Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp tập trung vào việc lập hồ sơ thiết kế kỹ thuật cho công trình cầu nhịp lớn vượt sông với kết cấu dầm hộp bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng. Trong thực tiễn xây dựng hạ tầng giao thông tại Việt Nam, việc vượt qua các lòng sông rộng và sâu, có mật độ lưu thông đường thủy cao kết hợp điều kiện địa chất phức tạp đòi hỏi giải pháp kết cấu có khẩu độ nhịp lớn nhằm giảm thiểu số lượng trụ dưới nước và tối ưu hóa không gian thông thuyền.

Nhiệm vụ và mục tiêu thiết kế được tác giả xác định cụ thể qua các nội dung sau:

  1. Đề xuất hai phương án thiết kế cầu vượt sông đáp ứng đầy đủ quy hoạch tổng thể và quy chuẩn giao thông.
  2. Phân tích, so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn phương án tối ưu làm phương án thiết kế chi tiết.
  3. Thiết kế các hạng mục phần trên: lan can, bản lề bộ hành, bản mặt cầu và dầm chủ bê tông cốt thép dự ứng lực.
  4. Thiết kế các hạng mục phần dưới: kết cấu mố, móng mố, thân trụ và móng trụ.
  5. Lập biện pháp và quy trình thiết kế tổ chức thi công dầm cầu bằng xe đúc hẫng cân bằng kết hợp đúc trên đà giáo cố định và quy trình hợp long liên tục hóa kết cấu.

Phạm vi kỹ thuật và điều kiện tự nhiên của công trình bao gồm:

  • Quy mô và sơ đồ tuyến: Cầu thiết kế vĩnh cửu, tổng chiều dài toàn cầu $L = 338\text{ m}$, sơ đồ nhịp chính bố trí liên tục 5 nhịp: $51 + 76 + 84 + 76 + 51\text{ m}$. Bán kính đường cong đứng $R = 5000\text{ m}$, độ dốc dọc thiết kế $3%$ (phương án 1) và độ dốc ngang mặt cầu $2%$.
  • Khổ cầu: Bề rộng toàn bộ cầu $B = 11.0\text{ m}$ ($2 \times 1{,}2\text{ m} + 7{,}0\text{ m}$), trong đó phần xe chạy gồm 2 làn xe rộng $2 \times 3{,}5\text{ m} = 7{,}0\text{ m}$, lề người đi bộ hai bên $2 \times 1{,}3\text{ m}$, dải an toàn giữa mép trong làn xe với mép bó vỉa $2 \times 0{,}2\text{ m}$.
  • Thông số thủy văn và thông thuyền: Mực nước cao nhất thiết kế $\text{MNCN} = +7{,}0\text{ m}$; khổ thông thuyền yêu cầu có chiều cao thông thuyền tĩnh không $H = 7{,}0\text{ m}$ (khổ tĩnh không thông thuyền trên bình đồ $9\text{ m} \times 60\text{ m}$), bề rộng thông thuyền $B = 50{,}0\text{ m}$.
  • Điều kiện địa chất công trình: Khảo sát địa tầng tại vị trí xây dựng gồm 6 lớp đất theo thứ tự từ trên xuống:
    • Lớp 1: Bùn sét hữu cơ màu xám xanh, chiều dày $H = 9{,}48\text{ m}$, chỉ số $\text{SPT} = 0$.
    • Lớp 2: Sét cát màu xám xanh, xám vàng, chiều dày $H = 6{,}85\text{ m}$, chỉ số $\text{SPT} = 1 - 13$.
    • Lớp 3: Sét màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng, chiều dày $H = 10{,}01\text{ m}$, chỉ số $\text{SPT} = 13 - 28$.
    • Lớp 4: Sét pha màu nâu nhạt, trạng thái cứng, chiều dày $H = 2{,}74\text{ m}$, chỉ số $\text{SPT} = 15 - 18$.
    • Lớp 5: Cát mịn đến trung kết cấu rất chặt, chiều dày $H = 9{,}00\text{ m}$, lực dính $c = 0\text{ kN/m}^2$, góc ma sát trong $\varphi = 23^\circ 52'$, dung trọng $\gamma_w = 19{,}9\text{ kN/m}^3$, chỉ số $\text{SPT} = 15 - 50$.
    • Lớp 6: Sét màu nâu vàng lẫn nhiều sỏi sạn, trạng thái cứng, chiều dày $H = 14{,}12\text{ m}$, chỉ số $\text{SPT} \ge 50$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Tiêu chuẩn và tải trọng áp dụng

Toàn bộ quá trình tính toán và kiểm toán kết cấu được thực hiện theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 do Bộ Giao thông Vận tải ban hành. Tải trọng tác dụng bao gồm:

  • Hoạt tải thiết kế: Đoàn xe tải tiêu chuẩn $\text{HL93}$.
  • Hoạt tải người đi bộ: $300\text{ kg/m}^2$ (tương đương áp lực $3 \times 10^{-3}\text{ MPa}$).
  • Tĩnh tải bản thân kết cấu, tĩnh tải lớp phủ mặt cầu, áp lực đất và các tác động co ngót, từ biến, chênh lệch nhiệt độ.

Chỉ tiêu cơ lý vật liệu

  • Bê tông dầm chủ: Bê tông cấp cường độ $f'_c = 50\text{ MPa}$, dung trọng $\gamma_c = 25\text{ kN/m}^3$, hệ số giãn nở nhiệt $\alpha_t = 10 \times 10^{-6}/^\circ\text{C}$. Bê tông mố và trụ sử dụng cấp cường độ $f'_c = 35\text{ MPa}$.
  • Cốt thép thường: Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn $R_s = 300\text{ MPa}$, giới hạn chảy $f_y = 420\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 200000\text{ MPa}$.
  • Cốt thép dự ứng lực: Sử dụng cáp DƯL mác M270 (loại tao 12 sợi và 19 sợi đường kính danh định $15{,}2\text{ mm}$, diện tích một tao $A_p = 140\text{ mm}^2$), cường độ chịu kéo đứt tiêu chuẩn $f_{pu} = 1860\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_p = 197000\text{ MPa}$. Hệ thống neo sống VSL kiểu EC kết hợp ống gen mạ kẽm dạng nửa cứng.
  • Thanh dự ứng lực cường độ cao: Thanh thép loại 2 có gờ $\Phi 40$, diện tích tiết diện $A = 1256\text{ mm}^2$, cường độ chịu kéo đứt $f_u = 1035\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_p = 207000\text{ MPa}$.
  • Thiết bị thi công: Xe đúc treo và hệ thống ván khuôn có tổng trọng lượng $C_E = 80\text{ tấn}$, độ lệch tâm trọng tâm xe đúc $e = 1{,}0\text{ m}$ so với mép trước đốt đúc.

Phương pháp phân tích và mô hình tính toán

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp giải tích kết cấu phân tích theo từng giai đoạn thi công (Stage Analysis) kết hợp phần mềm chuyên dụng Midas Civil để xác định nội lực, chuyển vị và phản lực gối.

  • Quy luật hình học tiết diện: Đáy dầm thay đổi theo hàm Parabol bậc 2. Các đặc trưng hình học tiết diện (diện tích $A$, mô men tĩnh $S_x$, mô men quán tính $I_x$, tọa độ trọng tâm $y_c$) tại từng mặt cắt biến thiên được tính toán chính xác bằng phương pháp tích phân đa giác Green-Gauss qua tọa độ các điểm gấp khúc: $$A = \frac{1}{2} \sum (x_i - x_{i+1})(y_i - y_{i+1})$$ $$I_x = \frac{1}{12} \sum (x_i - x_{i+1})(y_i^3 + y_i^2 y_{i+1} + y_i y_{i+1}^2 + y_{i+1}^3)$$
  • Mô hình hóa biến thiên đặc trưng vật liệu theo thời gian:
    • Cường độ bê tông theo tuổi ngày $t$: $f'_{ci} = \frac{t}{\alpha + \beta t} f'_c$ (với $\alpha, \beta$ là hệ số phụ thuộc loại xi măng và điều kiện bảo dưỡng ẩm).
    • Mô đun đàn hồi biến thiên $E_{ci} = 0{,}043 \gamma_c^{1.5} \sqrt{f'_{ci}}$.
    • Tỷ số mô đun đàn hồi quy đổi $n_{ps} = \frac{E_p}{E_{ci}}$.
  • Tính toán mất mát ứng suất dự ứng lực: Phân tách thành hai nhóm mất mát tức thời (do ma sát giữa cáp và ống gen $\Delta f_{pF}$, độ tụt nêm thiết bị neo $\Delta f_{pA}$, biến dạng co ngắn đàn hồi $\Delta f_{pES}$) và mất mát dài hạn theo thời gian (do co ngót bê tông $\Delta f_{pSR}$, từ biến bê tông $\Delta f_{pCR}$, chùng ứng suất cốt thép $\Delta f_{pR}$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Giới thiệu chung về đề tài thiết kế

Chương I trình bày cơ sở lập dự án, điều kiện tự nhiên, khảo sát địa hình, địa chất, thủy văn và quy mô hình học công trình. Trên cơ sở khẩu độ vượt sông và tĩnh không thông thuyền $7{,}0\text{ m} \times 50{,}0\text{ m}$, đồ án xác lập sơ đồ nhịp chính 5 nhịp liên tục $51 + 76 + 84 + 76 + 51\text{ m}$, tổng chiều dài $338\text{ m}$, khổ cầu rộng $11\text{ m}$. Toàn bộ số liệu 6 lớp địa tầng và các chỉ tiêu cơ lý được phân loại chi tiết nhằm phục vụ công tác tính toán móng mố và móng cọc khoan nhồi của các trụ $T1, T2, T3, T4$.

Chương II: Giới thiệu công nghệ đúc hẫng và các thông số thiết kế

Chương II phân tích tổng quan công nghệ đúc hẫng cân bằng (Balanced Cantilever Method) - giải pháp thi công không cần hệ đà giáo cố định dưới lòng sông, áp dụng hiệu quả cho nhịp từ $70\text{ m}$ đến $150\text{ m}$. Chương này điểm lại các công trình tiêu biểu tại Việt Nam như cầu Phù Lương (nhịp chính $64{,}84\text{ m}$, dầm hộp 2 vách đứng, chuyển giao từ VSL Thụy Sĩ/Bouygues), cầu Sông Gianh, cầu Hàm Luông, cầu Nông Tiến, cầu An Dương, cầu Bình.

Nội dung trọng tâm của chương là thiết lập 8 nguyên tắc lựa chọn phương án cầu và đề xuất 2 phương án so sánh:

Tiêu chí so sánh Phương án 1 (Phương án chọn) Phương án 2
Loại kết cấu nhịp chính Dầm hộp BTCT DƯL liên tục 5 nhịp Dàn thép nhịp liên tục
Sơ đồ bố trí nhịp $51 + 76 + 84 + 76 + 51\text{ m}$ $34{,}5 + 34{,}5 + 56 + 80 + 56 + 34{,}5 + 34{,}5\text{ m}$
Kết cấu nhịp dẫn Không có (kết cấu liên tục suốt tuyến) Dầm Super T BTCT DƯL $L = 35\text{ m}$, chiều cao $1{,}7\text{ m}$ (6 dầm/mặt cắt)
Chiều cao kết cấu dầm/dàn Thay đổi từ $5{,}0\text{ m}$ (tại gối) đến $2{,}0\text{ m}$ (tại giữa nhịp) Dàn tam giác cao $9{,}0\text{ m}$, chiều dài khoang $8{,}0\text{ m}$
Vật liệu chủ đạo Bê tông $f'_c = 50\text{ MPa}$, cáp DƯL mác M270 Thép hợp kim thấp ASTM A706M, bê tông loại B ($50\text{ MPa}$)
Kết cấu phần dưới 4 trụ thân hẹp ($f'_c = 35\text{ MPa}$), 2 mố chữ U; móng cọc khoan nhồi $D = 1{,}5\text{ m}$ (trụ) và $D = 1{,}2\text{ m}$ (mố) 6 trụ thân cột đổ tại chỗ, 2 mố chữ U; móng cọc khoan nhồi $D = 1{,}5\text{ m}$ ($L = 45\text{ m}$)
Công nghệ thi công Đúc hẫng cân bằng đối xứng kết hợp đúc trên đà giáo cố định đoạn sát mố Lắp dựng dàn thép kết hợp lao lắp dầm Super T

Phần 1 - Chương 1: Thiết kế sơ bộ phương án 1

Chương này thực hiện toàn bộ quy trình thiết kế sơ bộ cho kết cấu cầu dầm hộp BTCT DƯL đúc hẫng cân bằng 5 nhịp:

  • Phân chia đốt dầm và xác lập kích thước:
    • Trụ chính P2, P3: Đốt đỉnh trụ $K0$ dài $12{,}0\text{ m}$; các đốt hẫng gồm 3 đốt $K1 - K3$ dài $3{,}0\text{ m}$ ($3 \times 3000\text{ mm}$), 4 đốt $K4 - K7$ dài $3{,}5\text{ m}$ ($4 \times 3500\text{ mm}$), 3 đốt $K8 - K10$ dài $4{,}0\text{ m}$ ($3 \times 4000\text{ mm}$); đốt hợp long dài $2{,}0\text{ m} - 3{,}0\text{ m}$. Tổng chiều dài mỗi cánh hẫng đạt $43{,}0\text{ m}$.
    • Trụ biên P1, P4: Đốt đỉnh trụ $K0$ dài $12{,}0\text{ m}$; 5 đốt $K1 - K5$ dài $2{,}5\text{ m}$; 5 đốt $K6 - K10$ dài $3{,}0\text{ m}$.
    • Hình học mặt cắt ngang: Dạng dầm hộp đơn 1 khoang vách đứng, bề rộng bản nắp $11000\text{ mm}$, cánh hẫng hai bên $2500\text{ mm}$, chiều dày sườn dầm $500\text{ mm}$, chiều dày bản nắp cố định $300\text{ mm}$, chiều dày bản đáy thay đổi từ $800\text{ mm}$ (tại đỉnh trụ) giảm dần về $300\text{ mm}$ (tại giữa nhịp).
  • Tính toán đặc trưng hình học tiết diện theo các giai đoạn: Lập bảng tính toán diện tích tiết diện $A$, vị trí trục trung hòa ($y_{tg}, y_{bg}$), mô men quán tính ($I_x, I_g$) cho tất cả các mặt cắt từ $S0$ đến $S29$ ứng với 3 trạng thái: tiết diện nguyên chưa giảm yếu, tiết diện đã trừ diện tích chiếm chỗ của ống gen cáp, và tiết diện liên hợp quy đổi sau khi luồn cáp và bơm vữa ($A_g, I_g$).
  • Thiết kế cáp dự ứng lực và kiểm toán ứng suất qua các giai đoạn thi công:
    • Giai đoạn đúc hẫng (Cáp âm đỉnh dầm): Tính toán số lượng bó cáp chịu mô men âm trên đỉnh trụ (sử dụng 22 bó cáp 19 tao cho trụ P2-P3 và 12 tao cho trụ P1-P4 tại mặt cắt ngàm $S0$). Bố trí thành 2 hàng tập trung tại nách hộp, uốn cong trong mặt phẳng ngang ($R = 4000\text{ mm}$) và uốn xiên xuống sườn dầm để neo vào vách ngăn. Kiểm toán ứng suất thớ trên ($f_t$) và thớ dưới ($f_b$) tại các bước thi công đốt $CS1$ đến $CS10$ và hợp long ($HL$).
    • Giai đoạn hợp long biên: Kiểm toán ứng suất tại mặt cắt $S12 - S29$ khi bê tông đạt tuổi 10 ngày ($f'{ci} = 40\text{ MPa}$, $E{ci} = 33994{,}5\text{ MPa}$). Bố trí cáp DƯL căng kéo từ phía mố và kiểm toán mặt cắt đáy dầm.
    • Giai đoạn hợp long kế biên và hợp long giữa (Cáp dương đáy dầm): Xác định số lượng bó cáp chịu mô men dương tại đáy hộp (bố trí các bó cáp $B1 - B6$ và $C1 - C5$). Tính toán góc chuyển hướng không gian của đường cáp ($\alpha, h_d, h_n, h$), mất mát ứng suất và kiểm toán ứng suất thớ dưới theo trạng thái giới hạn sử dụng.

Thiết kế kỹ thuật và quy trình triển khai thi công

Hồ sơ thiết kế xác lập chi tiết giải pháp cấu tạo kết cấu nhịp và quy trình tổ chức công nghệ đúc hẫng cân bằng:

Cấu tạo hình học và bố trí dự ứng lực

  • Đường cong đáy dầm: Thay đổi theo quy luật Parabol bậc 2 với phương trình xác định cao độ đáy dầm trên các cánh hẫng trụ $P2-P3$ và $P1-P4$: $$y = -\frac{12}{81^2} x^2 + \frac{12}{81} x$$ $$y = -\frac{12}{65^2} x^2 + \frac{12}{65} x$$
  • Cấu tạo bó cáp và vùng neo: Bán kính uốn cong tối thiểu của ống gen cáp DƯL trong mặt phẳng nằm ngang chọn $R = 4000\text{ mm}$. Đoạn thẳng trước khi vào đầu neo sống đạt chiều dài tối thiểu $(2000 + T)\text{ mm}$ (với $T = R \tan(\alpha/2)$ là chiều dài tiếp tuyến đường cong). Cáp được bố trí đối xứng qua trục tim dọc cầu và thực hiện căng kéo từng đầu theo đúng quy trình kiểm soát lực kích $f_{pj}$ và độ dãn dài.

Trình tự thi công và sơ đồ hợp long

Quá trình thi công được tổ chức đồng thời trên cả 4 trụ chính ($P1, P2, P3, P4$) theo trình tự nghiêm ngặt nhằm khống chế nội lực và độ võng:

  1. Thi công khối đỉnh trụ $K0$: Đổ bê tông đốt $K0$ (dài $12{,}0\text{ m}$) trên hệ gối kê tạm bằng BTCT đặt trên đỉnh trụ, liên kết cứng tạm thời kết cấu nhịp với thân trụ bằng các thanh thép DƯL $\Phi 40$ để chống lật trong suốt quá trình đúc hẫng.
  2. Đúc hẫng cân bằng các đốt dầm: Lắp dựng xe đúc ($C_E = 80\text{ T}$), tiến hành đúc đối xứng từng cặp đốt dầm ($K1$ đến $K10$) vươn dần sang hai phía. Sau khi bê tông mỗi đốt đạt cường độ yêu cầu, thực hiện căng kéo cáp DƯL âm thớ trên, bơm vữa bảo vệ ống gen rồi di chuyển xe đúc sang đốt tiếp theo.
  3. Đúc đoạn dầm trên đà giáo cố định: Thi công đồng thời đoạn dầm sát mố trên hệ đà giáo cố định mở rộng từ mố $M1, M2$.
  4. Hợp long nhịp biên: Lắp đặt khung giằng khóa hợp long, đổ bê tông mối nối hợp long biên, căng kéo cáp DƯL dương nhịp biên. Tiến hành tháo dỡ liên kết tạm trên đỉnh trụ $P1, P4$, hạ dầm tựa lên gối cầu chính thức.
  5. Hợp long nhịp kế biên: Thực hiện liên kết và căng kéo cáp DƯL nối cánh hẫng giữa trụ $P1-P2$ và $P3-P4$, chuyển đổi hệ kết cấu tĩnh định sang siêu tĩnh bậc cao hơn.
  6. Hợp long nhịp giữa (nhịp chính $84\text{ m}$): Khóa mối nối giữa nhịp chính, đổ bê tông hợp long giữa và căng kéo hệ cáp DƯL dương đáy dầm ($B1 - B6$), hoàn thiện sơ đồ dầm liên tục 5 nhịp toàn cầu.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Kết quả tính toán và kiểm toán kết cấu

Toàn bộ các mặt cắt kiểm tra từ giai đoạn thi công từng đốt đến giai đoạn khai thác đều thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05:

  • Kiểm toán ứng suất trong giai đoạn truyền lực và thi công đốt hẫng:
    • Ứng suất kéo cho phép của bê tông sau mất mát: $[\sigma_{kt}] = 0{,}38\text{ MPa}$ (hoặc $0{,}536\text{ MPa}$ tùy giai đoạn kiểm toán).
    • Ứng suất nén cho phép của bê tông: $[\sigma_{nt}] = 0{,}6 f'c = 30{,}0\text{ MPa}$ (ứng suất kiểm toán giới hạn thi công $[\sigma{nt}] \approx 27{,}5\text{ MPa}$).
    • Giá trị ứng suất thớ trên ($f_t$) và thớ dưới ($f_b$) tính toán tại mặt cắt ngàm $S0$ và $S12$ qua các bước $CS1$ đến $CS10$ dao động trong khoảng từ $-0{,}02\text{ MPa}$ đến $-0{,}71\text{ MPa}$ (mang dấu nén), hoàn toàn nằm trong giới hạn cho phép của vật liệu.
  • Mất mát ứng suất cốt thép DƯL:
    • Tổng mất mát ứng suất trong giai đoạn truyền lực tại mặt cắt ngàm đỉnh trụ $S0$: $\Delta f_{pT} = 208{,}6\text{ MPa}$; tại mặt cắt $S12$: $\Delta f_{pT} = 207{,}8\text{ MPa}$.
    • Tổng mất mát ứng suất sau khi hoàn thành thi công các đốt hẫng tiếp theo tại $S0$: $\Delta f_{pT} = 249{,}6\text{ MPa}$; tại $S12$: $\Delta f_{pT} = 249{,}0\text{ MPa}$.

Đóng góp kỹ thuật của đồ án

  • Xây dựng bảng tính toán giải tích hoàn chỉnh về đặc trưng hình học tiết diện hộp thành mỏng biến thiện chiều cao và chiều dày bản đáy theo hàm bậc 2.
  • Làm rõ phương pháp bố trí hình học không gian 3 chiều của hệ thống cáp dự ứng lực trong dầm hộp, từ việc xác định bán kính cong $R = 4000\text{ mm}$ đến tọa độ điểm uốn xiên vào sườn dầm.
  • Cung cấp quy trình kiểm toán ứng suất bê tông đồng thời xét đến sự biến thiên của mô đun đàn hồi và cường độ bê tông theo thời gian thực ($f'{ci}, E{ci}, n_{ps}$).

Hạn chế và phạm vi áp dụng

Đồ án được xây dựng ở mức độ thiết kế sơ bộ và thiết kế kỹ thuật phương án dầm hộp BTCT DƯL 5 nhịp, do đó tồn tại một số phạm vi giới hạn kỹ thuật:

  • Số liệu tính toán tập trung chủ yếu vào trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm toán ứng suất thớ mặt cắt dầm chủ qua các giai đoạn đúc hẫng và hợp long); các nội dung về kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ (uốn, cắt, xoắn thuần túy và tương tác uốn - cắt - xoắn) chưa được trình bày đầy đủ bảng số trong phần trích xuất.
  • Đồ án chưa đi sâu mô phỏng chi tiết ảnh hưởng của nhiệt độ thủy hóa bê tông khối lớn tại đốt đỉnh trụ $K0$ và hiện tượng chênh lệch nhiệt độ phi tuyến giữa bản nắp và bản đáy trong điều kiện bức xạ nhiệt mặt trời tại Việt Nam.
  • Kết quả áp dụng phù hợp cho các dự án cầu qua sông cấp II, cấp III có khẩu độ thông thuyền từ $50\text{ m}$ đến $90\text{ m}$ và địa tầng nền móng chịu lực sâu.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án là nguồn tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông (Cầu - Đường hầm): Tham khảo mẫu thuyết minh đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu nhịp lớn, đặc biệt là phương pháp phân chia đốt đúc hẫng, cách lập bảng tính đặc trưng hình học dầm hộp biến thiên và quy trình kiểm toán ứng suất theo giai đoạn thi công.
  • Kỹ sư thiết kế và giám sát công trình cầu: Tham khảo các thông số bố trí hình học cáp DƯL (cáp âm, cáp dương, góc uốn xiên), thông số xe đúc $80\text{ tấn}$, các giá trị mất mát ứng suất tức thời và dài hạn theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05.

Câu hỏi thường gặp

1. Sơ đồ nhịp và chiều dài toàn cầu trong phương án chính được thiết kế như thế nào?
Cầu có tổng chiều dài $338\text{ m}$, bố trí theo sơ đồ 5 nhịp liên tục: $51\text{ m} + 76\text{ m} + 84\text{ m} + 76\text{ m} + 51\text{ m}$. Trong đó nhịp chính giữa sông dài $84\text{ m}$, hai nhịp kế biên dài $76\text{ m}$, hai nhịp biên sát mố dài $51\text{ m}$ và chiều dài hai mố cầu là $2 \times 5\text{ m}$.

2. Chiều cao và kích thước các bộ phận của dầm hộp thay đổi ra sao dọc theo chiều dài nhịp?
Dầm hộp có chiều cao thay đổi theo đường Parabol bậc 2 từ $5{,}0\text{ m}$ tại vị trí gối trên đỉnh trụ giảm dần xuống $2{,}0\text{ m}$ (hoặc $2{,}2\text{ m}$) tại vị trí giữa nhịp. Bản nắp dầm có chiều dày cố định $300\text{ mm}$, sườn dầm dày $500\text{ mm}$, cánh hẫng nhô ra $2500\text{ mm}$, trong khi bản đáy thay đổi từ $800\text{ mm}$ tại đỉnh trụ xuống $300\text{ mm}$ tại giữa nhịp.

3. Trọng lượng xe đúc và quy cách phân chia các đốt đúc hẫng trên trụ chính P2-P3 được quy định thế nào?
Xe đúc có tổng trọng lượng (gồm cả ván khuôn) là $80\text{ tấn}$ với độ lệch tâm $e = 1{,}0\text{ m}$. Cánh hẫng dài $43\text{ m}$ trên trụ P2-P3 được chia thành: 1 đốt đỉnh trụ $K0$ dài $12\text{ m}$, 3 đốt $K1 - K3$ dài $3\text{ m}$, 4 đốt $K4 - K7$ dài $3{,}5\text{ m}$, 3 đốt $K8 - K10$ dài $4\text{ m}$ và 1 đốt hợp long $2\text{ m} - 3\text{ m}$.

4. Trình tự hợp long hệ dầm 5 nhịp được thực hiện theo thứ tự nào và tại sao?
Trình tự hợp long tiến hành từ ngoài vào trong: Hợp long 2 nhịp biên trước $\rightarrow$ Hợp long 2 nhịp kế biên $\rightarrow$ Hợp long nhịp giữa. Trình tự này giúp kết cấu có mức độ nguy hiểm thấp nhất do thuận tiện điều chỉnh độ võng, đồng thời việc nối thông nhịp biên trước tạo điều kiện vận chuyển vật liệu, thiết bị máy móc trực tiếp từ bờ ra các trụ giữa sông.

5. Cường độ vật liệu bê tông và cốt thép dự ứng lực sử dụng cho kết cấu phần trên là bao nhiêu?
Bê tông dầm chủ có cường độ chịu nén $f'_c = 50\text{ MPa}$ (bê tông mố trụ $f'c = 35\text{ MPa}$). Cốt thép DƯL sử dụng mác M270 gồm các tao cáp $15{,}2\text{ mm}$ ($A_p = 140\text{ mm}^2$), giới hạn bền kéo đứt $f{pu} = 1860\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_p = 197000\text{ MPa}$ kết hợp hệ neo VSL kiểu EC.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật công trình cầu dầm hộp bê tông cốt thép dự ứng lực 5 nhịp liên tục ($51 + 76 + 84 + 76 + 51\text{ m}$) thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng tuân thủ Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05. Hệ thống tính toán chi tiết từ đặc trưng hình học tiết diện biến thiên, bố trí cáp dự ứng lực không gian đến kiểm toán ứng suất theo từng giai đoạn đúc hẫng và hợp long đã chứng minh tính khả thi và an toàn chịu lực của công trình. Đây là tài liệu kỹ thuật có cấu trúc mẫu mực, phản ánh đầy đủ các bước tính toán kết cấu cầu nhịp lớn trong thực tế xây dựng công trình giao thông.