Nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc siêu cao đến nội lực của hệ dầm chủ và dầm ngang trong cầu cong nhịp giản đơn dùng dầm btct dưl

có bố trí siêu cao, xét đến sự làm việc của mạng dầm không gian, nghiên cứu ảnh hưởng độ dốc siêu cao và bố trí các dầm chủ; dầm ngang trong mạng dầm để từ đó có cơ sở cho việc bố trí vậ

Trang 1

NGUYỄN MẬU PHÚC

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ DỐC SIÊU CAO ĐẾN NỘI LỰC CỦA HỆ DẦM CHỦ VÀ DẦM NGANG TRONG CẦU CONG NHỊP GIẢN ĐƠN DÙNG DẦM BTCT DƯL

CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CẦU HẦM

MÃ SỐ NGÀNH : 60 58 25

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NGÀY 30 THÁNG 06 NĂM 2010

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 02 tháng 10 năm 2010

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYỄN MẬU PHÚC Giới tính : Nam

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

 Phân tích, tính toán ảnh hưởng của các trường hợp siêu cao khác nhau đến sự phân bố nội lực trong từng dầm giản đơn được sử dụng phổ biến hiện nay có xét đến dầm chủ làm việc trong hệ mạng dầm và độ cứng các dầm ngang

 Tổng hợp, so sánh kết quả nội lực với trường hợp siêu cao nhưng tính toán như cầu thẳng để xác định mức độ chênh lệch, từ đó đề nghị các công thức chuyển đổi

 Lập các bảng tra cứu nội lực của hệ dầm chủ và dầm ngang trên cơ sở các kết quả tính toán để phục vụ công tác ứng dụng thực tế

 Đưa ra các khuyến cáo về nội lực trong việc thiết kế cầu cong nhịp giản đơn và nêu những vấn đề tồn tại; đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo cho cầu cong

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 25-01-2010

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02-07-2010

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Lưu Bân

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

Trang 4

Luận văn Thạc sĩ là môn học cuối cùng của khóa đào tạo Thạc sĩ kỹ thuật ngành Cầu – Hầm, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Nhân đây, tác giả xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Quý nhà trường, Quý thầy cô trong bộ môn Cầu – Đường, giảng viên thỉnh giảng, cán bộ phòng đào tạo sau đại học và các bạn học viên cao học lớp Cầu Hầm đã tạo nên môi trường học tập, nghiên cứu, trao đổi kiến thức vô cùng bổ ích và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho bản thân tác giả có những kiến thức vô cùng quý báu trong thời gian qua

Đặc biệt, tác giả xin chân thành cảm ơn TS Lưu Bân – Người thầy đã trực tiếp theo dõi; hướng dẫn trong thời gian qua, chân thành cảm ơn TS Lê Bá Khánh; TS Vũ Xuân Hòa; TS Phạm Quang Nhật; TS Đặng Đăng Tùng đã giúp đỡ và đóng góp ý kiến để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, góp ý, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và thu thập tài liệu để hoàn thành luận văn

Cảm ơn gia đình đã động viên, khuyết khích, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Cuối cùng, tác giả xin gởi lời chúc sức khỏe và bình an đến tất cả Quý thầy cô, các bạn đồng nghiệp và gia đình Xin chân thành cảm ơn tất cả!

Trân trọng kính chào!

TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 06 năm 2010 Học viên thực hiện

Nguyễn Mậu Phúc

Trang 5

có bố trí siêu cao, xét đến sự làm việc của mạng dầm không gian, nghiên cứu ảnh hưởng độ dốc siêu cao và bố trí các dầm chủ; dầm ngang trong mạng dầm để từ đó có cơ sở cho việc

bố trí vật liệu hợp lý, đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật của mọi công trình cầu cong nhịp giản đơn có bố trí siêu cao Để đảm bảo tính thiết thực của đề tài thì các nội dung phân tích sẽ gắn liền với những số liệu gồm: loại độ dốc siêu cao, loại dầm nghiên cứu, khoảng cách bố trí các dầm… được tập hợp theo phương pháp thống kê của các công trình thực tế hiện nay Trong thời gian cho phép thực hiện đề tài, tác giả sẽ chọn ra những đối tượng nghiên cứu nổi trội nhất trong một tập hợp số liệu đa dạng thu thập được và có tham khảo với các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả trên thế giới Tất cả các trường hợp tính toán, phân tích dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm MIDAS/CIVIL, các loại tải trọng và tổ hợp tải trọng để phân tích lấy theo qui trình 22TCN 272-05 Kết quả được trình bày dạng bảng biểu theo từng loại dầm nghiên cứu và độ dốc siêu cao thay đổi để so sánh nội bộ và là cơ sở cho việc đánh giá, sàn lọc kết quả thông qua nhiều phương pháp khác nhau như: phương pháp thống kê, phương pháp chuyên gia, phương pháp so sánh để có thể rút ra những kết quả đáng tin cậy và hữu ích nhất

Từ những nghiên cứu; tính toán đó, tác giả đưa ra một số nhận xét; khuyến cáo về nội lực trong việc thiết kế cầu cong nhịp giản đơn có bố trí siêu cao Đồng thời, đề xuất các hệ

số qui đổi nội lực khi thiết kế cầu cong nhịp giản đơn có bố trí siêu cao bằng cách dùng nội lực cầu không có bố trí siêu cao (phổ biến trong các bảng tính hiện nay) nhân với hệ số qui đổi cho từng loại dầm, ứng với từng độ dốc siêu cao Vì vậy, kết quả của đề tài cho phép quá trình tính toán thiết kế về cầu cong nhịp giản đơn có bố trí siêu cao trở nên nhanh chóng

và chính xác hơn nhiều so với cách làm như hiện nay (tính như cầu không có bố trí siêu cao) Đồng thời, đây cũng là một trong những cơ sở để đánh giá các nguyên nhân hư hỏng trong cầu cong nhịp giản đơn có bố trí siêu cao hiện nay Cuối cùng, nghiên cứu này là một tài liệu tham khảo cho những nghiên cứu mở rộng về cầu cong nhịp giản đơn có bố trí siêu cao, do những nghiên cứu về nó đang thiếu nhiều ở nước ta hiện nay Và tác giả cũng đề xuất những hướng nghiên cứu mới về cầu cong nhịp giản đơn có bố trí siêu cao để có những hiểu biết sâu rộng hơn về vấn đề này

Trang 6

R : Bán kính cong của làn xe;

L : Chiều dài toàn bộ dầm;

Ltt : Chiều dài tính toán của dầm;

TH1 : Trường hợp cầu không có bố trí siêu cao;

TH2 : Trường hợp cầu có bố trí siêu cao;

I24.54 : Dầm bêtông cốt thép dự ứng lực mặt cắt chữ I, dài 24.54m; I33 : Dầm bêtông cốt thép dự ứng lực mặt cắt chữ I, dài 33.00m; Super T : Dầm bêtông cốt thép dự ứng lực mặt cắt chữ V, dài 38.00m;

Trang 7

SupMx : Tỷ số mômen xoắn;

SupMy : Tỷ số mômen uốn;

SupMz : Tỷ số mômen uốn ngang;

DIM : Ký hiệu đơn vị của đại lượng không thứ nguyên;

F : Nội lực dầm chủ khi không có siêu cao;

Fi : Nội lực dầm chủ ứng với độ dốc siêu cao isc;

SupFi : Hệ số qui đổi nội lực dầm chủ khi có độ dốc siêu cao isc;

Fn : Nội lực dầm ngang khi không có siêu cao;

Fni : Nội lực dầm ngang ứng với độ dốc siêu cao isc;

SupFni : Hệ số qui đổi nội lực dầm ngang khi có độ dốc siêu cao isc;

Trang 8

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 – Độ dốc siêu cao ứng với theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế [10] 14

Bảng 3.2 – Thống kê cầu trên tuyến Phú Mỹ - Phú Thuận 20

Bảng 3.3 – Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến Phú Mỹ - Phú Thuận 20

Bảng 3.4 – Thống kê cầu trên tuyến đường DT854 21

Bảng 3.5– Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến đường DT854 21

Bảng 3.6 – Thống kê cầu trên tuyến Quản Lộ - Phụng Hiệp 22

Bảng 3.7 – Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến Quản Lộ - Phụng Hiệp 24

Bảng 3.8– Thống kê cầu trên tuyến Quốc Lộ 80 (Mỹ Thuận – Vàm Cống) 24

Bảng 3.9 – Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến Quốc Lộ 80 25

Bảng 3.10 – Thống kê cầu trên tuyến cao tốc TP.HCM – Long Thành – Dầu Giây 25

Bảng 3.11 – Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến cao tốc TP.HCM – Long Thành – Dầu Giây 25

Bảng 3.12 – Thống kê cầu tuyến cao tốc đoạn TP.HCM – Trung Lương 26

Bảng 3.13 – Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến cao tốc đoạn TP.HCM – Trung Lương 26

Bảng 3.14 – Tỉ lệ dầm sử dụng hiện nay (theo các dự án đã khảo sát) 27

Bảng 3.15 – Thống kê chiều rộng cầu trong một số dự án hiện nay 27

Bảng 4.1 – Điều kiện liên kết gối 62

Bảng 4.2 – Thông số vật liệu 63

Bảng 4.3 – Mômen uốn dầm I24.54 68

Bảng 4.4 – Tỷ số mômen uốn SupMy dầm I24.54 69

Bảng 4.5 – Mômen xoắn dầm I24.54 70

Bảng 4.6 – Tỷ số mômen xoắn SupMx dầm I24.54 70

Bảng 4.7 – Mômen uốn ngang dầm I24.54 71

Bảng 4.8 – Tỷ số mômen uốn SupMz dầm I24.54 72

Bảng 4.9 – Lực cắt dầm I24.54 73

Bảng 4.10 – Tỷ số lực cắt SupQz dầm I24.54 74

Bảng 4.11 – Phản lực gối dầm I24.54 75

Bảng 4.12 – Tỷ số phản lực gối SupRz dầm I24.54 75

Bảng 4.13 – Mômen uốn dầm ngang (Kết cấu nhịp dầm I24.54) 76

Bảng 4.14 – Tỷ số mômen uốn dầm ngang SupMny dầm I24.54 77

Trang 9

Bảng 4.15 – Lực cắt dầm ngang (Kết cấu nhịp dầm I24.54) 78

Bảng 4.16 – Tỷ số lực cắt dầm ngang SupQnz dầm I24.54 78

Bảng 4.17– Hệ số qui đổi nội lực dầm I24.54 80

Bảng 4.18– Hệ số qui đổi nội lực dầm ngang (kết cấu nhịp I24.54) 81

Bảng 4.19 – Mômen uốn dầm I33 82

Bảng 4.20 – Tỷ số mômen uốn SupMy dầm I33 83

Bảng 4.21 – Mômen xoắn dầm I33 84

Bảng 4.22 – Tỷ số mômen xoắn SupMx dầm I33 84

Bảng 4.23 – Mômen uốn ngang dầm I33 85

Bảng 4.24 – Tỷ số mômen uốn SupMz dầm I33 86

Bảng 4.25 – Lực cắt dầm I33 87

Bảng 4.26 – Tỷ số lực cắt SupQz dầm I33 88

Bảng 4.27 – Phản lực gối dầm I33 89

Bảng 4.28 – Tỷ số phản lực gối SupRz dầm I33 90

Bảng 4.29 – Mômen uốn dầm ngang (Kết cấu nhịp dầm I33) 91

Bảng 4.30 – Tỷ số mômen uốn dầm ngang SupMny dầm I33 92

Bảng 4.31 – Lực cắt dầm ngang (Kết cấu nhịp dầm I33) 93

Bảng 4.32 – Tỷ số lực cắt dầm ngang SupQnz dầm I33 93

Bảng 4.33– Hệ số qui đổi nội lực dầm I33 95

Bảng 4.34– Hệ số qui đổi nội lực dầm ngang (kết cấu nhịp I33) 96

Bảng 4.35 – Mômen uốn dầm super T 97

Bảng 4.36 – Tỷ số mômen uốn SupMy dầm super T 98

Bảng 4.37 – Mômen xoắn dầm super T 99

Bảng 4.38 – Tỷ số mômen xoắn SupMx dầm super T 99

Bảng 4.39 – Mômen uốn ngang dầm super T 100

Bảng 4.40 – Tỷ số mômen uốn SupMz dầm super T 101

Bảng 4.41 – Lực cắt dầm super T 102

Bảng 4.42 – Tỷ số lực cắt SupQz dầm super T 102

Bảng 4.43 – Phản lực gối dầm super T 103

Bảng 4.44 – Tỷ số phản lực gối SupRz dầm super T 104

Trang 10

Bảng 4.45 – Mômen uốn dầm ngang (Kết cấu nhịp dầm super T) 105

Bảng 4.46 – Tỷ số mômen uốn dầm ngang SupMny dầm super T 105

Bảng 4.47 – Lực cắt dầm ngang (Kết cấu nhịp dầm super T) 106

Bảng 4.48 – Tỷ số lực cắt dầm ngang SupQnz dầm super T 107

Bảng 4.49– Hệ số qui đổi nội lực dầm super T 108

Bảng 4.50– Hệ số qui đổi nội lực dầm ngang (kết cấu nhịp super T) 109

BẢNG TỔNG HỢP CÁC BIỂU ĐỒ NỘI LỰC (DẦM I24.54, I33, SUPER T) 211

Bảng hệ số qui đổi nội lực dầm chủ 215

Bảng hệ số qui đổi nội lực dầm ngang 218

Trang 11

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biều đồ 3.1 – Mối quan hệ giữa độ dốc siêu cao, bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế

ứng với trường hợp cho phép thiết kế độ dốc siêu cao tối đa là 10% [23] 15

Biều đồ 3.2 – Mối quan hệ giữa độ dốc siêu cao, bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế ứng với trường hợp cho phép thiết kế độ dốc siêu cao tối đa là 8% [23] 16

Biều đồ 3.3 – Mối quan hệ giữa độ dốc siêu cao, bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế ứng với trường hợp cho phép thiết kế độ dốc siêu cao tối đa là 6% [23] 17

Biều đồ 3.4 – Mối quan hệ giữa độ dốc siêu cao, bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế ứng với trường hợp cho phép thiết kế độ dốc siêu cao là 4% [24] 19

Biều đồ 3.5 – Mối quan hệ giữa độ dốc siêu cao, bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế ứng với trường hợp cho phép thiết kế độ dốc siêu cao là 6% [24] 19

Biểu đồ 4.1 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến sự phân bố mômen uốn dầm I24.54 69

Biểu đồ 4.2 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến mômen xoắn dầm I24.54 71

Biểu đồ 4.3 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến mômen uốn ngang dầm I24.54 72

Biểu đồ 4.4 – Ảnh hưởng của độ dốc siêu cao đến lực cắt dầm I24.54 74

Biểu đồ 4.5 – Ảnh hưởng của độ dốc siêu cao đến phản lực gối dầm I24.54 76

Biểu đồ 4.6 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến sự phân bố mômen uốn dầm ngang 77

Biểu đồ 4.7 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến sự phân bố lực cắt dầm ngang 79

Biểu đồ 4.8 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến sự phân bố mômen uốn dầm I33 83

Biểu đồ 4.9 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến mômen xoắn dầm I33 85

Biểu đồ 4.10 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến mômen uốn ngang dầm I33 87

Biểu đồ 4.11 – Ảnh hưởng của độ dốc siêu cao đến lực cắt dầm I33 89

Biểu đồ 4.12 – Ảnh hưởng của độ dốc siêu cao đến phản lực gối dầm I33 91

Biểu đồ 4.15 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến sự phân bố mômen uốn dầm super T 98

Biểu đồ 4.16 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến mômen xoắn dầm super T 100

Biểu đồ 4.17 – Ảnh hưởng độ dốc siêu cao đến mômen uốn ngang dầm super T 101

Biểu đồ 4.18 – Ảnh hưởng của độ dốc siêu cao đến lực cắt dầm super T 103

Biểu đồ 4.19 – Ảnh hưởng của độ dốc siêu cao đến phản lực gối dầm super T 104

Trang 12

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 4

1.3 Giới hạn đề tài nghiên cứu 5

1.4 Nội dung nghiên cứu của đề tài 5

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CẦU CÓ BỐ TRÍ SIÊU CAO 6

2.1 Giới thiệu một số công trình cầu có bố trí siêu cao trong thực tế 6

2.2 Những nội dung nghiên cứu khi thiết kế cầu cong có bố trí siêu cao, dầm giản đơn BTCT DƯL 10

2.3 Công trình đã nghiên cứu về có bố trí độ dốc siêu cao: 11

CHƯƠNG 3: PHẠM VI NGHIÊN CỨU VỀ CẦU CÓ BỐ TRÍ SIÊU CAO CỦA ĐỀ TÀI 12

3.1 Biến số nghiên cứu 12

3.1.1 Định nghĩa biến số 12

3.1.2 Phạm vi biến số 13

3.2 Phân chia độ dốc siêu cao & ảnh hưởng đến thiết kế cầu 28

3.3 Các loại dầm nghiên cứu & qui trình áp dụng 28

3.3.1 Các loại dầm nghiên cứu 28

3.3.2 Qui trình áp dụng 28

3.4 Giới thiệu các lý thuyết tính toán cầu cong: 29

3.4.1 Tính toán cầu cong chịu uốn và xoắn thuần túy: 29

3.4.2 Tính toán dầm cong theo lý thuyết thanh thành mỏng: 32

3.4.3 Tính toán dầm cong theo phương pháp phần tử hữu hạn: 35

3.5 Phần mềm sử dụng và Phương pháp mô hình phân tích 48

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH MÔ HÌNH KẾT CẤU 49

4.1 Lý thuyết phân tích cầu có bố trí siêu cao 49

4.2 Đặc điểm kết cấu nhịp các loại dầm nghiên cứu 49

4.2.1 Kết cấu nhịp dầm I (L=24.54m) 49

4.2.2 Kết cấu nhịp dầm I (L=33.0m) 53

Trang 13

4.2.3 Dầm super T (L= 38.2m) 57

4.3 Mô hình hoá kết cấu 61

4.4 Phân tích dầm I, L= 24.54m 67

4.4.1 Kết quả phân tích dầm I, L= 24.54m 68

4.4.1.1 Nội lực dầm chủ 68

4.4.1.2 Nội lực dầm ngang 76

4.4.2 Tổng hợp kết quả dầm I, L= 24.54m 79

4.5 Phân tích dầm I, L= 33.0m 82

4.5.1 Kết quả phân tích dầm I, L= 33.0m 82

4.5.2 Tổng hợp kết quả dầm I, L= 33.0m 94

4.6 Phân tích dầm super T, L= 38.2m 97

4.6.1 Kết quả phân tích dầm super T, L= 38.2m 97

4.6.2 Tổng hợp kết quả dầm super T, L= 38.2m 107

4.7 Công bố kết quả và Ứng dụng thực tiễn 110

4.8 Hướng nghiên cứu tiếp theo 111

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 114

CÁC PHỤ LỤC TÍNH TOÁN VÀ CÁC BẢNG BIỂU 116

PHỤ LỤC A – KẾT QUẢ CHI TIẾT DẦM I24.54 116

1 Độc dốc isc = 0% 116

Trang 14

PHỤ LỤC B – KẾT QUẢ CHI TIẾT DẦM I33 148

PHỤ LỤC C – KẾT QUẢ CHI TIẾT DẦM SUPER T 180

BẢNG TỔNG HỢP CÁC BIỂU ĐỒ NỘI LỰC (DẦM I24.54, I33, SUPER T) 211

Bảng hệ số qui đổi nội lực dầm chủ 215

Bảng hệ số qui đổi nội lực dầm ngang 218

LÝ LỊCH KHOA HỌC 219

Trang 15

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Trong khoảng hơn một thập niên trở lại đây, cùng với sự phát triển của thế giới thì ở Việt Nam cũng có sự phát triển mạnh mẽ về cơ sở hạ tầng, đặc biệt là mạng lưới giao thông vận tải mà công trình cầu là một phần của mạng lưới đó Chính vì vậy, yêu cầu người kỹ sư phải nắm vững kiến thức về kết cấu cầu để đảm bảo quá trình thiết kế, khai thác an toàn, tiện lợi

và hiệu quả Tuy nhiên trong thực tế thiết kế cầu hiện nay, người kỹ sư thiết kế thường sử dụng các kết cấu định hình, đặc biệt là dầm giản đơn được đúc sẵn trong nhà máy Thế nhưng một số kết cấu định hình này không chỉ rõ các yêu cầu kỹ thuật đối với cầu trong đường cong, có độ dốc siêu cao (Superelevation) Mà ta biết có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc thiết kế cầu có bố trí độ dốc siêu cao như: cầu nằm trong đường cong bằng, cầu dẫn vào các nút giao thông, cầu nhỏ phụ thuộc vào hướng tuyến,…Nói chung, cầu có bố trí siêu cao đã xuất hiện với mật độ ngày một nhiều Tuy nhiên, việc tính toán thiết kế cầu có bố trí siêu cao hiện nay (với nhiều độ dốc siêu cao) được thực hiện như cầu thẳng không có siêu

cao bình thường, điều này chưa phản ánh đúng với thực tế, cầu có bố trí siêu cao cần được

phân tích tính toán trong mạng dầm không gian do các sự bố trí dầm có sự thay đổi như: sự

bố trí các dầm dọc có cao độ khác nhau, tải trọng làn trong đường cong thì có thêm lực ly tâm, Những thay đổi này làm sự phân bố nội lực cho từng dầm có khác biệt so với trường hợp cầu thẳng không có bố trí siêu cao bình thường Thực tế trong quá trình khai thác những cầu có bố trí siêu cao đã cho thấy: cầu có bố trí siêu cao thường bị các hư hỏng cục bộ tại vị trí khác nhau [17,18,21] như: nứt bản mặt cầu, dầm ngang hay dầm chủ …Điều này cũng là vấn đề cần lưu ý trong quá trình khai thác của cầu Vì vậy, cầu có bố trí siêu cao cần được xem xét một cách cụ thể và mang tính khoa học hơn về các vấn đề riêng của nó,

và đây cũng chính là nội dung của luận văn Trong thời gian cho phép thực hiện đề tài, tác

giả sẽ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc siêu cao đến nội lực của hệ dầm chủ

và dầm ngang trong cầu cong nhịp giản đơn dùng dầm BTCT DƯL

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

 Nghiên cứu sự phân bố nội lực của hệ dầm chủ và dầm ngang trong cầu cong có bố trí siêu cao, độ dốc siêu cao thay đổi từ 2%~8%;

 So sánh kết quả nội lực giữa cầu có bố trí siêu cao và cầu không có bố trí siêu cao, lập bảng hệ số qui đổi nội lực cho cầu có bố trí siêu cao;

Trang 16

 Khuyến cáo về cấu tạo trong cầu có bố trí siêu cao đối với các loại dầm nghiên cứu

1.3 Giới hạn đề tài nghiên cứu

Trong thời gian cho phép thực hiện, luận văn sẽ tập trung trình bày những vấn đề cơ bản của cầu cong có bố trí siêu cao gồm: độ dốc siêu cao (2%~8%); dầm giản đơn (xét những dầm BTCT DƯL thông dụng); chiều rộng mặt cầu (chọn một chiều rộng cố định); khoảng cách

bố trí dầm (mỗi loại dầm chỉ xét một khoảng bố trí); bố trí các dầm ngang luôn song song nhau; điều kiện liên kết gối (xét mỗi dầm gồm 2 liên kết gối: 1 bên gối cố định và 1 bên di động) và kết cấu làm việc trong giai đoạn hoàn thành (không xét các giai đoạn xây dựng) Ngoài ra, trong đề tài này chú trọng nghiên cứu về độ dốc siêu cao, do đó tác giả tạm giới hạn tương đối hướng tuyến (bán kính cong R650m) và khảo sát sự thay đổi của độ dốc siêu cao cho từng cấp đường tương ứng với R đã chọn sao cho sự ảnh hưởng của bán kính cong

là không đáng kể Chi tiết cụ thể các số liệu nghiên cứu được trình bày trong phần tiếp theo của luận văn

1.4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

Trên cơ sở mục tiêu nghiên cứu đã nêu, nội dung nghiên cứu của luận văn được chia thành các chương với nội dung sau:

 Chương 1: Mở đầu;

 Chương 2: Tổng quan về cầu có bố trí siêu cao;

 Chương 3: Phạm vi nghiên cứu cầu có bố trí siêu cao của đề tài;

 Chương 4: Phân tích mô hình kết cấu;

 Chương 5: Kết luận & Kiến nghị

Trang 17

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CẦU CÓ BỐ TRÍ SIÊU CAO

-o0o -

2.1 Giới thiệu một số công trình cầu có bố trí siêu cao trong thực tế

Trước khi phân tích các trường hợp cụ thể, cần có những hiểu biết cụ thể hơn về công trình cầu có bố trí siêu cao, do đó phần tiếp theo sẽ giới thiệu những công trình cầu có bố trí siêu cao trong thực tế hiện nay

Công trình cầu có bố trí siêu cao xuất hiện ngày một nhiều do yêu cầu của hướng tuyến,

do địa hình địa mạo của khu vực…Các dự án được giới thiệu dưới đây sẽ minh hoạ rõ hơn

về loại kết cấu này:

 Cầu Long Kiểng, dự án cầu Long Kiểng, Rạch Đỉa: cầu bắc qua rạch Đỉa có sơ đồ

kết cấu nhịp: 6x24.54m+33m+6x24.54m Độ dốc siêu cao của cầu là 2%

 Cầu Thầy Tiêu NM – trên đường Nguyễn Văn Linh, đô thị Nam Sài Gòn: cầu bắc qua

rạch Thầy Tiêu (hình 2.1) có sơ đồ kết cấu nhịp: 3x24.54m, cầu nằm trong đường cong bằng R= 753.00m Độ dốc siêu cao của cầu là 3%

Trang 18

Hình 2.1 – Cầu Thầy Tiêu Vệt NM

 Cầu Thầy Tiêu NF – trên đường Nguyễn Văn Linh, đô thị Nam Sài Gòn: cầu bắc qua

rạch Thầy Tiêu (hình 2.2) có sơ đồ kết cấu nhịp: 3x24.54m, cầu nằm trong đường cong bằng R= 775.00m Độ dốc siêu cao của cầu là 3%

Trang 19

Hình 2.2 – Cầu Thầy Tiêu Vệt NF

 Cầu Thầy Tiêu SF – trên đường Nguyễn Văn Linh, đô thị Nam Sài Gòn: cầu bắc qua

rạch Thầy Tiêu có sơ đồ kết cấu nhịp: 2x24.54m, cầu nằm trong đường cong bằng R= 825.00m Độ dốc siêu cao của cầu là 3%

 Cầu Gò Dầu – trên đường Xuyên Á: cầu nằm trên trục đường Xuyên Á, nối Tp HCM

và Tây Ninh (hình 2.3) có sơ đồ kết cấu nhịp: 40+80+120+80+3x40m Độ dốc siêu cao của cầu là 2%

Hình 2.3 – Cầu Gò Dầu – Xuyên Á

Trang 20

 Cầu Gò Dầu 2 – trên đường Xuyên Á: cầu nằm trên trục đường Xuyên Á, nối Tp

HCM và Tây Ninh (hình 2.4) có sơ đồ kết cấu nhịp: 2x24.54+35+53+35+5x24.54m

Độ dốc siêu cao của cầu là 2%

Hình 2.4 – Cầu Gò Dầu2 – Xuyên Á

 Cầu Ruột Ngựa – trên đường Cao tốc Long Thành Dầu Giây: cầu nằm trên trục

đường Long Thành Dầu Giây, (hình 2.5) có sơ đồ kết cấu nhịp: 9x40m Độ dốc siêu cao của cầu là 2%

Hình 2.5 – Cầu Ruột Ngựa – Cao tốc Long Thành Dầu Giây

đường Long Thành Dầu Giây, (hình 2.6) có sơ đồ kết cấu nhịp: 8x40m Độ dốc siêu cao của cầu là 3%

Trang 21

Hình 2.6 – Cầu Vượt Tỉnh lộ 25 – Cao tốc Long Thành Dầu Giây

 Ngoài ra trên đường Cao tốc Long Thành Dầu Giây còn có nhiều cầu cong và bố trí

siêu cao, đang được triển khai thi công

Trên đây đã trình bày một số công trình mà tác giả đã thu thập từ các dự án đã triển khai Ngoài ra, còn rất nhiều công trình khác đang được thiết kế, thi công và khai thác trong thực

tế hiện nay Qua đó, chúng ta thấy được sự phong phú và đa dạng của loại kết cấu này Vì vậy, nghiên cứu về cầu có bố trí siêu cao trở thành một nhu cầu tất yếu hiện nay

2.2 Những nội dung đã và đang được nghiên cứu khi thiết kế cầu cong có bố trí siêu cao, dầm giản đơn BTCT DƯL

Công tác thiết kế cầu có bố trí siêu cao cần được xem xét, nghiên cứu một cách thỏa đáng, những vấn đề cơ bản cần nghiên cứu cụ thể như sau:

 Sự phân bố nội lực tại các vị trí khác nhau trong các dầm chủ và dầm ngang do ảnh hưởng của độ dốc siêu cao và chiều dài nhịp dầm khác nhau;

 Ảnh hưởng của độ dốc siêu cao đến sự thiết kế mố, trụ;

 Ảnh hưởng của độ dốc siêu cao đến sự phân bố mômen uốn trong bản mặt cầu;

 Nghiên cứu bố trí các dầm ngang trong cầu có bố trí siêu cao để phân bố tải trọng tối

Trang 22

 Nghiên cứu mômen xoắn và biến dạng xoắn của các dầm trong cầu có bố trí siêu cao;

 Nghiên cứu chiều dày và ứng xử của bản mặt cầu tại các vị trí gần khe co giãn trong cầu có bố trí siêu cao;

 Ảnh hưởng kết hợp của momen xoắn & lực dọc, nhiệt độ đến sự làm việc của hệ dầm giản đơn liên tục hóa…

2.3 Công trình đã nghiên cứu về có bố trí độ dốc siêu cao:

Các vấn đề về cầu có bố trí siêu cao đã được nghiên cứu bởi nhiều tác giả với những nội dung:

 Woo Seok Kim; Jeffrey A Laman; and Daniel G Linzell [1] nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc siêu cao và bán kính cong đến mômen của các dầm chủ giữa cầu thẳng

và cầu có bố trí siêu cao

 Tiêu chuẩn AASHTO 1993 [2], qui định về thiết kế cầu cong

 Schelling, D., Namini, A H., and Fu, C C [3] nghiên cứu sự tương tác giữa các kết cấu chịu lực trong cầu cong dầm giản đơn có siêu cao

 Brockenbrough, R L [4] nghiên cứu các hệ số phân bố của các dầm chủ trong cầu cong dầm giản đơn

 McElwain, B A., and Laman, J A [5] nghiên cứu bằng mô hình thực nghiệm hành vi ứng xử theo phương ngang khi chịu lực của các dầm chủ trong cầu cong dầm giản đơn

 Yoo, C H., and Littrell [6] phân tích bằng các kỹ thuật hồi qui tuyến tính và phi tuyến sự tương tác ngang để dự đoán tỷ lệ giữa cầu thẳng và cầu cong dầm giả đơn về: ứng suất uốn lớn nhất; ứng suất xoắn lớn nhất; và độ võng tối đa tối đa cho một cây cầu cong

 CHAPTER 18 of Design and Engineering Manual [8] nghiên cứu chiều dày của bản mặt cầu đối với cầu cong

 Chen Bo [21] nghiên cứu ảnh hưởng của mômen xoắn và biến dạng xoắn trong cầu cong dầm giản đơn và lựa chọn phương án kết cấu hạ tầng phù hợp

Những nghiên cứu trên đây phù hợp với những điều kiện nhất định (chiều dài dầm, độ dốc siêu cao…) Trong luận văn, tác giả sẽ lựa chọn những đối tượng nghiên cứu phù hợp với điều kiện Việt Nam

Trang 23

CHƯƠNG 3: PHẠM VI NGHIÊN CỨU VỀ CẦU CÓ BỐ TRÍ

SIÊU CAO CỦA ĐỀ TÀI

-o0o - 3.1 Biến số nghiên cứu

3.1.1 Định nghĩa biến số

Như đề cập mục 1.3 (phần mở đầu), các biến số nghiên cứu cần được định nghĩa và ký hiệu

thống nhất trong luận văn gồm:

xe chạy, dốc về phía bụng đường cong Siêu cao được thực hiện bằng cách quay phần

xe chạy ở phía lưng đường cong quanh tim đường để phần xe chạy có cùng một độ

dốc, sau đó vẫn tiếp tục quay quanh tim đường tới lúc đạt độ dốc siêu cao Kí hiệu: i sc

(đơn vị %)

Hình 3.1 – Sơ đồ cấu tạo siêu cao

 Khi xe chạy trong đường cong, xe phải chịu nhiều điều kiện bất lợi so với khi chạy trong đường thẳng Trong đó, một trong những trường hợp bất lợi đó là lực ly tâm, lực này nằm ngang trên mặt phẳng thẳng góc với trục chuyển động, hướng ra ngoài đường cong Lực ly tâm có tác dụng xấu, có thể gây lật đổ xe, gây trượt ngang, làm cho việc điều khiển xe khó khăn, gây khó chịu cho hành khách, gây hư hỏng cho hàng hoá Do đó, để hạn chế vấn đề này, người ta mới đề ra biện pháp như sau: đáng

Trang 24

lẽ phần chạy xe bên ngoài có độ dốc đổ ra lưng đường cong thì ta làm dổ vào bên trong (dốc một mái) và làm độ dốc khá lớn Chiều cao bất thường làm thêm dốc đổ

vào bụng đường cong được gọi là siêu cao

 Lực ly tâm được lấy bằng tích số của các trọng lượng trục của xe tải hay xe hai trục

với hệ số C lấy như sau:

Phải áp dụng hệ số làn quy định trong Điều 3.6.1.1.2 – 22 TCN 272-05

Lực ly tâm tác dụng theo phương nằm ngang cách phía trên mặt đường 1800mm

 Loại dầm: mỗi loại dầm được đặc trưng bởi chiều dài dầm, gồm có hai loại: chiều dài

toàn bộ dầm, kí hiệu: L (đơn vị mét) và chiều dài tính toán dầm (tính trong phạm vi hai gối), kí hiệu: L tt (đơn vị mét)

 Khoảng cách bố trí hai dầm liền kề: tùy theo mỗi loại dầm mà có những khoảng cách

bố trí hai dầm liền kề tương ứng Kí hiệu: B (đơn vị mét)

Hình 3.2 – Khoảng cách bố trí 2 dầm liền kề

3.1.2 Phạm vi biến số

Mục đích của luận văn xuất phát từ các yêu cầu thực tế của công tác thiết kế hiện nay, vì vậy để kết quả nghiên cứu ứng dụng để thiết kế các công trình trong thực tế thì các biến số này tác giả xác định trên hai cơ sở chính là: các công trình thực tế và tham khảo qui trình

Trang 25

thiết kế hiện hành cũng như các nghiên cứu về độ dốc siêu cao của các tác giả khác Từ những nguồn số liệu này, tác giả sẽ chọn ra những thông số có tần suất lớn nhất làm đại diện Cách xác định cụ thể giá trị các biến số như sau:

 Độ dốc siêu cao i sc (%): độ dốc siêu cao có tác dụng làm giảm hiệu quả xấu của lực

ly tâm, nhưng không phảo là không có giới hạn Giới hạn của độ dốc siêu cao là không bị trượt khi mặt đường bị trơn, nhất là khi bị phủ băng giá Vì vậy quy trình của Nga quy định siêu cao tối đa là 6% trong khi ở Pháp và các nước Châu Âu, ít băng giá hơn, quy định 10% Nước ta không có băng giá nhưng trong dòng xe còn nhiều xe chạy chậm, xe thô sơ nên tiêu chuẩn TCVN 4054 – 05 cũng quy định độ dốc tối đa của siêu cao là 6%, cụ thể như sau:

Bảng 3.1 – Độ dốc siêu cao ứng với theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế [10]

Tốc độ thiết

kế, Vtk, km/h

làm siêu cao

Trang 26

Năm giá trị độ dốc siêu cao lớn nhất thường dùng:

 Đối với những khu vực đô thị, sử dụng giá trị độ dốc siêu cao lớn nhất: 4%, 6%

 Đối với những khu vực thường có băng tuyết, sử dụng giá trị độ dốc siêu cao lớn

nhất: 6%, 8%

 Đối với những khu vực không có bằng hoặc tuyết, hạn chế các dòng xe chậm, thiết bị

xây dựng và thiết bị chính, sử dụng giá trị độ dốc siêu cao lớn nhất: 10%, 12%.)

 Trong quy trình thiết kế của Cục Giao thông tiểu Bang Washington, tại chương

12 có nói riêng về độ dốc siêu cao [23], trong đó có quy định cụ thể về độ dốc siêu cao, bán kính cong, tốc độ thiết kế:

Biều đồ 3.1 – Mối quan hệ giữa độ dốc siêu cao, bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế ứng với trường

hợp cho phép thiết kế độ dốc siêu cao tối đa là 10% [23]

Trang 27

Trang 28

Trang 29

 Trong quy trình thiết kế của Sở Giao thông vận tải (DelDOT Road Design Manual) tại chương 5 cũng nói riêng về độ dốc siêu cao [24], ở đây người ta chọn dùng các loại độ dốc siêu cao là : 2%, 4%, 6% và loại đặt biệt Trong đó, với 2 loại độ dốc siêu cao hay dùng là 4% và 6% có quy định cụ thể về mối quan hệ giữa độ dốc siêu cao, bán kính cong, tốc độ thiết kế:

Trang 30

hợp cho phép thiết kế độ dốc siêu cao là 4% [24]

hợp cho phép thiết kế độ dốc siêu cao là 6% [24]

Qua các công trình nghiên cứu trên và kết hợp với khảo sát các công trình thực tế ở Việt Nam thì ta thấy phạm vi của độ dốc siêu cao vào khoảng 2%~8% và số gia của góc xiên là 1% Các giá trị này phù hợp với nhiều nghiên cứu đã thực hiện, mức độ phân chia số gia này đảm bảo phản ánh hầu hết các trường hợp trong thực tế và cũng đại diện cho nhiều cầu thực

tế hiện nay

Trang 31

 Chiều dài dầm L (m): chiều dài của từng loại dầm nghiên cứu được xác định bằng

phương pháp thống kê các công trình thực tế ở Việt Nam hiện nay (gồm cầu thẳng và cầu cong) Qua đó, ta sẽ chọn những loại dầm giản đơn chiếm đa số, thống kê mật độ

sử dụng dầm của từng dự án là cơ sở để xác định đối tượng dầm nghiên cứu

 Dự án Đường ôtô đến trung tâm xã Phú Mỹ và Phú Thuận: tuyến đường này đi

qua 2 xã Phú Mỹ và Phú Thuận, huyện Phú Tân, tỉnh Cà Mau Bảng thống kê cầu trên tuyến, chiều dài cầu & loại dầm sử dụng như sau:

Bảng 3.2 – Thống kê cầu trên tuyến Phú Mỹ - Phú Thuận

(m)

Chiều dài cầu (m) Loại dầm sử dụng Ghi chú

1 Kênh Biển Hồ 2x24.54+33+2x24.54 131.80 Dầm I, L= 33m, 24.54m Cầu thẳng

11 Kênh Giải Phóng 2x12+14+2x12 62.80 Dầm I, L= 12m,14m Cầu thẳng

15 Kênh Mỹ Thạnh 2x12+17+2x12 65.80 Dầm I, L= 12m,17m Cầu thẳng

16 Kênh Đòn Dông 2x12+15+2x12 63.80 Dầm I, L= 12m,15m Cầu thẳng

(Nguồn số liệu: YTANCORP)

Qua số liệu thống kê ở trên ta tính được mức độ phổ biến của từng loại dầm thông qua hai chỉ tiêu gồm: diện tích mặt cầu của từng loại dầm và phần trăm từng loại dầm trong số đó,

cụ thể như sau:

Bảng 3.3 – Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến Phú Mỹ - Phú Thuận

Phần trăm diện tích % 31.87% 33.18% 18.61% 3.86% 0.90% 11.59%

Trang 32

 Dự án Nâng cấp xây dựng hệ thống cầu trên đường DT854: tuyến đường này đi

qua huyện Châu Thành, tỉnh Đồng Tháp Bảng thống kê cầu trên tuyến, chiều dài cầu & loại dầm sử dụng như sau:

Bảng 3.4 – Thống kê cầu trên tuyến đường DT854

(m)

Chiều dài cầu (m)

Loại dầm sử dụng Ghi chú

2 Ba Thiên 12.5+24.54+12.5 56.40 Dầm I, L= 24.54m,

Dầm T, L= 12.5m Cầu thẳng

(Nguồn số liệu: VINACICO)

Từ đó, xác định tỷ lệ phần trăm diện tích mặt cầu ứng với từng loại dầm như sau:

Bảng 3.5– Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến đường DT854

Chỉ tiêu Đơn vị I24.54 T12.5 Diện tích mặt cầu m2 5104.32 900 Phần trăm diện tích % 85.01% 14.99%

 Dự án Quản Lộ - Phụng Hiệp: tuyến Quản Lộ – Phụng Hiệp xuyên qua các tỉnh

Sóc Trăng, Bạc Liêu, nối liền tỉnh Hậu Giang Bảng thống kê cầu trên tuyến, chiều dài cầu & loại dầm sử dụng như sau:

Trang 33

Bảng 3.6 – Thống kê cầu trên tuyến Quản Lộ - Phụng Hiệp

(m)

Chiều dài cầu (m) Loại dầm sử dụng Chi chú

1 Kênh Phụng Hiệp 2 4x33+48+72+48+4x33 433.30 Dầm I, L= 33m Cầu thẳng

3 Kênh Tăng Phước 5x24.54+33+5x24.54 279.70 Dầm I, L= 24.54m Cầu thẳng

4 Kênh Mỹ Khánh 5x24.54+33+5x24.54 279.70 Dầm I, L= 24.54m Cầu thẳng

5 Kênh Trà Cú 5x24.54+33+5x24.54 279.70 Dầm I, L= 24.54m Cầu thẳng

8 Kênh sáng ngã năm 5x24.54+33+5x24.54 279.70 Dầm I, L= 24.54m Cầu thẳng

9 Kênh Ngan Dừa 5x24.54+33+5x24.54 279.70 Dầm I, L= 24.54m Cầu thẳng

12 Kênh Chú Chí 7x24.54+33+7x24.54 378.06 Dầm I, L= 24.54m Cầu thẳng

13 Kênh Láng Trâm 5x24.54+33+5x24.54 279.70 Dầm I, L= 24.54m Cầu thẳng

14 Kênh Cái Nhúc 5x24.54+33+5x24.54 279.70 Dầm I, L= 24.54m Cầu thẳng

23 Kênh Mái Dầm 15 + 24.54 + 15 55.44 Dầm T, L= 15m Cầu thẳng

Trang 34

STT Tên cầu Sơ đồ nhịp

(m)

Chiều dài cầu (m) Loại dầm sử dụng Chi chú

(Nguồn số liệu: TEDI SOUTH)

Trang 35

Bảng 3.7 – Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến Quản Lộ - Phụng Hiệp

Diện tích mặt cầu m2 47503.2 23102.6 17074.8 3801.6

Vĩnh Long, Đồng Tháp Bảng thể hiện chiều dài cầu, sơ đồ kết cấu nhịp và loại dầm sử dụng cho các cầu trên tuyến như sau:

Bảng 3.8– Thống kê cầu trên tuyến Quốc Lộ 80 (Mỹ Thuận – Vàm Cống)

(m)

1 Cái Gia lớn 2x24.54+33+2x24.54 132.16 Dầm I, L=24.54m Cầu thẳng

3 Cái Tàu 2x24.54+33+2x24.54 132.16 Dầm I, L=24.54m Cầu thẳng

Trang 36

Bảng 3.9 – Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến Quốc Lộ 80

 Dự án Cao tốc TP.HCM – Long Thành – Dầu Giây: đường cao tốc Tp.Hồ Chí

Minh – Long Thành – Dầu Giây nối liền tam giác kinh tế Tp.Hồ Chí Minh – Đồng Nai – Bà Rịa-Vũng Tàu Bảng thống kê chiều dài , sơ đồ nhịp và loại dầm

sử dụng cho từng cầu:

Bảng 3.10 – Thống kê cầu trên tuyến cao tốc TP.HCM – Long Thành – Dầu Giây

(m)

2 Cầu Mương Kênh 6x40+42+63+42+4x40 547.00 Dầm Super T, 38.2m Cầu thẳng

6 Cầu Long Thành 13x40+80+3x130+80+13x40 1590.00 Dầm Super T, 38.2m Cầu thẳng

Bảng 3.11 – Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến cao tốc TP.HCM – Long Thành – Dầu Giây

Chỉ tiêu Đơn vị Super T I25.7 I20.7 Diện tích mặt cầu m2 122389.8 4722.4 5832.2

Trang 37

 Dự án đường cao tốc thành phố Hồ Chí Minh – Cần Thơ: (đoạn TP.HCM –

Trung Lương) dự án sẽ nối liền hai khu vực kinh tế quan trọng là thành phố Hồ

Chí Minh, đồng bằng sông Cửu Long và thành phố Cần Thơ Bảng dưới đây liệt

kê kết cấu nhịp sử dụng và chiều dài từng cầu trên tuyến

Bảng 3.12 – Thống kê cầu tuyến cao tốc đoạn TP.HCM – Trung Lương

cầu (m)

Loại dầm

sử dụng Ghi chú

3 Cầu Thanh Hà 4x33 + 3x40 + 4x33 385.2 Dầm I, 33.0m Cầu thẳng

4 Cầu Bến Lức 3x33 + 60 + 3x90 + 60 + 3x33 589.0 Dầm I, 33.0m Cầu thẳng

6 Cầu Tân An 4x40 + 70 + 110 + 70 + 4x40 571.3 Super T, 38.2m Cầu thẳng

7 Cầu Rạch Gốc 24.54 + 33 + 24.54 82.9 Dầm I, 24.54m Cầu thẳng

8 Cầu Tân Hương 24.54 + 33 + 24.55 82.9 Dầm I, 24.54m Cầu thẳng

9 Cầu Quản Thọ 1 3x24.54 + 33 + 3x24.54 181.2 Dầm I, 24.54m Cầu cong

Bảng 3.13 – Tỉ lệ dầm sử dụng trên tuyến cao tốc đoạn TP.HCM – Trung Lương

 Các công trình cầu khác:

Ngoài ra, còn nhiều dự án: dự án đường Bình Thuận (Phú Mỹ Hưng), dự án đường tỉnh 941

(An Giang), dự án Bốn Tổng – Một Ngàn (Hậu Giang), dự án đường xuyên Á, dự án Năm Căn – Đất Mũi, dự án mở rộng Quốc Lộ 1…sử dụng số lượng lớn loại dầm BTCT dự ứng lực như: dầm I (24.54m, 33m), dầm super T (38.2m) để thiết kế các công trình cầu trên tuyến

Qua các dự án khảo sát ở trên, ta lập bảng xác định mật độ sử dụng dầm Từ đó, xác định phạm vi dầm nghiên cứu thông qua bảng sau:

Trang 38

Bảng 3.14 – Tỉ lệ dầm sử dụng hiện nay (theo các dự án đã khảo sát)

T

Dầm I

Dầm T 33.0m 25.7m 24.54m 20.7m 17m 15m 14m 12m 15.0m 12.5m

27.4

bằng cách thống kê các công trình cầu hiện nay, từ đó chọn ra một giá trị chiều rộng cầu chiếm đa số để nghiên cứu, cụ thể xem bảng dưới đây:

Bảng 3.15 – Thống kê chiều rộng cầu trong một số dự án hiện nay

(m)

Loại dầm sử dụng phổ biến trên tuyến

Số dầm chủ

Khoảng cách dầm (m)

7 Cụm công nghiệp “Khí – Điện – Đạm” 12.00 Dầm I24.54 7 1.70

(Nguồn số liệu:YTANCORP, VINACICO, TEDI SOUTH)

Trang 39

Qua bảng số liệu trên (bảng 3.15) thì các dự án được thiết kế có chiều rộng chiếm đa số là 12.0m Vì vậy, ta chọn giá trị này làm đối tượng bề rộng mặt cầu nghiên cứu Về khoảng cách giữa các dầm, ứng với chiều rộng mặt cầu này, các dầm được bố trí với số lượng và khoảng cách nhất định (cụ thể xem bảng 3.15) Vì vậy, ta chọn khoảng cách bố trí dầm tương ứng cho từng loại như sau:

 Dầm super T, BTCT dự ứng lực : B= 2.44m ;

 Dầm BTCT dự ứng lực, mặt cắt chữ I : B= 1.74m ;

3.2 Phân chia độ dốc siêu cao & ảnh hưởng đến thiết kế cầu

Phân tích độ dốc siêu cao có xem xét ảnh hưởng của các độ dốc siêu cao sẽ đảm bảo quá trình tính toán phản ánh đúng với thực tế trạng thái làm việc của kết cấu Qua đó, ta xác định được kết cấu nào có giá trị nội lực bất lợi nhất để có những biện pháp xử lý thích hợp

Như đã đề cập trong mục 3.1.2 thì phạm vi độ dốc siêu cao nghiên cứu là : 2%~8%, mỗi giá

trị độ dốc siêu cao sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đến kết cấu cầu Vì vậy, để thuận tiện cho công tác nghiên cứu, tra cứu kết quả và có tham khảo các nghiên cứu trên thế giới thì ta chọn số gia góc xiên là 1% Với cách phân chia này, mỗi loại dầm sẽ có 07 trường hợp nghiên cứu

3.3 Các loại dầm nghiên cứu & qui trình áp dụng

3.3.1 Các loại dầm nghiên cứu

Qua các kết quả bảng 3.14, ta chọn các loại dầm chiếm tỷ lệ lớn để làm đối tượng nghiên

cứu Cụ thể các loại dầm nghiên cứu như sau:

 Dầm super T, BTCT dự ứng lực, chiều dài dầm L= 38.2m (H= 1.75m)

 Dầm BTCT dự ứng lực, mặt cắt chữ I, với các chiều dài sau:

 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05;

 Tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054-05;

 Tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2007;

Trang 40

3.4 Giới thiệu các lý thuyết tính toán cầu cong:

Hiện nay, trên thế giới tồn tại nhiều phương pháp tính toán cầu nói chung và cầu cong nói riêng : phương pháp tính toán dầm cong chịu uốn và xoắn thuần túy, phương pháp thanh thành mỏng, phương pháp ma trận chuyển, phương pháp phần tử hữu hạn Trong đó phương pháp phần tử hữu hạn được ứng dụng nhiều nhất do những ưu điểm vượt trội của nó trong phân tích kết cấu

3.4.1 Tính toán cầu cong chịu uốn và xoắn thuần túy:

Lý thuyết này có thể được ứng dụng cho các dầm cong có mặt cắt hình lăng trụ hay mặt cắt hình hộp trong đó chỉ có độ cứng chống uốn EIx và độ cứng chống xoắn GK được xem xét trong phân tích Trong trường hợp này, trọng tâm C trùng với tâm xoắn S, và đường trục dầm nằm dọc theo cung tròn với góc ở tâm  và bán kính cong R

 Trạng thái cân bằng lực:

Xét dầm cong có bán kính R, độ cứng chống uốn EIx và độ cứng chống xoắn GK

Hình 3 3

Trong đó:

p: Tải phân bố theo phương thẳng đứng

mT: Mô men xoắn phân bố quanh trục z

Qy: Lực cắt theo trục y

Mx: Mô men uốn quanh trục x

Tz: Mô men xoắn quanh trục z w: Độ võng theo trục y

: Góc quay quanh trục z

Tâm

Định dạng
Số trang	233
Dung lượng	8,59 MB