO
TRÊN ĐỊA BÀN TP HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
Hà Nội-2014
Trang 2NGUYỄN THỊ THANH TRÀ
LỰA CHỌN HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ CHO CẦU VƯỢT THÉP QUA NÚT GIAO
TRÊN ĐỊA BÀN TP HỒ CHÍ MINH
Chuyên ngành: Xây dựng cầu hầm
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận được sự động viên, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình Cho phép tôi gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy, cô giáo trường Đại Học Giao thông Vận tải Hà Nội đã tận tình dạy bảo trong thời gian học tập tại trường
Đặc biệt tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Đức Nhiệm - người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ hết sức tận tình và hiệu quả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn
Mặc dù đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế Kính mong được sự chia sẻ và những đóng góp ý kiến của các quý thầy, cô giáo
Trang 4MỤC LỤC Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình ảnh
PHẦN MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ ĐÃ ÁP DỤNG CHO CẦU VƯỢT THÉP QUA NÚT GIAO TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 3
1.1 Tổng quan về kết cấu cầu thép 3
1.1.1 Phân tích ưu điểm vượt trội, nhược điểm của kết cấu cầu thép 3
1.1.2 Vật liệu thép xây dựng 5
1.1.3 Xu hướng phát triển cầu thép 9
1.2 Giới thiệu các cầu vượt thép qua nút giao đã hoàn thành ở Thành phố Hồ Chí Minh 13
1.2.1 Cầu vượt thép tại nút giao đường Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 13
1.2.2 Cầu vượt thép tại nút giao vòng xoay Cây Gõ 14
1.2.3 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hoàng Văn Thụ - Trường Sơn – Cộng Hòa (Lăng Cha Cả) 16
1.2.4 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hàng Xanh 18
1.2.5 Cầu vượt thép tại ngã sáu Nguyễn Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ 19
1.2.6 Cầu vượt thép tại Ngã tư Thủ Đức 21
1.3 Nhận xét và kết luận chương 1 22
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ ĐÃ ÁP DỤNG CHO CẦU VƯỢT THÉP QUA NÚT GIAO TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 24
Trang 52.1 Đánh giá chung các giải pháp kết cấu công nghệ đã sử dụng cho các
cầu vượt thép trên địa bàn Thành phố Hồ Minh 24
2.1.1 Nguyên tắc lựa chọn kết cấu cầu: 24
2.1.2 Kết cấu phần dưới 25
2.1.3 Kết cấu nhịp 26
2.1.4 Kết cấu tường chắn đất 28
2.1.5 Nhận xét 28
2.2 Đánh giá về việc lựa chọn vị trí xây dựng cầu 29
2.2.1 Cầu vượt tại nút giao Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 29
2.2.2 Cầu vượt thép tại nút giao vòng xoay Cây Gõ 30
2.2.3 Cầu vượt thép tại nút giao Hoàng Văn Thụ - Trường Sơn – Cộng Hòa (Lăng Cha Cả) 30
2.2.4 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hàng Xanh 31
2.2.5 Cầu vượt thép tại ngã sáu Nguyễn Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ 32
2.2.6 Cầu vượt thép tại ngã tư Thủ Đức 33
2.3 Thông số thiết kế 34
2.4 Vật liệu 35
2.4.1 Bê tông 35
2.4.2 Thanh thép cường độ cao 35
2.4.3 Cốt thép thường 35
2.4.4 Thép bản thép hình 35
2.5 Đánh giá về giải pháp kết cấu nhịp 36
2.5.1 Cầu vượt tại nút giao đường Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 36
2.5.2 Cầu vượt thép tại Vòng xoay Cây Gõ 37
2.5.3 Cầu vượt thép tại nút giao Hoàng Văn Thụ - Trường Sơn – Cộng Hòa (Lăng Cha Cả) 41
2.5.4 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hàng Xanh 42
Trang 62.5.5 Cầu vượt thép tại ngã sáu Nguyễn Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý
Thái Tổ 45
2.5.6 Cầu vượt thép tại ngã tư Thủ Đức 48
2.6 Phân tích, đánh giá các giải pháp kết cấu móng mố trụ cầu 53
2.6.1 Cầu vượt tại nút giao đường Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 53
2.6.2 Cầu vượt tại vòng xoay Cây Gõ 54
2.6.3 Cầu vượt tại nút giao Hoàng Văn Thụ - Trường Sơn – Cộng Hòa (Lăng Cha Cả) 56
2.6.4 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hàng Xanh 58
2.6.5 Cầu vượt tại ngã sáu Nguyễn Tri Phương - Ba Tháng Hai - Lý Thái Tổ 60
2.6.6 Cầu vượt thép tại ngã tư Thủ Đức 61
2.7 Phân tích, đánh giá các giải pháp kết cấu mố trụ cầu 64
2.7.1 Cầu vượt nút giao Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 64
2.7.2 Cầu vượt tại vòng xoay Cây Gõ 65
2.7.3 Cầu vượt thép tại nút giao Hoàng Văn Thụ - Trường Sơn – Cộng Hòa (Lăng Cha Cả) 66
2.7.4 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hàng Xanh 67
2.7.5 Cầu vượt thép tại ngã sáu Nguyễn Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ 68
2.7.6 Cầu vượt thép ngã tư Thủ Đức 68
2.8 Các giải pháp kết cấu tường chắn sau mố 68
2.8.1 Cầu vượt thép tại nút giao đường Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 68
2.8.2 Cầu vượt thép tại nút giao vòng xoay Cây Gõ 69
2.8.3 Cầu vượt thép tại nút giao Hoàng Văn Thụ - Trường Sơn – Cộng Hòa 69
2.8.4 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hàng Xanh 70
Trang 72.8.5 Cầu vượt tại ngã sáu Nguyễn Tri Phương - Ba Tháng Hai - Lý Thái
Tổ 70
2.8.6 Cầu vượt thép tại Ngã tư Thủ Đức 71
2.9 K ết luận chương 2 71
CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ HỢP LÝ CHO CẦU VƯỢT THÉP QUA NÚT GIAO TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 74
3.1 Mục tiêu lựa chọn giải pháp thiết kế cầu vượt qua nút giao trên địa bàn Thành phố 74
3.1.1 Nhu cầu giải quyết giao thông ở các nút giao bằng kết cấu nút giao khác mức: 74
3.1.2 Vận dụng các tiêu chuẩn thiết kế nút giao được áp dụng tại Việt Nam: 75
3.1.3 Yêu cầu kỹ thuật cho nút giao thông khác mức 80
3.1.4 Lựa chọn dạng nút giao thông khác mức và yêu cầu kỹ thuật phù hợp với điều kiện giao thông trên địa bàn TPHCM 82
3.2 Kết cấu nhịp và giải pháp công nghệ thi công 85
3.2.1 Các yếu tố quyết định đến sơ đồ bố trí nhịp: 85
3.2.2 Vật liệu thép: 93
3.2.3 Đặc điểm kết cấu nhịp thép 94
3.2.4 Dạng mặt cắt: 96
3.2.5 Bản mặt cầu liên tục nhiệt 106
3.2.6 So sánh một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các kết cấu theo đề xuất lựa chọn 110
3.3 Kết cấu và công nghệ mố trụ cầu 114
3.3.1 Đề xuất các dạng mố trụ cầu hợp lý 114
3.3.2 Một số nội dung tham chiếu khi lựa chọn giải pháp kết cấu mố, trụ cầu126 3.4 Kết cấu và công nghệ móng mố, trụ cầu 134
Trang 83.4.1 Đề xuất các dạng móng hợp lý cho mố, trụ cầu 134
3.4.2 Cơ sở lựa chọn móng cọc 134
3.5 Giải pháp cho nền đường đắp sau mố 142
3.5.1 Cơ sở lựa chọn 142
3.5.2 Đánh giá, lựa chọn kết cấu hợp lý 145
3.6 Một số chỉ tiêu đánh giá đang sử dụng khi đánh giá các giải pháp kết cấu công nghệ cầu vượt nút giao 145
3.6.1 Chi phí xây dựng 145
3.6.2 Thời gian xây dựng 146
3.6.3 Mức độ an toàn trong thi công 146
3.6.4 Môi trường làm việc 147
3.6.5 Chất lượng của các công việc và kết cấu được hoàn thành 147
3.6.6 Ảnh hưởng tới môi trường xung quanh 148
3.6.7 Chuyển giao công nghệ 148
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 10DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Các thuộc tính cơ học nhỏ nhất của các thép cán dùng trong công trình,
cường độ và chiều dày 6Bảng 2.1 Thông số thiết kế các công trình cầu thép đã thi công trên địa bàn TP
Hồ Chí Minh 34Bảng 2.2 Cường độ bê tông (theo mẫu hình trụ) của các kết cấu BTCT 35Bảng 2.3 Khổ thông xe qua các nút giao 45Bảng 2.4 Bảng tổng hợp kết quả khảo sát địa chất công trình cầu vượt tại nút
giao đường Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 53Bảng 2.5 Bảng bố trí cọc trong móng mố, trụ của cầu vượt tại nút giao đường
Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 54Bảng 2.6 Bảng tổng hợp kết quả khảo sát địa chất công trình cầu vượt tại vòng
xoay Cây Gõ 54Bảng 2.7 Bảng bố trí cọc trong móng mố, trụ cầu vượt tại vòng xoay Cây Gõ 56Bảng 2.8 Bảng tổng hợp kết quả khảo sát địa chất công trình cầu vượt nút giao
Lăng Cha Cả 57Bảng 2.9 Bảng bố trí cọc trong móng mố, trụ cầu vượt tại nút giao Lăng Cha Cả 57Bảng 2.10 Bảng tổng hợp kết quả khảo sát địa chất công trình cầu vượt nút giao
Lăng Cha Cả 58Bảng 2.11 Bảng bố trí cọc trong móng mố, trụ cầu vượt tại nút giao Hàng Xanh 59Bảng 2.12 Bảng tổng hợp kết quả khảo sát địa chất công trình cầu vượt tại ngã
sáu Nguyễn Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ 60Bảng 2.13 Bảng bố trí cọc trong móng mố, trụ cầu vượt tại tại Ngã sáu Nguyễn
Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ 61Bảng 2.14 Bảng tổng hợp kết quả khảo sát địa chất công trình cầu vượt ngã tư
Thủ Đức 61Bảng 2.15 Bảng tổng hợp kết quả khảo sát địa chất công trình cầu vượt ngã tư
Thủ Đức 62Bảng 2.16 Thông số bố trí cọc trong móng mố, trụ cầu vượt tại ngã tư Thủ Đức 64
Trang 11Bảng 3.1 Số lượng vị trí dự kiến xây dựng cầu vượt và nút giao 74
Bảng 3.2 Tốc độ tính toán trên các đường nhánh 76
Bảng 3.3 Tốc độ tính toán trên các dốc rẽ 77
Bảng 3.4 Chiều dài đoạn giảm tốc 78
Bảng 3.5 Tổng hợp yêu cầu kỹ thuật và kiến nghị 85
Bảng 3.6 Thông số bề rộng đường tại một số nút ở Tp.HCM 86
Bảng 3.7 Chiều dài nhịp cầu vượt 89
Bảng 3.8 Khổ cầu phụ thuộc tốc độ tính toán 90
Bảng 3.9 Cường độ của một số loại thép [1] 93
Bảng 3.10 Kích thước mặt cắt ngang dầm I 99
Bảng 3.11 Hiệu ứng tải, sức kháng của dầm I 100
Bảng 3.12 Kích thước mặt cắt ngang dầm hộp 101
Bảng 3.13 Hiệu ứng tải, sức kháng của dầm hộp 102
Bảng 3.14 Kích thước mặt cắt ngang dầm hộp bản trực hướng 103
Bảng 3.15 Hiệu ứng tải, sức kháng của dầm hộp bản trực hướng 103
Bảng 3.16 Bảng tổng hợp số liệu cho các mặt cắt dầm 104
Bảng 3.17 Trong lượng phiến dầm 110
Bảng 3.18 Giá thành kết cấu nhịp của từng loại mặt cắt 110
Bảng 3.19 Các tiêu chí đánh giá nhịp 20m 113
Bảng 3.20 Các tiêu chí đánh giá nhịp 25m 113
Bảng 3.21 Các tiêu chí đánh giá nhịp 30m 113
Bảng 3.22 Các tiêu chí đánh giá kết cấu mố, trụ cầu 133
Bảng 3.23 Kích thước các loại cọc 137
Bảng 3.24 Sức chịu tải của cọc 139
Bảng 3.25 Thông số bố trí cọc trong móng mố, trụ 139
Bảng 3.26 Tổng hợp các tiêu chí đánh giá các loại cọc 142
Bảng 3.27 Các tiêu chí đánh giá tường chắn 145
Trang 12DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Các đường cong ứng suất - biến dạng điển hình đối với thép kết cấu 5
Hình 1.2 Các đường cong ứng suất - biến dạng ban đầu điển hình đối với thép công trình 8
Hình 1.3 Các đường cong gỉ cho một vài loại thép trong môi trường công nghiệp 9
Hình 1.4 Tình hình sử dụng cầu HPS ở Mỹ 10
Hình 1.5 Mặt cắt ngang dầm hộp thép có sườn thép lượn sóng 10
Hình 1.6 Cầu dầm liên hợp 11
Hình 1.7 Mặt cắt ngang dạng hộp 12
Hình 1.8 Thay đổi cấu tạo mặt cắt ngang cầu dầm thép 12
Hình 1.9 Cầu vượt thép tại nút giao đường Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 13
Hình 1.10 Cầu vượt thép tại nút giao vòng xoay Cây Gõ 15
Hình 1.11 Cầu vượt thép Lăng Cha Cả 17
Hình 1.12 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hàng Xanh 18
Hình 1.13 Cầu vượt thép tại ngã sáu Nguyễn Tri Phương - Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ 20
Hình 1.14 Cầu vượt thép tại ngã tư Thủ Đức 21
Hình 2.1 Máy ép cọc BTCTDUL 25
Hình 2.2 Thi công cọc khoan nhồi tại cầu vượt Vòng xoay Lăng Cha Cả 26
Hình 2.3 Kết cấu dầm I liên hợp tại cầu vượt Vòng xoay Hàng Xanh và Nút giao lăng Cha Cả 27
Hình 2.4 Kết cấu dầm hộp liên hợp tại cầu vượt Vòng xoay Cây Gõ, Nguyễn Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ, Nút giao Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 27
Hình 2.5 Kết cấu dầm hộp liên hợp tại cầu vượt Vòng xoay Cây Gõ 28
Hình 2.6 Mặt bằng bố trí cầu tại nút giao Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 29
Hình 2.7 Mặt bằng bố trí cầu Cây Gõ 30
Hình 2.8 Mặt bằng bố trí cầu Lăng Cha Cả 30
Trang 13Hình 2.9 Mặt bằng bố trí cầu vượt vòng xoay Hàng Xanh 31
Hình 2.10 Mặt bằng bố trí cầu tại Ngã sáu Nguyễn Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ 32
Hình 2.11 Mặt bằng bố trí cầu vượt Ngã tư Thủ Đức 33
Hình 2.12 Mặt cắt ngang cầu vượt điển hình tại Cây Gõ 39
Hình 2.13 Mặt cắt ngang cầu vượt tại vòng xoay Cây Gõ 40
Hình 2.14 Mặt cắt ngang cầu vượt Lăng Cha Cả 42
Hình 2.15 Mặt cắt ngang cầu vượt Hàng Xanh 44
Hình 2.16 Công tác sàn xuất dầm I tại xưởng 45
Hình 2.17 Mặt cắt ngang cầu vượt tại ngã sáu Nguyễn Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ 47
Hình 2.18 Mặt cắt ngang cầu vượt điển hình tại ngã sáu Nguyễn Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ 47
Hình 2.19 Mặt cắt ngang cầu phương án 1& 2 49
Hình 2.20 Mặt cắt ngang cầu phương án 3&4 50
Hình 2.21 Sản xuất dầm hộp thép tại xưởng 52
Hình 2.22 Mặt cắt ngang kết cấu mố trụ cầu vượt vòng xoay Cây Gõ 66
Hình 2.23 Thân trụ cầu thép dạng cột tròn 67
Hình 2.24 Thân trụ cầu thép dạng khung 67
Hình 2.25 Mặt cắt ngang kết cấu tường chắn đất BTCT chữ U trên móng cọc khoan nhồi 69
Hình 2.26 Mặt cắt ngang kết cấu tường chắn đất BTCT chữ U trên móng cọc BTCTDUL D500 70
Hình 2.27 Kết cấu nhịp cầu vượt uốn cong 72
Hình 3.1 Vị trí dự kiến xây dựng cầu vượt và nút giao 75
Hình 3.2 Nút giao khác mức ngã tư 83
Hình 3.3 Nút giao khác mức giữa các đường không phải là cao tốc 84
Hình 3.4 Bề rộng dải phân cách khi không có trụ cầu 87
Hình 3.5 Bề rộng dải phân cách khi có trụ cầu 88
Trang 14Hình 3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến chiều dài nhịp cầu vượt 88
Hình 3.7 Mặt cắt dầm I 96
Hình 3.8 Mặt cắt dầm hộp thép vách thẳng đứng 96
Hình 3.9 Mặt cắt dầm hộp thép vách nghiêng 96
Hình 3.10 Mặt cắt dầm hộp thép bản mặt cầu trực hướng 97
Hình 3.11 Mặt cắt ngang dầm I 99
Hình 3.12 Mặt cắt ngang cầu dầm I bố trí cho 2 làn xe 100
Hình 3.13 Mặt cắt ngang cầu dầm hộp 100
Hình 3.14 Mặt cắt ngang dầm hộp 101
Hình 3.15 Mặt cắt ngang cầu dầm hộp bố trí 2 làn xe 101
Hình 3.16 Mặt cắt ngang dầm hộp bản trực hướng lõi bê tông 102
Hình 3.17 Mặt cắt ngang cầu dầm hộp bản trực hướng lõi bê tông bố trí 2 làn xe 103 Hình 3.18 Trình tự thi công 104
Hình 3.19 Thiết bị chuyên chở 105
Hình 3.20 Thao tác cẩu lắp 106
Hình 3.21 Mối nối liên tục nhiệt bản mặt cầu (dầm cứng) 107
Hình 3.22 Mối nối liên tục nhiệt bản mặt cầu (dầm bản) 107
Hình 3.23 Thi công bản mặt cầu phần ngoài mối nối 109
Hình 3.24 Thi công nối bản mặt cầu 109
Hình 3.25 Các tiết diện cọc điển hình 115
Hình 3.26 Cọc ly tâm BTCT DƯL 115
Hình 3.27 Mố cầu bệ thấp 115
Hình 3.28 Các dạng kết cấu mố 115
Hình 3.29 Mố chữ U với tường cánh dọc 116
Hình 3.30 Các dạng mặt cắt thân trụ 117
Hình 3.31 Cấu tạo mối nối thân trụ với bệ trụ 117
Hình 3.32 Cấu tạo thân trụ 01 cột 117
Hình 3.33 Cấu tạo trụ khung 118
Hình 3.34 Mối nối thân trụ với bệ trụ bằng đường hàn trực tiếp 118
Trang 15Hình 3.35 Mối nối thân trụ với bệ trụ bằng hàn bản táp 119
Hình 3.36 Mối nối thân trụ bằng vít, bu lông 119
Hình 3.37 Mối nối thân trụ bằng hộp nối 119
Hình 3.38 Mối nối thân trụ bằng cút nối 120
Hình 3.39 Mối nối thân trụ với bệ trụ bằng cáp dự ứng lực 120
Hình 3.40 Mặt cắt thân trụ tường có kích thước không đổi 121
Hình 3.41 Mặt cắt thân trụ tường có kích thước thay đổi 121
Hình 3.42 Mặt cắt thân trụ dạng 2 tường 122
Hình 3.43 Mặt cắt thân trụ dạng cột 122
Hình 3.44 Cấu tạo bệ móng bằng thép 123
Hình 3.45 Cấu tạo thân trụ thép có tiết diện vuông 124
Hình 3.46 Cấu tạo thân trụ thép có tiết diện tròn 124
Hình 3.47 Cấu tạo thân trụ thép có tiết diện hình lục giác 124
Hình 3.48 Cấu tạo mối nối thân trụ với bệ trụ bằng đường hàn trực tiếp 125
Hình 3.49 Cấu tạo mối nối thân trụ với bệ trụ bằng đường hàn qua tấm thép chờ 125 Hình 3.50 Cấu tạo mối nối thân trụ với bệ trụ bằng bu lông cường độ cao 126
Hình 3.51 Cấu tạo các khối bê tông cốt thép liên kết bằng cáp dự ứng lực 127
Hình 3.52 Cấu tạo các khối bê tông cốt thép liên kết bằng mối nối bê tông 127
Hình 3.53 Mối nối các đốt thân trụ bằng cáp dự ứng lực 127
Hình 3.54 Trụ có MCN là hình chữ nhật vát cạnh 128
Hình 3.55 Trụ khung II có xà mũ liên kết hàn với thân trụ 130
Hình 3.56 Trụ cột tròn liên kết hàn với xà mũ 130
Hình 3.57 Thi công ép cọc ống BTCTDUL D500 140
Hình 3.58 Mặt cắt ngang tường chắn BTCT chữ U 143
Hình 3.59 Thi công nền đường đắp sau mố trong phạm vi tường chắn BTCT chữ U143 Hình 3.60 Cấu tạo tường chắn có cốt bằng vải địa kỹ thuật 144
Hình 3.61 Thi công tường chắn có cốt bằng vải địa kỹ thuật 144
Trang 16PHẦN MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế- thương mại, văn hóa, khoa học lớn nhất ở khu vực phía Nam, là nơi tập trung dân cư đông nhất và cũng là đầu mối giao thông quan trọng nhất Tuy nhiên, hệ thống hạ tầng giao thông hiện nay chưa đáp ứng được tốc độ phát triển của Thành phố, thường xuyên gây ùn tắc giao thông kéo dài tại các nút giao với các tuyến đường huyết mạch như Ngã
tư Thủ Đức, Vòng xoay Hàng Xanh , Bùng binh Cây Gõ, Vòng xoay Lăng Cha
Cả, Ngã tư Ba tháng Hai – Nguyễn Tri Phương …
Trong giai đoạn hội nhập quốc tế, để thu hút sự chú ý của các nhà đầu tư trong và ngoài nước, mục tiêu phải hoàn thiện cơ sở hạ tầng đảm bảo giao thông thông suốt, kéo giảm ùn tắc giao thông là một trong sáu nhiệm vụ cấp bách của Thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 2010-2015
Và giải pháp xây dựng nút giao thông khác mức qua các nút giao thông huyết mạch là giải pháp tối ưu được lựa chọn để kéo giảm ùn tắc giao thông, cùng với ứng dụng vật liệu thép tiến tiến, giải pháp xây dựng cầu vượt thép qua nút giao với ưu điểm thi công nhanh là giải pháp được ưu tiên lựa chọn
Tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả đầu tư của công trình khi lựa chọn giải pháp thiết kế ban đầu cũng như chi phí duy tu, bảo dưỡng trong quá trình khai thác, việc lựa chọn các giải pháp công nghệ hợp lý cho kết cấu móng mố trụ, kết cấu nhịp, xử lý nền đắp sau mố cầu …cho công trình là mấu chốt quan trọng để
ưu tiên lựa chọn
1 Mục tiêu nghiên cứu
Trên cơ sở phân tích, đánh giá các giải pháp kết cấu công nghệ đã được lựa chọn để thi công các công trình cầu vượt trên địa bàn Thành phố như cầu vượt Ngã tư Thủ Đức, cầu vượt Vòng xoay Hàng Xanh, cầu vượt Lăng Cha Cả, … Từ
Trang 17đó, kiến nghị lựa chọn hợp lý các giải pháp kết cấu công nghệ làm cơ sở ưu tiên lựa chọn cho các công trình sau này nhằm phát huy tối đa hiệu quả đầu tư dự án
2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Các giải pháp kết cấu công nghệ mố, trụ cầu; kết cấu nhịp, giải pháp gia cố nền đắp sau mố đã ứng dụng cho các cầu vượt thép trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh
3 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng tổng hợp các phương pháp như: thu thập, phân tích, thống
kê, so sánh … đồng thời trao đổi, tham khảo ý kiến của các chuyên gia, nghiên cứu các tiêu chuẩn, qui phạm, các công nghệ thi công hiện đại để lựa chọn hợp
lý các giải pháp kết cấu công nghệ cho cầu vượt thép qua nút giao trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh
4 Kết cấu của luận văn
Trang 18CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ ĐÃ ÁP DỤNG CHO CẦU VƯỢT THÉP QUA NÚT GIAO TRÊN ĐỊA BÀN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
1.1 Tổng quan về kết cấu cầu thép
1.1.1 Phân tích ưu điểm vượt trội, nhược điểm của kết cấu cầu thép
Thép là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp cũng như đời sống hàng ngày Trong lĩnh vực xây dựng cầu, kết cấu thép được sử dụng phổ biến với các loại kết cấu rất đa dạng phù hợp với nhiều loại chiều dài nhịp Kết cấu thép “nhẹ” nhất so với các kết cấu làm bằng vật liệu thông thường khác (bê tông, gạch đá, gỗ) Độ nhẹ của kết cấu thép được đánh giá bằng hệ số c = γ/F, là tỷ số giữa tỷ trọng γ của vật liệu và cường độ F của nó
Hệ số c càng nhỏ thì vật liệu càng nhẹ Trong khi bê tông cốt thép (BTCT) có c
= 24.10-4 T/m, gỗ có c = 4,5.10-4 T/m, thì hệ số c của thép chỉ là c = 3,7.10-4T/m Thép có mô đun đàn hồi lớn, do đó độ cứng lớn, độ võng nhỏ nên cầu thép
dễ dàng đáp ứng được điều kiện khai thác bình thường, chịu được ảnh hưởng của các loại tải trọng có tính chất chu kỳ như động đất, gió bão Thép có tính dẻo cao, sự phá hoại của thép thường diễn ra dưới trạng thái dẻo, tức là biến dạng lớn tạo điều kiện cho phân phối lại nội lực và ứng suất, do đó chịu tải trọng xung kích và tải trọng mỏi tốt Kết cấu cầu thép tiết kiệm tối đa cho chi phí xây dựng kết cấu phần dưới, điều này có ý nghĩa lớn đối với khu vực có địa chất yếu và hạn chế về mặt bằng thi công Thép chịu lực cao phù hợp với các loại cấu kiện chịu kéo, nén, uốn… Do đó có thể làm các loại cầu khác nhau như dầm, giàn, vòm, treo, liên hợp
Kết cấu cầu thép có tốc độ xây dựng nhanh Việc chế tạo và gia công kết cấu nhịp có thể thực hiện trong nhà máy, vừa không phải chờ đợi xây dựng xong kết cấu phần dưới, vừa vẫn đảm bảo kiểm soát được chất lượng Kết cấu cầu
Trang 19thép có thể được phân chia thành các chi tiết do đó vận chuyển đơn giản dễ dàng, lắp ráp có thể cơ giới hóa triệt để, tạo điều kiện đẩy nhanh thời gian xây dựng công trình
Cầu thép có tính cơ động cao và thích ứng với các điều kiện cụ thể Cầu thép phù hợp với dải rộng các phương pháp thi công có thể lắp đặt rồi đưa vào vị trí bằng cẩu chuyên dụng, lao kéo dọc, lao kéo ngang, chở nổi, phương pháp thi công hẫng… Cho phép nhà thầu mềm dẻo trong công tác lựa chọn phương pháp thi công phù hợp với tiến độ thi công và năng lực máy móc của đơn vị mình
Cầu thép có khả năng thay thế sửa chữa Việc thay thế sửa chữa có thể là một bộ phận kết cấu hoặc toàn bộ kết cấu nhưng vẫn có khả năng đảm bảo hình dáng kích thước ban đầu Đặc biệt cầu thép có khả năng tái sinh ít ảnh hưởng đến môi trường, điều này rất phù hợp với quan điểm phát triển bền vững của xã hôi Kết cấu cầu thép sau khi dỡ bỏ có thể sử dụng với mục đích là cầu tạm hay
là nguyên liệu cho ngành luyện kim
Cầu thép có nhiều dạng liên kết đáng tin cậy như liên kết bu lông, hàn, đinh tán… Các loại liên kết đảm bảo tính lắp ghép cao, làm cho cầu dễ dàng lắp ghép, tháo dỡ, dùng cho các công trình vĩnh cửu, các công trình tạm và các công trình phục vụ quốc phòng
Kết cấu cầu thép được sử dụng có tính mỹ thuật cao Hầu hết các công trình đẹp đều bằng kết cấu thép hoặc chủ yếu bằng thép Với ưu điểm kết cấu thanh mảnh dễ tạo hình kiến trúc, các công trình cầu lớn và đẹp đã trở thành biểu tượng cho vùng, quốc gia
Tuy nhiên cầu thép vẫn tồn tại những nhược điểm như vấn đề gỉ Gỉ là một trong những vấn đề dai dẳng và tốn kém trong việc duy tu cầu và đó là trong các nguyên nhân chính gây phá hoại cầu Giá thành sơn phủ cầu trong suốt tuổi đời khai thác là vô cùng lớn, vấn đề cạo gỉ ảnh hưởng nhiều tới môi trường xung quanh Đôi khi chi phí cho việc xử lý môi trường còn tốn kém hơn rất nhiều so
Trang 20với việc xây dựng lại cầu mới Gần đây thép không gỉ đã được chế tạo và đưa vào ứng dụng trong kết cấu cầu thép với mong muốn như là biện pháp hạn chế chi phí cho công tác sơn phủ, tuy nhiên kết quả vẫn chưa được như mong muốn Với các ưu điểm vượt trội của mình cầu thép thường được sử dụng cho các nhịp cầu lớn cho đường ô tô, đường sắt, và các loại cầu tạm, cầu quân sự đòi hỏi thi công và tháo dỡ nhanh
1.1.2 Vật liệu thép xây dựng
Các thuộc tính cơ học của các loại thép kết cấu điển hình được biểu diễn bằng bốn đường cong ứng suất - biến dạng trong hình 1.1 Mỗi đường cong đại diện cho một loại thép kết cấu với thành phần cấu tạo đáp ứng các yêu cầu riêng
Rõ ràng là các loại thép ứng xử khác nhau, trừ vùng biến dạng nhỏ gần gốc toạ
độ Bốn loại thép khác nhau này có thể được nhận biết bởi thành phần hoá học
và cách xử lý nhiệt của chúng Đó là thép các bon (cấp 250), thép hợp kim thấp cường độ cao (cấp 345), thép hợp kim thấp gia công nhiệt (cấp 485) và thép hợp kim gia công nhiệt cường độ cao (cấp 690) Các thuộc tính cơ học nhỏ nhất của các thép này được cho trong bảng 1.1
Hình 1.1 Các đường cong ứng suất - biến dạng điển hình đối với thép kết cấu
Trang 21Bảng 1.1 Các thuộc tính cơ học nhỏ nhất của các thép cán dùng trong công
trình, cường độ và chiều dày
Thép công trình
Thép hợp kim thấp cường độ cao
Thép hợp kim thấp tôi nhúng
Thép hợp kim tôi nhúng cường độ cao
Theo
AASHTO
M270 Cấp
485 W
A709M cấp 690/690W
Trang 22ký hiệu theo ASTM của thép có cường độ chịu kéo và thuộc tính biến dạng giống thép A709M Các con số này được nêu là vì chúng quen thuộc đối với những người thiết kế khung nhà thép và các công trình khác Sự khác nhau cơ bản nhất giữa các thép này và thép A709M là ở chỗ thép A709M được dùng cho xây dựng cầu và phải có yêu cầu bổ sung về thí nghiệm xác định độ dai Các yêu cầu này khác nhau đối với các cấu kiện tới hạn đứt gãy và không đứt gãy trong tính toán ở TTGH mỏi và đứt gãy Hai thuộc tính của tất cả các cấp thép được coi là không đổi, là mô đun đàn hồi Es = 200 GPa và hệ số giãn nở vì nhiệt bằng 11,7.10-6. Phần sau đây giới thiệu tóm tắt về thuộc tính của các cấp thép ứng với các cấp cường độ khác nhau
1.1.2.1 Thép các bon công trình:
Tên gọi như vậy thật ra không đặc trưng lắm vì tất cả thép công trình đều
có các bon Đây chỉ là định nghĩa kỹ thuật Một trong những đặc trưng chủ yếu của thép các bon công trình là có điểm chảy được nhận biết rõ và tiếp theo là một thềm chảy dài Điều này được miêu tả trong hình 1.1 và nó biểu thị tính dẻo tốt, cho phép phân phối lại ứng suất cục bộ mà không đứt gãy Thuộc tính này làm cho thép các bon đặc biệt phù hợp khi sử dụng làm chi tiết liên kết Thép các bon có tính hàn tốt và thích hợp cho bản, thanh và các thép cán định hình trong xây dựng Chúng được dự kiến cho sử dụng trong nhiệt độ không khí Mức độ gỉ trong hình 1.3 đối với thép các bon có đồng (Cu) bằng khoảng một nửa thép các bon thông thường
1.1.2.2 Thép hợp kim thấp cường độ cao:
Các thép này có thành phần hoá học được hạn chế để phát triển cường độ chảy và cường độ kéo đứt lớn hơn thép các bon nhưng lượng kim loại bổ sung nhỏ hơn trong thép hợp kim Cường độ chảy cao hơn (Fy = 345 MPa) đạt được trong điều kiện cán nóng hơn là qua gia công nhiệt Kết quả là chúng có điểm chảy rõ ràng và tính dẻo tuyệt vời như được miêu tả trong hình 1.2 Thép hợp kim thấp
Trang 23cường độ cao có tính hàn tốt và thích hợp cho bản, thanh và các thép cán định hình trong xây dựng Các hợp kim này có sức kháng gỉ trong không khí cao hơn như cho thấy trong hình 1.3 Do có các phẩm chất tốt này, thép cấp 345 thường là
sự lựa chọn đầu tiên của người thiết kế các cầu có nhịp trung bình và nhỏ
1.1.2.3 Thép hợp kim thấp gia công nhiệt:
Thép hợp kim thấp cường độ cao có thể được gia công nhiệt để đạt được cường độ chảy cao hơn (Fy = 485 MPa) Thành phần hoá học cho các cấp 345W
và 485W là gần như nhau Việc xử lý nhiệt (tôi thép) làm thay đổi cấu trúc vi mô của thép và làm tăng cường độ, độ rắn và độ dai Sự gia công nhiệt làm điểm chảy của thép dịch chuyển cao lên như cho thấy trong hình 1.3 Có một sự chuyển tiếp
rõ rệt từ ứng xử đàn hồi sang ứng xử quá đàn hồi Cường độ chảy của các thép này thường được xác định ở độ giãn bằng 0.5% dưới tác dụng của tải trọng hoặc ở độ giãn bằng 0.2% theo định nghĩa bù (xem hình 1.2) Thép hợp kim thấp được gia công nhiệt có thể hàn, tuy nhiên chỉ thích hợp cho tấm Sức kháng gỉ trong không khí của chúng là giống như thép hợp kim thấp cường độ cao
Hình 1.2 Các đường cong ứng suất - biến dạng ban đầu điển hình đối với thép
công trình
Trang 24Hình 1.3 Các đường cong gỉ cho một vài loại thép trong môi trường công
nghiệp
1.1.2.4 Thép hợp kim gia công nhiệt cường độ cao:
Thép hợp kim là loại thép có thành phần hoá học không phải như trong thép hợp kim thấp cường độ cao Phương pháp gia công nhiệt tôi nhúng được thực hiện tương tự như đối với thép hợp kim thấp nhưng thành phần khác nhau của các nguyên tố hợp kim làm phát triển cường độ cao hơn (Fy = 690 MPa) và tính dai lớn hơn ở nhiệt độ thấp
Đường cong gỉ trong không khí đối với các thép hợp kim (cấp 690) được cho trong hình 1.3 và thể hiện sức kháng gỉ tốt nhất trong bốn cấp thép Ở đây, cường
độ chảy cũng được xác định ở độ giãn bằng 0.5% dưới tác dụng của tải trọng hoặc
ở độ giãn bằng 0.2% theo định nghĩa bù như miêu tả trong hình 1.2 Khi xem xét đường cong ứng suất - biến dạng rõ ràng các thép được gia công nhiệt đạt cường
độ chịu kéo dạng chóp và ứng suất giảm nhanh hơn so với thép không được xử lý nhiệt Độ dẻo thấp hơn này có thể gây ra vấn đề trong một số tình huống khai thác
và, do vậy,cần phải thận trọng khi sử dụng thép gia công nhiệt
1.1.3 Xu hướng phát triển cầu thép
Xu hướng phát triển cầu thép hiện đại trên thế giới là sử dụng thép có chất lượng cao, phát triển đặc biệt ở các nước châu Âu, Mỹ và Nhật Bản Đặc điểm
Trang 25chủ yếu của thép chất lượng cao HPS là cường độ cao hoặc rất cao, các đặc trưng cơ lý ổn định và tương đối đồng nhất Sử dụng thép chống gỉ hoặc không
gỉ Việc nghiên cứu hoàn thiện chất lượng thép không gỉ vẫn đang được tiến hành Nhiều loại sơn mới được đưa vào sử dụng
Hình 1.4 Tình hình sử dụng cầu HPS ở Mỹ
Cầu thép sử dụng thép có chất lượng cao thường sử dụng các dạng mặt cắt ngang là chữ I với số lượng dầm chủ ít, hoặc các dạng mặt cắt ngang dầm hộp có sườn làm bằng tôn lượn sóng với ưu điểm là hạn chế mất ổn định phần bản sườn
do ứng suất nén gây ra
Hình 1.5 Mặt cắt ngang dầm hộp thép có sườn thép lượn sóng
Trang 26Xu hướng phát triển thứ hai của cầu thép hiện đại là sử dụng các kêt cấu mới hiện đại, vừa đảm bảo khả năng chịu lực vừa tạo hình kiến trúc Hiện nay đang tiếp tục nghiên cứu cầu treo dây văng liên hợp có chiều dài nhịp lớn hơn 5000m Cầu dây văng ra đời và phát triển hầu hết đã thay thế toàn bộ cầu trên đường ô tô Cầu giàn chỉ áp dụng cho cầu đường sắt có tải trọng lớn và thẩm mỹ không cao
Cầu dầm thép liên hợp được sử dụng cho các nhịp từ 15m – 100m, giữa phần dầm thép và bản bê tông có bố trí neo chống cắt Nhờ vào neo chống cắt khi chịu tĩnh tải phần 2 và hoạt tải phần bê tông tham gia cùng với dầm thép chịu uốn, phần bê tông như là một phần của mặt cắt
Hình 1.6 Cầu dầm liên hợp
Ngoài ra các kết cấu mới còn sử dụng dạng mặt cắt ngang dạng hộp với độ cứng chống xoắn lớn, mặt cắt ngang dạng hộp thích hợp với các nhịp lớn Các dạng cầu vòm, dây văng, dây võng được ứng dụng rộng rãi, chiều dài nhịp lớn
Trang 27
Hình 1.7 Mặt cắt ngang dạng hộp
Xu hướng phát triển thứ ba thay đổi cấu tạo mặt cắt ngang, áp dụng các dạng mặt cắt ngang với số lượng dầm ít chiều cao lớn thay vì mặt cắt có số lượng dầm nhiều và chiều cao thấp
Hình 1.8 Thay đổi cấu tạo mặt cắt ngang cầu dầm thép
Liên kết trong cầu thép cũng có những sự thay đổi, ngoài liên kết hàn và liên kết bu lông cường độ cao, ngày nay liên kết dán cũng được áp dụng Liên kết dán hoàn toàn hoặc dán một phần kết hợp với bu lông cường độ cao không làm giảm tiết diện thanh và bản nút nên cấu tạo đơn giản Liên kết dán có ưu điểm là cấu tạo bản nút rất đơn giản
Trang 28Hiện nay, xu hướng phát triển của kết cấu thép ở Việt Nam ngày càng tăng, những công nghệ mới được áp dụng để thi công kết cấu thép và các công trình cầu thép hiện đại được hoàn thành như cầu Bính – Hải Phòng, cầu Thuận Phước – Đà Nẵng, cầu Đông Trù … và các cầu vượt thép ở Hà Nội đã góp phần hoàn chỉnh hệ thống hạ tầng giao thông của cả nước Ứng dụng vật liệu thép tiên tiến
và công nghệ thi công kết cấu nhịp thép, giải pháp cầu vượt thép qua các nút giao thông trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh đã được ưu tiên lựa chọn cho một số nút giao thông huyết mạch của Thành phố
1.2 Giới thiệu các cầu vượt thép qua nút giao đã hoàn thành ở Thành phố
Hồ Chí Minh
1.2.1 Cầu vượt thép tại nút giao đường Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám
Hình 1.9 Cầu vượt thép tại nút giao đường Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám
Cầu vượt tại nút giao đường Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám nằm trên đường Cộng Hòa Cầu được thiết kế với các thông số:
- Vận tốc thiết kế Vtk= 40km/h
- Tải trọng thiết kế: 0,5HL-93
- Bề rộng cầu B=9,5m với mặt cắt ngang:
+ Phần xe chạy : 2x4,50 m = 9,00 m
Trang 29+ Lan can hai bên : 2x0,25m = 0,50 m
Cầu dài 267,75m gồm 7 nhịp dầm hộp thép liên hợp bản BTCT theo sơ đồ 32m+5x40m+32m Mặt cắt ngang gồm hai dầm hộp thép, liên kết các dầm chủ bằng bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa polime
Bệ, thân mố và bệ trụ cầu bằng BTCT đổ tại chỗ trên hệ móng cọc ống BTCTDUL D500; thân trụ cầu bằng thép, dạng cột thẳng, mặt cắt ngang cột hình tròn
1.2.2 Cầu vượt thép tại nút giao vòng xoay Cây Gõ
Trang 30Hình 1.10 Cầu vượt thép tại nút giao vòng xoay Cây Gõ
Cầu vượt thép tại nút giao vòng xoay Cây Gõ gồm hai nhánh theo dạng chữ
Y, cầu được thiết kế với các thông số sau:
- Vận tốc thiết kế Vtk= 40km/h
- Tải trọng thiết kế: 0,5HL-93 (đảm bảo xe buýt có thể qua cầu)
- Bề rộng nhánh cầu vượt dọc theo đường Hồng Bàng có B=15,5m (theo hướng nút giao đi Phú Lâm) với mặt cắt ngang:
Trang 31Bề rộng nhánh cầu vượt dọc đường Ba Tháng Hai có B=6,5m với mặt cắt ngang:
Nhánh cầu vượt dọc đường Ba Tháng Hai có chiều dài L= 229m gồm 6 nhịp dầm thép bố trí theo sơ đồ nhịp 29m+40m+2x45m+40m+30m, mặt cắt ngang cầu rộng 6,5m gồm 01 dầm hộp thép;
Các dầm hộp liên hợp bản mặt cầu BTCT, trên mặt phủ lớp bê tông nhựa polyme dày 7cm Bê tông bệ, thân mố và bệ trụ cầu bằng BTCT đổ tại chỗ trên nền móng cọc khoan nhồi đường kính D=1,2m; thân trụ cầu bằng thép, dạng cột thẳng, mặt cắt ngang cột hình tròn
1.2.3 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hoàng Văn Thụ - Trường Sơn – Cộng Hòa (Lăng Cha Cả)
Trang 32Hình 1.11 Cầu vượt thép Lăng Cha Cả
Cầu vượt nằm trên trục đường Cộng Hòa – Hoàng Văn Thụ, với các thông
+ Dải an toàn mép lan can phía làn ô tô: = 0,30 m
+ Bờ bo lan can hai bên : 2 x 0,35m = 0,70m
Trang 33Cầu được xây dựng bằng thép với tổng chiều dài là 244,24m gồm 8 nhịp dầm thép giản đơn tiết diện chữ I dài 30m liên hợp bản BTCT đổ tại chỗ Mỗi mặt cắt ngang gồm 6 phiến dầm chủ đặt cách nhau 1,21m Các phiến dầm được liên kết bằng bản BTCT mặt cầu đổ tại chỗ Các nhịp dầm được nối với nhau bằng mối nối liên tục nhiệt để tạo êm thuận Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa hạt mịn Bệ, thân mố, trụ cầu bằng BTCT đổ tại chỗ trên nền móng cọc ống BTCTDUL D500 Thân trụ cầu bằng thép, dạng cột, mặt cắt ngang hình tròn đường kính 1,3m Các trụ tại vị trí chịu tác động va xe được đổ bê tông lấp lòng
để chống lực va xe Xà mũ mố, trụ bằng thép tổ hợp Xà mũ và thân trụ được liên kết bằng bu lông cường độ cao thông qua mặt bích của đầu thân trụ và bản cánh dưới xà mũ Đoạn đường tiếp giáp sau mố sử dụng tường chắn chữ U, tiếp theo là tường chắn chữ L bằng BTCT; Móng tường chắn chữ U và chữ L sử dụng cọc ống BTCTDƯL D500
1.2.4 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hàng Xanh
Hình 1.12 Cầu vượt thép tại vòng xoay Hàng Xanh
Cầu vượt trực thông theo hướng đường Điện Biên Phủ với các thông số thiết kế:
- Vận tốc thiết kế: Vtk=40km/h;
- Tải trọng thiết kế: 0,5HL-93;
- Mặt cắt ngang cầu:
Trang 34+Phần xe chạy : 4 x 3,50m = 14,00 m
Cầu được xây dựng bằng thép với tổng chiều dài là 222,5m gồm 8 nhịp dầm thép giản đơn tiết diện chữ I dài 27m, liên hợp bản BTCT đổ tại chỗ, các nhịp dầm nối với nhau bằng bản BTCT mặt cầu liên tục nhiệt từ 2 đến 4 nhịp; Mặt cắt ngang gồm 12 phiến dầm chủ đặt cách nhau 1,25m Các dầm chủ được liên kết với nhau bằng hệ dầm ngang, bản BTCT mặt cầu và hệ giằng gió được
bố trí tại khoang đầu nhịp dầm Bệ mố, trụ và thân mố bằng BTCT đổ tại chỗ trên nền móng cọc ống BTCTDUL D500 Thân trụ gồm 2 cột thẳng, mặt cắt ngang cột dạng hộp được vát hình đa giác để tạo mỹ quan Thân trụ chống lại lực
va được đổ bê tông lấp lòng Xà mũ mố, trụ bằng thép tổ hợp Tiếp sau đuôi mố
bố trí tường chắn U bằng BTCT trên móng cọc BTCTDUL D500, tiếp theo tường U là tường chắn L trên móng cọc ống BTCTDUL D300
1.2.5 Cầu vượt thép tại ngã sáu Nguyễn Tri Phương – Ba Tháng Hai – Lý Thái Tổ
Trang 36
lực va xe; xà mũ trụ bằng thép tổ hợp Đoạn đường tiếp giáp sau mố sử dụng tường chắn chữ U, tiếp theo là tường chắn chữ L bằng BTCT; Móng tường chắn chữ U và chữ L sử dụng cọc ống BTCTDƯL D300
1.2.6 Cầu vượt thép tại Ngã tư Thủ Đức
Cầu vượt theo hướng Xa lộ Hà Nội gồm hai nhánh cầu được xây dựng phân
kỳ đầu tư theo 2 giai đoạn Giai đoạn 1, xây dựng nhánh cầu bên phải tuyến (hướng từ Sài Gòn về Đồng Nai) với các thông số thiết kế:
- Vận tốc thiết kế: Vtk=60km/h;
- Tải trọng thiết kế: HL-93;
- Mặt cắt ngang cầu:
+ Dải phân cách giữa : = 0,50 m
Hình 1.14 Cầu vượt thép tại ngã tư Thủ Đức
Cầu vượt bằng thép liên tục với tổng chiều dài 278,40m, gồm 7 nhịp dầm theo sơ đồ (35m+3x40m+45m+40m+35m), Mặt cắt ngang gồm 2 dầm hộp thép, liên kết bằng bản mặt cầu bằng BTCT liên hợp đổ tại chỗ Các đoạn dầm chủ
Trang 37được chế tạo và láp ráp hoàn chỉnh bằng mối nối hàn tại xưởng Các đoạn dầm được vận chuyển tới công trường và liên kế với nhau bằng bu lông cường độ cao Hệ thống giằng ổn định 2 hộp dầm được liên kết bằng bu lông cường độ cao Mố trụ cầu bằng BTCT trên nền móng cọc ống BTCTDƯL D500 Tiếp giáp với mố là tường chắn hộp BTCT trên móng nông
1.3 Nhận xét và kết luận chương 1
- Các công trình cầu vượt thép chủ yếu được xây dựng qua các vị trí thuộc
“điểm nóng” giao thông, thường xuyên xảy ra ùn tắc giao thông nghiêm trọng như Ngã tư Thủ Đức, Vòng xoay Hàng Xanh, Vòng xoay Cây Gõ, Nút giao lăng Cha Cả, Ngã sáu Nguyễn Tri Phương, Nút giao Hoàng Hoa Thám;
- Các cầu vượt sau khi xây dựng góp phần kéo giảm ùn tắc giao thông, giảm tai nạn giao thông (các vụ tai nạn giao thông giảm cả 3 mặt trong năm 2013) góp phần tạo thuận lợi cho phát triển kinh tế - xã hội của Thành phố nói riêng và cả nước nói chung;
- Các kết cấu nhịp, xà mũ mố, trụ, thân trụ, cọc BTCTDUL D500 chủ yếu sản xuất tại xưởng, tiến độ thi công nhanh, mặt bằng thi công chật hẹp, chi phí đầu tư không cao;
Tuy nhiên, các dự án phải triển khai cấp bách nên công tác nghiên cứu dự
án đầu tư được thực hiện trong thời gian ngắn, các cầu vượt sau khi đưa vào khai thác còn tồn tại một số hạn chế:
+ Tải trọng khai thác hạn chế, quỹ đất hạn hẹp nên chưa giải quyết triệt để
ùn tắc giao thông, vẫn còn xảy ra xung đột giữa các hướng như: cầu vượt Vòng Xoay Hàng Xanh, cầu vượt Lăng Cha Cả, ảnh hưởng đến hiệu quả đầu tư;
+ Nguồn vốn đầu tư có hạn, việc đầu tư xây dựng chưa đồng bộ nên khi đưa vào khai thác đã gây hư hỏng mặt cầu như cầu vượt tại ngã tư Thủ Đức;
Trang 38+ Các cầu vượt được xây dựng có kết cấu nhịp chủ yếu là dầm hộp, dầm I; kết cấu thân trụ dạng trụ cột hoặc khung còn nặng nề và đơn điệu, chưa đáp ứng được yếu tố mỹ quan của công trình trong đô thị
Để nâng cao hiệu quả đầu tư các công trình cầu vượt thép tại các nút giao tiếp theo cần phải so sánh và lựa chọn hợp lý các giải pháp kết cấu công nghệ cho cầu vượt thép
Trang 39CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ
ĐÃ ÁP DỤNG CHO CẦU VƯỢT THÉP QUA NÚT GIAO
TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
2.1 Đánh giá chung các giải pháp kết cấu công nghệ đã sử dụng cho các cầu vượt thép trên địa bàn Thành phố Hồ Minh
2.1.1 Nguyên tắc lựa chọn kết cấu cầu:
- Kết cấu phải thanh thoát phù hợp với qui mô tuyến đường;
- Đáp ứng được các yêu cầu phát triển tương lai của đô thị;
- Cầu trong nút giao, cầu vượt đường phải đảm bảo tĩnh không đứng, tĩnh không ngang cho các đường đi dưới trong giai đoạn hiện tại cũng như tính đến khả năng mở rộng trong tương lai;
- Phát huy được khả năng và sử dụng các thiết bị thi công của các đơn vị trong nước đồng thời áp dụng hợp lý các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong xây dựng công trình giao thông;
- Thời gian thi công ngắn, thi công thuận lợi, tính cơ giới cao;
- Thuận tiện cho công tác khai thác, duy tu, bảo dưỡng;
- Đáp ứng yêu cầu thẩm mỹ, kiến trúc công trình, phù hợp với cảnh quan khu vực xây dựng;
- Có các chỉ tiêu kinh tế hợp lý
Dựa trên các nguyên tắc lựa chọn nói trên, các giải pháp kết cấu công nghệ
đã được lựa chọn để thi công cho các cầu vượt thép trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh như sau:
Trang 402.1.2 Kết cấu phần dưới
2.1.2.1 Kết cấu móng
Trong điều kiện mặt bằng thi công chật hẹp, phía dưới là các công trình ngầm như hệ thống cáp điện, cáp viễn thông, đường ống cấp nước, thoát nước Mặt khác, địa chất của lớp đất đặt mũi cọc chủ yếu là lớp đất sét trạng thái nửa cứng đến cứng Vì vậy, kết cấu móng được lựa chọn là móng cọc ống và móng cọc khoan nhồi
Móng cọc ống BTCTDUL D500 được sử dụng hầu hết cho các công trình, với công nghệ thi công bằng máy ép chuyên dụng, thời gian thi công 01 cọc rất nhanh, cọc ống được sản xuất đại trà trong nhà máy, đảm bảo chất lượng Ít ảnh hưởng môi trường trong quá trình thi công
Móng cọc khoan nhồi D = 1,3m được sử dụng cho cầu vượt vòng xoay Cây
Gõ, với công nghệ thi công quen thuộc, kiểm soát chất lượng cọc bằng các thí nghiệm như siêu âm, thử PDA .biện pháp thi công cọc khoan nhồi làm ảnh hưởng đến môi trường do dung dịch Bentonite và mùn khoan
Hình 2.1 Máy ép cọc BTCTDUL