Nghiên cứu ứng dụng các dạng kết cấu nhịp cầu điển hình thi công nhanh trong các đô thị lớn.

Trong những năm gần đây, tình trạng ùn tắc giao thông trong các đô thị lớn ở nước ta ngày càng tăng, trong đó rõ nhất là ở hai thành phố lớn là Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh. Việc chống ùn tắc giao thông là việc làm cấp bách đặc biệt tại các nút giao lớn. Bên cạnh nhiều phương án đã được thực hiện như: mở rộng đường, bố trí đèn tín hiệu giao thông, phân làn...đều không mang lại hiệu quả đáng kể thì giải pháp xây dựng cầu vượt (cầu vượt giao thông và cầu vượt đi bộ) đã phát huy tác dụng trong việc giải quyết giao thông đô thị. Cầu vượt nhẹ đang được nhiều nước trên thế giới sử dụng, thường có kết cấu phần trên bằng dầm thép và kết cấu móng cọc là cọc đúc sẵn thi công theo công nghệ ép hoặc cọc vít thi công theo công nghệ ép xoắn, số lượng cọc ít, thi công nhanh đặc biệt là không gây tiếng ồn và rung động ảnh hưởng đến người dân sinh sống xung quanh. Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng các dạng kết cấu nhịp thi công lắp ghép nhanh, hạn chế được tĩnh không, giảm ảnh hưởng của quá trình thi công, giá thành rẻ là một điều hết sức cần thiết trong việc giải quyết bài toán ùn tắc giao thông đặc biệt là các nút giao lớn

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được luận văn này, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của quý Thầy, Cô giáo hướng dẫn, các Đồng nghiệp và các Cơ quan liên quan Lời đầu tiên, tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Ngọc Long – Bộ môn Cầu Hầm - Trường Đại học Giao thông Vận tải đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn;

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể quý Thấy, Cô giáo trong bộ môn Cầu Hầm và Khoa Công trình - Trường Đại học Giao thông Vận tải đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập, làm cơ sở cho quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn Tác giả xin cảm ơn tập thể Ban giám hiệu, Phòng đào tạo đại học và sau đại học - Trường Đại học Giao thông Vận tải đã giúp đỡ, tạo điều kiện học tập, nghiên cứu để khóa học Cao học K18 hoàn thành Và cũng chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của Cơ quan, Gia đình và Bạn bè trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn;

Trong khuôn khổ luận án Thạc sỹ khoa học kỹ thuật với vốn thời gian hạn chế và trình độ bản thân còn hạn hẹp chắc chắn chưa đáp ứng được một cách đầy đủ những vấn

đề đã đặt ra Tác giả xin chân thành cảm ơn và tiếp thu nghiêm túc những ý kiến đóng góp của quý Thầy, Cô giáo, các bạn Học viên và các Đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012

Tác giả

Nguyễn Đức Nhân

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

PHẦN MỞ ĐẦU 4

1 Tính cấp thiết của đề tài 4

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 4

3 Đối tượng nghiên cứu 5

4 Phạm vi nghiên cứu 5

5 Phương pháp nghiên cứu 5

6 Kết cấu của luận văn 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP THİ CÔNG NHANH 6

1.1 Các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh áp dụng trên thế giới 6

1.2 Các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh đã áp dụng ở Việt Nam 14

1.3 Triển vọng áp dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh ở Việt Nam 19

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP ĐIỂN HÌNH THİ CÔNG NHANH 21

2.1 Dạng mặt cắt ngang dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel dạng I) 21

2.1.1 Đặc điểm cấu tạo 21

2.1.2 Vật liệu 25

2.2 Dạng mặt cắt ngang dầm hộp thép 29

2.2.1 Đặc điểm cấu tạo 29

2.2.2 Yêu cầu vật liệu 36

2.3 Nguyên lý tính toán thiết kế 36

2.3.1 Nguyên lý tính toán thiết kế cầu dầm I Panel 36

2.3.2 Nguyên lý tính toán thiết kế cầu dầm hộp thép 43

2.4 Công nghệ thi công 59

2.4.1 Công nghệ thi công cầu dầm I Panel 59

2.4.2 Công nghệ thi công cầu dầm hộp thép 59

2.5 Phân tích ưu nhược điểm của các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh 60

2.5.1 Ưu điểm 60

2.5.2 Nhược điểm 62

2.5.3 So sánh thời gian thi công và gián đoạn giao thông 63

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP THI CÔNG NHANH CHO CÁC CẦU VƯỢT TRONG NÚT GIAO TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 64

3.1 Nghiên cứu đánh giá việc ứng dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh cho Nút giao Hàng Xanh 64

3.1.1 Hiện trạng giao thông tại nút giao Hàng Xanh 64

3.1.2 Tính thích hợp của phương án cầu Vượt nhẹ thi công nhanh và phương án tổ chức giao thông 65

3.2 Nghiên cứu đánh giá việc ứng dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh cho Nút giao Cây Gõ (nút giao đường 3/2, Hồng Bàng, Minh Phụng) 85

3.2.1 Hiện trạng giao thông tại nút giao Cây Gõ 85

3.2.2 Giải pháp cải tạo nút giao 88

3.3 Đánh giá các chỉ tiêu của hai dạng kết cấu nhịp thi công nhanh và kết cấu BTCT thông thường 96

3.3.1 Về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật 96

3.3.2 Các chỉ tiêu khác 105

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, tình trạng ùn tắc giao thông trong các đô thị lớn ở nước ta ngày càng tăng, trong đó rõ nhất là ở hai thành phố lớn là Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh Việc chống ùn tắc giao thông là việc làm cấp bách đặc biệt tại các nút giao lớn Bên cạnh nhiều phương án đã được thực hiện như: mở rộng đường, bố trí đèn tín hiệu giao thông, phân làn đều không mang lại hiệu quả đáng kể thì giải pháp xây dựng cầu vượt (cầu vượt giao thông và cầu vượt đi bộ) đã phát huy tác dụng trong việc giải quyết giao thông đô thị Cầu vượt nhẹ đang được nhiều nước trên thế giới sử dụng, thường có kết cấu phần trên bằng dầm thép và kết cấu móng cọc là cọc đúc sẵn thi công theo công nghệ ép hoặc cọc vít thi công theo công nghệ ép xoắn, số lượng cọc ít, thi công nhanh đặc biệt là không gây tiếng ồn

và rung động ảnh hưởng đến người dân sinh sống xung quanh Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng các dạng kết cấu nhịp thi công lắp ghép nhanh, hạn chế được tĩnh không, giảm ảnh hưởng của quá trình thi công, giá thành rẻ là một điều hết sức cần thiết trong việc giải quyết bài toán ùn tắc giao thông đặc biệt là các nút giao lớn Xuất phát từ những quan điểm đó, với trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp cao học và với sự hướng dẫn tận tình của Thầy

PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, Học viên đã mạnh dạn chọn đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng các

dạng kết cấu nhịp điển hình thi công nhanh trong các đô thị lớn"

Các vấn đề nghiên cứu của luận văn này bao gồm:

- Giới thiệu tổng quan về các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh đã áp dụng trên trên thế giới và Việt Nam

- Phân tích, đánh giá các dạng kết cấu nhịp điển hình thi công nhanh

- Nghiên cứu ứng dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh cho các cầu vượt trong nút giao tại Thành phố Hồ Chí Minh Đánh giá sơ bộ các chỉ tiêu kinh tế,

kỹ thuật của các phương án kết cấu nhịp

Đề tài chỉ dừng ở mức độ phân tích hai dạng kết cấu nhịp điển hình là: cầu dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel) và cầu dầm hộp thép

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu một số dạng kết cấu nhịp cầu thi công nhanh đáp ứng được các tiêu chí trong đô thị lớn như: thời gian thi công nhanh, hạn chế tĩnh không (chiều cao dầm thấp), thi

công trong điều kiện chật hẹp, giảm chi phí đền bù và giải phóng mặt bằng Ngoài ra giá thành hợp lý mà vừa đảm bảo được tính mỹ quan cho đô thị

3 Đối tượng nghiên cứu

Các dạng kết cấu nhịp cầu thi công nhanh như: cầu dầm thép liên hợp liên tục dạng panel – dầm I, cầu dầm hộp thép liên hợp bản bêtông

5 Phương pháp nghiên cứu

Giới thiệu chi tiết các dạng kết cấu nhịp cầu (dầm, mố, trụ, móng cọc); nguyên lý thiết

kế, tính toán; phân tích ưu nhược điểm so với các dạng kết cấu nhịp BTCT thông thường

Từ đó đề xuất áp dụng cho các cầu vượt trong nút giao lớn ở thành phố Hồ Chí Minh

6 Kết cấu của luận văn

Chương 1: Tổng quan về các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh

Chương 2: Phân tích, đánh giá các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh

Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh cho các cầu vượt trong nút giao tại thành phố Hồ Chí Minh

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP THİ CÔNG NHANH 1.1 Các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh áp dụng trên thế giới

 Cầu dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel)

Cầu dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel) là kết cấu cầu nhẹ sử dụng trong đô thị đã được áp dụng rộng rãi ở các nước đang phát triển Cầu panel có kết cấu thanh mảnh, phù hợp cho không gian chật hẹp nên không làm ảnh hưởng đến mỹ quan thành phố Kết cấu các loại cầu vượt nhẹ đang được nhiều nước trên thế giới sử dụng, thường có kết cấu phần trên bằng dầm thép hoặc là dầm bê tông tiền chế, kết cấu phần dưới (mố, trụ) được đúc sẵn trong xưởng, kết cấu móng cọc là cọc đúc sẵn thi công theo công nghệ ép hoặc cọc vít thi công theo công nghệ ép xoắn, số lượng cọc ít

Tiêu biểu như một số cầu ở Nhật Bản, Hàn Quốc,

No 2 Tosu Bridge No 12 Mitsuyoshi Ramp Bridge

Tên công trình cầu

Chiều dài cầu (m)

Sơ đồ nhịp (m)

Khổ cầu (m)

Chiều cao dầm(m)

Khối lượng thép(t)

 Cầu liên hợp dầm giàn - Prestressed Composite Truss girder (PCT type)

Cầu liên hợp PCT xuất phát từ ý tưởng thiết kế kết cấu lai với trọng lượng nhẹ và khả năng vượt nhịp lớn (70-80m), tính kinh tế cao, thời gian thi công ngắn, có thể sản xuất hàng loạt Đặc biệt dạng cầu này áp dụng cho cầu cong hết sức hiệu quả mà các kết cấu dầm đúc sẵn khác khó thực hiện được

Phối cảnh cầu liên hợp PCT

Mặt cắt ngang điển hình của cầu:

Ưu nhược điểm:

 Đây là dạng cầu mới lạ và có vẻ đẹp mỹ quan Do các ống thép có dạng thanh mảnh, lại bố trí theo các đường chéo, dích dắc không chắn tầm mắt, tạo điểm nhấn trong kiến trúc nhân tạo khu vực xây dựng cầu

 Độ chính xác khi áp dụng cho cầu cong là rất cao bởi bản đáy và sườn thép được chế tạo trong nhà máy Chất lượng bê tông bản đáy và kết cấu cầu được đảm bảo một cách tối đa (riêng bản mặt cầu sẽ được thi công trên công trường)

 Kết cấu cầu giàn được áp dụng kết hợp với sử dụng hiệu quả tính chịu nén của bê tông ở bản mặt cầu và khả năng chịu kéo của thép dự ứng lực ở bản đáy để tăng khả năng vượt nhịp Sự mất mát ứng suất trong thép dự ứng lực cũng được giảm đáng kể do sử dụng các đường cáp thẳng, mất mát do ma sát gần bằng 0, mất mát chủ yếu do tụt neo, từ biến và co ngót

 Thi công cầu dạng PCT tương đối dễ dàng, các phương pháp thi công cầu như Crane, MSS, FCM, ILM đều có thể được áp dụng với chi phí thấp

 Dạng cầu này thích hợp đối với các vùng có nguy cơ động đất cường độ lớn vì giảm được tĩnh tải một cách đáng kể do biến phần sườn dầm thành dạng giàn thép, đẩy vật liệu xa khỏi trục trung hòa của tiết diện giúp kết cấu vượt được khẩu

độ khá lớn

 Tuy nhiên, cấu tạo bộ phận neo liên kết giữa phần bản bê tông và các thanh giàn thép tương đối rắc rối Sự làm việc thực tế của kết cấu với mô hình tính toán chưa thực sự tiệm cận Cần nghiên cứu sâu hơn nữa

 Bên cạnh đó, do phải thi công theo từng giai đoạn trên hệ thống đà giáo tạm, nên thích hợp với trường hợp cầu vượt trên cạn Trong trường hợp vượt địa hình vực sâu, hiểm trở hoặc trên sông nước thì kinh phí hệ thống tạm sẽ tăng đáng kể Đặc điểm liên kết

 Bản đáy và sườn thép thông qua block:

+ Liên kết giữa bản đáy và ống sườn thép người ta sử dụng một khối (block) liên kết Sự liên kết giữa block này với ống sườn có thể sử dụng đường hàn hoặc bulông

+ Khi liên kết block này với bản đáy người ta sử dụng hệ thống neo mềm (STUB BOLT), chính liên kết tạo sự liên hợp giữa bêtông và khối liên kết,

cũng chính sự điều chỉnh góc liên kết này cũng đảm bảo cho góc của cầu cong có một sự êm thuận

 Bản mặt cầu, thép dự ứng lực bên trên và sườn thép:

+ Với sự liên kết của thép hình dạng dầm H với các ống sườn, ta cũng sử dụng block liên kết thông qua hàn hoặc bulông Đối với sự liên kết của bản mặt cầu với dầm H này người ta tiến hành tạo lỗ trên bụng của dầm H để tăng sức dính bám cho bêtông với thép Cánh dầm H sẽ giúp tăng độ cứng theo phương ngang và tăng cường sức chống xoắn cho mặt cắt

 Liên kết giữa các đoạn dầm PCT và liên tục hoá tại vị trí trụ cầu:

+ Đối với mỗi phân đoạn dầm PCT đúc sẵn có chiều dài khoảng 14~18m, do

đó cần phải liên kết tại công trường Một số trường hợp đối với vị trí trụ cầu cũng cần phải liên tục hoá bằng cách liên kết như hình vẽ dưới đây Việc liên kết này cho phép vận hành phương tiện giao thông trên cầu được

êm thuận, giảm xung kích, bớt được khe co giãn, tăng tuổi thọ kết cấu

Đồng thời giảm nội lực trong kết cấu dưới tại trọng do hoạt tải, tiết kiệm được vật liệu

Liên kết các phân đoạn

Liên kết tại trụ

Trình tự thi công

Kiểu cầu này có thể sử dụng tại Việt Nam và đặc biệt cho các cầu vượt trong thành phố

Sử dụng cho cầu cong có nhịp từ 60-80m với chi phí thấp, sử dụng cho cầu đi bộ vượt nhịp lớn và có hình dạng kiến trúc đặc biệt

Dưới dây là tên một vài cây cầu PCT được xây dựng đầu tiên ở Hàn Quốc:

 Cầu dẫn cho cầu Yeondo bridge với khẩu độ 72+7*120m, chiều rộng cầu 12.7m được thiết kế bởi công ty Hyundai Engineering và thi công vào năm 2003

 Cầu cong Mayang có khẩu độ nhịp 50m, chiều rộng cầu 10,9m được thiết kế bởi công ty Cheongseok Engineering và thi công vào năm 2005

 Cầu Shincheon dài 360m với khẩu độ 60+3*80+60m, chiều rộng mặt cầu 17,4m được thiết kế bởi công ty Cheongseok Engineering và thi công vào năm 2004

 Cầu Kujin 1 giản đơn với khẩu độ 70m, chiều rộng cầu 20,4m được thiết kế bởi công ty Yongma Engineering và thi công vào năm 2005

 Cầu Iyang 1 dài 405m với khẩu độ 60+3*95+60m, chiều rộng mặt cầu 20,4m được thiết kế bởi công ty Yongma Engineering và thi công vào năm 2005

 Cầu Pongha 1 giản đơn với khẩu độ 95m, chiều rộng mặt cầu 20,4m, chiều cao dàn thay đổi từ 2,7m ở mố đến 5,5m ở giữa nhịp được thiết kế bởi công ty Yongma Engineering và thi công vào năm 2005

Hiện nay số lượng cầu dạng PCT được sử dụng rất rộng rãi tại Hàn Quốc

 Cầu dầm hộp thép

Cầu dầm hộp thép đã được sử dụng phổ biến và rộng rãi trên thế giới từ đầu thế kỷ 20 Ngày nay, cầu dầm hộp thép là giải pháp tối ưu trong các kết cấu cầu dây văng, dây võng khẩu độ lớn, vượt qua các eo biển và nối liền các đảo với nhau hoặc giữa đảo với đất liền

Cầu Châu Âu ở Áo trên xa lộ Muynkhen – Roma:

- Cầu đựơc xây dựng năm 1963 dài 657m Các thong số cơ bản của cầu như sau:

- Sơ đồ cầu 81 + 108 + 198 + 108 + 2 x 81

- Bề rộng phần xe chạy 8,3m cho một chiều và 10,6m chiều ngược lại (cầu nằm trên đường cong R=700m)

- Chiều cao dầm không đổi: h=7,7m

- Hộp cao 3m có một khung ngang từ các dầm ngang liên kết vào mặt cầu, tấm đáy và các sườn tăng cường đứng của thành hộp Cứ 9m có đặt thêm các thanh liên kết để đảm bảo

Mặt cắt ngang cầu Châu Âu

Cầu trên sông Ranh nối Maixe-Vaizen và Gutstapbur

- Đây là một trong 22 phương án: 3 phương án cầu BTCTDƯL, 19 phương án cầu thép Cầu có các thông số cơ bản như sau:

- Sơ đồ cầu 3 nhịp liên tục: 43,7 + 203,94 + 131,74

- Bề rộng đường xe chạy 20,0m lề bộ hành 2x2,25

- Tiết diện ngang là hộp chữ nhật, khoảng cách 2 thành đứng 11,7m Phần hẫng của mỗi bên 6,4m

Mặt cắt ngang cầu sông Ranh nối Maixe-Vaizen và Gutstapbur

1.2 Các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh đã áp dụng ở Việt Nam

Ở nước ta, tình trạng ùn tắc, tai nạn giao thông ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là ở hai thành phố lớn là Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh Vì vậy, việc làm thế nào để giảm bớt tình trạng kẹt xe, tắc đường trong giờ cao điểm tại các TP lớn luôn là một trong những vấn

đề được các nhà quản lý, quy hoạch quan tâm hàng đầu Trong bói cảnh đó Bộ GTVT đã có

ý tưởng xây dựng cầu vượt nhẹ và thành phố Hà Nội đang nghiên cứu thí điểm xây các cầu vượt nhẹ ở các nút giao cắt ngã tư đồng mức cho xe tải nhỏ, xe ô tô con và xe máy nhằm

mục đích giảm thiểu ùn tắc giao thông Kết cấu cầu vượt nhẹ đang được sử dụng là cầu dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel) và cầu dầm hộp thép đã được áp dụng rộng rãi ở các nước đang phát triển Các dạng cầu vượt trên có kết cấu thanh mảnh, phù hợp cho không gian chật hẹp nên không làm ảnh hưởng đến mỹ quan thành phố Không chỉ hiệu quả ở mục đích

sử dụng, loại cầu vượt này còn rất tiện lợi trong việc xây dựng và có thể di chuyển đi vị trí khác một cách dễ dàng Thời gian xây dựng chỉ mất vài tháng, mức đầu tư mỗi cây cầy vượt cũng chỉ khoảng vài chục tỷ đồng…

 Cầu dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel)

Hai cây cầu vượt nhẹ lắp ghép đầu tiên được xây dựng tại các nút giao Tây Sơn - Chùa Bộc - Thái Hà, và nút giao Láng Hạ - Huỳnh Thúc Kháng - Thái Hà đã sử dụng kết cấu dầm thép liên hợp bản bê tông có chiều cao thấp Đây là hai nút giao trọng yếu thường xuyên xảy ra ùn tắc giao thông trước đây

Cầu vượt nút giao Thái Hà-Chùa Bộc

 Cầu dầm hộp thép

Ở Việt Nam, cầu dầm hộp thép đang trong giai đoạn đầu áp dụng, chưa có nhiều công trình về dầm hộp thép Tuy nhiên, có một số công trình lớn và tiêu biểu như cầu vượt nút giao Nguyễn Chí Thanh – Láng, Cần Thơ, cầu Rồng – Đà Nẵng, cầu Thuận Phước, Các công trình này đòi hỏi khả năng vượt nhịp và chịu tải trọng lớn

Cầu vượt Nguyễn Chí Thanh – Láng

Dự án xây Cầu vượt nút giao Nguyễn Chí Thanh - Láng là một trong 2 dự án xây dựng cầu vượt nhẹ đang được triển khai nhằm góp phần giảm thiểu ùn tắc giao thông ở Thủ đô Công trình có tổng mức đầu tư 348 tỷ đồng với tổng chiều dài của cầu 679m trong đó phần cầu dài 315m, bề rộng 16m Cầu được thiết kế theo kết cấu trụ bê tông cốt thép nằm trên móng cọc khoan nhồi, dầm thép hộp Cầu có độ bền vĩnh cửu chịu được tải trọng xe 80 tấn

Kết cấu trụ và xà mũ

Kết cấu dầm hộp thép Cầu Cần Thơ bắc qua sông Hậu tại Thành phố Cần Thơ

Vị trí xây dựng:

- Cầu bắc qua sông Hậu thuộc địa phận tỉnh Vĩnh Long và tỉnh Cần Thơ (nay là TP Cần Thơ), cách bến phà hiện tại khoảng 3,2km về phía hạ lưu

Quy mô cầu Cần Thơ:

- Cầu vĩnh cửu, khổ cầu: rộng 24,9m bố trí cho 4 làn xe ôtô x 3,5m = 14m, 2 lề bộ hành x 2,75m = 5,5m, các dải ngăn cách và kiến trúc an toàn rộng 5,4m

- Cầu chính dài khoảng 1.090m, sử dụng kết cấu dây văng, mặt cầu hỗn hợp dầm thép

và bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTDƯL), móng giếng chìm mở bằng BTCT

- Nhịp dây văng có chiều dài 550m, giữa hai trụ tháp có tĩnh không thông thuyền cao 39m (với chiều rộng tương ứng 200m) đảm bảo cho tầu 10.000 DWT qua lại thường xuyên

- Kết cấu mặt cầu là dầm hộp bê tông cốt thép đúc tại chỗ mác 50 Mpa, mặt cắt ngang

là hình thang ngược gồm 4 khoang, đáy ở trên có chiều rộng 26,0 m và chiều cao là 2,70m

Vì chiều dài nhịp 550m là khá dài đối với cầu dây văng, nên để giảm bớt tải trọng của nhịp chính, đoạn giữa của cầu 210m được kết cấu bằng dầm hộp thép chế tạo sẵn và lắp ghép với dầm bê tông cốt thép đã được đúc tại chỗ Chính ở chỗ mối nối giữa dầm bê tông cốt thép

và dầm thép phải thiết kế đặc biệt theo mô hình phần tử hữu hạn (FEM) để chuyển tiếp ứng suất giữa hai loại vật liệu có độ cứng và đàn hồi khác nhau

- Hệ dây văng khác với phương pháp truyền thống là các sợi thép bện thành tao rồi kéo và neo tùng tao trước khi cố định cả bó cáp dây văng Ở đây toàn bộ bó cáp dây văng được chế tạo sẵn trong nhà máy rồi căng kéo và neo trên công trường chứ không phải kéo từng tao Tất nhiên thiết bị và công nghệ căng kéo là mới và được áp dụng lần đầu tiên ở Việt Nam

Mặt cắt ngang cầu Cần Thơ – phần dầm hộp thép

Dầm hộp thép cầu Cần Thơ – đang cẩu lắp vào vị trí

Cầu Rồng – Đà Nẵng

- Cầu Rồng được xây dựng với quy mô vĩnh cửu; tổng chiều dài cầu: 666,54m, gồm

có 5 nhịp chính và 3 nhịp dẫn; khổ cầu gồm: làn xe chạy: 6 x 3,75m + 4 x 0,5m = 24,5m, vỉa hè: 2 x 2,5m = 5m (chưa kể gờ lan can và trang trí), dải phân cách: 6m; khổ thông thuyền: theo phương đứng H = 7m, theo phương ngang B = 50m

- Về kết cấu nhịp: phần nhịp chính có chiều dài là 592m với 2 nhịp hai đầu là hộp tông cốt thép dự ứng lực, thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ trên đà giáo; 3 nhịp giữa là dầm hộp thép liên tục được treo vào các vòm thép bên trên thông qua hệ thống cáp treo; mặt cắt ngang là dầm bản rỗng bêtông cốt thép ứng suất trước

bê-Mặt bên đốt dầm hộp thép – cầu Rồng

Cẩu đốt dầm hộp thép bằng giá Long Môn ra xà lan

Lai dắt dầm hộp thép

1.3 Triển vọng áp dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh ở Việt Nam

Cầu vượt nhẹ có kết cấu thanh mảnh, phù hợp cho không gian chật hẹp nên không làm ảnh hưởng đến mỹ quan thành phố Với công nghệ xây dựng hiện nay, kết cấu thép có thể tạo hình dáng hay sơn tạo màu theo ý muốn Hơn nữa cầu kết cấu thép hoàn toàn phù hợp với tình hình giao thông Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh hiện nay Các thành phố lớn hiện chưa có quy hoạch tổng thể về giao thông đồng mức và các nút giao lập thể, vì vậy giải pháp làm các làm cầu vượt tạm này rất phù hợp với tình thế hiện nay, nếu hiệu quả thì để lâu, còn khi qui mô lại qui hoạch thì có thể tháo dỡ đi và xây lắp lại linh hoạt

Cụ thể, tại thành phố Hà Nội, ngày 26/4/2012 vừa qua, sau hơn 3 tháng xây dựng, 2 cầu vượt nhẹ tại các ngã tư Chùa Bộc - Thái Hà - Tây Sơn và Láng Hạ – Thái Hà - Huỳnh Thúc Kháng đã chính thức được thông xe và đưa vào sử dụng Nhận thấy tác dụng của các cây cầu vượt nhẹ này, lãnh đạo UBND Hà Nội lại đề ra kế hoạch xây dựng hàng loạt các cây cầu vượt nhẹ khác tại các ngã tư thường xuyên ùn tắc Chưa đầy nửa tháng sau đó, ngày 8/5/2012, thêm một cầu vượt nhẹ chính thức được khởi công trên đường Nguyễn Chí Thanh

- Trần Duy Hưng - Láng Đặc biệt, ngày 11/5/2012 vừa qua, lễ khởi công xây dựng cầu vượt nhẹ bắc qua sông Tô Lịch tại ngã tư Láng Hạ - Lê Văn Lương đã khiến dư luận Thủ

đô xôn xao về quy mô và tầm cỡ của nó Dự kiến tổng trọng lượng dầm thép của công trình lên đến 1000 tấn và dự kiến khánh thành đúng ngày 10/10, kỉ niệm 58 năm, ngày giải phóng Thủ đô Ngoài ra, theo quy hoạch xây dựng từ nay đến 2015, Hà Nội sẽ xây dựng thêm các cây cầu vượt nhẹ tại các nút: Hoàng Quốc Việt - Phạm Văn Đồng, Bắc Thăng Thăng Long -

Nam Đồng, Nguyễn Sơn - Nguyễn Văn Cừ và cải tạo, mở rộng các nút Kim Mã - Liễu Giai, đường 69 - Phạm Văn Đồng, Cổ Nhuế - Phạm Văn Đồng

Đặc biệt, tại thành phố Hồ Chí Minh, theo báo cáo của Sở GTVT TP trong dự án Đầu tư xây dựng cầu vượt nhẹ tại các nút giao thông trọng điểm, hiện thành phố có khoảng 1.350 nút giao, trong đó có 120 nút giao của 75 tuyến đường phố chính và trục đối ngoại Điều quan trọng là các nút giao trong khu vực nội thành chủ yếu là nút giao đồng mức, dễ gây ra

ùn tắc trong thời điểm lưu lượng phương tiện tăng cao Trước mắt là xây dựng cầu vượt tại nút giao Thủ Đức, Hàng Xanh, Cây Gõ, Vì vậy, sáng ngày 10/7/2012, Sở Giao thông Vận tải TP.HCM đã tổ chức lễ khởi công cầu vượt “nhẹ” đầu tiên trên địa bàn TP.HCM tại nút giao Ngã tư Thủ Đức (giáp ranh Q.9 và Q.Thủ Đức) Cầu được xây dựng dọc theo Xa lộ Hà Nội với tổng chiều dài 570 m, trong đó, phần cầu dài 278 m, còn lại là phần đường dẫn lên cầu Chiều rộng cầu 16 m, gồm 4 làn xe Theo thiết kế, cầu được xây dựng lệch về phía bên phải theo hướng Sài Gòn – Đồng Nai, mép bên trái cầu sát tim Xa lộ Hà Nội hiện hữu Cầu gồm 7 nhịp liên tục là dầm hộp thép, mặt cầu có kết cầu gồm liên hiệp bảng bê tông cốt thép Dự kiến công trình sẽ thi công trong vòng 7 tháng

Phối cảnh cầu vượt bằng thép tại nút giao Thủ Đức

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP ĐIỂN HÌNH

THİ CÔNG NHANH

Trong khuôn khổ đề tài, Học viên phân tích hai dạng kết cấu nhịp điển hình là: dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel dạng I) và dầm hộp thép

2.1 Dạng mặt cắt ngang dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel dạng I)

2.1.1 Đặc điểm cấu tạo

Cầu dầm thép liên hợp dạng I xuất phát từ dầm thép liên hợp kiểu cũ bằng cách loại bỏ dầm ngang, loại bỏ sườn tăng cường, bản mặt cầu liên hợp được đơn giản hóa Chiều cao dầm chủ nằm trong khoảng 390~1200mm (chiều dài nhịp x 1/20~1/30) Chiều dài nhịp chính từ 15~40m Chi phí thi công thấp, thời gian thi công ngắn, dễ thi công

Phối cảnh (cầu vượt nút giao Thái Hà – Láng Hạ)

Giới thiệu sơ bộ cầu vượt nút giao Thái Hà – Láng Hạ

- Chiều dài nhịp chính từ 15~40m

- Chiều dày bản cánh trên và dưới 25mm

- Chiều dày bản sườn 25mm

Chiều cao dầm h=600mm, L=24m (Cầu vượt nút giao Thái Hà – Láng Hạ)

mặt chính dầm

Tỷ lệ 1:80

Tỷ lệ 1:80mặt chính sườn dầm

sơ đồ độ vồng thiết kế

b) Dầm ngang

Dầm ngang là dầm định hỡnh H300 Số lượng dầm ngang thường dựng 5 dầm trờn 1 dầm chủ Mỗi nhịp cầu dẫn cú 05 dầm ngang, 03 dầm ngang tại giữa nhịp và 02 dầm ngang tại đầu dầm

Bố trí dầm ngang tại vị trí đầu nhịp

c) Bản mặt cầu liờn hợp

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%

d) Đặc điểm liên kết

- Dầm chủ: các đoạn dầm được nối bằng tổ hợp hàn hoặc định hình

- Giữa dầm chủ với dầm ngang: dầm ngang được liên kết với dầm chủ thông qua các sườn đứng bằng bu lông cường độ cao M22

gi÷a nhÞp

®Çu nhÞp chi tiÕt liªn kÕt dÇm ngang

- Giữa dầm chủ với bản mặt cầu: cánh trên của dầm chủ được hàn các neo dạng đinh neo Neo sử dụng có đường kính 16mm, dài 75mm

Chi tiết neo đinh

- Liên kết tại trụ: trụ thân cột gồm một cột tròn đường kính ngoài 1200mm dày 20mm bằng thép được chế tạo sẵn trong nhà máy Cột liên kết với bệ trụ bằng mặt bích và bulong cường độ cao

2.1.2 Vật liệu

a) Kết cấu thép

- Thép kết cấu dùng cho các cấu kiện thép là thép hợp kim thấp phù hợp tiêu chuẩn ASTM A709, cấp 345 hoặc tương đương (khảo sát thông tin từ Đơn vị thi công là

Công ty Cổ phần Cơ khí 4 và xây dựng Thăng Long, thép được nhập từ Trung Quốc, thời gian đến VN là 60 ngày kể từ ngày ký hợp đồng) có đặc trưng cơ lý như sau:

Giới hạn chảy

Fy (MPa)

Giới hạn bền Fu (MPa)

Mô đun đàn hồi (MPa)

+ Giới hạn bền : 400MPa

+ Giới hạn chảy tối thiểu : 345MPa

- Thép mũ đinh là thép các bon thấp phù hợp với hàn và phải tuân theo ASTM A109M

- Vòng đệm phải tuân theo các tiêu chuẩn kỹ thuật đối với các vòng đệm thép tôi, ASTM F43 GM

d) Liên kết hàn

- Liên kết hàn tuân thủ theo tiêu chuẩn “Hàn cầu thép” 22TCN 280-01 và tiêu chuẩn TCXDVN 314:2005 “Hàn kim loại – thuật ngữ và định nghĩa”

e) Sơn phủ kim loại

- Các công tác lựa chọn vật liệu sơn và sơn cầu thép phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của các tiêu chuẩn sau 98 hoặc tương đương:

+ Sơn cầu thép và kết cấu thép 22TCN 253-97

+ Sơn và lớp phủ bảo vệ kim loại 22TCN 301-02

- Các bề mặt kết cấu thép được bảo vệ bằng 04 lớp sơn, kể cả lớp sơn trang trí Chiều dày của mỗi lớp sơn không quá 50m Thứ tự các lớp sơn từ trong ra ngoài như sau: + 01 lớp sơn chống rỉ

- Bê tông sử dụng cho kết cấu được thiết kế với mẫu hình trụ;

- Nếu không có các ghi chú khác, cường độ bê tông mẫu hình trụ tại 28 ngày (theo mục 5.4.2.1 của 22TCN 272-05) được quy định như sau:

f'c (MPa)

1 Bản mặt cầu, bản quá độ, bệ móng cọc; gờ lan

g) Cốt thép

- Cốt thép thường theo tiêu chuẩn TCVN 1651-2008 “Thép cốt bê tông” hoặc tương đương:

Loại thép Mác thép Giới hạn chảy

nhỏ nhất (MPa)

Giới hạn bền nhỏ nhất (Mpa)

- Mối nối cốt thép phải được bố trí so le trừ những chỗ ghi rõ trên bản vẽ

- Chiều dài mối nối cốt thép tối thiểu tuân thủ Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 Trừ khi chỉ rõ trên bản vẽ, trên một mặt cắt ngang không nối quá 50% số thanh cốt thép

- Móc tiêu chuẩn và đường kính uốn cốt thép nhỏ nhất lấy theo điều 5.10.2 tiêu chuẩn 22TCN272-05

- Trừ khi chỉ rõ trên bản vẽ, chiều dày lớp phủ tới cốt thép chủ tối thiểu là:

Cấu kiện Chiều dầy tối thiểu lớp

bê tông bảo vệ (mm)

Chân cột đèn, bản quá độ, mố cầu, tường chắn 50

Gờ lan can, mặt trên và mặt dưới bản mặt cầu 25

- Trong mọi trường hợp, lớp bê tông bảo vệ tính đến mép ngoài của bất kỳ thanh cốt thép nào cũng không được nhỏ hơn 20mm

h) Các chi tiết khác

- Gối cầu: Sử dụng 2 loại gối: gối chậu và gối tiếp tuyến bằng thép Vật liệu thép dùng làm gối cầu theo tiêu chuẩn ASTM A709, cấp 345 hoặc tương đương Tính toán thiết

kế gối phải phù hợp với Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05

- Khe co giãn sử dụng loại khe răng lược có băng ngăn nước phù hợp với Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05.Thi công lắp đặt gối và khe co giãn phải tuân thủ theo hướng dẫn của nhà sản xuất

- Lan can:

+ Thép ống lan can phải phù hợp tiêu chuẩn ASTM A500, grade B

+ Thép cột lan can phải phù hợp tiêu chuẩn ASTM A36

+ Bu lông, đai ốc phải phù hợp tiêu chuẩn ASTM A307, grade A

+ Các chi tiết tay vị lan can thép phải được mạ kẽm nhúng nóng

- Mạ kẽm: Các chi tiết bằng thép không nằm trong bê tông phải được mạ kẽm theo tiêu chuẩn sau:

+ Mạ kẽm nhúng nóng kết cấu thép phải tuân thủ tiêu chuẩn ASTM A123 + Mạ kẽm nhũng nóng bu lông đai ốc phải tuân thủ tiêu chuẩn ASTM 153 + Chiều dày mạ tối thiểu 85m, mật độ mạ 600g/m2

i) Ghi chú

- Tất cả các vật liệu phải được thí nghiệm trước khi đưa vào công trình;

- Các vật liệu thông thường cần phải được thí nghiệm đầy đủ các chỉ tiêu cơ lý;

- Đối với các vật liệu nhập ngoại ngoài việc thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý còn phải có chứng chỉ của nhà sản xuất

Hình 1 dưới đây thể hiện cấu tạo tổng thể của một dầm thép giản đơn mặt cắt hình hộp liên hợp với bản mặt cầu BTCT

Hình 1: Dầm hộp thép liên hợp bản bê tông cốt thép Những năm 1940 việc sử dụng kết cấu dầm hộp rất hạn chế, dầm hộp thép chủ yếu được chế tạo từ thép cuộn, thép tấm và liên kết bằng đinh tán

Với sự phát triển của kỹ thuật hàn điện và cắt chính xác, khả năng áp dụng kết cấu dầm hộp được nâng cao lên khá nhiều Hiện nay đã có thể thiết kế các kết cấu dầm hộp lớn hơn với liên kết hàn, bằng cách sử dụng các kỹ thuật tương tự như trong ngành đóng tàu

b) Kết cấu điển hình một dầm hộp bao gồm

Một bản mặt bê tông hoặc thép sàn trực hướng, hoặc đôi khi sự kết hợp của cả hai, Một bản thép cường độ cao ở đáy hộp,

Các liên kết thẳng đứng hoặc nghiêng

c) Mặt cắt ngang điển hình

Vì dầm hộp có độ cứng chống xoắn cao cho nên rất phù hợp khi áp dụng cho cầu cong trên mặt bằng, như hiển thị trên hình 3a và 3b Rất nhiều cầu trên đường cao tốc ở Châu Âu được thiết kế theo phương pháp này Phương pháp đúc đẩy có thể được áp dụng trong trường hợp bán kính cong không đổi trên mặt bằng

Hình 3a: Cầu dầm bản

Hình 3b: Cầu dầm hộp thép

Trong mặt cắt hộp đôi, đôi khi người ta chia hộp thành các ngăn nhỏ hơn, hình 4a Kết cấu này làm giảm hiệu suất làm việc của mặt bích đáy hộp

Hình 4: Các loại mặt cắt ngang

Các phương án thay thế: Hộp 3 ngăn được thay thế bằng:

Hai ngăn bên ngoài, 1 “ngăn” trung tâm, liên kết với 2 ngăn bìa thông qua các thanh giằng và lưới như tấm sàn, Hình 4b

Các ngăn độc lập nhỏ hơn, xem hình 4c Ưu điểm là các mặt bích phía dưới nhỏ hơn, nhược điểm là làm giảm sức kháng xoắn

Bước cuối cùng thay thế các ngăn riêng biệt bằng dầm hàn mặt cắt chữ I, hình 4d Việc tăng cường và mở rộng cầu hiện hữu là một vấn đề khá quan trọng Với đặc tính của dầm hộp, cầu có thể được tăng cường bằng các thanh giằng dự ứng lực, hoặc hàn thêm các tấm thép cường độ cao dưới đáy hộp

Hiện nay, dầm hộp kín là kết cấu đạt độ cứng chống xoắn cao nhất Tuy nhiên, một dạng của cấu trúc có độ cứng chống xoắn lớn đã được biết đến trong một thời gian dài: giàn không gian Trước đây, đôi khi dầm hộp được sử dụng như các dầm tăng cường trong kết cấu của nhiều cầu treo, với hai, ba hoặc tất cả các mặt phẳng giàn

d) Nguyên tắc thiết kế chung

 Nhịp

Bảng 1: Chiều dài nhịp hợp lý khi thiết kế dầm hộp

Loại nhịp Bản mặt cầu liên hợp (m) Bản trực hướng (m)

Số liệu trong Bảng 1 cung cấp chiều dài nhịp kinh tế đối với cầu vượt đường bộ Cầu Costa e Silva ở thủ đô Rio de Janeiro có chiều dài nhịp lớn nhất thế giới – 300m,

và đây cũng là chiều dài nhịp đáp ứng được tất cả các chỉ tiêu về kinh tế lẫn kỹ thuật

Hình 5a: Phần nhịp chính cầu Costa e Silva Hình 5b: Toàn cảnh cầu Costa e Silva

 Tỷ lệ chiều dài nhịp và chiều cao mặt cắt ngang:

Tỷ lệ giữa chiều dài nhịp và chiều cao mặt cắt ngang thông thường giao động trong khoảng 20-25 đối với nhịp giản đơn; 25-35 đối với nhịp liên tục Nếu sử dụng thép tăng cường thì có thể giảm tỷ lệ này mà không vi phạm quy định về độ võng giới hạn Tỷ lệ trên được tính cho cầu vượt đường bộ Đối với cầu vượt đường sắt thì tỷ lệ trên nhỏ hơn, vào khoảng 15 và 20 Tỷ lệ này có thể dùng để kiểm tra thiết kế trong giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi

Mặt bích nếu rộng quá sẽ kém hiệu quả vì làm tăng lực cắt, hơn nữa làm tăng diện tích vùng chịu nén Ngoài ra, nếu bề rộng mặt bích quá lớn sẽ khó đáp ứng chỉ tiêu về độ dày mặt bích, được quy định trong các tiêu chuẩn thiết kế

Chiều rộng tấm thông thường là 3,3m; và có 1 số nhà máy ở Pháp và Mỹ có thể sản xuất tấm lên đến 5m Nếu cần tấm có chiều dài lớn hơn thì có thể cần đến các mối hàn theo chiều dọc, làm tăng chi phí sản xuất tấm Nói chung trong thiết kế và thi công, đối với cả tấm đỉnh hộp và đáy hộp, người ta thường chọn các tấm có chiều dài sẵn có ở các nhà máy Ngoài ra còn cần phải chú ý đến việc vận chuyển tấm từ nhà máy đến công trường Nếu tấm quá lớn thì việc vận chuyển sẽ gặp khó khăn và làm ảnh hưởng đến tiến độ công trình Chiều rộng thông thường là 2,5m hoặc ví dụ ở Thụy Điển cho phép đến 4,5m Nên xem xét

và tính toán đến chi phí của các phương tiện hộ tống trong quá trình vận chuyển

 Kết cấu chi tiết

 Thanh tăng cường độ cứng theo chiều dọc

Thanh tăng cường cần được thiết kế ở đáy hộp, tại vị trí trên đỉnh trụ và đôi khi ở vách hộp Nếu cầu được thi công theo phương pháp lắp hẫng hoặc phương pháp lao dầm thì thanh tăng cường cần được thiết kế trên suốt chiều dài cầu để kháng lại tải trọng thi công

 Vách ngăn trên đỉnh trụ và khung dầm ngang

Tại vị trí trụ, toàn bộ lực cắt và momen được truyền vào gối Giải pháp thiết kế tại đỉnh trụ là các vách ngăn, ví dụ như các vách ngăn nằm ngang nối với dầm Tấm thép cũng được thiết kế với cường độ cao để chịu lực cắt và momen, cũng như phản lực gối Vách ngăn trên đỉnh trụ có tác dụng hạn chế biến dạng của mặt cắt (biến dạng góc quay của mặt cắt ngang)

Để ngăn chặn biến dạng góc quay mặt cắt ngang, người ta thiết kế các khung ngang như trên hình 1 Tại mặt cắt này, tấm đáy và vách hộp được thiết kế các thanh ngang gia cường độ cứng Các thanh gia cường độ cứng ngang được làm từ thép tấm và kết hợp với neo ngang Với những thanh gia cường trung gian, có thể bỏ qua các thanh neo nếu như độ cứng tổng thể của hộp đủ lớn Nếu không sử dụng neo thì các thanh gia cường ngang được thiết kế với mặt cắt hình chữ T

 Liên kết ngang giữa các hộp dầm

Với các cầu đa hộp theo phương dọc, cần phải thiết kế liên kết ngang giữa các hộp nhằm phân bố ứng suất trong các hộp dưới tác dụng lệch tâm của tải trọng động Thiết kế liên kết ngang chủ yếu tính đến sức kháng mỏi Có thể sử dụng các vách ngăn lớn, hoặc các dầm ngang cách nhau tù 3 - 4m theo phương dọc cầu Xem hình 6

Hình 6: Các phần tử chuyển hướng giữa các hộp

 Gối

Vì cầu dầm hộp có khả năng chịu xoắn tốt, chỉ cần bố trí gối đơn trên một hoặc một vài đỉnh trụ và truyền momen xuống phần nền móng ở những vị trí có khả năng kháng momen cao Điều này đặc biệt phổ biến khi cầu có độ cong lớn Ở những vị trí gối đơn chỉ cần thiết kế trụ thanh mảnh

Tại các đầu cầu, thông thường bố trí 2 gối trên đỉnh trụ đối với dầm hộp đơn Cần chú ý đặc biệc đến khoảng cách giữa 2 gối

Nếu gối cầu được đặt dưới hệ giằng, cần đặc biệt chú ý nhằm tránh hiện tượng lệch tâm xảy ra dưới tác dụng của momen nhiệt Trong trường hợp này có thể cần thiết kế các thanh gia cường

 Chống ăn mòn

Phần kết cấu bên trong hộp dầm ít có nguy cơ bị ăn mòn hơn so với mặt ngoài Vì thế công tác chống ăn mòn mặt trong của hộp có thể rất đơn giản hoặc đôi khi được bỏ qua hoàn toàn Tuy nhiên, nguy cơ bị rỉ nước vào trong hộp dầm là khá cao, đặc biệt là đối với mặt cầu bằng betong cốt thép Vì thế hộp dầm cần được thiết kế với 1 thiết bị chống ẩm để làm khô không khí Biện pháp phòng ngừa này có giá thành tương đối thấp

Mặt trong của hộp dầm nên được sơn màu trắng hoặc các màu sáng nhẹ nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình giám sát, kiểm tra

2.2.2 Yêu cầu vật liệu

Mác thép phổ biến cho dầm hộp là S355 vơi cường độ chảy fy = 360MPa đối các thanh giằng Với các nhịp lớn thì có thể sử dụng thép cường độ cao hơn fy = 460MPa Vì các thép cường độ cao được xử lý qua các quá trình cơ nhiệt, có thể sử dụng 1 cách hợp lý trong điều kiện không chịu mỏi

2.3 Nguyên lý tính toán thiết kế

2.3.1 Nguyên lý tính toán thiết kế cầu dầm I Panel

a) Nguyên tắc thiết kế

b) Mô hình phân tích cầu Bản

Mô hình phân tích với các "Dầm ảo"

Iv = Is + As･ds 2 + (Ic + Ac･dc 2 )/n

Av = As + Ac/n

Trong đó n=7 : tỷ số modul đàn hồi

Chia thành 5-10 khoảng Dầm đỡ giữa

Gối

Cường độ chịu tĩnh tải

Với momen dương gấp 10.6 lần so với lực thiết kế

Với momen âm gấp 8.75 lần so với lực thiết kế

Cường độ mỏi gấp 2 lần so với bản BTCT

d) Kích thước tối thiểu của bản mặt cầu

Bản BTCT DƯL Bản thép liên hợp BTCT

Hình ảnh

Tiêu chuẩn Specifications for Highway Bridges : JRA

d = 25L + 100 150mm

Ví dụ Trong đó L = 1.650m 25x1.650 + 100 = 141.3mm 150mm

Tiêu chuẩn Design Code for Steel Structures Part B Steel-Concrete Composite Structures : Japan Society of Civil Engineers

e) Thiết kế neo cho bản mặt cầu

Thiết kế tải trọng cho neo