Kết cấu BTCT - DƯL ra đời đã khắc phục được các nhược điểm đó bằng cách gây cho vùng chiụ kéo một ứng suất nén trước, đồng thời sử dụng cốt thép cường độ cao đã tiết kiệm được một số đán
Trang 1CHƯƠNG 3
SO SÁNH LỰA CỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 3.1 ĐẶC ĐIỂM CẦU DÂM HỘP BTCT DUL THI CÔNG ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG
3.2.1 Khái quát
Ngày nay trong xây dựng cơ bản và xây dựng cầu đường kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng nhiều vì loại kết cấu này có tính kinh tế cao, độ bền tốt Tuy nhiên nó có nhược điểm là chịu kéo kém và khi chiụ tải lớn thường gây ra nứt
Mặt khác khi vượt những nhịp lớn thì chiều cao của kết cấu tăng lên và hiệu quả kinh tế và mỹ thuật giảm đi
Kết cấu BTCT - DƯL ra đời đã khắc phục được các nhược điểm đó bằng cách gây cho vùng chiụ kéo một ứng suất nén trước, đồng thời sử dụng cốt thép cường độ cao đã tiết kiệm được một số đáng kể cốt thép và đem lại cho nghành cầu đường các biện pháp thi công mới như đúc hẫng, lắp hẫng hay đúc đẩy
Việc thi công hẫng lợi dụng khả năng nén trước của bê tông cho phép loại bỏ giá vòm và đà giáo chống từ đất lên Chiều dài thi công hẫng cho phép là 230 m đối với nhịp dầm, ngoài ra người ta có thể sử dụng các vật liệu nhẹ để xây dựng nhịp lớn hơn Việc xây dựng hẫng được xem xét trong các trường hợp sau :
Khi khổ giái phóng cấm dùng giá vòm trên chiều dài tương ứng với khả năng của phương pháp
Khi việc xây dựng giá vòm nguy hiểm như: trường hợp sông chẩy xiết, lũ lụt đột ngột và nguy hiểm
Trong trường hợp mà nhịp không bị khống chế, khổ giới hạn được tôn trọng, hoặc vùng mà người ta muốn tránh làm móng, hoặc có ưu điểm về giá thành Tham khảo một số tài liệu có các chỉ dẫn sau:
Phương pháp cần thiết về nguyên tắc, trong trường hợp trụ có chiều cao lớn quá 25 m hoặc móng tương đối đắt tiền, các so sánh chính xác đã chỉ ra rằng trong các trường hợp còn nghi ngờ Thi công hẫng có thể cạnh tranh được với các phương pháp khác như phương pháp sử dụng đúc dầm sẵn
Trang 2Khi vượt quá 80m đến 110m giá dầm trên 1 m2 cầu tăng đáng kể, nhưng phương pháp này vẫn có lợi
3.2.2 Ưu điểm
Về mặt đặc điểm chịu lực của kết cấu thì phương pháp đúc hẫng đem lại sự phù hợp khá lý tưởng giữa sơ đồ chịu lực trong giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác sử dụng Việc tăng số lượng cốt thép DUL khi cánh hẫng vươn dài ra cũng phù hợp với số lượng bó cốt thép cần bố trí khi chịu tải trọng khai thác
Tiết kiệm đà giáo ván khuôn vì mỗi chu kỳ đúc dầm chỉ tiến hành cho một đoạn ngắn của kết cấu nhịp không những thế hệ thống đà giáo ván khuôn còn được sử dụng tiếp tục cho các công trình khác Như vậy đà giáo ván khuôn tức là xe đúc đã trở thành sản phẩm công nghiệp, việc đầu tư ban đầu tuy lớn nhưng là đầu tư theo chiều sâu
Có thể tiến hành các công tác tháo dỡ lắp dựng đà giáo ván khuôn, bố trí cốt thép, đổ
BT trong mọi điều kiện thời tiết
Công việc thi công được lặp đi lặp lại theo chu kỳ giống nhau nên việc đào tạo công nhân mang tính hiệu qủa cao, giảm bớt được nhân lực và nâng cao năng suât lao động Việc kiểm tra chất lượng sản phẩm trong các công đoạn được tiến hành dễ dàng và tại chỗ
Quá trình thi công kết cấu nhịp hầu như không ảnh hưởng gì đến công địa bên dưới cầu Vì vậy thích hợp cho việc xây dựng cầu ở vùng sông sâu thung lũng có dốc cao kể cả ở những nút giao thông ở phía dưới
Một lợi thế khác trong việc xây dựng hẫng là ở trong giai đoạn thi công, người ta có thể đẩy nhanh tiến độ khi tăng lượng xe đúc hẫng
Là kết cấu nhịp liên tục nên giao thông trên cầu khá êm thuận
Dầm có chiều cao thay đổi nên có hình dáng đẹp phù hợp với yêu cầu mỹ quan
Mặt bằng công trường nhỏ nên dễ bảo vệ
3.2.3 Nhược điểm
Chịu ảnh hưởng của gối lún và sự thay đổ của nhiệt độ
Không thể rút ngắn được thời gian thi công
Tĩnh tải kết cấu nhịp lớn nên kết cấu phần dưới lớn
Trang 3Công nghệ thi công hiện đại đòi hỏi phải có đội ngũ công nhân lành nghề, kỹ thuật cao, máy móc thiết bị thi công cũng yêu cầu phải tiên tiến hiện đại mới đảm bảo được chất lượng sản phẩm
3.2 ĐẶC ĐIỂM CẦU DÀN THÉP NHỊP LIÊN TỤC
3.2.1 Khái quát
So với công nghệ đúc hẫng, dây văng thì cầu thép đã được xây dựng cách đây rất lâu với những hình dáng cho đến nay vẫn là kiến trúc của ngành cầu trên toàn thế giới Cầu thép khi thi công không cần đà giáo hoặc chỉ cần kết cấu chống đỡ nhẹ nhàng, tháo lắp nhanh chóng và chỉ sử dụng trong khi lao kết cấu nhịp Do đó rút ngắn được thời gian gián đoạn cho giao thông đường thuỷ dưới cầu cũng như giao thông đường bộ hay đường sắt trên cầu trong trường hợp thay thế kết cấu nhịp Do những ưu thế hơn hẳn nên cầu thép có thể chế tạo hoàn toàn trong nhà máy và vận chuyển đến công trường dưới dạng thành phẩm, vì thế cho phép giảm tối thiểu thời gian thi công ở công trường Dự án đại tu 6 cầu đường sắt lớn trên tuyến Hà nội – T.P Hồ chí Minh là một
ví dụ điển hình về áp dụng hợp lý các kết cấu nhịp thép khi thay thế nhanh chóng các nhịp cầu cũ mà không gián đọan thông tầu hỏa trên tuyến
Khi xây dựng cầu thép, có thể sử dụng các thiết bị cẩu trục có năng lực nhỏ hơn khi xây dựng cầu BTCT Ngoài ra thi công cầu thép không bị hạn chế bởi mùa thi công ngoài trời nhiều như cầu BTCT
Sử dụng dầm thép nhịp lớn có thể có lợi khi điều kiện địa chất xấu, không thể xây dựng cầu vòm có lực đẩy ngang hay cầu khung dầm bằng BTCT Trong trường hợp này chỉ có thể dùng những nhịp lớn bằng thép để vượt khổ thông thuyền hay lạch sâu của lòng sông Để tiết kiệm thép thì ở phần bãi sông có nhịp ngắn nên dùng kết cấu nhịp BTCT
Ngay trong kết cấu nhịp thép cũng có thể tiết kiệm được rất nhiều thép, nếu dùng các biện pháp đặc biệt như: sử dụng kết cấu liên hợp thép (cường độ cao) - BTCT, điều chỉnh nội lực trong quá trình thi công, sử dụng kết cấu thép dự ứng lực, kết cấu dầm 2 mác thép
Tất cả những biện pháp trên cho phép giảm sự chênh lệch về khối lượng thép tiêu thụ giữa kết cấu nhịp thép và BTCT, đặc biệt là trong những cầu nhịp lớn
Trang 4Vì vậy, khi các điều kiện địa phương đều bất lợi cho phương án cầu BTCT thì dùng kết cấu nhịp thép để vượt nhịp lớn sẽ hợp lý và kinh tế Trong điều kiện thành phố chật hẹp, khi cần thi công nhanh để đảm bảo giao thông thì kết cấu nhịp thép còn có thể hợp lý ngay cả khi nhịp nhỏ hơn (30 - 40m)
3.2.2 Ưu điểm
Dàn là hệ thanh liên kết với nhau chỉ bằng hai khớp ở hai đầu thanh, do đó các thanh trong dàn chỉ chịu lực dọc trục Chính vì vậy khi nhịp lớn cầu dàn tiết kiệm vật liệu hơn cầu dầm (dầm thép)
Khả năng chịu lực ngang của cầu dàn tốt hơn so với cầu dầm do diện tích chắn gió thực tế nhỏ hơn, khoảng cách tim hai dàn chủ lớn
Cầu dàn thích hợp cho cầu nhịp lớn vì khi đó dùng cầu dầm thì mối nối dầm chủ rất phức tạp
Tĩnh tải kết cấu nhịp nhỏ do đó thích hợp với vùng địa chất yếu, tiết kiệm được vật liệu thép
Ngoài ra cầu dàn có thể có hình dáng đẹp, đảm bảo yêu cầu mỹ quan
3.2.3 Nhược điểm
Tuy có nhiều ưu điểm nhưng cầu dàn có nhược điểm là cấu tạo phức tạp
Phải duy tu bảo dưỡng thường xuyên, chi phí cho duy tu bảo dưỡng rất lớn
Cầu dàn thích hợp cho những nhịp lớn hơn 80 m dùng cầu dàn là hợp lý, nó đảm bảo về kính tế kỹ thuật, tiết kiệm vật liêu và đảm bảo mỹ quan Cầu dàn chỉ vượt được những nhịp nhỏ vừa và tương đối lớn khoảng 80m và đôi khi tối đa là 125 m Khi nhịp lớn hơn nữa thì cầu dàn không có khả năng vượt được
3.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT
Việc thi công đúc hẫng giảm được chi phí đà giáo Ván khuôn được dùng lại nhiều lần cùng một thao tác lặp lại nhiều lần sẽ làm giảm chi phí nhân lực và nâng cao năng suất lao động
Phương pháp đúc hẫng thích hợp với việc xây dựng với các dạng kết cấu nhịp có chiều cao thay đổi, khi đúc các đốt dầm chỉ cần điều chỉnh cao độ đáy ván khuôn dầm cho phù hợp Mặt cắt ngang dầm thường có dạng hình hộp Việc thay đổi chiều cao dầm
Trang 5cho phép sử dụng vật liệu kết cấu một cách hợp lý, giảm được trọng lượng bản thân kết cấu và cho phép vượt nhịp lớn
Trong trường hợp xây dựng cầu có sơ đồ kết cấu hợp lý thì qúa trình đúc hẫng tạo ra sự phù hợp về trạng thái làm việc của kết cấu trong giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác Điều này làm giảm khối lượng các bó cáp phục vụ thi công dẫn đến việc hạ giá thành công trình do không phải bố trí và căng kéo các bó cáp tạm thời
Phương pháp thi công hẫng không phụ thuộc vào không gian dưới cầu do đó có thể thi công dưới điều kiện sông sâu, thông thuyền hay hoặc xây dựng các cầu vượt qua thành phố, các khu công nghiệp mà không cho phép đệ trình sản xuất hay giao thông dưới công trình
Tuy nhiên việc đúc hẫng kết cấu trong điều kiện hẫng kém ổn định, mặt bằng chật hẹp đòi hỏi phải có trình độ tổ chức tốt, trang thiết bị đồng bộ, cũng như trình độ công nhân phù hợp mới có thể đảm bảo chất lượng công trình
Với chiều dài nhịp ngắn hơn nhưng kết cấu đúc hẫng vẫn cho phép khổ thông thuyền lớn đối với cầu dàn thép thì để đảm bảo tĩnh không thông thuyền thì trụ rất cao (trụ có độ mảnh lớn)
Như vậy với các phân tích ở trên, căn cứ vào các lợi thế so sánh của cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng, căn cứ vào điều kiện nghiên cứu và thực
hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Phương án 1 : cầu dầm hộp btct dul nhịp liên tục
thi công đúc hẫng cân bằng được chọn làm phương án thiết kế kỹ thuật.