Nghiên cứu giải pháp đảm bảo giao thông thủy đối với cầu giao thông nông thôn vùng đồng bằng sông cửu long

- Về công nghệ : trên cơ sở nghiên cứu đưa ra dạng hình thức kết cấu lắp ghép có tính di động cao cho cầu giao thông nông thôn - Lấy ý kiến chuyên gia: quá trình nghiên cứu hoàn thiện nộ

MỤC LỤC

M Ở ĐẦU 1

I Tính cấp thiết của đề tài 1

II Mục tiêu của đề tài 1

III Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện 2

IV Kết quả đạt được của luận văn: 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HÌNH THỨC CẦU GTNT VÙNG ĐBSCL 3 1.1.Tổng quan về vùng ĐBSCL 3

1.1.1.Đặc điểm tự nhiên 3

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội, hạ tầng giao thông 5

1.2 Tổng quan về tình hình phát triển xây dựng cầu GTNT vùng ĐBSCL 7

1.2.1 Nhu cầu xây dựng cầu GTNT khu vực ĐBSCL 7

1.2.2 Tổng quan về kết cấu cầu 8

1.3 Nghiên cứu đánh giá, kết luận các ưu nhược điểm các dạng cầu đang áp dụng 12

1.3.1.Cầu dây văng 12

1.3.2 Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian 13

1.3.3 Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian có trụ giữa 13

1.3.4.Cầu thép kết cấu không gian bằng thép góc 14

1.3.5 Cầu bằng thép thanh mỏng có vách ngăn, nhồi bê tông 15

1.3.6 Cầu bê tông cốt thép dầm vòm liên hợp 15

1.3.7 Cầu bê tông lắp ghép 16

1.3.8 Cầu dầm thép- bê tông liên hợp 16

1.3.9 Cầu bê tông Super T 17

1.3.10 Cầu bê tông Super V 17

1.3.11 Cầu dầm vỏ mỏng BTCT 18

1.3.12 Cầu gỗ 18

1.4 Kết luận chương 1 19

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU HÌNH THỨC KẾT CẤU CẦU HỢP LÝ 20

2.1 Nghiên cứu các điều kiện địa chất, hình thức thi công xây dựng cầu vùng ĐBSCL 20

2.1.1 Điều kiện địa chất vùng ĐBSCL 20

2.1.2 Các hình thức thi công cầu giao thông 23

2.2 Nghiên cứu lựa chọn vật liệu, kết cấu hợp lý xây dựng cầu GTNT vùng ĐBSCL 27

2.2.1 Các dạng kết cấu cầu 27

2.2.2.Các dạng vật liệu làm cầu 32

2.3 Định hướng giải pháp 35

2.4 Nghiên cứu phương án cầu có khả năng di động đóng mở 38

2.4.1 Thiết bị đóng mở 39

2.4.3 Xác định phương án đóng mở cầu GTNT ĐBSCL 44

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MỘT CÔNG TRÌNH CẦU 46

3.1 Lựa chọn kích thước, khẩu độ cầu phù hợp với GTNT vùng ĐBSCL 46

3.1.1 Kích thước cầu GTNT theo 22TCN-210-92] 46

3.1.2 Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa TCVN 5664:2009 47

3.1.3 Lựa chọn thông số thiết kế 48

3.2 Tính toán kết cấu cầu theo phương án chọn 49

3.2.1 Tính toán thiết kế dầm dọc 51

3.2.2 Tính toán thiết kế dầm ngang 61

3.2.3 Lựa chọn kết cấu đóng mở 66

K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 73

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Bản đồ địa hình Đồng bằng sông Cửu Long 4

Hình 1.2: Phân loại theo vật liệu 8

Hình 1.3: Phân loại theo sơ đồ chịu lực 9

Hình 1.4: Phân loại theo mục đích sử dụng 10

Hình 1.5: Phân loại theo kết cấu vượt chướng ngại vật 11

Hình 1.6: Cầu dây văng 12

Hình 1.7: Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian 13

Hình 1.8: Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian có trụ giữa 14

Hình 1.9: Cầu thép kết cấu không gian bằng thép góc 15

Hình 1.10: Cầu bê tông lắp ghép 16

Hình 1.11: Cầu dầm thép-bê tông liên hợp 17

Hình 1.12: Cầu bê tông Super T 17

Hình 1.13: Cầu bê tông Super V 18

Hình 1.14: Cầu gỗ 18

Hình 2.1: Vận chuyển đá cát xây dựng đến công trường 24

Hình 2.2: Thi công ván khuôn để đúc cọc- Cọc BTCT đã đúc xong 24

Hình 2.3: Giàn khoan thi công cọc khoan nhồi 25

Hình 2.4: Thi công kết cấu hạ tầng 25

Hình 2.5: Thi công kết cấu thượng tầng 25

Hình 2.6: Cầu kết cấu dầm đơn giản 27

Hình 2.7: Cầu kết cấu dầm liên tục 27

Hình 2.8: Cầu kết cấu dầm mút thừa 28

Hình 2.9: Cầu kết cấu khung 28

Hình 2.10: Cầu kết cấu vòm 29

Hình 2.11: Cầu kết cấu giàn 30

Hình 2.12: Cầu kết cấu liên hợp 30

Hình 2.13: Cầu treo 31

Hình 2.14: So sánh BT cốt thép thường- BT ứng suất trước 34

Hình 2.15: Kết cấu cầu có thể di động 38

Hình 2.16: Cầu sử dụng thiết bị đóng mở thủ công 39

Hình 2.17: Cầu sử dụng Xilanh thủy lực 40

Hình 2.18: Cầu Tower Bridge đóng mở bằng hệ thống điều khiển được lập trình 40

Hình 2.19: Cầu dỡ lên 40

Hình 2.20: Cầu gấp khúc 41

Hình 2.21: Cầu cuộn tròn 41

Hình 2.22: Cầu trượt dài 42

Hình 2.23: Cầu bẩy 42

Hình 2.24: Cầu trượt lên 43

Hình 2.25: Cầu nâng lên 43

Hình 2.26: Cầu xoay 44

Hình 2.27: Cầu đối trọng 44

Hình 2.28: Sơ đồ bố trí công trình khi sử dụng kết cấu đóng mở và kết cấu thông thường 45

Hình 3.1: Sơ đồ tải trọng đoàn xe thiết kế theo 22TCN-210-92 48

Hình 3.2: Sơ đồ khi cầu khi kết cấu đóng mở 49

Hình 3.3: Sơ đồ kết cấu tổng thể 50

Hình 3.4: Sơ đồ tính toán 50

Hình 3.5: Mặt cắt ngang cầu 51

Hình 3.6: Dầm dọc, dầm ngang 51

Hình 3.7: Sơ đồ xếp tải theo phương ngang 53

Hình 3.8: Sơ đồ chất tải TTL dầm dọc 53

Hình 3.9: Sơ đồ chất tải cho xe TK dầm dọc 53

Hình 3.10: Sơ đồ chất tải cho xe thiết kế 54

Hình 3.11: Sơ đồ chất tải cho tĩnh tải 55

Hình 3.12: Cắt ngang dầm dọc 59

Hình 3.13: Dầm ngang 61

Hình 3.14: Sơ đồ chất tải TTL dầm ngang 61

Hình 3.15: Sơ đồ chất tải cho xe TK dầm ngang 61

Hình 3.16: Sơ đồ chất tải cho xe thiết kế dầm ngang 61

Hình 3.17: Sơ đồ chất tải cho tĩnh tải dầm ngang 62

Hình 3.18: Sơ đồ tính toán đối trọng 66

Hình 3.19: Sơ đồ tính toán ổn định 67

DANH M ỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Số lượng cầu đã xây dựng vùng ĐBSCL 7

Bảng 2.1: So sánh hình thức thi công tại chỗ & thi công lắp ghép 23

Bảng 2.2: Cấp phối bê tông theo phạm vi sử dụng 32

Bảng 2.3: Tổng hợp các dạng cầu ở đồng sông Cửu Long 35

Bảng 3.1: Kích thước cầu GTNT theo 22TCN-210-92 47

Bảng 3.2: Cấp kỹ thuật đường thủy nội địa 47

Bảng 3.3: Kích thước đội tàu theo cấp đường thủy nội địa Việt Nam 48

Bảng 3.4: Số liệu tính toán 49

Bảng 3.5 : Hệ số làn xe 52

Bảng 3.6: Hệ số xung kích 52

Bảng 3.7 : Tải trọng tác dụng cầu S11-2,5 55

Bảng 3.8 : Tung độ đường ảnh hưởng tại các mặt cắt cầu S11-2,5 55

Bảng 3.9 : Diện tích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt cầu S11-2,5 55

Bảng 3.10: Nội lực do hoạt tải gây ra cầu S11-2,5 56

Bảng 3.11: Nội lực do tĩnh tải gây ra cầu S11-2,5 56

Bảng 3.12: Nội lực tại các mặt cắt cầu S11-2,5 56

Bảng 3.13: Tải trọng tác dụng cầu S13-2,5 57

Bảng 3.14: Tung độ đường ảnh hưởng tại các mặt cắt cầu S13-2,5 57

Bảng 3.15: Diện tích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt cầu S13-2,5 57

Bảng 3.16: Nội lực do hoạt tải gây ra cầu S13-2,5 57

Bảng 3.17: Nội lực do tĩnh tải gây ra cầu S13-2,5 58

Bảng 3.18: Nội lực tại các mặt cắt cầu S13-2,5 58

Bảng 3.19: Kiểm tra ứng suất chính giữa nhịp cầu S11-2,5 60

Bảng 3.20- 3.21 : Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối cầu S11-2,5 60

Bảng 3.22: Kiểm tra ứng suất chính giữa nhịp cầu S13-2,5 60

Bảng 3.23-3.24 : Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối S13-2,5 60

Bảng 3.25: Tải trọng tác dụng dầm ngang 62

Bảng 3.26: Tung độ đường ảnh hưởng tại các mặt cắt dầm ngang 63

Bảng 3.27: Diện tích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt dầm ngang 63

Bảng 3.28: Nội lực do hoạt tải gây ra dầm ngang 63

Bảng 3.29: Nội lực do tĩnh tải dầm ngang 64

Bảng 3.30: Nội lực tại các mặt cắt dầm ngang 64

Bảng 3.31: Kiểm tra ứng suất chính giữa nhịp dầm ngang 65

Bảng 3.32-3.33 : Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối dầm ngang 65

Bảng 3.34: Trọng lượng dầm dọc, dầm ngang cầu S11- 2,5 67

Bảng 3.35: Trọng lượng cầu S11- 2,5 68

Bảng 3.36: Trọng lượngphần dầm dối trọng cầu S11- 2,5 68

Bảng 3.37: Lực căng T, trọng lượng đối trọng sơ đồ S11- 2,5 68

Bảng 3.38: Trọng lượng dầm dọc, dầm ngang cầu S13- 2,5 68

Bảng 3.39: Trọng lượng cầu S13- 2,5 68

Bảng 3.40: Trọng lượng phần dầm đối trong cầu S13- 2,5 69

Bảng 3.41: Lực căng T, trọng lượng đối trọng sơ đồ S13- 2,5 69

Bảng 3.42: Chọn cáp thép cho kết cấu 69

Bảng 3.43: Lực dọc trụ cầu sơ đồ S11- 2,5 70

Bảng 3.44: Lực dọc trụ cầu sơ đồ S13- 2,5 70

DANH M ỤC HÌNH VẼ

ĐT S11-2,5-01: Bản vẽ mặt bằng, chính diện, cắt ngang cầu S11-2,5

ĐT S11-2,5-02: Bản vẽ cấu tạo dầm nhịp 5,9m

ĐT S13-2,5-01: Bản vẽ mặt bằng, chính diện, cắt ngang cầu S13-2,5

ĐT S13-2,5-02: Bản vẽ cấu tạo dầm nhịp 6,9m

MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Giao thông vận tải (GTVT) khu vực ĐBSCL được xem có tiềm năng rất lớn Đường bộ có 40.932km, trong đó có 1.799km quốc lộ, 3.385km tỉnh lộ, 35.748 km hương lộ Nếu hình thành được một hệ thống giao thông đồng bộ, liên hoàn và kết

hợp được các hình thức vận tải sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển Nhưng rõ ràng kết cấu hạ tầng GTVT khu vực ĐBSCL hiện vẫn còn trong tình trạng kém

Đường bộ chưa thông: ĐBSCL chỉ có 5% đường nông thôn có giá trị vận

tải, số còn lại chỉ có giá trị giao thông cho dân đi bộ, đi xe đạp và xe gắn máy, 95%

đường còn lại cần được mở rộng và nâng cấp Quanh 13 tỉnh miền Tây chằng chịt

sông rạch, cù lao vẫn còn hàng trăm cây cầu xây từ đầu thế kỷ XX đến nay vẫn chưa được thay thế Để có thể lưu thông, người dân vẫn phải tận dụng những cây

cầu ọp ẹp

Đường sông vẫn tắc: Là vùng trọng điểm sản xuất nông sản hàng hoá xuất

khẩu, ước tính, hàng năm ĐBSCL có nhu cầu xuất nhập khẩu từ 12 tới 13 triệu tấn

hàng hoá Trong khi đường bộ chưa thông thì đường sông của vùng này cũng đang

xập xệ: Các sông rạch chằng chịt, thuyền ghe đi lại tấp nập, các cầu nhỏ chưa đảm

bảo được tĩnh không thông thuyền trong mùa nước lên Đặc biệt, khi cần phải nạo vét sửa chữa hệ thống kênh việc đưa các phương tiện thi công lớn vào là vô cùng khó khăn có khi phải phá dỡ các cầu nhỏ gây tốn kém và ảnh hưởng đến giao thông

bộ

Việc nghiên cứu một cách kỹ lưỡng giải pháp vật liệu và kết cấu nhằm đảm bảo giao thông thủy là hết sức cần thiết

Đề tài luận văn “Nghiên cứu giải pháp đảm bảo giao thông thủy đối với

c ầu giao thông nông thôn vùng đồng bằng sông Cửu Long” là việc làm rất cần

thiết để giải quyết vấn đề giao thông thủy đang còn tồn tại ở vùng ĐBSCL

II Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu cầu giao thông nông thôn có thể đóng

mở phục vụ giao thông thủy phù hợp với điều kiện của vùng đồng bằng sông Cửu Long

III Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện

Để thực hiện được các yêu cầu đặt ra, công tác nghiên cứu cần được tiếp cận theo các hướng sau:

- Về lý thuyết: Kế thừa các kết quả nghiên cứu về cầu giao thông

- Về công nghệ : trên cơ sở nghiên cứu đưa ra dạng hình thức kết cấu lắp ghép có tính di động cao cho cầu giao thông nông thôn

- Lấy ý kiến chuyên gia: quá trình nghiên cứu hoàn thiện nội dung, trình tự được tiến hành trên cơ sở ý kiến đóng góp của các chuyên gia chuyên ngành

Về phương pháp thực hiện:

- Phương pháp hệ thống điều tra thực địa

- Phương pháp thống kê và phân tích số liệu thực đo

- Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến chuyên gia về các nội dung nghiên

cứu

- Phân tích lý luận để lựa chọn giải pháp hợp lý

IV Kết quả đạt được của luận văn:

♦ Đánh giá được hiện trạng cầu GTNT Đồng bằng sông Cửu Long

♦ Đưa ra dạng kết cấu cầu GTNT đáp ứng yêu cầu giao thông thủy vùng Đồng bằng sông Cửu Long

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HÌNH THỨC CẦU GTNT VÙNG ĐBSCL 1.1 Tổng quan về vùng ĐBSCL

1.1.1.Đặc điểm tự nhiên

1.1 1.1.Vị trí địa lý

Sông Mekong dài 4.200 km, chảy qua 6 nước là Miến Điện, Trung Quốc, Thái Lan, Lào, Campuchia và Việt Nam, với diện tích lưu vực 795.000 km2, trong

đó vùng châu thổ sông Mekong 49.367 km2

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL)

là phần cuối cùng của châu thổ, bao gồm địa phận 13 tỉnh thành là Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Trà Vinh, TP Cần Thơ, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bến Tre, An Giang, Kiên Giang, Bạc Liêu và Cà Mau, có tổng diện tích tự nhiên khoảng 3,96 triệu ha, chiếm 79% diện tích toàn châu thổ và bằng 5% diện tích lưu vực sông Mekong ĐBSCL được giới hạn bởi: phía Bắc là biên giôi Việt Nam.Campuchia; phía Tây là biển Tây; phía Đông giáp biển Đông; phía Đông Bắc là sông Vàm Cỏ Đông và thành phố Hồ Chí Minh

1 1.1.2 Địa hình, địa mạo

ĐBSCL là vùng đất đai màu mỡ, điều kiện tự nhiên rất thuận lợi cho phát triển nông nghiệp Vì thế tuy hiện nay đang ở giai đoạn đầu của sự phát triển, mà

sản lượng đã tăng nhanh, tốc độ bình quân hàng năm 4.5% Đây là một đồng bằng

bồi tích, bằng phẳng và tương đối thấp, chỉ trừ một số núi sót lại ở Kiên Giang và

An Giang có độ cao trên 100m, phần còn lại cao độ dưới 5 m, phân chia như sau :

-Vùng đất phù sa cổ ven biên giới Việt Nam – Campuchia cao độ từ 2-5m -Vùng gò cao tự nhiên ven sông Tiền, sông Hậu cao độ 1-3m

-Vùng giồng cát ven biển có cao độ 1-5m

-Vùng còn lại có cao độ từ 0-1,2m

Do tác động của sông và biển, ĐBSCL chia ra nhiều dạng địa mạo khác nhau, như vùng đá gốc, vùng thềm phù sa cổ, vùng đồng bằng ngập lụt cửa sông,

vùng đồng bằng ven biển và vùng trũng đọng nước Mỗi nơi mang những đặc điểm

tự nhiên khác nhau rất đa dạng và phong phú

Hình 1.1 Bản đồ địa hình Đồng bằng sông Cửu Long

1 1.1.3 Mạng lưới sông ngòi, kênh mương

ĐBSCL có hệ thống sông rạch chằng chịt, được nối liền với nhau bằng

những kênh ngang Hệ thống sông rạch bao gồm các hệ thống sông chính như Cửu Long, Vàm Cỏ và hệ thống kênh mương theo hướng Bắc Nam

Mạng lưới sông ngòi, kênh rạch dày đặc cùng với chế độ thủy văn phức tạp,

phụ thuộc vào chế độ dòng chảy thượng nguồn, chế độ thủy triều biển Đông, biển Tây và mưa trên đồng bằng ĐBSCL có hệ thống sông ngòi, kênh rạch khá phong phú, bao gồm hệ thống sông thiên nhiên và kênh đào

- H ệ thống sông rạch thiên nhiên: Các hệ thống sông rạch thiên nhiên ở

ĐBSCL ngoài sông Mekong với 2 nhánh chính là sông Tiền, sông Hậu, các cửa ra

biển và sông nối Vàm Nao, còn có 2 hệ thống sông quốc tế khác là Vàm Cỏ (gồm Vàm Cỏ Đông.Vàm Cỏ Tây) và Giang Thành, và các hệ thống sông nội địa là Cái

Lớn.Cái Bé, Mỹ Thanh, Gành Hào, Ông Đốc, Bảy Háp , cùng một số rạch nhỏ

khác

- H ệ thống kênh đào: Hệ thống kênh đào ở ĐBSCL được phát triển chủ yếu

trong vòng hơn 1 thế kỷ nay, mục đích là phát triển nông nghiệp và giao thông

thủy Đến nay, hệ thống kênh đào đã được đan dày ở cả 3 cấp là kênh trục/kênh cấp

1, kênh cấp 2 và kênh cấp 3/nội đồng

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội, hạ tầng giao thông

1.1.2.1 Kinh tế xã hội

Dân số ĐBSCL hiện nay khoảng 17 triệu người, trong đó nông thôn chiếm khoảng 84,0%, thành thị chiếm 16,0% Mật độ bình quân là 400 người/km2

Phân

bố dân cư cũng không đều, một số khu vực như Cần Đước, Cần Giuộc, Gò Công có

mật độ khá cao với 500 750 người/km2

, trong khi ở các khu vực khó khăn ven biển như huyện Duyên Hải (Trà Vinh), Thới Bình, U Minh, Đầm Dơi, Ngọc Hiển (Cà Mau), Vĩnh Thuận, An Minh, Hòn Đất, Hà Tiên (Kiên Giang) chỉ có mật độ 100

200 người/km2

Theo dự báo phát triển dân số và chuyển dịch cơ cấu lao động trong quy hoạch tổng thể ĐBSCL sẽ giảm tốc độ tăng dân số hàng năm từ 0,04 0,06%, theo đó tốc độ tăng dân số sẽ giảm từ mức 1,7 1,75%/năm hiện nay xuống còn khoảng 1,45 1,55% vào năm 2005 và 1,25 1,35% vào năm 2010 Chuyển dịch cơ

cấu lao động theo hướng giảm dần lao động nông nghiệp

Phần lớn nhân dân là người Kinh, ngoài ra có người Khơme và người Hoa Các khu vực thuộc tỉnh Trà Vinh, Sóc Trăng có tỷ lệ người Khơme lên đến khoảng

20 40% Các tỉnh khác có tỷ lệ người Khơme trong khoảng 10 20% Người Hoa chiếm tỷ lệ rất nhỏ

Về tôn giáo, một bộ phận người kinh và người Hoa theo đạo phật, một số ít theo đạo thiên chúa Người Khơme chủ yếu theo đạo phật nhưng thờ cúng theo phong tục riêng

Sản xuất Lâm nghiệp, được quản lý chủ yếu qua các lâm ngư trường và các địa phương khoán trực tiếp cho dân quản lý Những năm gần đây, thực hiện chủ trương giao đất giao rừng cho dân, số dân sống trong rừng và sản xuất, quản lý rừng ngày càng nhiều Ngoài ra, ở tỉnh Cà Mau, số dân vào sinh sống bất hợp pháp trong các khu rừng ngập mặn cũng rất nhiều, họ sống với nguồn lợi thu được bằng nuôi tôm và khai thác trái phép lâm sản Qua tài liệu điều tra của Phân Viện Quy hoạch

rừng II, hiện có khoảng 28.740 hộ, trong đó có 3.610 hộ thuộc các tỉnh Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, 435 hộ thuộc tỉnh Bạc Liêu, 24.693 hộ thuộc tỉnh Cà Mau đang

sống bằng nghề rừng, với số nhân khẩu ước tính khoảng 150.000 người Đời sống

của nhân dân làm rừng còn khó khăn và chưa ổn định Đa số các gia đình được giao đất, giao rừng còn thiếu vốn sản xuất, các nguồn lợi thu nhập hàng năm không đủ đảm bảo cuộc sống

ĐBSCL được xem là vùng có các cơ sở y tế, giáo dục, văn hoá xã hội phát triển chậm hơn các vùng khác

Thực tế hiện nay mỗi huyện đều có bệnh viện, mỗi xã đều có trạm xá, tuy nhiên trang thiết bị y tế nghèo nàn và thiếu thuốc men, thiếu cán bộ y tế nên điều

kiện chữa bệnh rất khó khăn

Về giáo dục, tất cả các huyện đều có trường cấp III, các xã đều có trường cấp

I, cấp II nhưng cơ sở vật chất không đủ, phòng học thiếu, học cụ nghèo nàn, thiếu giáo viên nên chất lượng dạy và học còn kém Hơn nữa, điều kiện đi lại khó khăn, phân bố dân cư không tập trung, mức sống của người dân thấp nên việc học hành bị

hạn chế, đa số chỉ học hết cấp I, cấp II, số lượng theo học đến cấp III rất ít Tỷ lệ các em ở tuổi đến trường bị thất học tương đối cao so với các vùng khác

1.1.2.2 Hiện trạng hạ tầng giao thông của ĐBSCL

Giao thông thuỷ trong ĐBSCL vẫn là thế mạnh; khối lượng hàng hoá các

loại này chiếm tới 90% tổng lượng hàng hóa được vận chuyển Hai tuyến đường

thủy chính là Tp.HCM đi Cà Mau và TpHCM đi Kiên Lương đảm nhiệm tới 80% tổng hàng hoá vận chuyển bằng đường thủy Giao thông đường bộ cũng có sự tăng trưởng nhanh, song so với các vùng miền khác vẫn còn lạc hậu hơn, còn nhiều

70-cầu tạm, vẫn còn nhiều xã chưa có đường ô tố đến trung tâm xã, và hệ thống đường giao thông liên xã, liên ấp còn gặp rất nhiều khó khăn nhất là với những địa phương vùng sâu, xa và lại vô cùng khó khăn trong mùa ngập lũ

1.2 Tổng quan về tình hình phát triển xây dựng cầu GTNT vùng ĐBSCL

1.2.1 Nhu cầu xây dựng cầu GTNT khu vực ĐBSCL

Theo thống kê chưa đầy đủ, toàn khu vực hiện có khoảng 300.000 cầu khỉ , trong đó việc xây mới khoảng 30.000 cầu thay thế cầu khỉ đang là đỏi hỏi cấp bách

của đời sống nhân dân cũng như sự phát triển kinh tế -xã hội của khu vực nông thôn ĐBSCL [6]

Bảng 1.1: Số lượng cầu đã xây dựng vùng ĐBSCL

T ỉnh

S ố Lượng (chi ếc) Chi (m) ều dài (s ố lượng cầu tính đến)

1.2.2 Tổng quan về kết cấu cầu [12]

Công trình cầu rất đa dạng ,có nhiều cách khác nhau để phân loại công trình

cầu Có thể phân loại theo vật liệu làm cầu, mục đích sử dụng, theo dạng kết cấu và chướng ngại vật mà cầu vượt qua, theo sơ đồ chịu lực Các dạng cầu đã và đang được áp dụng trên thế giới nói chung, khu vực ĐBSCL nói riêng được phân loại như sau:

1.2.1 1.Theo vật liệu làm cầu

Theo vật liệu xây dựng cầu được phân loại thành các loại cơ bản như: Cầu đá xây, cầu thép, cầu bê tông cốt thép, cầu bê tông cốt thép dự ứng lực, cầu gỗ

Hình 1.2 : Phân loại theo vật liệu 1.2.1.2 Theo sơ đồ chịu lực

Theo sơ đồ chịu lực có các loại như cầu dầm, cầu vòm, cầu khung, cầu treo dây võng, cầu dây văng

- Cầu dầm: Nhịp cầu gồm các dầm bằng bê tông, bê tông cốt thép hoặc bằng thép Bộ phận chịu lực là dầm, làm việc chịu uốn Cầu dầm có thể là dầm đơn giản,

cầu dầm hẫng, dầm liên tục nhiều nhịp

- Cầu vòm: Kết cấu chịu lực là vòm, vòm chịu nén và uốn là chủ yếu Cầu vòm có vòm không cốt( ngàm 2 đầu), vòm 1 chốt trên đỉnh vòm, vòm 2 chốt tại hai

mố cầu

- Cầu khung: Kết cấu chịu lực dạng khung, lực tác dụng sẽ chia cho cả nhịp

cầu và kết cấu mố phía dưới

Hình 1.3 : Phân loại theo sơ đồ chịu lực

- Cầu treo dây võng: Thành phần chịu lực chủ yếu là dây cáp hoặc dây xích

đỡ hệ mặt cầu Cầu gồm một dây cáp chủ và hệ thống dây cáp treo hoặc thanh treo, các dây làm việc chịu kéo

- Cầu dây văng: Cầu có dầm cứng tựa lên các gối cứng là các mố trụ, gối đàn

hồi là các điểm treo dây văng Dây văng một đầu neo vào tháp cầu, đầu kia neo vào các kết cấu chịu nhịp tạo thành các gối đàn hồi

1.2.1.3.Theo mục đích sử dụng

- Cầu ô tô: Cầu cho các phương tiện giao thông trên đường ô tô

- Cầu đường sắt: Cầu chỉ cho phép tàu hỏa lưu thông

a- C ầu ô tô

Hình 1.4 : Phân loại theo mục đích sử dụng

- Cầu cho người đi bộ: Cầu chỉ cho phép người đi bộ lưu thông

- Cầu đặc biệt: Dẫn các đường ống, đường dây diện

1.2.1 4.Theo dạng kết cấu và chướng ngại phải vượt qua

Theo dạng kết cấu và chướng ngại phải vượt qua gồm cầu cố định và cầu di động

- Cầu cố định: Cầu có tĩnh không dưới cầu cố định đảm bảo thông xe, thông thuyền dưới cầu qua lại an toàn Cầu cố định gồm: cầu thông thường, cầu vượt, cầu

cạn, cầu cao

- Cầu di động: Cầu có độ tĩnh không dưới cầu có thể thay đổi để thông xe cộ, thông thuyền; cầu di động gồm các loại cầu như cầu xoay, cầu đối trọng

Hình 1.5 : Phân loại theo kết cấu vượt chướng ngại vật 1.2.1 5.Theo phương pháp xây dựng

Theo phương pháp xây dựng thì có loại cầu thi công tại chỗ, cầu thi công lắp ghép, cầu thi công bán lắp ghép

1.2.1.6.Theo quy mô công trình

Theo quy mô công trình có cầu nhỏ ( L ≤ 25m), cầu trung ( L=25m ÷100m),

cầu lớn (L >100m hoặc nhịp > 42m)

1.3 Ngh iên cứu đánh giá, kết luận các ưu nhược điểm các dạng cầu đang áp dụng

Qua điều tra thống kê cầu qua kênh rạch nông thôn vùng đồng bằng sông

Cửu Long thường áp dụng các dạng kết cấu cầu như sau:

1.3 1.Cầu dây văng

a- C ầu dây văng Tân Bình -Long An

b- C ầu dây văng Tân Thạch- Long An

Hình 1.6 : Cầu dây văng

Ưu điểm: Cầu có kết cấu không phức tạp, sử dụng vật liệu hiệu quả, chịu hoạt tải

tốt, nhịp vượt lớn và tính mỹ thuật cao Nó phù hợp kênh rạch chiều rộng hẹp và yêu cầu thông thuyền cao Ngoài ra thì dạng cầu này không phụ thuộc nhiều vào địa

chất lòng sông

Nhược điểm: Thi công còn phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Trong điều kiện thời

tiết Việt Nam cần có biện pháp bảo vệ dây văng gây tốn kém Do đó công tác duy tu

bảo

dưỡng , phòng ngừa sự cố phải được duy trì

1.3 2 Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian

Chiều dài có thể từ 10÷30 m, chiều rộng cầu từ 1,5÷2,7 m, chịu tại trọng từ

1 ÷2,8 tấn Nó có những ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm: Cầu có kết cấu cầu vững trắc làm từ thép có cường độ cao, trọng lượng

nhẹ Thi công nhanh, lắp ráp dẽ dàng, ít đòi hỏi nhân lực có chuyên môn cao Tính

thẩm mỹ cao, phù hợp nhu cầu đa dạng về kiến trúc Ngoài ra trong quá trình sử

dụng thì dễ thay thế sửa chữa các bộ phận hư hỏng

Hình 1.7 : Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian

Nhược điểm: Với dạng cầu này thì vấn đề ổn định và mỏi của cầu dàn được đặt cao

hơn các loại cầu khác Chỉ kinh tế với cầu nhịp lớn và thi công phức tạp hơn Công tác duy tu bảo dưỡng, phòng ngừa sự cố phải được duy trì thường xuyên

1.3 3 Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian có trụ giữa

Với các cầu có nhịp lớn hơn 30m, cầu được bố trí thêm 2 trụ giữa, kết cấu

nhịp có sơ đồ một giàn liên tục hai đầu ngàm và kê trên 2 trụ giữa

Hình 1.8 : Cầu thép mạ kẽm kết cấu dàn không gian có trụ giữa

Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, nhất là các mối nối giữa dầm dọc và dầm ngang và

dàn chủ hay các mối nối giữa các thanh dàn Chiều dài nhịp lớn, dàn có nhiều thanh nên công tác duy tu bảo dưỡng phức tạp

1.3 4.Cầu thép kết cấu không gian bằng thép góc

Ưu điểm: Cầu có kết cấu cầu vững trắc, chịu tải trọng cao Các thanh thép có trọng

lượng nhẹ (so với cầu bê tông) giảm bớt tĩnh tải xuống mố trụ, yêu cầu về móng

thấp hơn cầu dầm [3]

Hình 1.9 : Cầu thép kết cấu không gian bằng thép góc

Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, nhất là các mối nối giữa dầm dọc và dầm ngang và

dàn chủ hay các mối nối giữa các thanh dàn Chiều dài nhịp lớn, dàn có nhiều thanh nên công tác duy tu bảo dưỡng phức tạp [3]

1.3.5 Cầu bằng thép thanh mỏng có vách ngăn, nhồi bê tông

Khung cầu có cấu tạo là dầm bằng thép được chế tạo bằng các thanh dạng

hộp

hở có vách ngăn tăng cường

Ưu điểm: Kết cấu có trọng lượng nhẹ, mặt bê tông có cường độ cao Phần vỏ thép

được mạ kẽm chống rỉ nhồi bê tông để tằng cường độ cứng

Nhược điểm: Một hạn chế của kết cấu này là khi chịu tải lớn nếu sử dụng hộp rỗng

bằng tôn mỏng thì ổn định của cầu kém, vì vậy nên nhồi bê tông vào lòng hộp

1.3 6 Cầu bê tông cốt thép dầm vòm liên hợp

Ưu điểm: Cầu có kết cấu cầu vững trắc, chịu tải trọng cao Nhịp cầu lớn, đáp ứng

giao thông thủy, ngoài ra thì cầu cũng có tính mỹ thuật cao

Nhược điểm: Tĩnh tải xuống mố trụ lớn, yêu cầu về móng xử lý tốt Thi công phức

tạp Phù hợp với cầu nhịp lớn

1.3.7 Cầu bê tông lắp ghép

Dạng cầu phổ thông hiện đang khai thác sử dụng ở đồng bằng sông Cửu Long

Cầu có các cấu kiện dầm, bản được chế tạo sẵn trên dây chuyền công nghệ hiện đại

tại nhà máy, vận chuyển đến công trường để lắp dựng trên mố trụ đã thi công sẵn

Hình 1.10 : Cầu bê tông lắp ghép

Ưu điểm: Cầu có kết cấu vững trắc, chịu tải trọng lớn Chất lượng được kiểm soát

do được đúc ở các nhà máy với dây truyền hiện đại Kết cấu đúc sẵn nên rút ngắn

thời gian thi công Phù hợp vùng nước nợ, nước mặn, vùng có mực nước giao động

lớn

Nhược điểm: Trọng lượng bản thân lớn; nên các mố trụ phải được xử lý tốt Cần có

phượng tiện vận chuyển, cẩu lắp từ nhà máy sản xuất tới công trường thi công Trong quá trình thi công thì xử lí các mối nối phức tạp Độ cứng toàn kết cấu không

lớn

1.3.8 Cầu dầm thép- bê tông liên hợp

Dạng cầu này là với dầm I có chiều cao H thì sau khi chế tạo, chiều cao dầm có

thể tăng thêm 25%

Ưu điểm: Kết cấu vững trắc, chịu tải trọng lớn Thích hợp cho cầu ô tô vận tải 8.10

tấn đi qua Các dầm của cầu cũng được sản xuất trước nên thời gian thi công nhanh

Nhược điểm: Trọng lượng bản thân cầu lớn và độ thông thuyền không cao

Hình 1.11 : Cầu dầm thép-bê tông liên hợp

1.3 9 Cầu bê tông Super T

Ưu điểm: Cầu có kết cấu vững trắc, chịu tải trọng lớn Kết cấu đúc sẵn nên rút ngắn

thời gian thi công Phù hợp vùng nước nợ, nước mặn, vùng có mực nước giao động

lớn

Nhược điểm: Kết cấu có trọng lượng bản thân lớn; Cần có phượng tiện vận chuyển,

cẩu lắp Xử lí các mối nối phức tạp

Hình 1.12 : Cầu bê tông Super T

1.3.10 Cầu bê tông Super V

Ưu điểm: Tương tự như các dạng cầu BTCT khác thì cầu dạng này có kết cấu vững

trắc, chịu tải trọng cao hơn so với các cầu BTCT cùng loại Kiểu dáng đẹp, giá thành rẻ Phù hợp vùng nước nợ, nước mặn, vùng có mực nước giao động lớn

Hình 1.13 : Cầu bê tông Super V

Nhược điểm: Kết cấu có trọng lượng bản thân lớn; Cần có phượng tiện vận chuyển,

cẩu lắp Xử lí các mối nối phức tạp

1.3 11 Cầu dầm vỏ mỏng BTCT

Ưu điểm: Kết cấu vững trắc, có tiết diện vỏ mỏng, khi thi công dùng vật liệu nhẹ để

tạo lỗ rỗng, bê tông hộp dùng vật liệu có cường độ cao pha cốt sợi phân tán, các

Ưu điểm: Là cây cầu được xây dựng dễ dàng, tận dụng được vật liệu, giá thành

thấp

Nhược điểm: Độ an toàn không cao, chỉ chịu được tải trọng nhỏ Cầu chịu ảnh

hưởng lớn của môi trường nên tuổi thọ không cao

1.4 Kết luận chương 1

Qua tổng hợp các hình thức cầu giao thông có thể thấy rằng công trình cầu

rất đa dạng Việc đánh giá phân tích các dạng cầu đang áp dụng khu vực ĐBSCL rút ra được các kết luận sau:

Với các kết cấu dạng vòm bằng bê tông cốt thép, thép tiền chế mặc dù đáp ứng được điều kiện giao thông thủy dưới cầu (chiều cao tĩnh không) nhưng giao thông bộ lại khó khăn, hệ thống đường dẫn lên cầu rất tốn kém

Các kết cấu dầm cầu bằng gỗ, bản mặt lắp ghép có thể tháo lắp đáp ứng được điều kiện vận hành khi có yêu cầu cho các phương tiện thủy nhưng lại khó áp dụng được những nơi yêu cầu khẩu độ lớn hoặc tải trọng cao

Một số dạng cầu bê tông cốt thép có thể tháo lắp thì khả năng lắp ráp sau khi tháo lắp rất khó khăn hoặc không làm được ( buộc phải phá bỏ)

Trên cơ sở phân tích về tính cấp thiết và các vấn đề còn tồn tại Trong phạm

vi luận văn này, tác giả tập trung đi sâu vào nghiên cứu dạng kết cấu có khả năng

di động đóng mở vừa đáp ứng được điều kiện giao thông thủy dưới cầu (chiều cao tĩnh không), giao thông bộ dễ dàng, giảm chi phí xây dựng hệ thống đường dẫn lên

cầu, trụ cầu

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU HÌNH THỨC KẾT CẤU CẦU HỢP LÝ

2.1 Nghiên cứu các điều kiện địa chất, hình thức thi công xây dựng cầu vùng ĐBSCL

2.1.1 Điều kiện địa chất vùng ĐBSCL

Khu vực ĐBSCL được hình thành bởi trầm tích bở rời Kanozoi với chiều dày khá lớn Theo tài liệu nghiên cứu của liên đoàn địa chất 8, trừ các khu đồi núi ở phía Tây Bắc, phần lớn diện tích vùng ngập lũ có lớp đá gốc cách mặt đất khoảng từ

100 ÷ 1000 m Càng đi về phía hạ lưu chiều dày lớp trầm tích càng lớn Khu vực Châu Đốc, Tịnh Biên, Tri Tôn là khu vực có tầng đá gốc dưới 100m

Nham thạch cổ nhất lộ ra trong phạm vi Đồng bằng Nam Bộ và vùng ven rìa phía Đông là các khối xâm nhập thuộc Xêri-Hecxin (granit, granodiorit) có tuổi xếp vào cổ sinh đại (Pz) cao nhất là núi Bà Đen có đỉnh 980m Vào đầu đại trung sinh (Mz) biển bắt đầu xâm nhập đồng thời với việc tích tụ các trầm tích lục nguyên khá dày Sự xen kẹp giữa trầm tích biển và lục nguyên được gọi là thành tạo Indoxinit

để ra đá vôi quan sát thấy ở sát biên giới Campuchia về phía Bắc Tống Lê Chân

Loại trầm tích lục nguyên gồm sạn kết, cát kết, bột kết lộ ra trên một diện khá lớn (cao nhất là núi Ong có đỉnh 280m) ở vùng trung lưu sông Sài Gòn Đồng bằng Nam Bộ được cấu tạo bởi tầng trầm tích đệ tứ mà có nơi đạt tới độ dày 460m (Bải Xâu-Gò Công) Theo các kết quả thăm dò địa chất thủy văn trên một mặt cắt từ

Biển Hồ ra tới Vũng Tàu, cũng như mặt cắt ngang Đồng bằng Nam Bộ từ Biên Hòa

tới Cà Mau thì trầm tích đệ tứ nầy có thể phân thành làm 2 tầng từ dưới lên trên:

- Tầng bồi tích cổ gồm các loại trầm tích hạt thô

- Tầng bồi tích trẻ gồm các loại trầm tích hạt mịn

Dấu hiệu phân biệt của tầng bồi tích cổ là sự có mặt của các lớp cuội sỏi và

lớp sét laterit Bề mặt của tầng bồi tích cổ trong phạm vi Đồng bằng Nam Bộ thường gặp ở độ sâu trên 50-75m

Trừ khu vực Phía Bắc vùng TGLX là sản phẩm phong hóa và Bắc vùng Đồng Tháp Mười là thêm phù sa cổ Diện tích phần còn lại là lớp trầm tích được bồi tích

bởi phù sa sông và phù sa biển Nhìn chung phần lớn đất đai trong vùng là thuộc

dạng mềm yếu, khi xây dựng công trình cần phải xử lý nền móng

Theo tài liệu đo vẽ địa chất thu thập được, các kết quả khảo sát ĐCCT trong khu vực, tham khảo bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 do Tổng cục Bản đồ Địa chất

xuất bản năm 1995 cho thấy địa chất khu vực đồng bằng sông Cửu Long gồm:

Tr ầm tích hệ Bình Chánh (Q IV 1-2 bc) [2]

Trầm tích hệ này phân bố rộng rãi trong khu vực nghiên cứu và có thành

phần khá đa dạng Đất đá chưa được nén chặt nên có hệ số rỗng lớn, độ bền thấp Các thành tạo trầm tích có nguồn gốc khác nhau, thường có đặc điểm về thành phần

và tính chất khác nhau Chính điều này lại ảnh hưởng đến việc lựa chọn giải pháp thích hợp xử lý nền đất yếu

- Tr ầm tích nguồn gốc Biển: Thường lộ ra ở bậc địa hình có cao độ 2 ÷ 5 m

Chúng được chia thành 2 lớp chính:

+ Lớp trên: Thành phần chủ yếu là sét và sét pha màu xám xanh, trạng thái

dẻo mềm đến dẻo chảy

+ Lớp dưới: Thành phần chủ yếu là cát pha, cát sạn lẫn ít sét bột màu xám đen, độ hạt biến đổi thô dần theo chiều sâu, thường phân bố ở độ sâu 15 ÷ 20 m

- Tr ầm tích nguồn gốc hỗn hợp sông – biển:

Phân bố khá phổ biến trong khu vực nghiên cứu và lộ ra ở nhiều nơi, một số nơi bị phủ bởi trầm tích Cần Giờ (QIV1-2 cg) Thành phần trầm tích chủ yếu là sét

dẻo mềm, dẻo chảy, bùn sét, bùn sét pha, đôi chỗ có cát pha và cát mịn Bề dày trầm tích không lớn

Tr ầm tích hệ Cần Giờ (Q IV 2-3 cg) [2]

Trầm tích thuộc hệ tầng này phân bố khá rộng rãi và có nhiều nguồn gốc khác nhau Tuy nhiên, phổ biến hơn cả là các trầm tích nguồn gốc sông Biển, đầm

lầy ven biển và đầm lầy sông

- Tr ầm tích nguồn gốc hỗn hợp sông biển Trầm tích này có thể phân thành

Do các trầm tích mềm yếu hệ tầng Cần Giờ và hệ tầng Bình Chánh trực tiếp

phủ lên nhau nên bề dày của những khu vực này rất lớn

- Tr ầm tích nguồn gốc đầm lầy ven biển

Phân bố chủ yếu ở vùng đầm lầy Đồng Tháp Mười với thành phần chủ yếu là bùn sét và bùn chứa sét pha chứa 20 – 30 % hữu cơ và vụn thực vật phân hủy kém

Bề dày trầm tích thường từ 2 – 10 m và lớn hơn Trầm tích nguồn gốc đầm lầy ven

biển phủ trực tiếp trên các trầm tích hệ tầng Bình Chánh, bề mặt thường bị ngập nước và phát triển thảm thực vật đầm lầy nước mặn

- Tr ầm tích nguồn gốc đầm lầy sông:

Phân bố chủ yếu ở khu vực Cần Thơ, Vĩnh Long, Cà Mau Theo đặc điểm thành phần có thể chia trầm tích này thành 3 lớp:

+ Lớp trên: Thành phần là bùn sét màu xám đen chứa mùn thực vật, dày 0,1

÷ 0,3 m

+ Lớp giữa: Thành phần là than bùn màu xám nâu, xốp nhẹ, dày 0,1 ÷ 1,5 m + Lớp dưới: Thành phần là bùn sét màu xám nâu, chứa các di tích thực vật phân hủy tốt, bề dày 1,5 ÷ 3,5 m

Như vậy trong phần này tác giả đã trình bày về điều kiện địa chất đặc thù của vùng ĐBSCL, thực tế khi xây dựng cho một công trình cụ thể cần tiến hành khảo sát địa chất để đánh giá chính xác điều kiện địa chất vùng

2.1.2 Các hình thức thi công cầu giao thông

Hiện nay cầu giao thông nông thôn các tỉnh ĐBSCL chủ yếu thi công theo các hình thức: thi công tại chỗ, thi công lắp ghép, thi công bán lắp ghép

Bảng 2.1: So sánh hình thức thi công tại chỗ & thi công lắp ghép

Thi công t ại chỗ Thi công l ắp ghép

V ật Liệu Sử dụng vật kiệu địa

Thi công

-Thi công tại chỗ -Kxưởng Chất lượng được giám sát ết cấu sản xuất tải nhà máy, nhà

-Thời gian thi công dài -Tự động hóa trong sản xuất

-Có sự tham gia của người dân địa phương -Slắp kết cấu tới công trường ử dụng máy móc để vận chuyển và cẩu

Kinh t ế Giá thành githam gia của người dân, sử ảm do có sự

dụng vật liệu địa phương

- Hiệu quả với những công trình lớn

- Chi phí tăng do phải vẩn chuyển từ nhà máy đến công trường

B ảo trì,

khai thác Sửa chữa dễ dàng Kết cấu lâu bền, ít phải bảo trì

Áp d ụng Kết cấu bê tông cốt thép Kết cấu bê tông cốt thép

Kết cấu thép

2.1.2.1 Thi công tại chỗ

Áp dụng chủ yếu cho kết cấu cầu bê tông cốt thép Bản chất của hình thức thi công bê tông tại chỗ là bê tông toàn khối: người ta ghép ván khuôn, đặt cốt thép và

đổ bê tông ngay tại vị trí thiết kế của kết cấu do đó các cấu kiện dính với nhau, tạo

sự đồng nhất trong bê tông

Ưu điểm: Thi công đựơc các loại kết cấu có cấu tạo phức tạp về hình dáng

Độ cứng công trình lớn, chịu lực động tốt

Nhược điểm: Tốn vật liệu làm ván khuôn và cột chống Thời gian chờ đợi để

tháo ván khuôn cột chống là khá lâu làm công trình bị kéo dài ảnh hưởng tới tiến độ

thi công

Hình 2 1: Vận chuyển đá cát xây dựng đến công trường

Hình 2.2 : Thi công ván khuôn để đúc cọc- Cọc BTCT đã đúc xong

Hình 2.3 : Giàn khoan thi công cọc khoan nhồi Hình 2.4: Thi công kết cấu hạ tầng

Hình 2.5 : Thi công kết cấu thượng tầng 2.1.2.2 Thi công lắp ghép

Ưu điểm: Công trình kiên cố, khả năng chịu lực cao, có thể thực hiện được

các dự án lớn.Sản phẩm mang tính thẩm mỹ cao : Các sản phẩm vừa có tính chức

năng vừa để trang trí Chúng có thể được tạo dáng và được đúc ra với vô số hình

dạng và kích thước như mong muốn cho các công trình xây dựng Sản phẩm được

sản xuất từ nhà máy có chất lượng cao, chi phí bảo trì thấp:

- Lâu b ền: Trong quá trình sản xuất kết cấu được quản lý chặt chẽ, nhằm đảm

bảo độ đậm đặc và bền vững cao của sản phẩm

- Ít bào trì : Với kết cấu bê tông đúc sẵn đòi hỏi rất ít hay hầu như không một

sự bảo trì nào Với kết cấu thép thì đã được xử lý nghiêm ngặt với các điều kiện môi trường

Thời gian xây dựng ngắn hơn – giảm được một nửa so với việc xây dựng tại

chỗ truyền thống

-D ễ lắp ráp: Kết cấu đòi hỏi phải sử dụng máy móc để vận chuyển và lắp ráp

Ngoài ra, tốc độ lấp ráp bị phụ thuộc vào việc đào móng hơn là việc xử lý và sắp đặt chúng Các sản phẩm được thiết kế và được sản xuất để việc nối kết được đơn giản nên có nhiểu bộ phận có thể được lắp ráp chỉ trong một thời gian ngắn

- Hi ệu quả: Các sản phẩm lắp ráp khi đến được công trường là sẳn sàng để

được ráp lắp Không cần phải mua thêm các vật liệu khác như thép cường lực và tông, và cũng không cần mất thêm thời gian để xây dựng các hình dáng, đổ bê-tông hay đợi chờ bê-tông được lưu hóa

bê-Hệ thống giám sát chất lượng: Bởi vì các sản phẩm vốn được sản xuất trong

một môi trường được kiểm soát nên chúng có được phẩm chất cao vả tính đồng bộ Các yếu tố tác động đến chất lượng thông thường được tìm thấy tại công trường : nhiệt độ, ẩm ướt, phẩm chất nguyên liệu, tay nghề - hầu như được loại trừ tại môi trường của nhà máy

Khả năng chuẩn hoá tuyệt vời: Bởi tính chuẩn tự nhiên của những sản phẩm

lắp ráp nên các công trình xây dựng hầu như với mọi kích thước đều có thể ăn khớp được

Hiệu quả kinh tế: Thi công lắp ráp với thời gian xây dựng nhanh hơn, ít chi phí bảo trì hơn, tuổi thọ công trình kéo dài hơn cũng như chi phí bảo hiểm công trình giảm đã góp phần vào việc tiết kiệm chi phí một cách hiệu quả và kinh tế nhất nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng đề ra

Nhược điểm: Tuy có rất nhiều lợi thế nhưng hình thức thi công lắp ghép có

một số nhược điểm như: Hiệu quả với công trình lớn; Công trình rải rác nằm ở vùng

sâu vùng xa, vận chuyển cẩu lắp tới công trình gặp khó khăn Quá trình lắp đặt đòi

hỏi nguồn nhân lực; Không tận dụng được nguồn nhân lực địa phương

Thi công bán lắp ghép là hình thức kết hợp của cả hai hình thức trên Thông thường một công trình cầu gồm nhiều bộ phận như: mố cầu, trụ cầu, nhịp cầu và các kết cấu phụ trợ Mỗi cấu kiện đều có thể được thi công được theo hình thức thi công tại chỗ, thi công lắp ghép hoặc bán lắp ghép tùy thuộc vào điều kiện thi công, điều kiện nguyên vật liệu, nguồn nhân lực, thiết bị …

2.2 Nghiên cứu lựa chọn vật liệu, kết cấu hợp lý xây dựng cầu GTNT vùng ĐBSCL

2.2.1 Các dạng kết cấu cầu

2.2.1.1 Kết cấu dầm

Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng kết cấu nhịp bị uốn và truyền áp lực

thẳng đứng xuống mố trụ Kết cấu dầm bao gồm [12]:

♦ Cầu dầm đơn giản

Biểu đồ mô men chỉ có dấu dương, các gối chỉ tồn tại phản lực đứng

Hình 2.6: Cầu kết cấu dầm đơn giản

Ưu điểm: Tính toán, bố trí thép đơn giản, sơ đồ kết cấu tĩnh định, không ảnh hưởng bởi các yếu tố lún do đó áp dụng được địa chất và móng bất kì Ngoài ra thi công dễ tiêu chuẩn hóa, cơ giới hóa Dễ lắp ghép và cẩu ghép thuận lợi

Nhược điểm: Tốn vật liệu so với sơ đồ khác; không thi công được nhịp lớn

♦ Cầu dầm liên tục

Ưu điểm :Chịu lực hợp lý hơn nên tiết kiệm vật liệu so với dầm đơn giản

Khả năng vượt nhịp lớn hơn so với dầm đơn giả Đối với các gói di động chỉ tồn tại

một thành phần phản lực thẳng đứng nên trụ chịu nén đúng tâm

Hình 2.7 : Cầu kết cấu dầm liên tục

Nhược điểm: Sơ đồ kết cấu siêu tĩnh nên rất nhạy cảm với các tác động: mố

trụ bị lún, nghiêng lệch, ảnh hưởng biến thiên nhiệt độ, co ngót và từ biến của bê tông, quá trình căng kéo cốt thép ứng suất trước

Biểu đồ mô men có hai dấu, do đó phải bố trí thép về hai phía của dầm, phức

tạp cho thi công

♦ Cầu dầm mút thừa

Hình 2.8: C ầu kết cấu dầm mút thừa

Ưu điểm: Giá trị mô men tại giữ nhịp giảm đi do có mômen gối do đó vượt

nhịp lớn hơn so với dầm đơn giản

Nhược điểm: Lực xung kích lớn, cấu tạo khớp rất phức tạp

2.2.1.2 Kết cấu khung

Ưu điểm: Trụ và kết cấu cùng tham gia chịu lực, mô men tại các vị trí trong

kết cấu nhìn chung là nhỏ

Nhược điểm: Dễ phát sinh ứng suất phụ trong hệ siêu tĩnh

a- C ầu khung liên tục

b- Khung T -d ầm đeo Hình 2.9: Cầu kết cấu khung

Ưu điểm: Tận dụng khả năng chị nén của vật liệu; hình thức đẹp

Nhược điểm: Có lực xô ngang lớn nên chỉ phù hợp với vùng có địa chất tốt

Độ võng lớn , chiều cao kiến trúc lớn

2.2.1.4 Kết cấu giàn

Ưu điểm: Giàn là hệ thanh liên kết với nhau chỉ bằng hai khớp ở hai đầu thanh, do đó các thanh trong giàn chỉ chịu lực dọc trục Chính vì vậy khi nhịp lớn

cầu giàn tiết kiệm vật liệu hơn cầu dầm

Các thanh giàn có trọng lượng nhẹ, do đó giảm bớt tĩnh tải xuống mố trụ, dẫn đến yêu cầu về móng không cao như cầu dầm

Khả năng chịu lực ngang của cầu giàn tốt hơn so với cầu dầm do diện tích

chắn gió thực tế nhỏ hơn, khoảng cách tim hai giàn chủ lớn

Các thanh cầu giàn là các thanh thép định hình, có thể chế tạo hàng loạt trong xưởng nên đảm bảo tiến độ thi công nhanh, công tác thi công không phức tạp Cầu giàn có thể có hình dáng đẹp, đảm bảo yêu cầu mỹ quan

Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, nhất là ở các mối nối giữa dầm dọc và dầm ngang, dầm ngang và giàn chủ, hay là các mối nối giữa các thanh giàn Do có nhiều thanh giàn, các thanh của hệ liên kết trên và thanh cổng cẩu lớn nên không đảm bảo

tầm nhìn tốt, tầm nhìn ra hai bên cầu bị hạn chế

Vấn đề ổn định và mỏi của cầu giàn được đặt cao hơn các loại cầu khác, nhất

là với các tải trọng tác dụng thường xuyên trên cầu ôtô Chiều dài nhịp khá lớn, giàn

có nhiều thanh nên công tác duy tu bảo dưỡng rất phức tạp

Hình 2.11: Cầu kết cấu giàn 2.2.1.5 Kết cấu liên hợp

Hình 2.12: Cầu kết cấu liên hợp

Kết cấu cầu liên hợp là loại cầu được kết hợp từ các hệ đơn giản hoặc hệ đơn

giản được tăng cường các bộ phận chịu lực Bằng cách đó người ta có thể tạo ra

những kết cấu chịu lực hợp lý và có hiệu quả về phương diện kinh tế kỹ thuật, đặc

biệt trong các trường hợp nhịp lớn

2.2.1.6 C ầu treo

Cầu treo là loại kết cấu trong đó bộ phận chịu lực chính là dây làm việc chịu kéo Dưới tác dụng của hoạt tải hệ dầm mặt cầu làm việc như một hệ liên hợp

Hình 2.13 : Cầu treo

Ưu điểm: Kết cấu thanh mảnh, tạo mỹ quan kiến trúc đẹp Khả năng vượt nhịp

lớn Sử dụng vật liệu chịu kéo có cường độ cao, chịu lực lớn

Nhược điểm: Ổn định theo phương ngang kém, nhạy cảm với tác động của gió bão và các lực có tính chu kỳ Hệ thống dây cáp dễ chịu ảnh hưởng của môi trường

K ết luận: Từ các nhược điểm cũng như tồn tại của cầu giao thông vùng nông thôn

ĐBSCL như trên để giải quyết được vấn đề phục vụ giao thông bộ và đảm bảo hoạt động của giao thông thủy đặc biệt là khi cần thiết đưa các thiết bị nạo vét hệ thống kênh rạch ĐBSCL là sử dụng kết cấu cầu có khả năng di động, đóng mở Dạng kết

cấu giàn phù hợp với dạng vật liệu và kết hợp khả năng đóng mở Với các ưu điểm vượt trội như:

- Hệ thanh trong giàn liên kết với nhau chỉ bằng hai khớp ở hai đầu thanh, do

đó các thanh trong giàn chỉ chịu lực dọc trục, vì vậy khi nhịp lớn cầu giàn tiết kiệm

vật liệu hơn cầu dầm

- Các thanh giàn có trọng lượng nhẹ, do đó giảm bớt tĩnh tải xuống mố trụ,

dẫn đến yêu cầu về móng không cao như cầu dầm Cầu giàn nhẹ nên việc sử dụng thiết bị đóng mở sẽ dễ dàng hơn

- Khả năng chịu lực ngang của cầu giàn tốt hơn so với cầu dầm do diện tích

chắn gió thực tế nhỏ hơn, khoảng cách tim hai giàn chủ lớn

- Cầu giàn có thể có hình dáng đẹp, đảm bảo yêu cầu mỹ quan

- Các thanh cầu giàn là các thanh thép định hình, có thể chế tạo hàng loạt trong xưởng nên đảm bảo tiến độ thi công nhanh, công tác thi công không phức tạp

2.2.2.Các dạng vật liệu làm cầu

2.2.2.1 Bê tông

Bê tông được hình thành từ sự hóa cứng của hốn hợp :

Đá + cát +Xi măng +Nước + Chất phụ gia

Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05[8] cường độ chịu nén quy định f ’c ( cấp bê tông) xác định ở tuổi 28 ngày sau khi đổ bê tông

Bảng 2.2: Cấp phối bê tông theo phạm vi sử dụng

C ấp của

Bê tông

Cường độ nén ở

tu ổi 28 ngày (Mpa)

theo yêu cầu

Cho những kết cấu yêu cầu cường độ chịu nén

tối thiểu là 28MPa

Yêu cầu của bê tông dự ứng lực và bản mặt cầu : f ‘c ≥ 28 Mpa

2.2.2.2.Thép

Để phù hợp với tính chất làm việc phức tạp của kết cấu cầu, thép dùng trong xây dựng cầu phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau: có cường độ cao, độ dẻo, dễ gia công cơ khí, hàn được Các yêu cầu này được quy định trong TCVN của Việt Nam, GOST của Nga, ASTM, AASHTO của Mỹ hay JIS của Nhật