Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cơ sở Cầu A bắc qua sông Thái Bình" được thực hiện bởi sinh viên Lê Anh Tuấn (Lớp XD 903 1, Mã sinh viên: 091403), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phan Duy Pháp. Công trình Cầu A dự kiến xây dựng tại vị trí Km X trên Quốc lộ 10 thuộc địa phận tỉnh Thái Bình, vượt qua thượng lưu sông Thái Bình.
Về mặt pháp lý và thực tiễn, đồ án được triển khai căn cứ vào Quyết định số 538/CP-CN ngày 19/4/2004 của Thủ tướng Chính phủ cho phép đầu tư dự án đường 5 kéo dài, cùng các văn bản chỉ đạo của Ủy ban nhân dân Thành phố Hà Nội và Ban Quản lý dự án Hạ tầng Tả Ngạn giao nhiệm vụ cho Tổng công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông Vận tải (TEDI) lập thiết kế kỹ thuật và tổng dự toán.
Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu chính của đồ án gồm:
- Thu thập, tổng hợp và phân tích các điều kiện tự nhiên về địa hình, địa chất công trình và địa chất thủy văn tại vị trí vượt sông Thái Bình.
- Xác định cấp kỹ thuật tuyến, quy mô mặt cắt ngang công trình và các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật thiết kế hiện hành.
- Đề xuất, xây dựng phương án bố trí chung và thiết kế giải pháp kết cấu cho 03 phương án cầu vượt sông:
- Phương án I: Cầu dầm liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) thi công đúc hẫng cân bằng kết hợp nhịp dẫn dầm giản đơn.
- Phương án II: Cầu dầm liên tục BTCT DƯL 5 nhịp thi công đúc hẫng cân bằng.
- Phương án III: Cầu giàn thép liên tục/giản đơn chạy dưới.
- Tính toán chi tiết kích thước hình học, phân chia các đốt đúc thi công dầm hộp và xác định khối lượng vật liệu bê tông, cốt thép của kết cấu nhịp cho các phương án.
- Xác định tĩnh tải, phân tích hoạt tải HL-93 kết hợp tải trọng người đi bộ bằng phương pháp đường ảnh hưởng tác dụng lên kết cấu mố, trụ.
- Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính $D = 1{,}2\text{ m}$ theo điều kiện vật liệu và đất nền tựa vào tầng đá granite; xác định số lượng cọc cho mố và các trụ chính.
- Lập tiên lượng khối lượng, bảng tính dự toán chi phí xây lắp và tổng mức đầu tư xây dựng cho Phương án I và Phương án II để làm cơ sở so sánh, lựa chọn giải pháp khả thi.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu phần trên (dầm hộp liên tục BTCT DƯL, dầm T định hình, giàn thép) và kết cấu phần dưới (mố chữ U, trụ đặc thân vuốt tròn, móng cọc khoan nhồi đường kính lớn $D = 1{,}2\text{ m}$).
- Phạm vi không gian: Đoạn tuyến vượt sông Thái Bình tại Km X trên Quốc lộ 10, tỉnh Thái Bình.
- Phạm vi kỹ thuật: Giai đoạn thiết kế cơ sở, so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án kết cấu cầu.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án vận dụng hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn ngành và văn bản quy phạm pháp luật trong lĩnh vực xây dựng công trình giao thông tại Việt Nam:
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 do Bộ Giao thông Vận tải ban hành năm 2005.
- Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-98.
- Quy chuẩn xây dựng Việt Nam 2000.
- Quy trình khảo sát đường ô tô 22TCN 263-2000.
- Quy trình khoan thăm dò địa chất 22TCN 259-2000.
- Quy định về nội dung tiến hành lập hồ sơ Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi và khả thi các dự án xây dựng kết cấu hạ tầng GTVT 22TCN 268-2000.
- Quy phạm thiết kế kỹ thuật đường phố, đường quảng trường đô thị 20TCN 104-83.
- Quy phạm thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-93.
- Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo bên ngoài công trình xây dựng dân dụng 20TCN 95-83.
- Tài liệu đối chiếu và tham khảo: Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79; Tiêu chuẩn AASHTO LRFD (1998) của Hiệp hội Đường bộ và Vận tải Bang Hoa Kỳ.
Phương pháp nghiên cứu và tính toán thực tế:
- Phương pháp trạng thái giới hạn (LRFD): Xác định tổ hợp nội lực và phản lực gối bất lợi nhất ở trạng thái giới hạn cường độ I dưới tác động của tĩnh tải ($DC, DW$) và hoạt tải xe thiết kế HL-93 kết hợp tải trọng người đi bộ $PL$.
- Phương pháp đường ảnh hưởng: Lập đường ảnh hưởng phản lực gối mố, trụ; xếp đoàn xe tải thiết kế, xe hai trục và tải trọng làn phân bố đều $9{,}3\text{ kN/m}$ có kể đến hệ số làn xe ($m = 1$) và hệ số xung kích ($IM = 25%$).
- Phương pháp giải tích hình học và phân đoạn vi phân: Thiết lập phương trình parabol bậc hai mô tả biến thiên chiều cao dầm hộp $y = a_1 x^2 + b_1$ và phương trình bậc nhất cho chiều dày bản đáy; chia kết cấu nhịp thành các khối đúc K0, các đốt đúc hẫng trung gian và khối đúc trên đà giáo để tích phân thể tích bê tông qua diện tích mặt cắt trung bình.
- Phương pháp tính toán nền móng cọc: Xác định sức kháng của cọc khoan nhồi $D = 1{,}2\text{ m}$ theo độ bền vật liệu bê tông mác 300, thép AII và sức kháng mũi cọc tựa vào tầng đá gốc granite theo Điều 10.2 và 10.5 tiêu chuẩn 22TCN 272-05 với cường độ nén mẫu đá $q_u = 26\text{ MPa}$.
- Phương pháp định mức - dự toán: Bóc tách khối lượng vật liệu, áp đơn giá xây lắp và xác định cơ cấu chi phí xây lắp ($A$), chi phí khác ($B = 10%$), chi phí dự phòng ($C = 5%$) để lập tổng mức đầu tư.
Nguồn dữ liệu: Tài liệu đo vẽ địa hình trắc dọc, trắc ngang lòng sông; tài liệu khoan thăm dò 4 lớp địa chất; số liệu thủy văn mực nước và yêu cầu thông thuyền cấp III trên sông Thái Bình.
Nội dung chính theo từng chương
Chương I: Giới thiệu chung
Chương I trình bày tổng quan về dự án Cầu A tại Km X trên Quốc lộ 10 vượt sông Thái Bình. Tác giả tổng hợp hệ thống căn cứ pháp lý từ các quyết định của Thủ tướng Chính phủ, UBND Thành phố Hà Nội và Ban Quản lý dự án Hạ tầng Tả Ngạn, cùng danh mục các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật chuyên ngành áp dụng xuyên suốt đồ án từ khâu khảo sát, thiết kế đường, kết cấu cầu, áo đường mềm đến chiếu sáng công trình.
Chương II: Đặc điểm vị trí xây dựng cầu
Chương II phân tích các điều kiện tự nhiên tại khu vực xây dựng:
- Điều kiện địa hình: Vị trí xây dựng nằm ở vùng đồng bằng ven bờ thượng lưu sông Thái Bình. Hai bên bờ sông có bãi rộng khi mực nước thấp, lòng sông tương đối bằng phẳng, địa chất ổn định, ít xảy ra hiện tượng xói lở. Mặt cắt sông không đối xứng và có xu hướng sâu dần về phía bờ bên trái.
- Điều kiện địa chất công trình: Kết quả khoan thăm dò xác định địa tầng gồm 4 lớp từ trên xuống:
- Lớp 1: Cát hạt nhỏ.
- Lớp 2: Sét pha dẻo cứng (góc ma sát trong $\phi = 30^\circ$).
- Lớp 3: Cát cuội sỏi.
- Lớp 4: Đá granit có cường độ chịu nén dọc trục trung bình của lõi đá $q_u = 26\text{ MPa}$.
- Điều kiện địa chất thủy văn: Mực nước cao nhất $\text{HCN} = +4{,}0\text{ m}$; mực nước thấp nhất $\text{HTN} = -1{,}2\text{ m}$; mực nước thông thuyền $\text{HTT} = +2{,}5\text{ m}$. Đoạn sông có cây trôi mùa lũ. Khổ thông thuyền yêu cầu cấp III ($B \times H = 50\text{ m} \times 7\text{ m}$). Mực nước thấp vào mùa khô là điều kiện thuận lợi cho công tác thi công móng trụ dưới nước.
Chương III: Thiết kế cầu và tuyến
Chương III xác định quy mô kỹ thuật và đề xuất các phương án so sánh:
- Tiêu chuẩn kỹ thuật tuyến và cầu: Công trình thiết kế vĩnh cửu bằng BTCT và BTCT DƯL; cấp kỹ thuật vận tốc $V > 80\text{ km/h}$; tải trọng thiết kế HL-93, người đi bộ $0{,}3\text{ T/m}^2$ ($3\text{ kN/m}^2$); khổ cầu thiết kế gồm 2 làn xe cơ giới và 2 lề người đi bộ $K = 8 + 2 \times 1{,}5 = 11\text{ m}$, tổng bề rộng mặt cầu kể cả lan can và gờ phân cách $B = 12{,}5\text{ m}$; khổ thông thuyền cấp III ($50\text{ m} \times 7\text{ m}$).
- Phương án I: Cầu dầm hộp liên tục BTCT DƯL kết hợp nhịp dẫn dầm giản đơn. Sơ đồ nhịp bố trí: $(3 \times 33 + 65 + 100 + 65 + 3 \times 33)\text{ m}$, tổng chiều dài toàn cầu tính đến đuôi hai mố là $444\text{ m}$ (chiều dài nhịp chính $100\text{ m}$).
- Kết cấu nhịp chính: Dầm hộp 1 ngăn thành xiên có chiều cao thay đổi từ $H_p = 5{,}7\text{ m}$ (tại đỉnh trụ) về $h_m = 2{,}7\text{ m}$ (tại giữa nhịp và mố); chiều dài cánh hẫng $L = 49\text{ m}$; bản đáy dày từ $0{,}9\text{ m}$ về $0{,}3\text{ m}$.
- Kết cấu nhịp dẫn: Mỗi bên gồm 3 nhịp dầm giản đơn $L = 33\text{ m}$, mặt cắt ngang gồm 5 dầm chữ T cao $1{,}85\text{ m}$, cự ly dầm $2{,}4\text{ m}$, bản mặt cầu đổ tại chỗ dày $20\text{ cm}$.
- Mố, trụ: Mố chữ U tường cánh ngược BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi $D = 1{,}2\text{ m}$; bản quá độ dày $30\text{ cm}$, dài $5\text{ m}$, dốc $10%$. Thân trụ rộng $2{,}6\text{ m}$ theo phương dọc cầu, $6\text{ m}$ theo phương ngang và vuốt tròn bán kính cong.
- Phương án II: Cầu dầm liên tục BTCT DƯL 5 nhịp thi công đúc hẫng cân bằng. Sơ đồ nhịp: $(63 + 90 + 115 + 90 + 63)\text{ m}$, tổng chiều dài cầu $435\text{ m}$. Dầm hộp liên tục 1 ngăn thành xiên, chiều cao thay đổi từ $H_p = 6{,}0\text{ m}$ (tại trụ) về $h_m = 3{,}0\text{ m}$ (giữa nhịp); chiều dài cánh hẫng $L = 56{,}5\text{ m}$. Thân trụ rộng $3{,}5\text{ m}$ dọc cầu và $8\text{ m}$ ngang cầu, vuốt tròn bán kính $R = 1{,}6\text{ m}$ dọc cầu và $12\text{ m}$ ngang cầu.
- Phương án III: Cầu giàn thép liên tục/giản đơn. Sơ đồ nhịp: $5 \times 83\text{ m}$, tổng chiều dài $422\text{ m}$ (bảng so sánh ghi nhận $429\text{ m}$). Hệ giàn chủ tĩnh định hai biên song song chạy dưới, khoảng cách hai dàn chủ $8\text{ m}$, chiều cao cổng cầu $h_{cc} = 1{,}65\text{ m}$, chiều cao dầm ngang $1{,}2\text{ m}$, góc nghiêng thanh xiên $51^\circ$, chiều dài khoang giàn $8{,}3\text{ m}$. Hệ mặt cầu gồm 5 dầm dọc cao $0{,}5\text{ m}$. Trụ thân cột rộng $2{,}0\text{ m}$ dọc cầu và $13{,}2\text{ m}$ ngang cầu trên móng cọc khoan nhồi $D = 1{,}2\text{ m}$.
Bảng tổng hợp so sánh bố trí chung 3 phương án trong văn bản:
| Phương án |
Kết cấu nhịp chính |
Sơ đồ nhịp (m) |
Khổ thông thuyền (m) |
Khổ cầu (m) |
Chiều dài L (m) |
| Phương án I |
Cầu dầm liên tục BTCT DƯL + nhịp dẫn |
$3 \times 33 + 65 + 100 + 65 + 3 \times 33$ |
$50 \times 7$ |
$8 + 2 \times 1{,}5$ |
438 (hoặc 444) |
| Phương án II |
Cầu dầm liên tục BTCT DƯL |
$63 + 90 + 115 + 90 + 63$ |
$50 \times 7$ |
$8 + 2 \times 1{,}5$ |
435 |
| Phương án III |
Cầu giàn thép |
$5 \times 83$ |
$50 \times 7$ |
$8 + 2 \times 1{,}5$ |
429 (hoặc 422) |
Chương IV: Tính toán khối lượng các phương án
Chương IV trình bày các bước tính toán hình học, bóc tách khối lượng, kiểm toán móng cọc và lập dự toán:
- Tính toán Phương án I:
- Thiết lập phương trình biến thiên chiều cao dầm hộp: $y = 0{,}00125 x^2 + 2{,}7$ (với $H_p = 5{,}7\text{ m}, h_m = 2{,}7\text{ m}, L = 49\text{ m}$) và phương trình chiều dày bản đáy $h_x = (0{,}6 / 49) x + 0{,}3$.
- Phân chia đốt đúc nhịp chính: Khối K0 đỉnh trụ dài $12\text{ m}$, đốt hợp long dài $2{,}0\text{ m}$, các đốt trung gian K1 đến K12 (chiều dài từ $3{,}0\text{ m}$ đến $4{,}0\text{ m}$), khối đúc trên đà giáo dài $12\text{ m}$.
- Khối lượng bê tông: 1 nhịp biên $V_1 = 534{,}44\text{ m}^3$; nhịp giữa $V_2 = 855{,}58\text{ m}^3$; tổng thể tích bê tông dầm liên tục $1924{,}46\text{ m}^3$. Khối lượng cốt thép dầm liên tục đạt $307{,}91\text{ T}$ (hàm lượng $160\text{ kg/m}^3$). Khối lượng bê tông dầm dẫn nhịp $33\text{ m}$ là $948\text{ m}^3$.
- Khối lượng kết cấu phần dưới: Bê tông 2 mố đạt $271{,}2\text{ m}^3$ (cốt thép $21{,}7\text{ T}$ với hàm lượng $80\text{ kg/m}^3$); bê tông 2 trụ T4 là $481{,}24\text{ m}^3$; bê tông 2 trụ T3 là $326\text{ m}^3$.
- Kiểm toán cọc khoan nhồi $D = 1{,}2\text{ m}$: Sức chịu tải theo vật liệu $P_{VL} = 1001\text{ T}$; sức kháng đơn vị mũi cọc tựa đá granite $q_p = 1397\text{ T/m}^2$, sức chịu tải tính toán $Q_R = 478{,}5\text{ T}$. Kết quả bố trí móng: Mố M0 dùng 6 cọc ($L = 25\text{ m}$); trụ T3 dùng 6 cọc ($L = 30\text{ m}$); trụ T4 dùng 9 cọc.
- Dự toán xây dựng PA I: Chi phí xây lắp trực tiếp phần trên $46.805.400\text{ nghìn đồng}$; phần dưới $8.303.796\text{ nghìn đồng}$; tổng dự toán xây lắp $A = 60.620.115\text{ nghìn đồng}$; chi phí khác $B = 5.510.919\text{ nghìn đồng}$; chi phí dự phòng $C = 3.306.550\text{ nghìn đồng}$. Tổng mức đầu tư Phương án I là $69.437.550\text{ nghìn đồng}$ (~$69{,}44\text{ tỷ đồng}$).
- Tính toán Phương án II:
- Phương trình biến thiên chiều cao dầm 3 nhịp giữa: $y = 0{,}00094 x^2 + 3{,}0$ (với $H_p = 6{,}0\text{ m}, h_m = 3{,}0\text{ m}, L = 56{,}5\text{ m}$) và phương trình bản đáy $h_x = (0{,}6 / 56{,}5) x + 0{,}3$.
- Khối lượng bê tông 5 nhịp liên tục: 1 nhịp $63\text{ m}$ là $609{,}37\text{ m}^3$; 1 nhịp $90\text{ m}$ là $838{,}09\text{ m}^3$; nhịp giữa $115\text{ m}$ là $1003{,}29\text{ m}^3$; tổng thể tích bê tông 5 nhịp dầm hộp đạt $3898{,}21\text{ m}^3$.
- Khối lượng kết cấu phần dưới: Bê tông 2 mố đạt $228{,}23\text{ m}^3$; 2 trụ T2 là $472{,}02\text{ m}^3$.
- Móng cọc khoan nhồi $D = 1{,}2\text{ m}$: Mố M0 có sức kháng cọc $Q_R = 443{,}47\text{ T}$, bố trí 6 cọc dài $27\text{ m}$; trụ T2 có sức kháng đơn vị mũi cọc $q_p = 1528\text{ T/m}^2$, bố trí 12 cọc dài $35\text{ m}$.
- Dự toán xây dựng PA II: Chi phí xây lắp trực tiếp phần trên $59.572.774\text{ nghìn đồng}$; phần dưới $19.142.988\text{ nghìn đồng}$; tổng dự toán xây lắp $A = 86.587.338\text{ nghìn đồng}$; chi phí khác $B = 7.871.576\text{ nghìn đồng}$; chi phí dự phòng $C = 4.722.945\text{ nghìn đồng}$. Tổng mức đầu tư Phương án II là $99.181.859\text{ nghìn đồng}$ (~$99{,}18\text{ tỷ đồng}$), tương ứng suất vốn $21.179\text{ nghìn đồng/m}^2$ mặt cầu.
Kết quả và đóng góp
Đồ án hoàn thành việc thiết lập số liệu so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa các phương án kết cấu cầu vượt sông Thái Bình:
| Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật |
Phương án I (Dầm liên tục + nhịp dẫn) |
Phương án II (5 nhịp dầm liên tục) |
Phương án III (Dàn thép) |
| Sơ đồ nhịp (m) |
$(3 \times 33 + 65 + 100 + 65 + 3 \times 33)$ |
$(63 + 90 + 115 + 90 + 63)$ |
$5 \times 83$ |
| Tổng chiều dài cầu (m) |
444 (hoặc 438) |
435 |
422 (hoặc 429) |
| Kết cấu nhịp chính |
Dầm hộp BTCT DƯL ($100\text{ m}$) |
Dầm hộp BTCT DƯL ($115\text{ m}$) |
Giàn thép tĩnh định ($83\text{ m}$) |
| Kết cấu nhịp dẫn |
6 nhịp dầm T BTCT ($L = 33\text{ m}$) |
Không có |
Không có |
| Thể tích bê tông nhịp chính ($\text{m}^3$) |
1924,46 |
3898,21 |
- |
| Bê tông nhịp dẫn ($\text{m}^3$) |
948,00 |
- |
- |
| Cọc móng mố M0 |
6 cọc $D1{,}2\text{ m}$ ($L = 25\text{ m}$) |
6 cọc $D1{,}2\text{ m}$ ($L = 27\text{ m}$) |
Cọc khoan nhồi $D1{,}2\text{ m}$ |
| Cọc móng trụ chính |
Trụ T3: 6 cọc; Trụ T4: 9 cọc |
Trụ T2: 12 cọc ($L = 35\text{ m}$) |
Cọc khoan nhồi $D1{,}2\text{ m}$ |
| Dự toán xây lắp A (nghìn đồng) |
60.620.115 |
86.587.338 |
Chưa lập bảng chi tiết |
| Tổng mức đầu tư (nghìn đồng) |
69.437.550 |
99.181.859 |
Chưa lập bảng chi tiết |
Các giải pháp kỹ thuật được đề xuất:
- Giải pháp kết cấu nhịp: Lựa chọn công nghệ dầm hộp BTCT DƯL thi công đúc hẫng cân bằng cho các nhịp vượt sông lớn đảm bảo tĩnh không thông thuyền cấp III ($50\text{ m} \times 7\text{ m}$), không cần đà giáo chống dưới lòng sông, không cản trở dòng chảy và giao thông thủy.
- Giải pháp móng: Toàn bộ mố và trụ sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính lớn $D = 1{,}2\text{ m}$ ngàm sâu vào tầng đá granit nguyên khối ($q_u = 26\text{ MPa}$), đảm bảo khả năng chịu tải trọng thẳng đứng và mô men uốn lớn.
- Giải pháp nhịp dẫn: Sử dụng dầm T định hình $L = 33\text{ m}$ đúc sẵn lắp ghép cho Phương án I giúp tận dụng công nghệ, thiết bị sẵn có trong nước, đẩy nhanh tiến độ thi công và hạ giá thành xây dựng.
Đóng góp của đồ án: Cung cấp tập hợp số liệu tính toán chi tiết về phân đoạn khối lượng đốt đúc, tải trọng mố trụ và so sánh định lượng chi phí xây dựng giữa phương án cầu liên tục kết hợp nhịp dẫn và phương án cầu liên tục toàn tuyến trên cùng một điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn cụ thể.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đồ án:
- Hồ sơ thuyết minh thuộc giai đoạn Thiết kế cơ sở nên các chỉ tiêu khối lượng và tải trọng mới dừng ở mức tính toán sơ bộ và xấp xỉ hình học.
- Chưa lập bảng tính tiên lượng khối lượng và dự toán chi phí chi tiết cho Phương án III (Cầu giàn thép) do giới hạn nội dung nghiên cứu.
- Các kiểm toán nội lực mố trụ mới xét đến tải trọng thẳng đứng theo trạng thái giới hạn cường độ I, chưa mô hình hóa chi tiết tải trọng gió, lực hãm xe, động đất và tải trọng va tàu vào trụ cầu.
Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:
- Triển khai bước Thiết kế bản vẽ thi công (TKBVTC) cho phương án được lựa chọn, mô hình hóa không gian 3D kết cấu dầm hộp bằng phần mềm chuyên dụng.
- Tính toán chi tiết phân bố cáp dự ứng lực căng trong và căng ngoài, kiểm toán ứng suất từng đốt đúc trong quá trình thi công đúc hẫng cân bằng từng giai đoạn.
- Tính toán chi tiết hệ thống móng mố trụ chịu tải trọng ngang tổng hợp và thiết kế biện pháp thi công đà giáo, xe đúc hẫng thực tế.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông (Cầu - Hầm, Cầu đường đô thị):
- Tham khảo quy trình thiết kế cơ sở cầu vượt sông theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 và phương pháp trạng thái giới hạn LRFD.
- Tham khảo thuật toán và phương pháp giải tích phân chia đốt đúc hẫng, tính toán diện tích mặt cắt và thể tích dầm hộp thành xiên có chiều cao biến thiên theo đường cong parabol.
- Tham khảo quy trình lập đường ảnh hưởng xếp tải hoạt tải HL-93 và phương pháp xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi cắm vào tầng đá gốc.
Câu hỏi thường gặp
1. Khổ cầu và tải trọng thiết kế của Cầu A được quy định như thế nào trong đồ án?
Cầu được thiết kế cho 2 làn xe ô tô và 2 lề người đi bộ với khổ cầu phần xe chạy và bộ hành là $K = 8 + 2 \times 1{,}5 = 11\text{ m}$, tổng bề rộng mặt cầu kể cả lan can và gờ phân cách là $B = 12{,}5\text{ m}$. Tải trọng thiết kế gồm hoạt tải xe tiêu chuẩn HL-93 kết hợp tải trọng người đi bộ $PL = 0{,}3\text{ T/m}^2$ ($3\text{ kN/m}^2$) với vận tốc thiết kế $V > 80\text{ km/h}$.
2. Cấu trúc địa tầng tại vị trí xây dựng công trình gồm những lớp đất đá nào?
Địa tầng khu vực cầu gồm 4 lớp theo thứ tự từ trên xuống dưới:
- Lớp 1: Cát hạt nhỏ.
- Lớp 2: Sét pha dẻo cứng (góc ma sát trong $\phi = 30^\circ$).
- Lớp 3: Cát cuội sỏi.
- Lớp 4: Đá granit có cường độ chịu nén dọc trục trung bình của lõi đá $q_u = 26\text{ MPa}$.
3. Vì sao có sự chênh lệch lớn về tổng mức đầu tư giữa Phương án I và Phương án II?
Tổng mức đầu tư Phương án I là $69.437.550\text{ nghìn đồng}$, trong khi Phương án II là $99.181.859\text{ nghìn đồng}$ (chênh lệch gần $30\text{ tỷ đồng}$). Nguyên nhân là Phương án II sử dụng 5 nhịp liên tục đúc hẫng khẩu độ lớn ($63+90+115+90+63\text{ m}$) làm tổng khối lượng bê tông dầm hộp lên tới $3898{,}21\text{ m}^3$ và yêu cầu số lượng cọc khoan nhồi trụ nhiều hơn (12 cọc $D1{,}2\text{ m}$ dài $35\text{ m}$ cho mỗi trụ T2). Phương án I tận dụng 6 nhịp dầm T $33\text{ m}$ đúc sẵn giá thành rẻ hơn, chỉ đúc hẫng 3 nhịp chính ($1924{,}46\text{ m}^3$ bê tông dầm liên tục).
4. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi móng trụ trong đồ án được xác định theo những chỉ tiêu nào?
Sức chịu tải cọc $D = 1{,}2\text{ m}$ được kiểm toán đồng thời theo vật liệu ($P_{VL} = 1001\text{ T}$ với bê tông mác 300, thép $18\phi25$ AII) và theo đất nền dựa trên sức kháng mũi cọc ngàm vào tầng đá granit ($q_u = 26\text{ MPa}$, khoảng cách khe nứt $S_d = 400\text{ mm}$, bề rộng khe nứt $t_d = 6\text{ mm}$). Giá trị sức kháng tính toán của cọc đạt từ $443{,}47\text{ T}$ đến $478{,}5\text{ T}$.
5. Sơ đồ phân chia đốt đúc hẫng dầm hộp Phương án I được bố trí như thế nào?
Dầm hộp nhịp chính Phương án I gồm khối K0 trên đỉnh trụ dài $12\text{ m}$, đốt hợp long biên và giữa dài $2{,}0\text{ m}$, khối đúc trên đà giáo dài $12\text{ m}$, cùng 12 đốt đúc hẫng đối xứng mỗi bên cánh hẫng (K1, K2 dài $3\text{ m}$; K3 đến K8 dài $3{,}5\text{ m}$; K9 đến K12 dài $4\text{ m}$).
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lê Anh Tuấn đã hoàn thành nội dung thiết kế cơ sở công trình Cầu A vượt sông Thái Bình trên Quốc lộ 10 theo đúng quy trình và tiêu chuẩn 22TCN 272-05. Tác giả đã đề xuất, phân tích và tính toán so sánh chi tiết khối lượng, giải pháp mố trụ móng cọc và dự toán kinh phí cho các phương án dầm hộp BTCT DƯL đúc hẫng cân bằng kết hợp nhịp dẫn và dầm liên tục toàn tuyến. Kết quả tính toán cho thấy Phương án I đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao với tổng mức đầu tư $69{,}44\text{ tỷ đồng}$, đảm bảo tĩnh không thông thuyền cấp III và phù hợp điều kiện địa chất tầng đá granit tại khu vực xây dựng.
