LẬP PHƯƠNG ÁN TUYẾN ĐƯỜNG GIAO THÔNG
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU Các tài liệu khảo sát phục vụ thiết kế
Địa chất công trình
Mặt cắt địa chất theo trục tim cầu cho phép - đề ra các các loại kết cấu nền móng,
- và cả hệ kết cấu nhịp có thể là hệ tĩnh định hay hệ siêu tĩnh.
Việc xác định mặt cắt địa chất gồm các công việc :
- Khoan thăm dò để biết được điạ chất khu vực xây dựng, - lấy mẫu đất đá về thí nghiệm,
- xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất đá,
- và vẽ được mặt cắt địa chất của sông tại vị trí xây dựng nhằm phục vụ cho thiết kế móng.
Cấu tạo nền móng đơn giản hay phức tạp sẽ quyết định chủ yếu giá thành trụ và công trình cầu. Vì thế chọn kiểu nền móng và hệ thống kết cấu nhịp hợp lý có ý nghĩa quyết định khi lập các phương án cấu tạo cầu.
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Căn cứ vào tình hình địa chất dọc tim cầu, phải xác định sơ bộ các loại móng cầu và đồng thời xác định các phương án kết cấu nhịp (kết cấu tĩnh định hay siêu tĩnh).
Trong trường hợp địa chất lại xấu mà chọn phương án trụ cao thì tình hình thi công phức tạp, giá thành trụ sẽ đắt, khi đó nên làm kết cấu nhịp dài. Nếu địa chất tốt, tầng đất cứng nằm không sâu, điều kiện thi công dễ dàng thì có thể dùng các kết cấu nhịp siêu tĩnh, các loại kết cấu nhịp cầu có lực đẩy ngang.
Mặt cắt dọc tim cầu: Nghiên cứu mặt cắt dọc tim cầu cho phép xác định vị trí của mố trụ, tránh việc đặt trụ vào chỗ sâu nhất, phân bố các nhịp thông thuyền, xác định độ dốc dọc cầu. Mặt cắt ngang lòng sông đối xứng thì cũng nên bố trí kết cấu nhịp đối xứng để có thể áp dụng các đồ án điển hình và các giải pháp thi công cầu theo kiểu hàng loạt.
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Các số liệu thuỷ văn
- Mực nước thấp nhất (MNTN) cho biết vị trí những chỗ nước sâu của sông trong mùa cạn, - MNTN cho biết khi nào thì giao thông đường thuỷ gặp bất lợi nhất.
Phải căn cứ vào sự phân bố chiều sâu đó trên chiều rộng sông mà bố trí nhịp thông thuyền trên chiều rộng sông.
Tuy nhiên với lòng sông dễ xói lở cần tính đến khả năng di chuyển các vực sâu trên chiều rộng sông theo thời gian ( trường hợp lòng sông di chuyển vị trí), và như vậy luồng lạch đường thuỷ cho tầu thuyền cũng phải dịch chuyển theo.
Căn cứ vào MNTN chúng ta còn xác định cao độ đỉnh móng của các trụ ở giữa sông (thường lấy thấp hơn MNTN là 0.5m).
Căn cứ vào cấp sông thông thuyền người ta sẽ xác định được chiều cao thông thuyền dưới cầu.
Từ mực nước cao nhất (MNCN) sẽ xác định được chiều rộng tính toán của khẩu độ cầu
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Mức nước thấp nhất (MNTN) cho biết vị trí những chỗ lòng sông nước sâu trong mùa cạn. Phải căn cứ vào những vị trí đó để bố trí các nhịp thông thuyền theo bề rộng của sông. Tuy nhiên, ở những con sông dễ bị xói lỡ cần tính đến khả năng di chuyển các vực sâu theo thời gian và như vậy luồng lạch để tàu bè qua lại cũng phải dịch chuyển theo bề rộng ngang sông. Mặt khác khi căn cứ vào MNTN ta còn định được cao độ đỉnh móng của các trụ giữa lòng sông
•Mực nước thông thuyền (MNTT) tính toán thường được lấy ở mức nước lũ tần suất 5%. Căn cứ vào mực nước này để xác định được cao độ đáy kết cấu nhịp.
Mực nước cao nhất (MNCN) được lấy ở mức nước lũ tương ứng với tần suất 1%. Căn cứ và mực nước này để xác định khẩu độ thoát nước cho cầu, chiều dài toàn bộ cầu và cao độ đáy kết cấu nhịp.
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Lựa chọn vị trí cầu
Vị trí và hướng tuyến của cầu cần được chọn để thoả mãn các yêu cầu về an toàn giao thông cả ở trên cầu và ở dưới cầu. Cần xét đến các thay đổi có thể có trong tương lai về hướng hoặc chiều rộng của đường sông, đường bộ hoặc đường sắt mà cầu vượt qua. Tại nơi thích hợp cần xét trong tương lai có thêm các công trình cho các loại giao thông khác hoặc mở rộng cầu.
- Về mặt kỹ thuật phải so sánh các phương án chọn vị trí cầu theo các điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn, thi công và bố trí công trường.
- Về mặt quy hoạch phải so sánh các phương án về vị trí cầu và việc phát triển các vùng lân cận trong tương lai (dân dụng và công nghiệp), vị trí cầu xét theo quan điểm bố trí kiến trúc chung của khu vực, vị trí cầu xét theo quan điểm quốc phòng.
- Về mặt kinh tế phải so sánh các phương án theo giá thành (thi công và khai thác), so sánh giá thành vận doanh các phương án tuyến do các vị trí cấu khác nhau gây nên.
- Về mặt môi trường phương án vị trí cầu cần đảm bảo giảm thiểu các tác động bất lợi đến môi trường.
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Khi xác định vị trí xây dựng cầu qua sông, kênh, rạch và suối cần thực hiện các qui định sau:
Khi thiết kế phương án cầu trên mặt bằng thì việc lựa chọn vị trí trên mặt bằng đóng vai trò quan trọng.
Vị trí này được lựa chọn sao cho phù hợp với các yêu cầu của mặt bằng tuyến và qui hoạch chung của cả dự án.
Vị trí cầu có thể vuông góc hoặc không vuông góc với dòng chảy. Việc lựa chọn sẽ ảnh hưởng đến quá trình tính toán thiết kế sau này để đảm bảo khả năng chịu lực độ ổn định và các biến dạng trong công trình.
Vị trí cầu sẽ quyết định chiều dài cầu là lớn hay nhỏ để đảm bảo khẩu độ thoát nước. Tùy theo mà vị trí cầu có thể đặt trên đoạn hẹp của dòng sông hay đoạn mở rộng của dòng sông và tốt nhất là đặt trên đoạn sông thẳng để tránh xói lở. Nếu cầu đặt trên đoạn hẹp của dòng sông cần lưu ý các vấn đề về xói do vận tốc dốc chảy tại vị trí thắt hẹp của dòng sôgn này có thể tăng lên.
Khi thiết kế trắc dọc cầu phải đảm bảo sự êm thuận của tòan bộ trắc dọc tuyến.
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Cửa thoát nước của cầu phải đặt vuông góc với hướng dòng chảy (sai lệch về vị trí cầu trên bình đồ không lớn hơn 10o), trên đoạn có lòng sông ổn định, vị trí nước chảy đều không có xoáy, ít bị bồi lắng và nằm cách vị trí giao nhau giữa các sông tối thiểu 1,5 lần chiều dài nhịp thoát nước của cầu;
Vị trí giữa của mỗi kết cấu nhịp phải được đặt trùng với trục của dòng chảy, trên cơ sở tính toán dự báo khả năng biến đổi lòng sông trong quá trình khai thác công trình;
Phải đảm bảo để trục các dòng chảy qua các kết cấu nhịp cầu song song với nhau và thiết kế trụ cầu sao cho hướng dòng chảy vào phía giữa nhịp thoát nước. Không được để trụ cầu hướng dòng chảy làm xói lở mố cầu;
Chỉ cho phép hướng các dòng chảy qua cầu lệch nhau theo các trục song song không quá 10o;
Tốc độ các dòng chảy không được vượt quá tốc độ nước tính toán sau khi xây dựng cầu:
hơn 20% trong trường hợp tốc độ dòng chảy tự nhiên của sông nhỏ hơn 2m/s và 10% khi tốc độ dòng chảy tự nhiên của sông lớn hơn 2,4m/s (đối với các sông có tốc độ dòng chảy tự nhiên nằm trong khoảng 2 - 2,4m/s, tốc độ dòng chảy được xác định theo phương pháp nội suy tuyến tính);
Phần thân trụ cầu tiếp xúc với dòng nước cần có cấu tạo mặt cắt ngang sao cho ít gây cản trở tới dòng chảy.
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Số lượng nhịp và kết cấu thoát nước được xác định dựa trên cơ sở phân tích, tính toán thuỷ văn, trong đó phải xem xét, đánh giá đầy đủ mức độ ảnh hưởng của các công trình xây dựng và môi trường xung quanh.
Cửa xả nguồn nước qua công trình phải được xem xét bố trí cho phù hợp. Không cho phép xả nước có thể gây xói lở đất nền của các công trình khác, đất định cư, đất rừng.
Các cầu đường sắt có đặt đường ray trên kết cấu ba-lát, các cầu nhỏ và cầu trung1 trên nằm trên đường ô tô và cầu thành phố, cũng như các cống được phép bố trí thêm các bộ phận kết cấu để thiết kế lề đường và vỉa hè.
Các cầu đường sắt, phần mặt cầu không có ba-lát độ dốc ngang không được vượt quá 4%.
Đối với các cầu gỗ dùng cho đường sắt phần mặt cầu không có ba-lát cho phép đặt trên độ dốc tới 15% và nằm trên đường cong với bán kinh không nhỏ hơn 250m.
Độ dốc dọc mặt cầu phần xe chạy phải thiết kế đảm bảo:
không quá 3% đối với cầu trên đường ô tô; 4% đối với cầu thành phố và 2% đối với các cầu lát mặt bằng gỗ
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Chiều dài nhịp có lợi nhất và chiều cao
Để xác định chiều dài nhịp kinh tế một cách có căn cứ, nhất thiết phải lập ra một số các phương án phân chia nhịp tương đối hợp lý rồi so sánh chúng về các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, có xét đến sự phát triển của khu vực ở năm tương lai, tới qui hoạch chung của khu vực và các điều kiện khác của địa phương.
Chiều dài nhịp có lợi nhất phụ thuộc vào vấn đề lựa chọn các loại nền móng của mố trụ cầu, phụ thuộc vào hệ thống kết cấu nhịp sử dụng, phụ thuộc vào khổ giới hạn và các yếu tố khác như: điều kiện địa chất, thủy văn…
Chiều dài nhịp kinh tế có thể nhỏ hơn, bằng hoặc lớn hơn nhịp thông thuyền. Tuỳ vào các trường hợp cụ thể nên xét tới tính tiêu chuẩn hoá, công nghiệp hóa trong khi thiết kế các công trình cầu
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Kết cấu phần trên
Chiều cao tối thiểu (gồm cả mặt cầu)
(khi dùng các cấu kiện có chiều cao thay đổi thỡ phải hiệu chỉnh các giá trị có tính đến những thay đổi về độ cứng t ơng đối của
các mặt cắt mô men d ơng và âm)
Vật liệu Loại hình Dầm giản đơn Dầm liên tục
Bê tông cèt thÐp
Bản có cốt thép chủ song song với ph ơng xe chạy
1.2 (S + 3000) 30
S + 3000 165 mm 30
DÇm T 0,070L 0,065L
DÇm hép 0,060L 0,055L
DÇm kÕt cÊu cho ng êi ®i bé 0,035L 0,033L
Bê tông dù ứng
lùc
Bản 0,030L165mm 0,027L 165mm
Dầm hộp đúc tại chỗ 0,045L 0,04L
Dầm I đúc sẵn 0.045L 0,04L
DÇm kÕt cÊu cho ng êi ®i bé 0,033L 0,030L
DÇm hép liÒn kÒ 0,030L 0,025L
ThÐp
Chiều cao toàn bộ của dầm I liên hợp 0,040L 0,032L Chiều cao của phần dầm I của dầm
I liên hợp 0,033L 0,027L
Giàn 0,100L 0,100L
Chiều cao tối thiểu thông th ờng dùng cho các kết cấu phần trên có chiều cao không đổi
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
A1 P1 EP1
SCALE : 1 : 300
APPROACH BRIDGE No.7
VP1 VP2 EP2 P2 P3 A2
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Các yêu cầu về sử dụng không gian ngầm và chỉ giới xây dựng công trình hầm giao thông Yêu cầu về sử dụng không gian ngầm
Khi thiết kế và xây dựng công trình hầm giao thông phải sử dụng không gian ngầm tiết kiệm, chi phí xây dựng thấp và khai thác công trình đạt hiệu quả cao.
a) Đối với hầm đường ô tô và hầm đường sắt
Không gian trong hầm được bố trí đủ yêu cầu khổ giới hạn thông xe trên tuyến cũng như xét đến nhu cầu mở rộng trong tương lai, bố trí hệ thống thiết bị phụ trợ và hệ thống vận hành bảo dưỡng hầm. Việc mở rộng không gian trong hầm kết hợp với mục tiêu khác phải được cấp quyết định đầu tư chấp thuận.
b) Đối với hầm giao thông đô thị
Khi không có yêu cầu đặc biệt, không gian trong hầm đường sắt và hầm đường ô tô trong đô thị phải tuân thủ các yêu cầu nêu tại môc 4.5.1. Hầm cho người đi bộ ngoài các yêu cầu nêu trên, khi thiết kế và xây dựng nên xem xét đến việc sử dụng không gian trong hầm cho các mục tiêu khác kết hợp và phải được cấp quyết định đầu tư chấp thuận
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Các yêu cầu khi thiết kế, xây dựng công trình hầm giao thông:
a) Khi lựa chọn vị trí tuyến hầm phải xem xét đến các điều kiện địa hình, địa kỹ thuật, khí tượng thủy văn và phù hợp với quy hoạch tổng thể khu vực, tổng thể tuyến đường, quy hoạch mạng lưới giao thông đã được cấp quyết định đầu tư phê duyệt.
b) Hầm giao thông phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, khai thác sử dụng, vệ sinh công nghiệp, phòng chống cháy nổ, an toàn giao thông, chi phí thấp cho công tác duy tu bảo dưỡng trong suốt quá trình sử dụng.
c) Khi lập thiết kế phải đưa ra giải pháp phù hợp cũng như giải pháp công nghệ thi công nhằm hạn chế thấp nhất các khó khăn gặp phải khi đào hầm cũng như kiểm soát chất lượng công trình và giá thành xây dựng.
d) Hầm giao thông được xây dựng phải đảm bảo luôn khô ráo, phải thiết lập các giải pháp như lớp phòng nước, kết cấu ngăn cách nước hoặc các giải pháp kỹ thuật đặc biệt khác, trong mọi trường hợp không cho nước thấm chảy vào hầm.
e) Bề mặt bê tông trong hầm phải đảm bảo phẳng nhẵn, trong mọi trường hợp đều không cho phép dùng vữa trát hoàn thiện. Khi có yêu cầu bề mặt bê tông trong hầm được sơn bằng loại sơn chịu nước
PHẦN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CẦU
Các giai đoạn thực hiện dự án và các bước thiết kế xây dựng công trình.
Xây dựng hầm giao thông các cấp có quy mô vĩnh cửu và bán vĩnh cửu phải thực hiện thiết kế 3 bước bao gồm thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công.
a) Giai đoạn chọn tuyến: Thực hiện lập báo caó đầu tư, dự án đầu tư tùy theo cấp công trình được quy định trong nghị định của Chính phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình.
b) Giai đoạn thiết kế chi tiết: Lập thiết kế kỹ thuật công trình.
c) Giai đoạn xây dựng: Lập thiết kế bản vẽ thi công
BÀI TẬP 1 /CHUYÊN ĐỀ 1:
Phân tích một số bố trí chung cầu và chỉ ra các thông số cơ bản của 1 công trình cầu thông qua các bản vẽ có sẵn.
BÀI TẬP 2 /CHUYÊN ĐỀ 2:
Phân tích các phương pháp bố trí gối cầu và khe co giãn BÀI TẬP 3 /CHUYÊN ĐỀ 3:
Tập lập hồ sơ cho 1 bước dự án nào đó