Bài giảng Cơ sở công trình cầu: Phần 1 gồm có 4 chương, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm về các công trình nhân tạo trên đường; Các căn cứ cơ bản và điều kiện để thiết kế cầu; Thiết kế các phương án cầu; Mặt cầu và đường người đi. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - CƠ SỞ II
BỘ MÔN CẦU HẦM - CSII
Trang 2MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: 9
KHÁI NIỆM VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG 9
1.1 CÁC LOẠI CÔNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG: 9
1.1.1 Cầu: 9
1.1.2 Các công trình thoát nước nhỏ: 9
1.1.3 Tường chắn: 11
1.1.4 Hầm: 11
1.2 CÁC BỘ PHẬN VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CẦU: 14
1.2.1 Các bộ phận của công trình cầu: 14
1.2.2 Các kích thước cơ bản của cầu: 14
1.3 PHÂN LOẠI CẦU: 16
1.3.1 Phân loại theo mục đích sử dụng: 16
1.3.2 Phân loại theo vật liệu làm kết cấu nhịp: 16
1.3.3 Phân loại theo chướng ngại vật: 16
1.3.4 Phân loại theo cao độ đường xe chạy: 20
1.3.5 Phân loại theo sơ đồ tĩnh học: 21
1.3.6 Phân loại theo sơ đồ cấu tạo: 22
1.4 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI CẦU: 25
1.4.1 Yêu cầu về mặt xây dựng và khai thác: 25
1.4.2 Yêu cầu về mặt kinh tế: 26
1.4.3 Yêu cầu về mặt mỹ quan: 26
1.4.4 Yêu cầu về mặt an ninh quốc phòng: 26
1.5 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGÀNH XD CẦU: 26
1.5.1 Sơ lược lịch sử phát triển ngành xây dựng cầu: 26
1.5.1.1 Cầu gỗ: 26
1.5.1.2 Cầu đá: 26
1.5.1.3 Cầu thép: 27
1.5.1.4 Cầu bêtông cốt thép: 27
1.5.2 Một số xu hướng phát triển khoa học kỹ thuật trong ngành xây dựng cầu: 30
1.5.2.1 Về vật liệu: 30
1.5.2.2 Về kết cấu: 30
1.5.2.3 Về công nghệ thi công: 30
1.5.2.4 Về tính toán: 30
Trang 3CHƯƠNG 2: 31
CÁC CĂN CỨ CƠ BẢN VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỂ THIẾT KẾ CẦU 31
2.1 CÁC GIAI ĐOẠN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ: 31
2.1.1 Các giai đoạn đầu tư xây dựng: 31
2.1.1.1 Chuẩn bị đầu tư: 31
2.1.1.2 Thực hiện đầu tư: 34
2.1.1.3 Kết thúc xây dựng đưa công trình vào khai thác sử dụng: 34
2.1.2 Các bước thiết kế: 34
2.2 TRIẾT LÝ THIẾT KẾ: 35
2.2.1 Phương pháp thiết kế theo ứng suất cho phép: (ASD) 35
2.2.2 Phương pháp thiết kế theo hệ số tải trọng: (LFD ) 36
2.2.3 Phương pháp thiết kế theo trạng thái giới hạn: (LSD) 37
2.2.4 Phương pháp thiết kế theo hệ số tải trọng và sức kháng: (LRFD) 38
2.3 CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU HIỆN HÀNH: 39
CHƯƠNG 3: 40
THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU 40
3.1 CÁC CĂN CỨ LẬP PHƯƠNG ÁN CẦU: 40
3.1.1 Khái niệm chung: 40
3.1.2 Phân tích các tài liệu khi thiết kế các phương án cầu: 40
3.1.2.1 Chọn vị trí cầu: 40
3.1.2.2 Mặt cắt dọc tim cầu: 41
3.1.2.3 Mặt cắt địa chất dọc tim cầu: 41
3.1.2.4 Các số liệu thủy văn: 41
3.1.2.5 Khẩu độ thoát nước: 41
3.1.3 Khổ giới hạn và khổ thông thuyền: 42
3.1.3.1 Khổ giới hạn: 42
3.1.3.2 Khổ thông thuyền: 42
3.2 THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU: 43
3.2.1 Xác định tổng chiều dài kết cấu nhịp: 43
3.2.2 Chọn và bố trí các nhịp cầu: 43
3.2.2.1 Xác định vị trí và khẩu độ nhịp chủ: 43
3.2.2.2 Chọn dạng và phân chia kết cấu nhịp: 44
3.2.3 Xây dựng đường mặt cầu: 45
3.2.4 Xây dựng đường đáy kết cấu nhịp: 45
Trang 43.2.5 Áp kết cấu nhịp vào mặt cắt sông: 45
3.2.6 Xác định chiều cao mố, trụ: 45
3.3 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CÔNG TRÌNH VÀ TỔNG MỨC ĐẦU TƯ: 46
3.4 THIẾT KẾ THẨM MỸ VÀ CẢNH QUAN: 46
3.5 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN: 46
CHƯƠNG 4: 47
MẶT CẦU VÀ ĐƯỜNG NGƯỜI ĐI 47
4.1 CẤU TẠO MẶT CẦU: 47
4.1.1 Mặt cầu ôtô: 47
4.1.1.1 Mặt cầu bằng bêtông Atphalt: 47
4.1.1.2 Mặt cầu bằng bêtông ximăng: 48
4.1.1.3 Mặt cầu bằng thép: 49
4.1.2 Mặt cầu đường sắt: 51
4.1.2.1 Mặt cầu có máng đá balát: 51
4.1.2.2 Mặt cầu trần (tà vẹt đặt trực tiếp lên dầm): 52
4.1.2.3 Mặt cầu có ray đặt trực tiếp lên bản mặt cầu: 53
4.2 PHÒNG NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC TRÊN CẦU: 54
4.2.1 Độ dốc phòng nước trên cầu: 54
4.2.1.1 Độ dốc dọc cầu: 54
4.2.1.2 Độ dốc ngang cầu: 55
4.2.2 Ống thoát nước trên cầu: 56
4.2.2.1 Yêu cầu: 56
4.2.2.2 Cấu tạo ống thoát nước: 56
4.2.2.3 Nguyên tắc bố trí ống thoát nước: 58
4.3 KHE CO GIÃN TRÊN CẦU: 60
4.3.1 Vai trò của khe co giãn: 60
4.3.2 Yêu cầu đối với khe co giãn: 60
4.3.3 Các loại khe co giãn: 60
4.3.3.1 Khe co giãn hở: 60
4.3.3.2 Khe co giãn kín: 61
4.3.3.3 Khe co giãn cao su chịu nén: 62
4.3.3.4 Khe co giãn cao su bản thép: 62
4.3.3.5 Khe co giãn bản thép trượt: 63
4.3.3.6 Khe co giãn răng lược, r ăng cưa: 64
Trang 54.3.3.7 Khe co giãn môđun: 64
4.4 MẶT CẦU LIÊN TỤC NHIỆT ĐỘ: 65
4.4.1 Sự cần thiết bố trí mặt cầu liên tục nhiệt độ: 65
4.4.2 Cấu tạo mặt cầu liên tục nhiệt độ: 66
4.4.3 Đặc điểm làm việc: 66
4.4.4 Ưu, nhược điểm: 67
4.5 LỀ NGƯỜI ĐI VÀ LAN CAN: 67
4.5.1 Lề người đi: 67
4.5.2 Lan can: 68
4.6 NỐI TIẾP GIỮA ĐƯỜNG VÀ CẦU: 69
4.6.1 Yêu cầu nối tiếp từ đường vào cầu: 69
4.6.2 Nối tiếp giữa đường và cầu trên đường ôtô: 70
4.6.3 Nối tiếp giữa đường và cầu trên đường sắt: 71
CHƯƠNG 5: 73
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ CẦU 73
5.1 KHÁI NIỆM CHUNG: 73
5.1.1 Đặc điểm chung: 73
5.1.2 Mố cầu: 73
5.1.3 Trụ cầu: 73
5.2 PHÂN LOẠI MỐ TRỤ CẦU: 74
5.2.1 Theo sơ đồ cấu tạo: 74
5.2.2 Theo độ cứng dọc cầu: 75
5.2.3 Theo vật liệu: 75
5.2.4 Theo phương pháp xây dựng: 75
5.2.5 Theo hình thức cấu tạo: 75
5.3 NGUYÊN TẮC XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CB CỦA MỐ TRỤ CẦU: 75
5.3.1 Vị trí của mố trụ: 75
5.3.2 Cao độ đỉnh móng: 76
5.3.3 Cao độ đỉnh xà mũ mố trụ: 76
5.3.3.1 Cao độ đỉnh xà mũ trụ: 76
5.3.3.2 Cao độ đỉnh xà mũ mố: 77
5.3.4 Kích thước xà mũ mố trụ trên mặt bằng: 77
CHƯƠNG 6: 79
CẤU TẠO MỐ TRỤ CẦU DẦM 79
Trang 66.1 CẤU TẠO MỐ CẦU DẦM: 79
6.1.1 Vai trò và nhiệm vụ của mố cầu: 79
6.1.1.1 Vai trò của mố cầu: 79
6.1.1.2 Nhiệm vụ các bộ phận của mố cầu: 79
6.1.2 Sự phát triển của các loại mố cầu dầm: 80
6.1.2.1 Mố chữ nhật - quan niệm ban đầu về mố cầu: 80
6.1.2.2 Mố kê - một dạng hợp lý hơn của mố chữ nhật: 80
6.1.2.3 Mố chữ U - khoét bỏ vật liệu trong lòng mố: 81
6.1.2.4 Mố có tường cánh ngang, tường cánh xiên - xoay tường cánh mố chữ U: 82 6.1.2.5 Mố chữ T, chữ thập - khoét bỏ vật liệu hai bên: 83
6.1.2.6 Mố rỗng vòm dọc, vòm ngang - khoét rỗng ruột của mố: 83
6.1.2.7 Mố vùi - tường trước và tường cánh có cấu tạo thích hợp khi chôn vào trong đất: 84
6.1.2.8 Các dạng mố cầu có sơ đồ chịu lực thay đổi: 86
6.1.3 Cấu tạo mố cầu dầm toàn khối trên đường ôtô: 87
6.1.3.1 Mố chữ U: 87
6.1.3.2 Mố vùi: 91
6.2 CẤU TẠO TRỤ CẦU DẦM: 94
6.2.1 Các bộ phận của trụ cầu: 94
6.2.1.1 Xà mũ trụ: 94
6.2.1.2 Thân trụ: 95
6.2.1.3 Móng trụ: 95
6.2.2 Các loại trụ cầu: 96
6.2.2.1 Phân loại theo phương pháp thi công: 96
6.2.2.2 Phân loại theo hình thức cấu tạo: 99
6.3 CÁC DẠNG KẾT CẤU MỐ TRỤ KHÁC: 103
6.3.1 Mố trụ cầu vòm: 103
6.3.2 Trụ cầu khung: 103
6.3.3 Mố trụ cầu treo: 103
CHƯƠNG 7: 104
CƠ SỞ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU 104
7.1 KHÁI NIỆM VỀ ỨNG XỬ TẢI TRỌNG: 104
7.2 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG: 104
7.2.1 Theo 22TCN18-79: 104
7.2.1.1 Các trạng thái giới hạn: 104
Trang 77.2.1.2 Tải trọng: 104
7.2.1.3 Tổ hợp tải trọng: 106
7.2.2 Theo 22TCN272-05: 107
7.2.2.1 Các trạng thái giới hạn: 107
7.2.2.2 Tải trọng và tổ hợp tải trọng: 107
7.3 CÁC MÔ HÌNH PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU: 113
7.3.1 Nguyên tắc chung: 113
7.3.2 Phương pháp phân tích kết cấu theo mô hình không gian: 113
7.3.3 Phương pháp phân tích kết cấu theo mô hình phẳng: 114
7.4 MÔ HÌNH BÀI TOÁN PHẲNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG: 115
7.4.1 Nguyên tắc tính toán: 115
7.4.2 Các nhóm phương pháp tính toán hệ số phân bố tải trọng: 115
7.4.2.1 Nhóm 1: Phương pháp dầm + mạng dầm: 115
7.4.2.2 Nhóm 2: Phương pháp thanh thành mỏng: 115
7.4.2.3 Nhóm 3: Phương pháp bản: 115
7.4.2.4 Nhóm 4: Phương pháp phần tử hữu hạn: 115
7.4.3 Phương pháp tính toán hệ số phân bố tải trọng theo 22TCN272-05: 116
7.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP MỚI TRONG PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU: 116
CHƯƠNG 8: 117
TÍNH TOÁN MỐ TRỤ CẦU DẦM 117
8.1 CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ TRỤ CẦU: 117
8.1.1 Tải trọng thường xuyên: 117
8.1.2 Tải trọng tức thời: 117
8.1.3 Tính toán một số loại tải trọng: 117
8.1.3.1 Áp lực ngang của đất (EH) và áp lực đất do hoạt tải (LS): 117
8.1.3.2 Lực ma sát âm (DD): 121
8.1.3.3 Hoạt tải xe ôtô (LL): 121
8.1.3.4 Lực hãm xe (BR): 122
8.1.3.5 Lực ma sát gối cầu (FR): 122
8.2 CÁC MẶT CẮT KIỂM TOÁN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ CẦU DẦM: 122
8.2.1 Các mặt cắt kiểm toán: 122
8.2.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên trụ cầu dầm: 123
Trang 88.3 CÁC MẶT CẮT KIỂM TOÁN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ
CẦU DẦM: 124
8.3.1 Các mặt cắt kiểm toán: 124
8.3.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố cầu dầm: 124
8.3.2.1 Nguyên tắc thành lập tổ hợp tải trọng: 124
8.3.2.2 Tổ hợp tải trọng I: Bất lợi ra sông 125
8.3.2.3 Tổ hợp tải trọng II: Bất lợi vào bờ 125
8.4 TÍNH DUYỆT MỐ TRỤ CẦU DẦM: 125
8.4.1 Tính duyệt theo TTGH cường độ: 125
8.4.1.1 Tính duyệt khả năng chịu uốn: 125
8.4.1.2 Tính duyệt khả năng chịu cắt: 127
8.4.1.3 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: 127
8.4.1.4 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa: 127
8.4.1.5 Cự ly tối đa của cốt thép ngang: 128
8.4.2 Tính duyệt theo TTGH sử dụng: 128
CHƯƠNG 9: 129
GỐI CẦU 129
9.1 KHÁI NIỆM CHUNG: 129
9.1.1 Vai trò của gối cầu: 129
9.1.2 Nguyên tắc bố trí gối cầu: 129
9.1.2.1 Bố trí trên mặt chính: 129
9.1.2.2 Bố trí trên mặt bằng: 130
9.2 CẤU TẠO GỐI CẦU: 131
9.2.1 Gối cầu dầm BTCT: 131
9.2.1.1 Gối tiếp tuyến: 131
9.2.1.2 Gối cao su bản thép: 132
9.2.1.3 Gối chậu: 132
9.2.2 Gối cầu dầm và cầu dàn thép: 133
Trang 9CHƯƠNG 1:
KHÁI NIỆM VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG
1.1 CÁC LOẠI CÔNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG:
- Khái niệm: Là một kết cấu do con người xây dựng trên đường cho phép vượt qua cácchướng ngại vật để đảm bảo giao thông
- Công trình nhân tạo trên đường bao gồm:
+ Công trình vượt sông, suối, thung lũng,…: Cầu, hầm
là một kết cấu bất kỳ vượt khẩu độ không dưới 6m tạo thành một phần của một con đường
Hình 1.1a: Mô hình công trình cầu.
Hình 1.1b: Cầu Phú Mỹ Hình 1.1c: Cầu Bình Lợi.
1.1.2 Các công trình thoát nước nhỏ:
- Đường tràn là công trình có mặt đường nằm sát cao độ đáy sông, vào mùa mưa nướcchảy tràn qua mặt đư ờng nhưng xe cộ vẫn đi lại được Có thể đặt cống bên dưới để thoátnước Áp dụng: Cho các dòng chảy có lưu lượng nhỏ, và có lũ xảy ra trong thời gian ngắn
Hình 1.2a: Mô hình đường tràn
Trang 10Hình 1.2b: Công trình đường tràn
- Cầu tràn là công trình đ ược thiết kế dành một lối thoát nước dưới đường, đủ để dòngchảy thông qua với một lưu lượng nhất định Khi vượt quá lưu lượng này, nước sẽ tràn quađường Áp dụng: Cho những dòng chảy có l ưu lượng nhỏ và trung bình tương đối kéo dàitrong năm
Hình 1.3a: Mô hình cầu tràn.
Trang 13Hình 1.8b: Công trình hầm giao thông trong lòng đất.
Hình 1.8c: Mô hình xây dựng tàu điện ngầm ở Hà Nội trong tương lai
- Hầm vượt đường (hầm chui): Tại các nút giao ta có thể xây dựng hầm chui
Hình 1.9: Công trình hầm vượt đường
Trang 141.2 CÁC BỘ PHẬN VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CẦU :
1.2.1 Các bộ phận của công trình cầu:
- Công trình cầu bao gồm: Cầu, đường dẫn vào cầu, các công trình điều chỉnh dòng chảy
và gia cố bờ sông
- Cầu bao gồm: Kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới
+ Kết cấu phần trên: Kết cấu nhịp
Tác dụng: Tạo ra bề mặt cho xe chạy và cho người đi bộ trên cầu, đảm bảo xe chạy
êm thuận và an toàn tron g quá trình chuyển động
+ Kết cấu phần dưới: Mố cầu, trụ cầu, nền móng
Tác dụng: Đỡ kết cấu phần trên và truyền tải trọng từ kết cấu phần trên xuống đấtnền Kết cấu phần dưới thường chiếm (40 60)% tổng giá thành xây dựng công trình
Hình 1.10: Các bộ phận của cầu.
- Ngoài ra còn có các bộ phận khác như: Lớp phủ mặt cầu, lan can, hệ thống thoát nước,gối cầu, khe co giãn, …
1.2.2 Các kích thước cơ bản của cầu :
Hình 1.11: Các kích thước cơ bản của cầu
- Các chiều dài cầu:
+ Khẩu độ thoát nước dưới cầu (L0): Là chiều dài thoát nước dưới cầu được xác địnhtrên cơ sở tính toán thủy văn dưới cầu theo tần suất thiết kế P%, đảm bảo sau khi xây dựngcầu không phát sinh ra hiện tượng xói chung và xói cục bộ quá lớn hoặc không tạo nên mựcnước dềnh quá lớn trước cầu
+ Chiều dài nhịp (Lnh): Là khoảng cách tính từ đầu dầm bên này đến đầu dầm bên kia.+ Chiều dài nhịp tính toán (Ltt): Là khoảng cách giữa tim các gối của một nhịp
Trang 15+ Chiều dài toàn cầu (Lcau): Là chiều dài tính từ đuôi mố bên này đến đuôi mố bên kia.
Lnh: Là chiều dài của một nhịp
a: Khe hở giữa các đầu dầm
Lmo: Chiều dài của mố c ầu
- Các chiều cao thiết kế cầu:
+ Chiều cao tự do dưới cầ u (H): Là khoảng cách tính từ đáy KCN đến MNCN
+ Chiều cao kiến trúc của cầu (Hkt): Là khoảng cách tính từ đáy KCN đến mặt đường
Mực nước cao nhất và mực nước thấp nhất được xác định theo các số liệu quan trắ cthủy văn về mực nước lũ, được tính toán theo tần suất P% quy định đối với các cầu vàđường khác nhau
+ Mực nướ c thông thuyền (MNTT): Là mực nước cao nhất cho phép tàu bè đi lại dướicầu an toàn Dựa vào MNTT và chiều cao thông thuyền để xác định cao độ đáy dầm
Theo Tiêu chuẩn 22TCN18-79, tần suất thiết kế để tính MNCN, MNTN cho cầu vừa,cầu lớn là 1%, MNTT là 5% Hiện nay theo Tiêu chuẩn 22TCN272-05 không quy định
Xác định cao độ đáy dầm:
+ Đối với sông không thông thuyền, khi không có cây trôi đá lăn đ áy dầm tại mọi vị tríphải cao hơn MNCN tối thiểu 0.5m Khi có cây trôi đá lăn đáy dầm phải cao hơn MNCN tốithiểu 1.0m (cầu ôtô) và 1.5m (cầu đường sắt)
+ Tại những nơi khô cạn hoặc đối với cầu cạn, cầu vượt thì cao độ đáy dầm tại mọi vịtrí phải cao hơn mặt đất tự nhiên 1.0m
+ Cao độ đáy dầm phải cao hơn hoặc bằng MNTT cộng với chiều cao thông thuyền.+ Đỉnh xà mũ của mố trụ p hải cao hơn MNCN tối thiểu là 0 25m
Trang 161.3 PHÂN LOẠI CẦU:
1.3.1 Phân loại theo mục đích sử dụng:
Tùy theo mục đích sử dụng, có thể phân thành các loại cầu:
- Cầu ôtô: Là công trình cầu cho tất cả các phương tiện giao thông trên đường ôtô như: xetải, xe gắn máy, xe thô sơ và đ oàn người bộ hành ,
- Cầu đường sắt: Đượ c xây dựng dành riêng cho tàu hỏa
- Cầu đi bộ: Phục vụ dành riêng cho người đi bộ
- Cầu thành phố : Là cầu cho ô tô, tàu điện, người đi bộ,
- Cầu chạy chung: Là cầu cho cả ô tô, xe lửa, người đi bộ,
- Cầu đặc biệt: Là các cầu phục vụ cho các ống dẫn nước, ống dẫn khí ,
1.3.2 Phân loại theo vật liệu làm kết cấu nhịp:
- Cầu gỗ
- Cầu đá
- Cầu bê tông
- Cầu bê tông cốt thép
- Cầu thép
1.3.3 Phân loại theo chướng ngại vật:
- Cầu thông thường (cầu qua dòng nước ): Là các công trình cầu được xây dựng vượt quacác dòng nước như: sông, suối, khe sâu ,
Hình 1.12a: Mô hình cầu thông thường.
Hình 1.12b: Công trình cầu thông thường.
Trang 17- Cầu vượ t (cầu qua đường): Là các công trình cầu được thiết kế cho các nút giao nhaukhác mức trên đường ô tô hoặc đường sắt.
Hình 1.13a: Mô hình cầu vượt đường.
Hình 1.13b: Công trình cầu vượt đường.
- Cầu cạn: Là các công trình cầu được xây dựng ngay trên mặt đất để làm cầu dẫn vàocầu chính hoặc nâng cao độ tuyến đường lên để giải phóng không gian bên dưới
Hình 1.14a: Mô hình cầu cạn.
Hình 1.14b: Công trình cầu cạn.
- Cầu cao: Là các công trình cầu bắc qua thung lũng khe sâu, các trụ cầu có chiều c ao >
2025 m, thậm chí đến hàng trăm mét
Trang 18Hình 1.15a: Mô hình cầu cao.
Hình 1.15b: Công trình cầu cao.
- Cầu phao: Là các công trình cầu được xây dựng bằng hệ nổi nhằm phục vụ cho mụcđích quân sự hoặc phục vụ giao thông trong m ột thời gian ngắn
Hình 1.16a: Mô hình cầu phao.
Hình 1.16b: Công trình cầu phao.
- Cầu mở: Cầu mở là cầu có 1 hoặc 2 nhịp sẽ được di động khỏi vị trí để tàu bè qua lạitrong khoảng thời gian nhất định Có các loại cầu mở sau:
Trang 19+ Cầu cất: KCN có thể mở về 1 phía hoặc 2 phía theo góc 700 800
so với phươngnằm ngang
Hình 1.17a: Mô hình cầu cất.
Hình 1.17b: Công trình cầu cất.
+ Cầu nâng: KCN được nâng hạ theo phương thẳng đứng
Hình 1.18a: Mô hình cầu nâng.
Hình 1.18b: Công trình cầu nâng.
Trang 20+ Cầu quay: KCN quay trên mặt bằng một góc 900.
Hình 1.19a: Mô hình cầu quay.
Hình 1.19b: Công trình cầu quay.
1.3.4 Phân loại theo cao độ đường xe chạy:
Tùy theo việc bố trí cao độ đường xe chạy, có thể phân thành:
- Cầu có đường xe chạy trên: K hi đường xe chạy đặt trên đỉnh kết cấu nhịp
Hình 1.20: Cầu có đường xe chạy trên
- Cầu có đườ ng xe chạy dưới : Khi đường xe chạy bố trí dọc theo biên dưới KCN
Hình 1.21: Cầu có đường xe chạy dưới.
Trang 21- Cầu có đường xe chạy giữa: K hi đường xe chạy bố trí giữa phạm vi của KCN.
Hình 1.22: Cầu có đường xe chạy giữa.
1.3.5 Phân loại theo sơ đồ tĩnh học:
- Sơ đồ dầm giản đơn:
+ Phân bố nội lực: Biểu đồ momen chỉ
có dấu (+) và giá trị lớn nhất tại giữa nhịp
+ Phân bố vật liệu: Vật liệu tập trung
chủ yếu ở khu vực giữa nhịp do đó nội lực do
tĩnh tải lớn, dự trữ khả năng chịu hoạt tải kém
nên khả năng vượt nhịp thấp
Hình 1.23 Sơ đồ dầm giản đơn.
Trang 22 KCN cầu treo, cầu dây văng: L≈ 150 ÷ 450m.
1.3.6 Phân loại theo sơ đồ cấu tạo:
- Cầu dầm:
+ Bộ phận chịu lực chủ yếu là dầm, làm việc chịu uốn
+ Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng tại gối chỉ phát sinh phản lực thẳng đứng V
V V
Hình 1.27a Mô hình KCN cầu dầm.
Hình 1.27b Công trình cầu dầm.
- Cầu vòm:
+ Bộ phận chịu lực chủ yếu là vòm, vòm làm việc chịu nén và chịu uốn
+ Phản lực gối ở vòm (trong vòm không chốt) gồm có lực thẳng đứng V, momen uốn
M và lực đẩy ngang H
Trang 23+ Nếu có thanh giằng để chịu lực đẩy ngang H (trong vòm chốt) thì phản lực gối củavòm sẽ chỉ gồm phản lực thẳng đứng V giống như cầu dầm Khi đó ta có hệ thống cầu dầm -vòm tổ hợp.
V V
+ KCN cầu dàn thường áp dụng cho các cầu chịu tải trọng lớn như cầu đường sắt
Hình 1.29a: Mô hình KCN cầu dàn.
Hình 1.29b: Công trình cầu dàn.
Trang 24- Cầu khung:
+ Trụ và dầm được liên kết cứng với
nhau để chịu lực
+ Phản lực gối gồm có phản lực thẳng
đứng V và lực đẩy ngang H, nếu chân khung
liên kết khớp thì sẽ không có momen M
V
H
V
H
Hình 1.30a Mô hình KCN cầu khung.
Hình 1.30b Công trình cầu khung.
- Cầu treo:
+ Bộ phận chịu lực chủ yếu của cầu treo là dây cáp hoặc dây xích đỡ hệ mặt cầu (dầmhoặc dàn) Do đó trên quan điểm tĩnh học, cầu treo là hệ thống tổ hợp giữa dây và dầm(hoặc dàn)
+ Có thể phân cầu treo thành 2 loại :
Cầu treo dây võng (gọi tắt là cầu treo)
Cầu treo dây xiên (cầu dây văng)
Cầu treo dây xiên (cầu dây văng): Đây là kết cấu dầm cứng tựa trên các gối cứng
là các gối cầu trên mố - trụ và trên các gối đàn hồi là các dây văng Dây văn g neo vào dầmcứng biến thành một hệ không có lực đẩy ngang
Hình 1.31a: Mô hình KCN cầu dây văng.
Trang 25Hình 1.31b: Công trình cầu dây văng.
Cầu treo dây võng (cầu treo): Trong cầu treo, dây làm việc chủ yếu chịu kéo vàtại chỗ neo cáp có phản lực thẳng đứng (lực nhổ) và phản lực ngang rất lớn do đó trong kếtcấu nhịp cầu treo tại vị trí mố ta phải cấu tạo hố neo rất lớn và rất phức tạp
H V
H V
Hình 1.32a: Mô hình KCN cầu treo dây võng.
Hình 1.32b: Công trình cầu treo dây võng.
1.4 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI CẦU:
1.4.1 Yêu cầu về mặt xây dựng và khai thác:
- Đảm bảo xe chạy thuận tiện, an toàn và không bị giảm tốc độ trên tuyến đường
- Chiều rộng đường xe chạy phải phù hợp với lưu lượng và loại xe tính toán Mặt cầu tốt,bằng phẳng, đủ độ nhám và thoát nước nhanh chóng
- Sơ đồ cầu, chiều dài nhịp và chiều dài cầu phải đảm bảo khẩu độ thoát nước yêu cầu,tàu bè đi lại dưới sông thuận lợi và an toàn
- Kết cấu cầu phải đảm bảo khả năng thi công, phù hợp với các công nghệ thi công Cầuphải có kết cấu hiện đại, đảm bảo tính công nghiệp hóa trong chế tạo và xây dựng Đồngthời kết cấu phải có đủ độ bền, độ cứng, độ ổn định của toàn cầu và của từng bộ phận
Trang 261.4.2 Yêu cầu về mặt kinh tế:
- Đảm bảo chi phí thiết bị, vật liệu rẻ nhất, giảm sức lao động, giảm giá thành xây dựngđến mức tối đa
- Khi tính giá thành của công trình cầu, phải xét đến giá thành duy tu, sửa chữa; đồng thớiphải tính đến sự phát triển của nền kinh tế quốc dân khi lựa chọn các phương án cầu
1.4.3 Yêu cầu về mặt mỹ quan:
Cầu phải có hình dáng đẹp, phù hợp với quang cảnh địa phương đặc biệt là các công trìnhnằm trong thành phố hoặc các khu danh lam thắng cảnh, di tích lịch sử
1.4.4 Yêu cầu về mặt an ninh quốc phòng:
Ngoài mục đích giao thông còn phải xét đến tính thiết thực cho các hoạ t động an ninhquốc phòng Khi có chiến tranh bất chợt xảy ra thì các cây cầu có thể chuyển sang phục vụcho các loại xe đặc chủng của quân đội
1.5 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGÀNH XÂY DỰNG CẦU : 1.5.1 Sơ lược lịch sử phát triển ngành xây dựng cầu:
1.5.1.1 Cầu gỗ:
- Cầu gỗ là loại cầu được xây dựng lâu đời nhất
- Gỗ là loại vật liệu tự nhiên tương đối tốt, tuy nhiên khi dùng trong xây dựng cầu thìphải chọn loại gỗ tốt như lim, gụ, sến, táu… và phải có biện pháp phòng mục
- Cầu gỗ có thới gian sử dụng ngắn, khả năng vượt nhịp không lớn lắm (L≈ 30÷50m)
- Hiện nay chỉ còn sử dụng ở miền rừng, đường lâm nghiệp và các cầu tạm hoặc đà giáophục vụ thi công
Hình 1.33: Cầu gỗ.
1.5.1.2 Cầu đá:
- Được xây dựng từ hàng ngàn năm về trước, đến ngày nay vẫn tồn tại và sử dụng được
- Hầu hết cầu đá được xây dựng theo dạng cầu vòm để phù hợp với tính chất chịu nén củađá
- Cầu vòm đá có thể vượt khẩu độ nhịp đến 100m
Trang 27- Cầu đá xây dựng khó khăn nên ít có khả năng xây dựng công nghiệp hoá.
- Hiện nay chỉ áp dụng ở các vùng miền núi, nơi có thể khai thác đá trực tiếp tại chỗ hoặc
để làm các công trình kiến trúc nghệ thuật ở những danh lam thắng cảnh
Hình 1.34: Cầu đá.
1.5.1.3 Cầu thép:
- Cầu thép xuất hiện vào nửa cuối của thế kỷ 19
- Cầu kim loại đầu tiên được làm bằng gang, tiếp đến là sự ra đời của cầu treo dây xích
- Để vượt qua các sông rất lớn với nhịp rất lớn, người ta dùng cầu thép
- Ưu điểm nổi bật của cầu thép là hoàn toàn công nghiệp hoá chế tạo và lắp ráp, dễ dànglắp ráp bằng phương pháp hẫng do đó dễ xây dựng qua sông sâu, thung lũng sâu và quasông có nhiều tàu bè đi lại
- Nhược điểm của cầu thép là gỉ, do đó tốn công bảo dưỡng
- Sự ra đời và phát triển của cầu vòm và cầu dây văng đang là bước tiến mới của cầuthép
Hình 1.35: Cầu thép.
1.5.1.4 Cầu bêtông cốt thép:
- Cuối thế kỷ 19, trong xây dựng cầu đã sử dụng một loại vật liệu mới là BTCT
- Trong giai đoạn đầu, các cầu BTCT thường có dạng cầu bản, dầm và vòm có khẩu độnhỏ hơn 30m
Trang 28- Đến những năm 30 của thế kỷ 20, sau khi kỹ sư Freyssinet nghiên cứu thành côngBTCT ứng suất trước thì cầu BTCT bắt đầu phát triển mạnh mẽ.
- Sau đại chiến thế giới lần thứ 2, các kết cấu nhịp lắp ghép, kết cấu bán lắp ghép bằngBTCT DƯL được sử dụng hàng loạt
- Hiện nay, cầu BTCT ngày c àng được phát triển mở ra kỷ nguyên mới trong việc sửdụng KCN BTCT thay thế cho KCN cầu thép Cầu BTCT đã vượt được khẩu độ đến200÷300m và sự hình thành các kết cấu liên hợp như dàn - dây, dầm - dây, … chắc chắn sẽxuất hiện những cây cầu có khẩu độ nhịp lớn hơn 400÷500m
Hình 1.36: Cầu bêtông cốt thép.
Lịch sử phát triển ngành cầu Việt Nam:
- So với các nước trên thế giới, ngành xây dựng cầu Việt Nam vẫn còn non trẻ Trướccách mạng tháng 8, trên các tuyến đường ôtô chủ yếu có các cầu BTCT nhịp nhỏ từ 3 - 20m,khổ hẹp, một làn xe, tải trọng nhỏ thuộc các hệ thống cầu bản, dầm giản đơn, dầm hẫng,khung Thời kỳ này cũng có một số cầu thép lớn vượt qua các sông lớn như cầu Đuống, cầuNinh Bình, cầu Lai Vu, cầu Long Biên cho đường sắt và ôtô đi chung, …, trong đó cầuLong Biên có nhịp lớn nhất gần 130m, chiều dài toàn cầu gần 3km Trong thời kỳ khángchiến chống thực dân Pháp phần lớn các cầu đã bị phá hoại Từ sau hòa bình lập lại (1954),một loạt các cầu mới trên đường sắt và ôtô đã được xây dựng Cầu thép có: Cầu Hàm Rồng(Thanh Hóa), cầu Làng Giàng, cầu Việt Trì; cầu BTCT thường có: Cầu Đoan Vĩ, cầu Bùng,cầu Giẽ; cầu BTCTDUL có: Cầu Phủ Lỗ, cầu Cửa Tiền, … nhưng các cầu này đến năm
1964 - 1972 lại bị đế quốc Mỹ ném bom phá hoại
- Từ năm 1975 đến nay chúng ta đã xây dựng
hàng loạt các cầu mới trên tuyến đường sắt và ôtô
Sau đây là một số cầu điển hình:
+ Cầu Thăng Long qua sông Hồng cho
đường sắt và ôtô được xây dựng xong năm 1982 ,
các nhịp chính là dàn thép liên tục, nhịp lớn nhất
112m, cầu dẫn là các nhịp dầm giản đơn
BTCTDUL nhịp 33m, chiều dài toàn cầu 1680m Hình 1.37: Cầu Thăng Long (Hà Nội)
Trang 29+ Cầu Chương Dương qua sông Hồng (1985), có các nhịp chính là dàn thép, nhịplớn nhất 97.6m, chiều dài toàn cầu 1211m.
+ Cầu Đò Quan (Nam Định), năm 1994, nhịp chính là dầm thép liên hợp bảnBTCT, liên tục, có sơ đồ 42 + 63 + 42 (m)
Hình 1.38: Cầu Chương Dương (Hà Nội) Hình 1.39: Cầu Đò Quan (Nam Định ).
+ Cầu Phú Lương (Hải Dương), năm 1996, cầu khung dầm BTCTDUL, thi côngbằng phương pháp đúc hẫng, nhịp lớn nhất 102m
+ Cầu Sông Gianh (Quảng Bình), năm 1998, dầm liên tục BTCTDUL có nhịp lớnnhất 120m
Hình 1.40: Cầu Phú Lương (Hải Dương) Hình 1.41: Cầu Sông Gianh (Quảng Bình).
Hình 1.42: Cầu Hiền Lương (Quảng Trị) Hình 1.43: Cầu Bính (Hải Phòng).
Trang 30+ Cầu Hoàng Long (Thanh Hóa), cầu khung dầm BTCTDUL có nhịp lớn nhất130m.
+ Cầu Hiền Lương (Quảng Trị), năm 1999, sơ đồ 30.75 + (4x42) + 30.75 (m)
+ Hàng loạt các cầu dây văng đã được xây dựng như: Cầu Đakrông (Quảng Trị),cầu quay Sông Hàn (Đà Nẵng), cầu Mỹ Thuận (Vĩnh Long), cầu Bính (Hải Phòng), cầu BãiCháy (Quảng Ninh), cầu Cần Thơ, …
1.5.2 Một số xu hướng phát triển khoa học kỹ thuật trong ngành xây dựng cầu:
Các kết cấu hợp lý sẽ được áp dụng chủ yếu trong xây dựng cầu như:
- Kết cấu thép - BTCT liên hợp, BTCT DƯL, …
- Kết cấu có sử dụng bản trực hướng, tiết diện hình hộp, …
- Cầu dây văng và cầu khung dầm liên tục BTCT DƯL, …
1.5.2.3 Về công nghệ thi công:
- Sử dụng các phương tiện vận chuyển và lao lắp có năng lực lớn
- Áp dụng nhanh chóng các công nghệ thi công tiên tiến như: Đúc đẩy, đúc hẫng, lắphẫng, đúc trên đà giáo di động, …
Trang 31CHƯƠNG 2:
CÁC CĂN CỨ CƠ BẢN VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỂ THIẾT KẾ CẦU2.1 CÁC GIAI ĐOẠN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ :
Tham khảo Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 10/02/2009 của Chính phủ.
2.1.1 Các giai đoạn đầu tư xây dựng:
Khái niệm dự án đầu tư (DAĐT): Là một tập hợp các đề xuất về khả năng, tài chính, kinh
tế và xã hội, làm sơ sở cho việc quyết định bỏ vốn xây dựng công trình
Ở nước ta, phân loại theo quy mô và tính chất thì DAĐT xây dựng công trình được chiathành các nhóm sau: Dự án quan trọng quốc gia do Quốc hội xem xét quyết định về chủtrương đầu tư, các dự án còn lại được chia thành 3 nhóm A, B, C ( Đối với công trình xây
dựng cầu đường có tổng mức đầu tư lớn hơn 1500 tỷ đồng thuộc nhóm A, từ 75 tỷ đồng đến
Để có một công trình xây dựng nói chung và công trình cầu đường nói riêng cần trải qua
3 giai đoạn: Chuẩn bị đầu tư, thực hiện đầu tư và kết thúc xây dựng đưa công trình vào khaithác sử dụng
2.1.1.1 Chuẩn bị đầu tư:
Nội dung công tác chuẩn bị đầu tư gồm:
- Lập báo cáo đầu tư xây dựng cô ng trình và xin phép đầu tư (chỉ áp dụng đối với các
dự án quan trọng quốc gia do Quốc hội thông qua chủ trương và cho phép đầu tư)
- Lập dự án đầu tư xây dựng công trình (đối với công trình có tổng m ức đầu tư xâydựng dưới 15 tỷ đồng thì không cần qua bước lập dự án đầu tư, chỉ cần lập báo cáo kinh tế -
kỹ thuật xây dựng công trình để trình người quyết định đầu tư phê duyệt )
- Thẩm định dự án để quyết định đầu tư
a Nội dung của báo cáo đầu tư xây dựng công trình (báo cáo nghiên cứu tiền khả thi) bao gồm: (điều 5)
- Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình, các điều kiện thuận lợi và khó khăn;chế độ khai thác và sử dụng tài nguyên quốc gia nếu có
- Dự kiến quy mô đầu tư: Công suất, diện tích xây dựng; các hạng mục công trìnhthuộc dự án; dự kiến về địa điểm xây dựng cô ng trình và nhu cầu sử dụng đất
- Phân tích, lựa chọn sơ bộ về công nghệ, thông số kỹ thuật; các điều kiện cung cấp vật
tư thiết bị, nguyên liệu, năng lượng, dịch vụ, hạ tầng kỹ thuật; phương án giải phóng mặt bằng, táiđịnh cư nếu có; các ảnh hưở ng của dự án đối với môi trường sinh thái, phòng chống cháy nổ, anninh quốc phòng
- Hình thức đầu tư, xác định sơ bộ tổng mức đầu tư, thời hạn thực hiện dự án, phương
án huy động vốn theo tiến độ và hiệu quả kinh tế - xã hội của dự án và phân kỳ đầu tư nếucó
Trang 32b Xin phép đầu tư xây dựng công trình :
- Chủ đầu tư có trách nhiệm gửi báo cáo đầu tư xây dựng công trình tới Bộ quản lýngành Bộ quản lý ngành là cơ quan đầu mối giúp thủ tướng chính phủ lấy ý kiến của Bộ,ngành, địa phương liên quan, tổng hợp và đề xuất ý kiến trình thủ tướng chính phủ
- Thời hạn lấy ý kiến được quy định như sau: Trong vòng 5 ngày làm việc kể từ ngàynhận được báo cáo đầu tư xây dựng công trình, Bộ quản lý ngà nh phải gửi văn bản lấy ýkiến đến các Bộ ngành, địa phương có liên quan Trong vòng 30 ngày làm việc kể từ khinhận được đề nghị, các cơ quan được hỏi ý kiến phải có văn bản trả lời về những nội dungthuộc phạm vi quản lý của mình Trong vòng 7 ngày sau k hi nhận được văn bản trả lời theothời hạn trên, Bộ quản lý ngành phải lập báo cáo để trình thủ tướng chính phủ
c Nội dung dự án đầu tư xây dựng công trình (báo cáo nghiên cứu khả thi) bao gồm :
(điều 6)
Dự án đầu tư cần phải bao gồm 2 phần: Phần thuyết m inh dự án và phần thiết kế cơ sở
- Nội dung phần thuyết minh của dự án: (điều 7)
+ Sự cần thiết và mục tiêu đầu tư; đánh giá nhu cầu thị trường, tiêu thụ sản phẩm đối với
dự án sản xuất, kinh doanh; tính cạnh tranh của sản phẩm; tác động xã hội đối với địa phương,khu vực (nếu có); hình thức đầu tư xây dựng công trình; địa điểm xây dựng, nhu cầu sử dụngđất; điều kiện cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu và các yếu tố đầu vào khác
+ Mô tả về quy mô và diện tích xây dựng công trình, các hạng mục công trình thu ộc dự án;phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật, công nghệ và công suất
+ Các giải pháp thực hiện bao gồm:
Phương án chung về giải phóng mặt bằng, tái định cư và phương án hỗ trợ x âydựng hạ tầng kỹ thuật nếu có
Các phương án thiết kế kiến trúc đối với công trình trong đô thị và công trình cóyêu cầu kiến trúc
Phương án khai thác dự án và sử dụng lao động
Phân đoạn thực hiện, tiến độ thực hiện và hình thức quản lý dự án
+ Đánh giá tác động môi trường, các giải pháp phòng cháy, chữa cháy và các yêu cầu
về an ninh, quốc phòng
+ Tổng mức đầu tư của dự án; khả năng thu xếp vốn, nguồn vốn và khả năng cấp vốntheo tiến độ; phương án hoàn trả vốn đối với dự án có yêu cầu thu hồi vốn và phân tích đánhgiá hiệu quả kinh tế - tài chính, hiệu quả xã hội của dự án
- Nội dung phần thiết kế cơ sở: (điều 8)
+ Thiết kế cơ sở là thiết kế được thực hiện trong giai đoạn lập Dự án đầu tư xây dựngcông trình trên cơ sở phương án thiết kế được lựa chọn, bảo đảm thể hiện được các thông số
Trang 33kỹ thuật chủ yếu phù hợp với các quy chuẩn, tiêu chuẩn được áp dụng, là căn cứ để triểnkhai các bước thiết kế tiếp theo.
Nội dung thiết kế cơ sở bao gồm phần thuyết minh và phần bản vẽ
+ Phần thuyết minh thiết kế cơ sở bao gồm các nội dung:
Giới thiệu tóm tắt địa điểm xây dựng, phương án thiết kế; tổng mặt bằng côngtrình, hoặc phương án tuyến công trình đối với công trình xây dựng theo tuyến; vị trí, quy môxây dựng các hạng mục công trình; việc kết nối giữa các hạng mục công trình thuộc dự án vàvới hạ tầng kỹ thuật của khu vực
Phương án công nghệ, dây chuyền công nghệ đối với công trình có yêu cầu côngnghệ
Phương án kiến trúc đối với công trình có yêu cầu kiến trú c
Phương án kết cấu chính, hệ thống kỹ thuật, hạ tầng kỹ thuật chủ yếu của côngtrình
Phương án bảo vệ môi trường, phòng cháy, chữa cháy theo quy định của phápluật
Danh mục các quy chuẩn, tiêu chuẩn chủ yếu được áp dụng
+ Phần bản vẽ thiết kế cơ sở bao gồm:
Bản vẽ tổng mặt bằng công trình hoặc bản vẽ bình đồ phương án tuyến côngtrình đối với công trình xây dựng theo tuyến
Sơ đồ công nghệ, bản vẽ dây chuyền công nghệ đối với công trình có yêu cầucông nghệ
Bản vẽ phương án kiến trúc đối với công trình có yêu cầu kiến trúc
Bản vẽ phương án kết cấu chính, hệ thống kỹ thuật, hạ tầng kỹ thuật chủ yếu củacông trình, kết nối với hạ tầng kỹ thuật của khu vực
d Nội dung báo cáo kinh tế - kỹ thuật xây dựng công trình bao gồm :
- Phần thuyết minh của báo cáo: Tương tự như phần thuyết minh của lập dự án đầu tưnhưng rõ ràng chi tiết hơn, đủ cơ sở để lập dự toán chi tiết cho công trình
- Phần thiết kế bản vẽ thi công: Bao gồm tất cả các bản vẽ tổng thể và cấu tạo chi tiếtcủa công trình, đủ cơ sở để thống kê khối lượng nhằm lặp dự toán chi tiết cho công trình.Đồng thời phần thiết kế bản vẽ thi công phải rõ ràng để làm căn cứ cho việc thi công vàhoàn chỉnh công trình
e Thẩm định dự án để quyết định đầu tư:
Các báo cáo trên đều phải được thẩm định, sau đó sẽ được cấp có thẩm quyền cấpquyết định và giấy phép đầu tư
Trang 342.1.1.2 Thực hiện đầu tư:
- Giao nhận đất, chuẩn bị mặt bằng xây dựng
- Tuyển chọn tư vấn xây dựng để khảo sát, thiết kế, giám định khả năng và chất lượngcông trình
- Thiết kế công trình: thiết kế theo mấy bước?
- Thẩm định, duyệt thiết kế kỹ thuật và tổng dự toán
- Tổ chức đấu thầu về mua sắm thiết bị và thi công xây lắp
- Xin giấy phép xây dựng
- Ký kết hợp đồng với nhà thầu để thực hiện dự án
- Thi công xây lắp công trình
- Theo dõi kiểm tra việc thực hiện các hợp đồng
- Quyết toán vốn đầu tư xây dựng sau khi hoàn thành xây lắp đưa dự án vào khai thác
2.1.1.3 Kết thúc xây dựng đưa công trình vào khai thác sử dụng :
Nội dung công việc bao gồm:
- Thiết kế xây dựng công trình bao gồm các bước: Thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật, thiết
kế bản vẽ thi công và các bước thiết kế khác theo thông lệ quốc tế do người quyết định đầu
tư quyết định khi phê duyệt dự án
+ Thiết kế cơ sở là thiết kế được thực hiện trong giai đoạn lập d ự án đầu tư xây dựngcông trình trên cơ sở phương án thiết kế được lựa chọn, bảo đảm thể hiện được các thông số
khai các bước thiết kế tiếp theo
+ Thiết kế kỹ thuật là thiết kế được thực hiện trên cơ sở thiết kế cơ sở trong dự án đầu tưxây dựng công trình được phê duyệt, bảo đảm thể hiện được đầy đủ các thông số kỹ thuật và vật
thiết kế bản vẽ thi công
+ Thiết kế bản vẽ thi công là thiết kế bảo đảm thể hiện được đầy đủ các thông số kỹ
dụng, đảm bảo đủ điều kiện để triển khai thi công xây dựng công trình
- Dự án đầu tư xây dựng công trình có thể gồm một hoặc nhiều loại công trình với mộthoặc nhiều cấp công trình khác nhau Tùy theo quy mô, tính chất của công trình cụ thể, việcthiết kế xây dựng công trình được thực hiện một bước, hai bước hoặc ba bước như sau:
Trang 35+ Thiết kế một bước là thiết kế bản vẽ thi công được áp dụng đối với công trình chỉ lậpBáo cáo kinh tế - kỹ thuật xây dựng công trình Trường hợp này, bước thiết kế cơ sở, bướcthiết kế kỹ thuật và bước thiết kế bản vẽ thi công được gộp thành một bước và gọi là thiết kếbản vẽ thi công.
Đối với trường hợp thiết kế một bước, có thể sử dụng thiết kế mẫu, thiết kế điển hình
do cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành để triể n khai thiết kế bản vẽ thi công
+ Thiết kế hai bước bao gồm bước thiết kế cơ sở và bước thiế t kế bản vẽ thi công được
áp dụng đối với công trình quy định phải lập dự án trừ các công trình được quy đ ịnh thiết kế
được gộp thành một bước và gọi l à bước thiết kế bản vẽ thi công
+ Thiết kế ba bước bao gồm bước thiết kế cơ sở, bước thiết kế kỹ thuật và bước thiết
kế bản vẽ thi công được áp dụng đối với công tr ình quy định phải lập dự án Tùy theo mức
độ phức tạp của công trình, việc thực hiện thiết kế ba bước do người quyết định đầu tưquyết định
Trường hợp thực hiện thiết kế hai bước hoặc ba bước thì thiết kế bước tiếp theo phảiphù hợp với thiết kế bước trước đã được phê duyệt
- Chủ đầu tư có trách nhiệm tổ chức lập thiết kế xây dựng công trình, trường hợp c hủ đầu
tư có đủ năng lực thì được tự thiết kế, trường hợp chủ đầu tư không có đủ năng lực thì thuê
tổ chức tư vấn thiết kế Riêng đối với trường hợp thiết kế ba bước thì nhà thầu thi công cóthể được giao lập thiết kế bản vẽ thi công khi có đủ điều kiện nă ng lực theo quy định
2.2 TRIẾT LÝ THIẾT KẾ:
- Trong thiết kế, các kỹ sư phải kiểm tra độ an toàn và ổn định của phương án đã đượcchọn Công tác thiết kế bao gồm việc tính toán nhằm chứng minh mọi tiêu chuẩn tí nh toán
và cấu tạo đều được thỏa mãn
- Triết lý tính toán thiết kế là các quan niệm về ứng x ử của kết cấu và sự làm việc an toàncủa nó Đồng thời xác lập điều kiện, phương thức để đảm bảo điều kiện an toàn cho kết cấutrong quá trình xây dựng và khai thác
- Nguyên tắc chung: Khi có tải trọng tác động vào kết cấu, nó sẽ gây ra một hiệu ứngtrong kết cấu và hiệu ứng đó không được lớn hơn khả năng chịu lực của kết cấu
TÁC ĐỘNG TRÊN KẾT CẤU KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU
VÀ CẤU TẠO CỦA KẾT CẤU
- Quan hệ của bất đẳng thức này phải được xét trên mọi bộ phận và vật liệu của kết cấu
2.2.1 Phương pháp thiết kế theo ứng suất cho phép : (ASD - Allowance stress design)
- Phương trình cơ b ản: Trong phương pháp này, người ta nhìn nhận ứng xử của kết cấuthông qua ứng suất của một điểm đại diện:
Trang 36+ []: Ứng suất lớn nhất cho phép xuất hiện trong bộ phận kết cấu.
+gh: Cường độ của vật liệu
+ k: Hệ số an toàn (k>1)
- Đặc điểm của phương pháp:
+ Ưu điểm:
Tính toán đơn giản, cho phép tính toán nhanh chóng và tiện dụng
Đảm bảo an toàn chịu lực cho các bộ phận kết cấu
+ Nhược điểm:
Không áp dụng được cho vật liệu làm việc ngoài giới hạn đàn hồi, do đó khôngtận dụng được hết khả năng chịu lực của các bộ phận kết cấu và gây lãng phí vật liệu
Không xét đến tính làm việc thực tế của kết cấu
Việc xác định hệ số an toàn thiếu sự phân tích cụ thể
2.2.2 Phương pháp thiết kế theo hệ số tải trọng : (LFD - Load factor design)
- Phương trình cơ bản: Trong phương pháp này, sự làm việc của kết cấu được đánh giáthông qua một mặt cắt đại diện:
max [ ]
S k
Trong đó:
+ Smax: Nội lực lớn nhất do tải trọng gây ra tại mặt cắt bất lợi
+ [S]: Khả năng chịu lực lớn nhất cho phép của mặt cắt bất lợi
+ Sgh: Khả năng chịu lực lớn nhất của mặt cắt
Chưa xét tới sự làm việc chung của các bộ phận kết cấu
Việc xác định hệ số an toàn chủ yếu dựa vào kinh nghiệm
