Bài giảng lập phương án cầu

Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu Bài giảng lập phương án cầu

1.6 THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU.

1.6.1 Các căn cứ lập phương án cầu.

1 Khái niệm chung

Việc thiết kế và lựa chọn phương án cầu là một bài toán tổng thể nhiều mặt: kỹ thuật công nghệ, quy hoạch, môi trường, kinh tế rất phức tạp Để chọn được phương án tốt nhất, người ta phải thành lập nhiều phương án, sau đó tính toán cụ thể từng phương án và đánh giá chúng Các phương án cầu nêu ra phải được thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật: phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất thủy văn, đảm bảo độ bền, độ cứng, tuổi thọ, đồng thời phải thỏa mãn các yêu cầu

về kinh tế: giá thành công trình hạ, thời gian thi công nghắn Ngoài ra khi lựa chọn phương án cần phải chú ý đến công nghệ thi công, điều kiện khai thác duy tu bảo dưỡng, ý nghĩa quốc phòng và yêu cầu mỹ quan của công trình Những điều kiện này cho phép các kỹ sư, trong thời gian ngắn, có thể lựa chọn được phương án cầu tối ưu thỏa mãn các yêu cầu đề ra

2 Phân tích các tài liệu khi thiết kế các phương án cầu:

a) Chọn vị trí cầu

Đối với những cầu nhỏ (L<25m) và cầu trung (L=25-100m) vị trí cầu được lựa chọn phù hợp vào vị trí tuyến đường do đó cầu có thể chéo, cong hoạc nằm trên dốc Đối với cầu lớn (L>100m), vị trí tuyến đường phụ thuộc vào vị trí cầu, do đó yêu cầu thiết kế phải có cái nhìn tổng quan về kỹ thuật, quy hoạch và kinh tế khi chọn cầu

- Về mặt kỹ thuật: phải so sánh các phương án chọn vị trí cầu theo các điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn, thi công và bố trí công trường

- Về mặt quy hoạch: phải so sánh các phương án về vị trí cầu và việc phát triển các vùng lân cận trong tương lai (dân dụng và công nghiệp) vị trí cầu xét theo quan điểm bô' trí kiến trúc chung của khu vực, vị trí cầu xét theo quan điểm quốc phòng

- Về mặt kinh tế: phải so sánh các phương án theo giá thành (thi công và khai thác), so sánh giá thành vận doanh các phương án tuyến do các vị trí cầu khác nhau gây nên

Sau khi chọn được vị trí cầu tốt nhất sẽ tiến hành thiết kế các phương án cầu ứng với vị trí đó một cách cụ thể hơn Cần lưu ý rằng việc chọn vị trí cầu có liên quan chặt chẽ đến việc chọn phương án kết cấu cầu

b) Mặt cắt dọc tim cầu

Nghiên cứu mặt cắt dọc tim cầu cho phép xác định vị trí của mố cầut tránh việc đặt trụ vào chỗ sâu nhất, phân bố các nhịp thông thuyền, xác định độ dốc dọc cầu (dốc dọc hai chiều hoặc dốc một chiều)

c) Mặt cắt địa chất dọc tim cầu

Căn cứ vào tình hình địa chất dọc đường tim cầu, phải sơ bộ xác định các móng cẩu và đồng thời xác định các phương án kết cấu nhịp (kết cấ tĩnh định hay siêu tĩnh) Ví dụ: nếu trụ cao, địa chất xấu, tình hình thi công phức giá thành trụ sẽ đắt, khi đó nên làm các kết cấu nhịp dài Nếu địa chất tốt, tầng đất cứng nằm không sâu, điều kiện thi công dễ dàng thì có thể dùng các kết сấu

nhịp siêu tĩnh, các loại kết cấu nhịp cầu có lực đẩy ngang.

Cần chú ý rằng, giá thành của mố trụ (kể cả giá thành thi công chiếm tầm 30% đến 40% giá thành toàn công trình cầu) và thời gian thi công công trình nhanh hay chậm chủ yếu do tiến độ thi công mố trụ khống chế (vì phải thi công dưới nước, nhiều sự cố có thể xảy ra, hơn nữa phụ thuộc nhiều và điều kiện thiên nhiên, mưa lũ và các tài liệu địa chất không đủ)

Bảng 1.13 trình bày các loại móng thường gặp trong công trình cầu Hiện nay ở nước ta trong xây dựng cầu thường áp dụng các loại móng cọc đóng bằng BTCT tiết diện 30 x 30 ~ 45 x 45 (cm) cho các cầu dầm nhịp giản đơn, tầng đất chịu lực nằm sâu dưới mặt đất tối đa khoảng 30m

~ 35m Trong các cầu nhịp lớn, để giảm số lượng cọc, thường áp dụng cọc ống có đường kính từ

1 ~ l,6m và cọc khoan nhồi có đường kính d = 1 ~ 2,5m hạ sâu trong đất khoảng 60 ~ 70m Ở cầu Cần Thơ (nhịp dây văng) đã áp dụng cọc

khoan nhồi đường kính d = 2,5m, hạ sâu trong đất đến 95m Các loại móng giếng chìm ít được áp dụng trong xây dựng cầu ở nước ta, gần đây một số cầu có nhịp rất lớn có áp dụng: cầu Thăng Long (sông Hồng - Hà Nội) năm 1974 - 1976 đã áp dụng móng giếng chìm hở, đường kính 18m,hạ sâu trong đất từ 30 đến 40m Cầu dây văng Bãi Cháy (Quảng Ninh, năm 2006) áp dụng móng giếng chìm hơi ép có kích thưốc mặt bằng 19 x 18(m), hạ sâu trong đất 27,7m, thi công móng này trong 1 năm

Bảng 1.13: Các loại móng trong xây dựng cầu

S

TT

Loại

1 Móng

nông

• Tầng đất chịu lực dưới mặt đất khoảng 5m.

• Đá.

• Cấu tạo vả thi công đơn giản.

• Độ an toàn cao.

• Khối lượng thi công lởn.

• Nhịp dầm giản đơn.

• Kết cấu tĩnh định

• Địa chất là đá.

2 Móng cọc

đóng BTCT

• Tầng đất chịu lực dưới mặt đất

15 - 20m (30m).

• Chiều sâu đống cọc hạn chế (-

30 - 35m).

• Gây chấn động và tiếng ổn lớn khi thi công.

• Nhịp đầm giản đơn.

• Không nên áp dụng nơi đông dân cư và gần các công trình đã xây dựng.

3

Móng cọc

ống đường

kính lớn

• Địa chất phức tạp.

• Tầng đất chịu lực dưới mặt đất

>30m

• Chiều sâu hạ cọc có thể đến

60-70 m

• Yêu cầu thiết bị chuyên dụng

• Trình độ thi công cao

• Gây tiếng ồn

• Nhịp dầm giản đơn

• Kết cấu tĩnh định hoạc siêu tĩnh

• Cầu nhịp lớn

4

Móng cọc

khoan nhồi

d=1-2,5m

• Địa chất bất kỳ hoạc phức tạp

• Tầng đất chịu lực dưới mặt đất đến 100 m

• Chiều sâu hạ cọc có thể đến 60-100m

• Yêu cầu thiết bị chuyên dụng

• Trình độ thi công cao, kiểm tra thường xuyên.

• Không gây chấn động và tiếng ồn

• Nhịp dầm giản đơn

• Kết cấu tĩnh định hoạc siêu tĩnh

• Cầu nhịp lớn

• Cầu trong các khu dân cư

5 Móng

giếng chìm

• Tầng đất chịu lực >5m.

• Móng nằm sâu dưới mặt đất từ 5-30m.

• Cấu tạo đơn giản.

• Thiết bị thi công ít.

• Ít ảnh hưởng đến môi trường.

• Tốc độ thi công chậm.

• Khi gặp đá tẳng mặt đá nghiên

xử lý khó khắn

• Cầu nhịp lớn.

d) Các số liệu thủy văn

Mực nước thấp nhất (MNTN) cho biết vị trí những chỗ lòng sông nước sâu trong mùa cạn Phải căn cứ vào những vị trí đó để bố trí các nhịp thông thuyền theo bề rộng của sông Tuy nhiên, ở những con sông dễ bị xói lở cần tính đến khả năng di chuyển các vực sâu theo thời gian

và như vậy luồng lạch để tầu bè qua lại cũng phải dịch chuyển theo bề rộng ngang sông

Căn cứ vào MNTN ta còn định được cao độ đỉnh của các trụ giữa lòng sông

Căn cứ vào mực nước thông thuyền tính toán (MNTT) và chiều cao khổ giới hạn thông thuyền dưới cầu để đỉnh a cao độ đáy kết cấu nhịp

Căn cứ vào mực nước cao nhất (MNCN) ta xác định được chiều rộng tính toán của khẩu độ cầu và cao độ đáy kết cấu nhịp

e) Khẩu độ thoát nước và chiều dài cầu

Từ khẩu độ cầu tính theo MNCN sẽ định ra chiều dài toàn bộ L0 của cầu đo ở cao độ mặt đường xe chạy

L0=L+∑ b+∑ Ln(tr)+ +∑ Ln(ph)+2x(1,0m~0,65m) (1.7)

Trong đó:

L – khẩu độ cầu cần thiết (m)

∑ b – tổng số chiều dày của các trụ tại MNCN (m)

Ln(tr) , Ln(ph) – chiều dài của các nón đất hai đầu cầu chiếu trên MNCN (m)

0,65-1,0m – Độ vùi sâu của các nón đất vào mố

Chiều dài của mỗi nón đất phụ thuộc vào độ dốc của mái đât Độ dốc này lấy như sau: ngoài phạm vi ngập nước nếu cao 6m lấy từ 1:1 đến 1:1,25, nếu cao hơn lấy từ 1:1,25 đến 1:1,5; trong phạm vi ngập nước không được lấy dốc quá 1:1,5

1.6.2 Lập các phương án cầu.

1 Sự phân chia nhịp cầu bê tông cốt thép và cầu thép

Sự phân chia nhịp cầu thường căn cứ vào những yêu cầu cơ bản sau:

- Bố trí khổ thông thuyền dưỏi cầu phù hợp với cấp sông cho trước

- Bảo đảm kinh tế nhất

- Có khả năng tiêu chuẩn hoá cao nhất các bộ phận của cầu

Như vậy kích thước nhịp được quy định xuất phát từ kích thước của khổ thông thuyền, mặt khác, phải phân nhịp sao cho giá thành của kết cấu nhịp và trụ mố là nhỏ nhất

a) Chiều dài nhịp kinh tế

Chiều dài nhịp kinh tế phụ thuộc vào vấn đề lựa chọn các loại nền móng của mố trụ cầu, vì chúng có ảnh hưỏng rất lớn tối giá thành Chiều dài đó còn phụ thuộc vào hệ thống kết cấu nhịp được sử dụng Trước đây có quan niệm cho rằng đối với cầu dầm, nhịp kinh tế sẽ gần tương ứng vối trường hợp khi giá thành trụ bằng giá thành kết cấu nhịp không kể giá thành phần mặt đường

xe chạy Đối vối kết cấu vòm chiều dài nhịp kinh tế cũng có thể biểu thị bằng hệ thức lý thuyết

đó, nhưng trị số của nhịp kinh tế thường lấy lớn hơn so với ở cầu dầm Tuy vậy công thức lý thuyết cũng chỉ đánh giá được gần đúng về chiểu dài nhịp kinh tế Các điều kiện cục bộ rất có thể sẽ làm cho kích thước đó thay đổi: vị trí các chỗ nước sâu theo chiều ngang sông, địa chất v.v Vì vậy để xác định chiều dài nhịp kinh tế một cách có căn cứ, nhất thiết phải lập ra một số phương án phân chia nhịp tương đối hợp lý rồi so sánh chúng về giá thành và về các chỉ tiêu kinh

tế - kỹ thuật khác, có xét tôi các điều kiện địa phương

b) Khái niệm về cách phân chia nhịp với các kết cấu nhịp bê tông cốt thép không có lực đẩy ngang

Theo điều kiện địa chất, nếu trụ mố không cho phép chịu lực đẩy ngang, có thể dùng các hệ thống cầu dầm giản đơn, dầm liên tục và cầu khung dầm, hoặc vòm dầm

Nếu chiều dài nhịp kinh tế bằng hoặc lớn hơn nhịp thông thuyền, hoặc nếu sông không có thông thuyền thì điều kiện phân chia sẽ thuận lợi nhất, vì lúc đổ có khả năng chỉ dùng một loại kết cấu nhịp tiêu chuẩn để vượt qua toàn bộ khẩu độ cầu

Vấn đề tiêu chuẩn hoá tối đa các bộ phận sẽ có ý nghĩa lớn hơn đối vối cầu nhỏ và trung bình được xây dựng đồng thời với tuyến đường trong cùng một biểu đồ thi công dây chuyền Nếu các

kết cấu nhịp và mố trụ được chuẩn hoá và có khả năng thay thế cho nhau thì việc chế tạo, bảo

quân, chuyển và lắp ráp sẽ đơn giản nhất

Nếu thay đổi số lượng nhịp, thay đổi cách tổ hợp và kích thưóc, cũng như hệ thông của kết cấu nhịp chúng ta có thể lập được nhiều phương án thoả mãn những điều kiện địa phương cho trước So sánh những phương án đó theo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật sẽ tìm được một giải pháp

có lợi nhất

2 Xác định khối lượng vật liệu chủ yếu khi thiết kế phương án cầu

Để so sánh các phương án, cần xác "định một cách gần đúng khối lượng vật liệu (như bê tông, BTCT, cốt thép, thép cấu tạo ), không cần tính toán chi tiêt tất cả các bộ phận của cầu Khi thiết

kế phương án thường đã biết các kích thước cơ bản bằng cách lấy trị số trung bình của những số liệu đã có trong thực tế Trong tính toán cũng dùng phổ biến những chỉ tiêu khối lượng vật liệu của thiết kế định hình về kết cấu nhịp và mố trụ Trường hợp cần thiết sẽ tính sơ bộ các bộ phận riêng biệt

Vì kết cấu nhịp BTCT và mô' trụ cầu có hình dạng đơn giản, cho nên việc tính toán khối lượng sẽ không khó, nếu những kích thước đã có sẵn hoặc đã được xác định qua tính toán sơ bộ Khối lượng thép trong kết cấu nhịp thép được xác định bằng những công thức kinh nghiệm

1.6.3 So sánh lựa chọn phương án cầu.

Sau khi thành lập xong các phương án cầu cần tiến hành so sánh để chọn được một phương án hợp lý nhất, thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật Cần tiến hành tính toán một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật như: tổng vốn đầu tư xây dựng, thời gian thi công, khối lượng bê tông và thép giá thành 1m2 cầu…

Khi chọn phương án kết cấu cho những cầu trong thành phố, ven dô hoạc gần danh lam thắng cảnh, di tích lịch sử, cần chú ý đến các yêu cầu về kiến trúc, mỹ quan

Việc lựa chọn phương án phụ thuộc vào công nghệ, năng lực phương tiện vận chuyển và thiết

bị thi công, trình độ lành nghề của nhà thầu…

1 So sánh theo phương án theo giá thành dự toán

Nếu các phương án cần nêu ra có kết cấu nhịp, mố trụ và móng đều thuộc cùng loại, các phương án chỉ khác nhau về kích thước, về các tổ hợp các loại nhịp thì lúc đó chỉ cần so sánh giá thành dự toán Như vậy, đã giả thiết rằng công nghệ và thời giant hi công cầu theo các phương án đều như nhau hoạc khác nhau rất ít

2 So sánh phương án theo giá thành quy đổi

Khi so sánh các phương án cầu khác nhau nhiều về sơ đồ cấu tạo, vật liệu sử dụng thời giant

hi công thì việc đánh giá chung về tương quan kinh tế sẽ trở nên phức tạp Khi chọn phương án hợp lý thì việc đánh giá về tương quan kinh tế sẽ trở nên phức tạp Khi chọn phương án hợp lý không những cần chú ý đến giá thành dự toán mà còn phải lưu tâm xem xét ảnh hưởng của các nhân tố khác đến vốn đầu tư như: chi phí lao động, thời giant hi công, kinh phí khai thác theo từng phương án đã được đem ra so sánh Để tính toán ảnh hưởng của các nhân tố này, có thể xác định giá thành quy đổi của từng phương án để so sánh với nhau

3 So sánh các phương án về khối lượng vật liệu xây dựng chủ yếu.

Ngoài các so sánh phương án về phương diện giá thành, khi lựa chọn giải pháp tối ưu, người

ta còn xét khối lượng tổng quá của vật liệu xây dựng chủ yếu (BTCT và thép)

Trong thời kỳ tạm thời khan hiếm thép, khốỉ lượng thép có thể sẽ ảnh hưởng quyết định tái việc lựa chọn phương án Nếu một trong các phương án có khối lượng thép ít nhất, nhưng giá thành qui đổi lại không phải là nhỏ nhất, thì tuỳ theo những điều kiện tổng quát về cung ứng và

tổ chức xây dựng mà lựa chọn phương án

Trọng lượng thép của những kết cấu phụ dùng trong khi thi công là một trong những chỉ tiêu quan trọng để chọn sơ đồ cầu và biện pháp thi công hợp lý Để dựng dàn giáo và các công trình phụ khác, người ta thưòng sử dụng các kết cấu chế sẵn tuy nhiên, thực tế xây dựng cho thấy nhất thiết vẫn phải dùng thêm một số thép ngoại lệ (30%) không chế sẵn

Vì vậy, khi đánh giá các phương án theo khối lượng vật liệu, người ta so sánh:

Khối lượng bê tông và bê tông cốt thép

Trọng lượng từng loại thép (thép cường độ cao, cáp thép, thép hợp kim thấp )

Ngoài ra, nếu có khả nàng tính trọng lượng kết cấu phụ thì còn so sánh các phương án theo: Khối lượng thép phụ đã chế tạo sẵn

Khối lượng thép phụ không chế sẵn

Trọng lượng qui đổi của tất cả các loại thép tiêu thụ (bao gồm 30% thép phụ không chế tạo sẵn)

Việc xác định trọng lượng thép qui đổi đòi hỏi phải tính toán tỷ mỷ, có liên quan đến thiết kế

tổ chức thi công theo từng phương án Vì vậy, khi thiết kế sơ bộ, người ta chỉ so sánh các phương

án về khối lượng vật liệu tổng quát của chính bản thân công trình đó mà thôi

4 So sánh các phương án vể điểu kiện chế tạo và thi công

Để giảm bớt khối lượng lao động và rút ngắn thời gian xây dựng, khi chọn phương án cầu nên đặc biệt chú ý những kết cấu có đặc điểm chế tạo và thi công đơn giản Vì vậy, những vấn đề có

ý nghĩa quan trọng nhất sẽ là: Tiêu chuẩn hoá các bộ phận, sử dụng rộng rãi kết cấu lắp ghép, sử dụng những hệ thống cầu mà khi xây dựng không cần dàn giáo và trụ tạm, sử dụng những hệ thống có kết cấu nền móng đơn giản nhất

Có thể đơn giản hoá và tăng nhanh tốc độ thi công ở công trường khi các bộ phận kết cấu nhịp

bê tông cốt thép và thép, cũng như mố trụ được tiêu chuẩn hoá nhiều nhất Vì vậy, người ta thường chọn các phương án cấu tạo bảo đấm tiêu chuẩn hoá toàn bộ các bộ phận, ngay cả khi những phương án này có tổn kém vật liệu hơn một đôi chút

Trong những cầu vượt qua sông không lớn lắm, cũng như trong các cầu qua đường và các nhịp trên phần bãi sông của cầu lớn, tốt nhất là sử dụng những kết cấu định hình BTCT, có chiều dài nhịp dưối 40m, được lắp ráp bằng cách di chuyển trên mặt đất, hoặc trên cầu tạm loại nhỏ bắc qua phần long sông ngập nước như: cần trục cổng, cần trục chân đế hoặc cần trục tự hành có bánh lốp hay bánh xích Những cần trục này còn để sử dụng cả trong khi xây dựng mố trụ

Nếu cầu bắc qua sông có chiều dài lớn, giá thành của cần trục sẽ khá đắt vì thế, hợp lý nhất là dùng giá lao cầu kiểu hẫng di chuyển ở trên cao, các giá lao này được đưa ra nhịp bằng cách lao dọc, không cần trụ tạm hay cầu tạm, trong lúc lắp dầm, giá lao sẽ tựa trên các trụ của nhịp đang lắp

Để thi công trụ trong trường hợp đó phải đùng các loại cần trục khác như cần trục tự hành hoặc cần cẩu nổi Xung quanh các trụ ở giữa sông, người ta làm dàn giáo để dựng giá búa và đặt cần cẩu Các khối lấp ghép và hỗn hợp bê tông tươi để đổ phần toàn khối được vận chuyển bằng thiết bị nổi hoặc vận chuyển trên các cầu công tác vv…

Trong các điều kiện địa phương khác nhau, cũng có thể xuất hiện những yêu cầu và dự kiến thi công khác, ảnh hưỏng quyết định tới việc lựa chọn những đặc điểm thi công căn cứ vào những dự kiến tổng quát Khi nghiên cứu thiết kế tỷ mỉ có thể còn phải tiến hành so sánh định lượng các phương án, kể cả giá thành và khốỉ lượng thép của những kết cấu phụ, mức độ áp dụng các cấu kiện lắp ghép, chi phí về nhân công và thời gian xây dựng

5 So sánh các phương án về điều kiện khai thác

Khi so sánh các phương án theo giá thành, thông thường người ta đã gộp cả phí duy tu, khai thác và giá thành quy đổi

Khi đánh giá các phương án về phương diện khai thác, một vài đặc điểm cấu tạo của chúng cũng có thể sẽ có ý nghĩa

Trong những phương án cầu có kích thước các nhịp đều lớn hơn khổ thông thuyền thì điều kiện giao thông đường thủy sẽ được đảm bảo tốt hơn

Nếu chỗ lòng sông nước sâu di chuyển dần dần theo thời gian trong mặt cắt ngang sông, thì phương án có nhịp thông thuyền lớn hơn cũng có những điều kiện giao thông đường thủy sẽ được đảm bảo tốt hơn

Khi so sánh các phương án, sự tồn tại của các khe co giãn và các khớp cũng cần lưu ý vì đó là những chỗ yếu của cầu đòi hỏi phải được bảo dưỡng cẩn thận khi khai thác và phải được bảo dưỡng thường xuyên Vì vậy các hệ thống cầu liên tục hoạc có bản mặt cầu liên tục nhiệt, về

phương diện khai thác có nhiều ưu điểm hơn so với cầu dầm giản đơn hoạc cầu hệ thống mút thừa

Về mặt khai thác cũng thấy rằng cầu BTCT được thi công với chất lượng tốt, công tác duy tu bảo dưỡng sẽ đơn giản hơn nhiều so với cầu thép vì cầu thép khi sử dụng đòi hởi phải sơn thường xuyên, theo dõi trạng thái của các liên kết: đinh tán, Bu lông cường độ cao và thay thế các liên kết khi cần thiêt

6 So sánh các phương án theo mỹ quan

Các loại cầu gồm cả cầu vượt, cầu cạn, cầu qua đường, là những công trình có chiều dài lớn, nằm cao trên các trướng ngại vật nên hình dáng bên ngoài có thể ảnh hưởng lớn đến phong cảnh xung quanh, đến kiến trúc của tuyến đường và thành phố Khi thiết kế các công trình cầu ô tô và cầu thành phố cần chú ý đến việc lựa chọn hình thức cấu tạo và kiến trúc cầu Hiệu quả của kiến trúc là ở chỗ biết sử dụng hợp lý toàn bộ tổ hợp công trình cầu trong quần thể lựa chọn kết cấu (cầu vòm, cầu treo, cầu dây văng…), hình dáng trụ cầu

Trong các cầu thành phố, nên trành dùng các kết cấu nhịp có đường xe chạy dưới vì hình dạng của nó khó kết hợp với nhà cửa xung quanh vv…

1.6.4 Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của cầu và phương pháp tính

Để có thể đánh giá đúng đắn các phương án, cần phải lập các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Hệ thống các chỉ tiêu này có thể chia thành 2 nhóm: nhóm chỉ tiêu chúng và nhóm chỉ tiêu cá biệt Nhóm chỉ tiêu chung dùng để đánh giá tổng hợp các đặc tính kinh tế của công trình bao gốm: Vốn đầu tư xây dựng, diện tích xây dựng, thời gian xây dựng, tổng chiều dài cầu, giá thành 1m2

cầu

Nhóm chỉ tiêu cá biệt dùng để đánh giá từng đặc tính riêng của công trình như: khối lượng thép (tấn) khối lượng bê tông (m3), chỉ tiêu thép trên 1m2 cầu…

Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật được tính cho 1m2 diện tích mặt cầu có ích Diện tích mặt cầu có ích là tích số của chiều dài và chiều rộng mặt cầu

Khi so sánh cầu theo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật phải xuất phát từ những thông số cơ bản ban đầu (tải trọng, khổ cầu, thông thuyền…) đồng thời lưu ý đến tất cả các điều kiện địa phương (địa hình, địa chất, thủy văn, động đất…)

Trong cầu, giá thành của kết cấu nhịp chiếm từ 60% -65% toàn bộ giá thành cầu Khối lượng vật liệu kết cấu nhịp đối với tất cả các loại cầu phụ thuộc rất ít vào điều kiện địa phương đồng thời có thể tính toán tương đối chính xác Do đó khi so sánh các phương án chủ yếu dựa vào giá thành kết cấu nhịp

Khối lượng vật liệu kết cấu nhịp chủ yêu dựa vào kích thước mặt cắt Kích thước mặt cắt lại trực tiếp phụ thuộc vào tải trọng tính toán và trước hết là trọng lượng bản than, Trong các cầu BTCT nhịp lớn thì nội lực do tĩnh tải thường lớn gấp 2 lần nội lực do hạt tải Nhờ việc giảm khối lượng vật liệu kết cấu nhịp còn giảm được công chế tạo, lắp ráp Do đó giá thành trong xây dựng

là phương pháp nghiên cứu chính trong khoa học kỹ thuật xây dựng

Trên cơ sở những phân tích trên, khi so sánh các phương án nên lấy giá thành các vật liệu chủ yêu làm cơ sở chính

Ngoài ra, nên tiến hành so sánh thêm một chỉ tiêu gọi là hệ số sử dụng vật liệu ký hiệu là K

K=I/B (1.8)

I - Tải trọng có ích trên 1m dài kết cấu nhịp (gồm hoạt tải) chỉ tính tải trọng biêu chuẩn không

có hệ số vượt tải và xung kích

В - Trọng lượng trung bình của tất cả các vật liệu trên kết cấu nhịp trên lm dài (gồm trọng lượng bản thân, lớp phủ mặt cầu, lan can, vỉa hè, dải phân cách, chiếu sáng )

Như vậy hệ số К đặc trưng cho mức độ hoàn hảo của công trình (nếu vật liệu như nhau, К lớn tức là sử dụng được triệt để cường độ vật liệu hơn) và chất lượng vật liệu (cường độ vật liệu càng cao thì khối lượng vật liệu sẽ ít và trị số К sẽ lớn)

Nói chung, trị số К càng lớn càng tốt và phương hương chung khi làm các nhịp cầu lớn là muốn tăng K Tuy nhiên, trị số K lớn thì độ cứng giảm, hệ sô xung kích giảm và độ võng tăng vì vậy đối với một số loại cầu (cầu thép cường độ cao, cầu treo, cầu dây văng), đôi khi do độ cứng (độ võng) của cầu không chế, người ta bắt buộc phải giảm К bằng cách tăng trọng lượng hệ mặt cầu, không sử dụng hết cường độ vật liệu

Hệ số К không ngừng chỉ phản ánh mức độ hoàn hảo vể mặt chịu lực của công trình, nó còn phản ánh mức độ giải quyết cấu tạo hợp lý của các bộ phận trên cầu như: lốp mặt cầu, đường người đi, lan can, tạo dốc ngang cầu vì những bộ phận này chiếm khoảng 25% tĩnh tải

Hệ số К tỏ ra có hiệu quả khi so sánh các loại cầu làm bằng các vật liệu khác nhau và được thiết kế theo các tiêu chuẩn khác nhau