Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Cầu đường của tác giả Đinh Việt Hùng (Khoa Cầu đường, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng) tập trung vào đề tài thiết kế sơ bộ công trình cầu A vượt sông Chảy, nối liền hai huyện C và D trên tuyến Tỉnh lộ E thuộc địa bàn tỉnh Yên Bái.
Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn
Tỉnh lộ E là tuyến đường huyết mạch kết nối liên huyện C và D, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong định hướng quy hoạch phát triển kinh tế vùng của tỉnh Yên Bái. Tại thời điểm lập dự án, việc lưu thông qua sông Chảy phụ thuộc hoàn toàn vào bến phà A. Việc khai thác phà bộc lộ nhiều hạn chế, gây ách tắc giao thông đường bộ vào các giờ cao điểm và tạo điểm xung đột với luồng vận tải đường thủy nội địa. Bên cạnh đó, tuyến đường hiện tại đi xuyên qua trung tâm thị xã C, không còn phù hợp với định hướng mở rộng không gian đô thị và quy hoạch các khu đô thị mới về vùng ngoại vi. Do đó, việc nghiên cứu xây dựng cầu A vĩnh cửu kết hợp tuyến tránh đô thị là yêu cầu cấp thiết nhằm hoàn chỉnh mạng lưới hạ tầng giao thông của tỉnh.
Mục tiêu và nhiệm vụ thiết kế
Mục tiêu cốt lõi của đồ án là khảo sát, đề xuất và tính toán so sánh các phương án kết cấu cầu vượt sông Chảy để lựa chọn giải pháp khả thi nhất về kỹ thuật và kinh tế. Các nhiệm vụ cụ thể bao gồm:
- Tổng hợp điều kiện kinh tế - xã hội, quy hoạch hạ tầng và khảo sát các đặc trưng tự nhiên (địa hình, khí tượng, thủy văn sông Chảy, địa chất 4 hố khoan) tại khu vực dự án.
- Thiết lập các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản cho công trình theo tiêu chuẩn thiết kế hiện hành (quy mô mặt cắt ngang, tải trọng, cấp thông thuyền, tần suất lũ).
- Đề xuất 3 phương án kết cấu nhịp cầu vượt sông: Phương án 1 (Cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp giản đơn), Phương án 2 (Cầu dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép), và Phương án 3 (Cầu dầm dàn thép).
- Tính toán sơ bộ kích thước hình học, xác định tải trọng tĩnh - động, kiểm toán nội lực mố/trụ/móng cọc khoan nhồi và bóc tách khối lượng xây lắp.
- Lập bảng tổng mức đầu tư cho các phương án để làm căn cứ so sánh, đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Công trình cầu đường bộ vĩnh cửu vượt sông Chảy và đoạn tuyến kết nối hai đầu cầu trên Tỉnh lộ E (tuyến tránh thị xã C).
- Phạm vi không gian: Vị trí vượt sông nối liền hai huyện C và D, thuộc vùng đồng bằng ven tuyến bao thị xã C, tỉnh Yên Bái (mở rộng phạm vi nghiên cứu về phía Tây sông Chảy).
- Phạm vi thời gian và số liệu dự báo: Dữ liệu kinh tế - xã hội thu thập giai đoạn 1999–2004; số liệu dự báo tăng trưởng phương tiện giao thông (ô tô, xe máy, xe thô sơ) theo kịch bản cao và thấp của Viện Chiến lược GTVT cho các giai đoạn 2005–2010, 2010–2015 và định hướng đến năm 2020.
Cơ sở pháp lý, tiêu chuẩn và phương pháp tính toán
Căn cứ pháp lý lập dự án
Đồ án được triển khai dựa trên các văn bản chỉ đạo và quy hoạch ngành gồm:
- Quyết định số 1206/2004/QĐ-UBND ngày 11/12/2004 của UBND tỉnh về việc phê duyệt quy hoạch phát triển mạng lưới giao thông giai đoạn 1999–2010 và định hướng đến năm 2020.
- Văn bản số 215/UB-GTXD ngày 26/03/2005 của UBND tỉnh cho phép Sở Giao thông Vận tải lập Dự án đầu tư xây dựng cầu A.
- Văn bản số 260/UB-GTXD ngày 17/04/2005 của UBND tỉnh về việc mở rộng phạm vi nghiên cứu dự án về phía Tây sông Chảy.
- Văn bản số 1448/CĐS-QLĐS ngày 14/08/2001 của Cục Đường sông Việt Nam quy định về khổ thông thuyền luồng sông Chảy.
Tiêu chuẩn và quy phạm kỹ thuật
- Quy chuẩn thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22 TCN 272-05 do Bộ Giao thông Vận tải ban hành.
- Tải trọng thiết kế: Đoàn xe tải tiêu chuẩn HL-93 (tổ hợp bất lợi nhất của xe tải thiết kế, xe tải 2 trục kết hợp tải trọng làn) và tải trọng người đi bộ $300\text{ kg/m}^2$.
- Cấp thông thuyền: Sông cấp V, kích thước tĩnh không thông thuyền yêu cầu $B \times H = 25\text{ m} \times 3,5\text{ m}$ (chiều rộng thoát nước lòng sông tự nhiên $L_0 = 200\text{ m}$).
- Tần suất lũ thiết kế: $P = 1%$.
- Quy mô mặt cắt ngang: Khổ cầu $B = 8,0\text{ m} + 2 \times 1,5\text{ m} = 11,0\text{ m}$ (2 làn xe cơ giới và 2 dải bộ hành hai bên).
Phương pháp nghiên cứu và tính toán kết cấu
- Phương pháp đường ảnh hưởng: Sử dụng sơ đồ đường ảnh hưởng để xếp tải trọng tĩnh (tĩnh tải kết cấu nhịp giai đoạn 1 $DC$, tĩnh tải lớp phủ và tiện ích giai đoạn 2 $DW$) và hoạt tải động ($LL$, $PL$) nhằm xác định tổ hợp nội lực lớn nhất tác dụng lên mố, trụ và móng ở Trạng thái giới hạn Cường độ I và Trạng thái giới hạn Sử dụng.
- Phương pháp tính toán nền móng cọc: Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$ theo vật liệu ($P_{VL}$) dựa trên cường độ bê tông, cốt thép dọc; và sức kháng tính toán của cọc theo đất nền ($Q_R = \phi_{qp} Q_p$) dựa trên sức kháng đơn vị mũi cọc $q_p$ cắm vào tầng đá gốc theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05.
- Phương pháp khái toán kinh phí: Bóc tách khối lượng theo từng hạng mục kết cấu (kết cấu phần trên, kết cấu phần dưới, đường hai đầu cầu, công trình phụ trợ) và áp dụng đơn giá định mức để lập tổng mức đầu tư xây dựng.
Nội dung chính theo từng chương
Phần I - Chương I: Giới thiệu chung và nghiên cứu khả thi
Chương này phân tích toàn diện hiện trạng kinh tế - xã hội, mạng lưới giao thông và các đặc trưng điều kiện tự nhiên tại khu vực xây dựng cầu:
- Hiện trạng kinh tế - xã hội: Tăng trưởng nông nghiệp tỉnh Yên Bái đạt 6% (giai đoạn 1999–2000), trong đó trồng trọt chiếm 70% và chăn nuôi chiếm 30%. Mục tiêu tăng trưởng nông nghiệp giai đoạn 2006–2010 là 8%, giai đoạn 2010–2020 là 10%. Dự báo kim ngạch xuất khẩu toàn vùng đạt 1 triệu USD vào năm 2010 và 3 triệu USD vào năm 2020.
- Hạ tầng giao thông: Toàn tỉnh có 1000 km đường bộ (đường nhựa chiếm 45%, đường đá đỏ chiếm 35%, đường đất chiếm 20%); mạng lưới đường thủy dài khoảng 200 km cho phương tiện tải trọng từ 1 tấn trở lên; có tuyến đường sắt Bắc - Nam đi qua và sân bay nội địa nhỏ.
- Dự báo nhu cầu vận tải: Tỷ lệ tăng trưởng xe ô tô theo dự báo cao giai đoạn 2005–2010 là 10%, 2010–2015 là 9%, 2015–2020 là 7% (xe máy tăng trưởng 3%/năm, xe thô sơ 2%/năm).
- Khí tượng thủy văn: Nhiệt độ trung bình năm là 27°C (thấp nhất 12°C, cao nhất 38°C); mùa mưa tập trung từ tháng 10 đến tháng 12; mực nước cao nhất $MNCN = +12,7\text{ m}$, mực nước thấp nhất $MNTN = +2,5\text{ m}$, mực nước thông thuyền $MNTT = +5,5\text{ m}$.
- Điều kiện địa chất công trình: Khảo sát qua 4 hố khoan (lý trình từ 0m đến 240m) ghi nhận cấu tạo địa tầng gồm 4 lớp chính:
- Lớp 1: Cuội sỏi sạn (bề dày từ 4,0m đến 5,0m).
- Lớp 2: Sét pha cát (bề dày từ 5,0m đến 12,0m).
- Lớp 3: Sét dẻo cứng (bề dày từ 9,0m đến 14,0m).
- Lớp 4: Tầng đá vôi gốc chịu lực.
| Hố khoan | Lý trình (m) | Lớp 1: Cuội sỏi sạn (m) | Lớp 2: Sét pha cát (m) | Lớp 3: Sét dẻo cứng (m) | Lớp 4: Đá vôi |
|---|---|---|---|---|---|
| Hố khoan I | 0 | 4,0 | 10,0 | 9,0 | Tầng chịu lực |
| Hố khoan II | 80 | 4,5 | 6,0 | 14,0 | Tầng chịu lực |
| Hố khoan III | 160 | 5,0 | 5,0 | 12,0 | Tầng chịu lực |
| Hố khoan IV | 240 | 4,0 | 12,0 | 13,0 | Tầng chịu lực |
Phần I - Chương II: Thiết kế cầu và tuyến - Đề xuất các phương án kết cấu
Tác giả đề xuất và sơ bộ thiết kế 3 phương án kết cấu nhịp vượt sông đáp ứng khổ thông thuyền cấp V ($B \times H = 25\text{ m} \times 3,5\text{ m}$) và chiều rộng cầu $11,0\text{ m}$:
| Tiêu chí kỹ thuật | Phương án 1 | Phương án 2 | Phương án 3 |
|---|---|---|---|
| Kiểu kết cấu nhịp | Cầu dầm giản đơn BTCT DƯL | Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT | Cầu dầm dàn thép tĩnh định |
| Sơ đồ bố trí nhịp | $37 + 37 + 42 + 42 + 37 + 37\text{ m}$ (6 nhịp) | $7 \times 33\text{ m}$ (7 nhịp) | $4 \times 58\text{ m}$ hoặc $5 \times 66\text{ m}$ |
| Chiều dài toàn cầu ($L_{tc}$) | $232,25\text{ m}$ | $231,00\text{ m}$ | $232,00\text{ m} - 339,80\text{ m}$ |
| Kết cấu phần dưới | Mố U BTCT; Trụ thân đặc mút thừa; Móng cọc khoan nhồi $D = 1\text{ m}$ | Mố U BTCT; Trụ thân đặc mút thừa; Móng cọc khoan nhồi $D = 1\text{ m}$ | Mố chữ U tường cánh ngược; Trụ 2 cột tròn $\phi 200\text{ cm}$ kết hợp thân đặc; Cọc $D = 1\text{ m}$ |
| Biện pháp thi công nhịp | Lắp ghép bằng tổ hợp lao dầm / giá ba chân | Lao kéo dọc dầm thép, đổ bê tông bản mặt cầu tại chỗ | Lắp dựng từng khoang dàn thép, thi công bằng tời cáp |
Phần I - Chương III: Tính toán sơ bộ khối lượng các phương án và lập tổng mức đầu tư
Chương này thực hiện tính toán chi tiết kích thước bộ phận, khối lượng vật liệu và xác định tổng mức đầu tư cho từng phương án.
1. Tính toán chi tiết Phương án 1 (Cầu dầm BTCT DƯL)
- Kích thước kết cấu nhịp: Mặt cắt ngang gồm 5 dầm chủ chữ I/T đúc sẵn, khoảng cách giữa các dầm là $2,25\text{ m}$. Bố trí 7 dầm ngang trên nhịp 42m và 6 dầm ngang trên nhịp 37m (chiều rộng sườn dầm ngang $20\text{ cm}$, chiều cao $1,5\text{ m}$).
- Vật liệu: Bê tông mác M300 ($f_c' = 30\text{ MPa}$); cốt thép dự ứng lực S-31, S-32 (hãng VSL - Thụy Sĩ); cốt thép thường CT3 và CT5 (hàm lượng thép trong dầm $160\text{ kg/m}^3$).
- Khối lượng kết cấu nhịp: Bê tông dầm chủ cho 6 nhịp là $1270,224\text{ m}^3$; khối lượng cốt thép dầm là $203,24\text{ tấn}$; lớp phủ mặt cầu bê tông nhựa là $568,25\text{ m}^3$; bê tông lan can và gờ chắn bánh là $152,81\text{ m}^3$ (thép $22,92\text{ tấn}$).
- Kết cấu mố trụ và móng cọc: Mố U có thể tích bê tông $205,3\text{ m}^3$/mố; 5 trụ thân đặc có tổng thể tích bê tông là $1051,87\text{ m}^3$ (hàm lượng thép thân trụ $150\text{ kg/m}^3$, móng trụ $80\text{ kg/m}^3$, mũ trụ $100\text{ kg/m}^3$). Sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo vật liệu là $1625\text{ tấn}$, theo đất nền là $590,71\text{ tấn}$. Thiết kế sơ bộ bố trí 6 cọc khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$ cho mỗi bệ móng.
2. Tính toán chi tiết Phương án 2 (Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT)
- Kích thước kết cấu nhịp: Gồm 8 dầm thép chữ I cao $1,3\text{ m}$, khoảng cách dầm $1,4\text{ m} - 1,56\text{ m}$. Bản bê tông cốt thép dày $18\text{ cm}$ kết hợp phần vót $5\text{ cm}$, nâng tổng chiều cao dầm liên hợp lên $h_{lh} = 1,53\text{ m}$. Dầm ngang dùng thép hình U40 ($I_{dn} = 15220\text{ cm}^4$, trọng lượng $0,0483\text{ T/m}$), bố trí 11 dầm ngang/nhịp. Sườn tăng cường đứng dày $1\text{ cm}$, rộng $12\text{ cm}$, cao $121\text{ cm}$ (tổng cộng 1848 sườn tăng cường toàn cầu).
- Vật liệu: Bê tông mác M400 ($E_b = 3,5 \times 10^5\text{ kg/cm}^2$); thép kết cấu dầm $E_T = 1,95 \times 10^6\text{ kg/cm}^2$.
- Khối lượng chính: Bê tông bản mặt cầu $550,7\text{ m}^3$; cốt thép thường $72,053\text{ tấn}$; thép dầm liên hợp $764,35\text{ tấn}$; thép dầm ngang $32,5\text{ tấn}$; thép sườn gia cường $42,12\text{ tấn}$; cọc khoan nhồi $D = 1\text{ m}$ dài tổng cộng $1222\text{ m}$.
3. Tổng hợp và so sánh kinh phí đầu tư
Bảng tổng mức đầu tư được lập chi tiết dựa trên giá trị dự toán xây lắp chính (kết cấu phần trên, kết cấu phần dưới, đường hai đầu cầu), chi phí xây lắp khác, chi phí quản lý dự án - tư vấn - rà phá bom mìn, chi phí trượt giá và chi phí dự phòng:
| Hạng mục chi phí | Phương án 1 (BTCT DƯL) (đồng) | Phương án 2 (Thép liên hợp) (đồng) |
|---|---|---|
| I. Kết cấu phần trên | 43.898.100.000 | 50.729.275.000 |
| II. Kết cấu phần dưới | 13.314.472.000 | 23.544.520.000 |
| III. Đường hai đầu cầu | 199.486.000 | 199.486.000 |
| Tổng giá trị dự toán xây lắp chính (AI) | 57.410.058.000 | 74.473.281.000 |
| Giá trị xây lắp khác (AII = 10% AI) | 5.741.005.800 | 7.447.328.100 |
| Tổng giá trị dự toán xây lắp (A = AI + AII) | 63.151.063.800 | 81.920.609.100 |
| Chi phí khác (B = 10% A) | 6.315.106.380 | 8.192.060.910 |
| Trượt giá (C = 5% A) | 3.157.553.190 | 4.096.030.455 |
| Dự phòng (D = 6% (A + B)) | 4.167.970.211 | 5.406.760.201 |
| TỔNG MỨC ĐẦU TƯ (A + B + C + D) | 76.791.693.581 | 99.615.460.666 |
| Chỉ tiêu bình quân trên $1\text{ m}^2$ cầu | — | 34.350.159 |
Thiết kế kỹ thuật và giải pháp thi công
Văn bản đồ án trình bày chi tiết quy trình công nghệ và biện pháp tổ chức thi công cho các hạng mục công trình:
1. Quy trình thi công mố cầu (áp dụng móng cọc khoan nhồi)
- Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng, tập kết vật liệu, máy móc thiết bị, xác định tim mố bằng máy ủi kết hợp thủ công.
- Bước 2: Định vị tim cọc, lắp đặt máy khoan chuyên dụng và khoan tạo lỗ có ống vách dẫn hướng suốt chiều sâu cọc.
- Bước 3: Vệ sinh hố khoan, dùng cần cẩu hạ lồng cốt thép, lắp ống đổ và tiến hành đổ bê tông cọc theo phương pháp vữa dâng trong nước.
- Bước 4: Kiểm tra chất lượng cọc, di chuyển thiết bị khoan sang các vị trí cọc tiếp theo.
- Bước 5 - Bước 6: Dùng máy xúc kết hợp nhân lực đào hố móng đến cao độ thiết kế, đập đầu cọc, dọn vệ sinh hố móng, rải lớp đệm đá dăm và đổ bê tông lót tạo phẳng.
- Bước 7 - Bước 8: Lắp dựng đà giáo, ván khuôn, đặt cốt thép bệ mố và đổ bê tông; tiếp tục lắp dựng ván khuôn cốt thép thân mố, tường cánh, đổ bê tông thân mố đến cao độ đá kê gối và đắp đất nón hoàn thiện.
2. Quy trình thi công trụ cầu dưới nước
- Bước 1: Dùng phao chở nổi chuyên dụng có đối trọng an toàn để vận chuyển thiết bị ra vị trí tim trụ giữa sông.
- Bước 2: Định vị tim trụ, hạ khung định vị, tiến hành ép/đóng vòng vây cọc ván thép chống nước ngập.
- Bước 3: Khoan cọc nhồi, đổ bê tông bịt đáy hố móng theo phương pháp vữa dâng; bơm hút cạn nước ra khỏi vòng vây cọc ván thép; đập đầu cọc và vệ sinh đáy móng.
- Bước 4: Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông bệ trụ; thi công thân trụ và mũ trụ; sau khi bê tông đủ cường độ tiến hành tháo dỡ ván khuôn, dùng búa rung nhổ cọc ván thép và thu dọn hiện trường.
3. Quy trình thi công kết cấu nhịp
- Phương án dầm bê tông cốt thép: Đúc dầm tại bãi đúc ở đầu cầu; lắp dựng giá ba chân/tổ hợp lao cầu để cẩu lắp từng phiến dầm vào vị trí gối; đổ bê tông mối nối dầm ngang và bản liên kết liên tục nhiệt; thi công bản mặt cầu, lớp phủ bê tông nhựa và hoàn thiện lan can, chiếu sáng.
- Phương án dầm thép liên hợp: Gia công các đoạn dầm thép chữ I, mối nối, vấu neo và hệ liên kết ngang trong nhà máy; tập kết và tổ hợp thành hệ dầm liên tục trên bãi lắp ráp đầu cầu; tiến hành lao dầm bằng phương pháp kéo dọc bằng tời cáp; lắp đặt ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông bản mặt cầu tại chỗ bằng máy bơm bê tông; hoàn thiện khe co giãn và hệ thống thoát nước (thời gian thi công dự kiến 2 năm).
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính
- Xác lập đầy đủ các thông số thủy văn - địa chất công trình tại khu vực vượt sông Chảy (khẩu độ thoát nước $L_0 = 200\text{ m}$, $MNCN = +12,7\text{ m}$, địa tầng 4 lớp tựa trên nền đá vôi).
- Hoàn thành tính toán tĩnh học và kiểm toán sức chịu tải nền móng cọc khoan nhồi ($D = 1000\text{ mm}$) chịu tải trọng đoàn xe HL-93 kết hợp tải người đi bộ theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05.
- Cung cấp số liệu định lượng chi tiết về khối lượng vật tư và kinh phí cho 2 phương án cầu chính:
- Phương án 1 (Cầu dầm BTCT DƯL 6 nhịp) có tổng mức đầu tư 76.791.693.581 đồng.
- Phương án 2 (Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT 7 nhịp) có tổng mức đầu tư 99.615.460.666 đồng (suất đầu tư $34.350.159\text{ đồng/m}^2$).
Đóng góp thực tiễn của đồ án
- Chứng minh tính ưu việt của Phương án 1 (Cầu dầm giản đơn BTCT DƯL $6 \times 37\text{m} - 42\text{m}$) khi tiết kiệm hơn 22,82 tỷ đồng chi phí xây lắp và tổng mức đầu tư so với Phương án 2.
- Phương án 1 tận dụng được công nghệ thi công lắp ghép đúc sẵn phổ biến trong nước, giảm thiểu khối lượng thép gia công phức tạp, bảo đảm tính khả thi cao trong điều kiện năng lực thi công tại địa phương.
- Đồ án giải quyết trọn vẹn bài toán thay thế bến phà A, kết nối đồng bộ tuyến tránh thị xã C theo đúng định hướng quy hoạch mạng lưới giao thông tỉnh Yên Bái đến năm 2020.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế
- Nội dung đồ án dừng lại ở bước lập báo cáo nghiên cứu khả thi và thiết kế sơ bộ (khái toán khối lượng, kích thước sơ bộ).
- Phương án 3 (Cầu dầm dàn thép tĩnh định $5 \times 66\text{ m}$ hoặc $4 \times 58\text{ m}$) mới dừng lại ở bước xác định các kích thước hình học sơ bộ thanh dàn, công thức lý thuyết của N. Ktoreletxki và tính toán hệ số phân phối ngang, chưa lập được bảng bóc tách khối lượng chi tiết và bảng tổng mức đầu tư như Phương án 1 và Phương án 2.
- Số liệu khảo sát địa chất và thủy văn sử dụng các chỉ tiêu giả định tính toán phục vụ đồ án tốt nghiệp.
Hướng phát triển tiếp theo
- Triển khai bước Thiết kế bản vẽ thi công (TKBVTC) cho phương án được chọn (Phương án 1), bao gồm bố trí chi tiết cáp dự ứng lực, biểu đồ bao mô men và lực cắt, tính toán mất mát ứng suất và thiết kế gối cầu, khe co giãn.
- Ứng dụng phần mềm chuyên ngành (như Midas Civil, RM Bridge) để mô hình hóa không gian 3D, phân tích phi tuyến, từ biến co ngót của bê tông và kiểm toán dao động động lực học dưới tác dụng của gió và động đất.
- Lập tiến độ thi công tổng thể chi tiết (biểu đồ nhân lực, biểu đồ máy móc, kế hoạch phân luồng giao thông thủy sông Chảy trong mùa lũ).
Giá trị tham khảo
Tài liệu đồ án có giá trị tham khảo thiết thực cho:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông / Cầu đường: Tham khảo khung mẫu thuyết minh đồ án tốt nghiệp, phương pháp so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa các phương án cầu vượt sông cấp trung.
- Kỹ sư thiết kế cầu đường: Tham khảo quy trình áp dụng tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 trong việc xếp tải HL-93 lên đường ảnh hưởng mố/trụ, phương pháp tính toán sức kháng của cọc khoan nhồi trong tầng đá ($q_p, K_{sp}$) và cơ cấu lập bảng tổng mức đầu tư theo quy định.
Câu hỏi thường gặp
1. Đồ án áp dụng quy trình và tiêu chuẩn thiết kế nào để tính toán công trình cầu A?
Đồ án áp dụng Tiêu chuẩn thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22 TCN 272-05 của Bộ Giao thông Vận tải; tải trọng thiết kế gồm tổ hợp bất lợi nhất của đoàn xe tải HL-93 (xe tải thiết kế, xe tải 2 trục kết hợp tải trọng làn rải đều $0,92\text{ T/m}$) và tải trọng người đi bộ $300\text{ kg/m}^2$; tần suất lũ thiết kế $P = 1%$.
2. Quy mô mặt cắt ngang và khổ thông thuyền tại vị trí vượt sông Chảy được xác định như thế nào?
- Khổ cầu thiết kế rộng $B = 8,0\text{ m} + 2 \times 1,5\text{ m} = 11,0\text{ m}$ (đáp ứng 2 làn xe chạy và 2 dải lề bộ hành).
- Khổ thông thuyền luồng sông cấp V với kích thước tĩnh không yêu cầu: chiều rộng $B = 25\text{ m}$, chiều cao tĩnh không $H = 3,5\text{ m}$; khẩu độ thoát nước tự nhiên $L_0 = 200\text{ m}$.
3. Sự khác biệt về sơ đồ nhịp và tổng mức đầu tư giữa Phương án 1 và Phương án 2 là gì?
- Phương án 1 (Dầm BTCT DƯL): Sơ đồ 6 nhịp giản đơn $37 + 37 + 42 + 42 + 37 + 37\text{ m}$, tổng chiều dài cầu $232,25\text{ m}$; tổng mức đầu tư là 76.791.693.581 đồng.
- Phương án 2 (Dầm thép liên hợp bản BTCT): Sơ đồ 7 nhịp giản đơn $7 \times 33\text{ m}$, tổng chiều dài cầu $231,00\text{ m}$; tổng mức đầu tư là 99.615.460.666 đồng (suất đầu tư $34.350.159\text{ đồng/m}^2$).
4. Cấu tạo địa tầng tại vị trí xây dựng cầu qua các hố khoan khảo sát gồm những lớp đất nào?
Cấu tạo địa tầng gồm 4 lớp phân bổ qua 4 hố khoan:
- Lớp 1: Cuội sỏi sạn, dày 4,0m – 5,0m.
- Lớp 2: Sét pha cát, dày 5,0m – 12,0m.
- Lớp 3: Sét dẻo cứng, dày 9,0m – 14,0m.
- Lớp 4: Tầng đá vôi gốc chịu lực phía dưới.
5. Giải pháp kết cấu móng mố và trụ cầu được tác giả lựa chọn trong đồ án là gì?
Tác giả lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đường kính $D = 1000\text{ mm}$ ($D = 1\text{ m}$) cắm vào tầng chịu lực, kết hợp với đài móng BTCT mác M300, thân mố chữ U và thân trụ đặc đổ tại chỗ. Sức chịu tải tính toán theo đất nền của cọc đạt $590,71\text{ tấn}$ và theo vật liệu đạt $1625\text{ tấn}$.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của tác giả Đinh Việt Hùng đã hoàn thành đầy đủ các nội dung nghiên cứu khả thi và thiết kế sơ bộ công trình cầu A vượt sông Chảy trên Tỉnh lộ E, tỉnh Yên Bái theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05. Thông qua việc tính toán thủy văn, địa chất, kết cấu tĩnh học và khái toán kinh phí, tác giả đã so sánh khách quan giữa 3 phương án kết cấu cầu (BTCT DƯL, thép liên hợp, dàn thép). Kết quả nghiên cứu khẳng định Phương án 1 (cầu dầm BTCT DƯL 6 nhịp, tổng mức đầu tư 76,79 tỷ đồng) là phương án tối ưu về mặt kỹ thuật, kinh tế và công nghệ thi công. Bản thuyết minh là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo tốt cho sinh viên và kỹ sư chuyên ngành cầu đường trong công tác lập dự án và tính toán kết cấu cầu vượt sông.