Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông (Cầu - Đường) của tác giả Đỗ Văn Ruẩn, dưới sự hướng dẫn của Th.S Bùi Ngọc Dung, thực hiện nhiệm vụ lập Báo cáo nghiên cứu khả thi và Thiết kế kỹ thuật cho công trình Cầu A vượt sông Thu Bồn, thuộc địa phận tỉnh Quảng Nam. Công trình dự kiến xây dựng tại vị trí Km X trên Quốc lộ 1A nhằm đáp ứng nhu cầu lưu thông vận tải, tăng cường kết nối liên vùng trên hành lang kinh tế trọng điểm.
Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể theo các nội dung:
- Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, địa hình, địa chất, thủy văn khu vực xây dựng cầu tại thượng lưu sông Thu Bồn.
- Thiết lập các tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế, xác định quy mô công trình phù hợp cấp đường và cấp sông thông thuyền cấp IV.
- Đề xuất, tính toán và so sánh kinh tế - kỹ thuật 02 phương án kết cấu nhịp (Phương án I: Cầu dầm liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực thi công đúc hẫng cân bằng kết hợp nhịp dẫn giản đơn; Phương án II: Cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép dự ứng lực).
- Lựa chọn phương án tối ưu và tiến hành lập hồ sơ thiết kế kỹ thuật chi tiết cho phương án được chọn, bao gồm xác định kích thước hình học dầm chủ, tính toán tĩnh tải, hoạt tải, bố trí kết cấu phần dưới (mố, trụ) và kết cấu móng mố trụ.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu công trình cầu vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT & BTCT DƯL), kết cấu móng cọc khoan nhồi đường kính lớn.
- Phạm vi không gian: Đoạn tuyến vượt sông Thu Bồn, tỉnh Quảng Nam, lý trình từ Km 0+00 đến Km 0+270 (tổng chiều dài thiết kế khoảng 259,8 m).
- Phạm vi kỹ thuật: Đồ án giới hạn trong công tác thiết kế khả thi so sánh phương án kết cấu và lập thiết kế kỹ thuật phần kết cấu nhịp chính, nhịp dẫn, mố, trụ và nền móng cọc khoan nhồi.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật, văn bản quy phạm pháp luật và các phương pháp tính toán cơ học công trình chuyên ngành Cầu - Hầm:
Hệ thống văn bản pháp lý và quy chuẩn tiêu chuẩn áp dụng:
- Quyết định số 538/CP-CN ngày 19/04/2004 của Thủ tướng Chính phủ và các Nghị định về quản lý dự án đầu tư xây dựng, quản lý chất lượng công trình xây dựng.
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 do Bộ Giao thông Vận tải ban hành năm 2005.
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD (1998) của Hiệp hội Đường ô tô và Cơ quan Vận tải Bang Hoa Kỳ.
- Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22 TCN 18-79.
- Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-98; Quy trình khảo sát đường ô tô 22 TCN 263-2000; Quy trình khoan thăm dò địa chất 22 TCN 259-2000.
- Quy định nội dung lập hồ sơ Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi và khả thi 22 TCN 268-2000; Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-93; Quy chuẩn xây dựng Việt Nam 2000; Tiêu chuẩn chiếu sáng 20 TCN 95-83.
Phương pháp nghiên cứu và tính toán:
- Phương pháp tính toán kết cấu theo Trạng thái giới hạn (LRFD - Load and Resistance Factor Design), kiểm soát trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng.
- Phương pháp giải tích kết cấu: Ứng dụng đường ảnh hưởng để xác định nội lực nguy hiểm nhất do hoạt tải xe HL-93 (kết hợp xe tải thiết kế, xe hai trục Tandem, tải trọng làn và tải trọng người đi bộ).
- Phương pháp phân đoạn hình học vi phân: Chia dầm hộp có chiều cao thay đổi thành các đốt đúc (khối K0, các đốt hẫng từ K1 đến K8, khối đúc trên đà giáo và đốt hợp long) để tính toán diện tích mặt cắt, thể tích bê tông và khối lượng tĩnh tải theo hàm bậc hai (parabol).
- Phương pháp tính toán móng cọc khoan nhồi: Đánh giá sức chịu tải của cọc theo cường độ vật liệu ($P_{vl}$) và theo đất nền ($P_{đn}$) dựa trên kết quả khảo sát địa chất công trình.
Nguồn dữ liệu:
- Dữ liệu khảo sát địa hình, trắc dọc và mặt cắt ngang lòng sông Thu Bồn.
- Số liệu khoan địa chất công trình gồm 3 lớp địa tầng: Lớp 1 (Cát hạt nhỏ), Lớp 2 (Cát pha), Lớp 3 (Sét pha/sét dẻo cứng).
- Dữ liệu thủy văn: Mực nước cao nhất thiết kế $HCN = +76,0$ m; Mực nước thấp nhất $HTN = +71,0$ m; Mực nước thông thuyền $HTT = +73,0$ m; Khổ thông thuyền luồng sông cấp IV ($B \times H = 40 \times 6$ m).
Nội dung chính theo từng chương
Phần I - Dự án khả thi: Chương I - Giới thiệu chung và Căn cứ lập thiết kế
Chương I trình bày cơ sở pháp lý, nhiệm vụ lập dự án đầu tư và hệ thống quy trình quy phạm kỹ thuật phục vụ khảo sát, thiết kế tuyến và cầu A vượt sông Thu Bồn, khẳng định tính pháp lý của việc triển khai công trình theo các quy định hiện hành của Bộ Giao thông Vận tải và Chính phủ.
Phần I - Dự án khả thi: Chương II - Đặc điểm vị trí xây dựng cầu
Nội dung chương tập trung mô tả chi tiết hiện trạng khu vực xây dựng:
- Địa hình: Nằm ở vùng đồng bằng thượng lưu sông Thu Bồn, bãi sông rộng, dòng chảy ổn định, ít xói lở; mặt cắt sông không đối xứng và có xu hướng sâu dần về phía bờ tả (bờ trái).
- Địa chất công trình: Địa tầng từ trên xuống dưới gồm 3 lớp chính (Cát hạt nhỏ, Cát pha, Sét pha); lớp chịu lực mũi cọc là tầng sét dẻo cứng có chỉ số $B = 0,4$ và cường độ tính toán $R_i = 340$ T/m$^2$.
- Địa chất thủy văn: Mực nước chênh lệch mùa lũ và mùa cạn ($HCN = +76,0$ m, $HTN = +71,0$ m); mùa khô mực nước thấp tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức mặt bằng thi công dưới nước.
Phần I - Dự án khả thi: Chương III - Thiết kế cầu và tuyến - Lựa chọn các giải pháp kết cấu
Tác giả xác định quy mô kỹ thuật công trình: Cầu vĩnh cửu BTCT và BTCT DƯL, cấp đường III đồng bằng, vận tốc thiết kế $V > 80$ km/h, hoạt tải HL-93 kèm tải trọng người $3,0$ kN/m$^2$, cấp động đất cấp 8; khổ cầu $K = 9 + 2 \times 1 = 11$ m, tổng bề rộng mặt cầu $B = 12,5$ m; khổ thông thuyền cấp IV ($B = 40$ m, $H = 6$ m).
Chương III thiết lập 02 phương án kết cấu để so sánh:
- Phương án I: Cầu dầm hộp liên tục BTCT DƯL 3 nhịp $(52 + 74 + 52)$ m thi công đúc hẫng cân bằng kết hợp 2 nhịp dẫn dầm T giản đơn $L = 33$ m đặt ở hai đầu. Sơ đồ toàn cầu: $(33 + 52 + 74 + 52 + 33)$ m, tổng chiều dài $259,8$ m. Dầm hộp liên tục có chiều cao thay đổi từ $4,5$ m (tại đỉnh trụ) về $2,2$ m (tại giữa nhịp). Móng mố, trụ dùng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1,0$ m.
- Phương án II: Cầu dầm giản đơn BTCT DƯL gồm 6 nhịp sơ đồ $(36 + 4 \times 42 + 36)$ m, tổng chiều dài $256$ m. Dầm chủ tiết diện chữ I lắp ghép, mặt cắt ngang bố trí 6 dầm. Móng mố trụ sử dụng hệ cọc khoan nhồi/cọc đóng.
Chương này cũng vạch rõ quy trình công nghệ thi công chi tiết từng bước cho cả 2 phương án (thi công cọc khoan nhồi, vòng vây cọc ván thép thi công bệ đài, thi công thân trụ, trụ tháp, khối K0, xe đúc cân bằng, căng kéo cáp DƯL và hợp long).
Sơ đồ nhịp Phương án I: [M0]--33m--[T1]====52m====[T2]====74m====[T3]====52m====[T4]--33m--[M1]
Sơ đồ nhịp Phương án II: [M0]--36m--[T1]--42m--[T2]--42m--[T3]--42m--[T4]--42m--[T5]--36m--[M1]
Phần I - Dự án khả thi: Chương IV - Tính toán khối lượng các phương án
Chương IV đi sâu tính toán chi tiết khối lượng vật liệu, lập dự toán chi phí xây lắp và tổng mức đầu tư cho từng phương án:
- Phương án I:
- Thể tích bê tông nhịp liên tục dầm hộp: $V_1 = 1.476,74$ m$^3$; khối lượng cốt thép nhịp (hàm lượng $220$ kg/m$^3$): $324,88$ tấn.
- Thể tích bê tông 2 nhịp dẫn $33$ m: $V = 312,72$ m$^3$; cốt thép: $68,8$ tấn.
- Khối lượng bê tông 2 mố: $318,42$ m$^3$; khối lượng cốt thép mố: $25,47$ tấn; số cọc móng mố $M_0$: 6 cọc khoan nhồi $D = 1,0$ m.
- Khối lượng bê tông 2 trụ T2: $281,24$ m$^3$; cốt thép trụ T2: $26,39$ tấn; số cọc móng trụ T2: 12 cọc khoan nhồi $D = 1,0$ m; trụ T1: 8 cọc $D = 1,0$ m.
- Tổng mức đầu tư Phương án I: 60.431.978.750 VNĐ (trong đó dự toán xây lắp trực tiếp là $38.789.822.720$ VNĐ; chỉ tiêu kinh tế: $14.251.000$ VNĐ/m$^2$ cầu).
- Phương án II:
- Bê tông dầm giản đơn DƯL: $2.589,0$ m$^3$; cốt thép: $1.110,83$ tấn; bê tông mố: $304,33$ m$^3$; bê tông trụ: $391,81$ m$^3$.
- Tổng mức đầu tư Phương án II: 64.101.916.810 VNĐ (trong đó dự toán xây lắp là $37.216.807.435$ VNĐ; chỉ tiêu kinh tế: $14.057.438$ VNĐ/m$^2$ cầu).
| Hạng mục so sánh kinh tế - kỹ thuật |
Phương án I (Dầm liên tục đúc hẫng + Nhịp dẫn) |
Phương án II (Dầm giản đơn BTCT DƯL) |
| Sơ đồ bố trí nhịp |
$33 + 52 + 74 + 52 + 33$ (m) |
$36 + 4 \times 42 + 36$ (m) |
| Tổng chiều dài toàn cầu |
$259,8$ m |
$256,0$ m |
| Khẩu độ nhịp thông thuyền chính |
$74$ m (vượt thông thoáng khẩu độ $40$ m) |
$42$ m (bố trí trụ gần luồng thông thuyền) |
| Loại kết cấu dầm chủ |
Dầm hộp BTCT DƯL 1 ngăn thành xiên |
Dầm chữ I / chữ T BTCT DƯL bán lắp ghép |
| Giá trị dự toán xây lắp (A) |
$38.789.822.720$ VNĐ |
$37.216.807.435$ VNĐ |
| Tổng mức đầu tư (A+B+C+D) |
60.431.978.750 VNĐ |
64.101.916.810 VNĐ |
| Suất vốn đầu tư trên $1$ m$^2$ cầu |
$14.251.000$ VNĐ/m$^2$ |
$14.057.438$ VNĐ/m$^2$ |
| Số lượng khe co giãn trên cầu |
Ít (chỉ bố trí tại mố và vị trí chuyển tiếp) |
Nhiều (mỗi đỉnh trụ đều có khe co giãn) |
| Tính êm thuận khi khai thác xe chạy |
Rất cao do đường cong trơn liên tục |
Kém hơn do rung động tại các khe co giãn |
Phần I - Dự án khả thi: Chương V - So sánh và lựa chọn phương án
Tác giả phân tích ưu - nhược điểm tổng thể:
- Phương án I có ưu điểm nổi bật: Kiểu dáng thanh thoát, phù hợp cảnh quan; nhịp chính lớn $74$ m vượt sông an toàn, giải phóng dòng chảy tốt; ít khe co giãn giúp xe chạy êm thuận; thi công đúc hẫng không đòi hỏi đà giáo dưới sông nên không cản trở giao thông thủy. Nhược điểm: Kết cấu siêu tĩnh chịu ảnh hưởng của lún lệch và từ biến co ngót, kỹ thuật đúc hẫng phức tạp.
- Phương án II có công nghệ thi công đơn giản, tận dụng thiết bị trong nước nhưng nhịp ngắn ($42$ m), bố trí nhiều trụ dưới lòng sông gây co hẹp dòng chảy, nhiều khe biến dạng gây xóc nảy khi phương tiện lưu thông, tổng mức đầu tư cao hơn Phương án I ($64,10$ tỷ đồng so với $60,43$ tỷ đồng).
- Kết luận lựa chọn: Kiến nghị chọn Phương án I làm phương án thiết kế kỹ thuật.
Phần II - Thiết kế kỹ thuật: Thiết kế chi tiết công trình cầu (Phương án I)
Phần II của đồ án triển khai chi tiết các thông số kỹ thuật cho Phương án I:
- Kích thước hình học dầm hộp nhịp chính: Đáy dầm cong parabol theo phương trình $y = \frac{H_p - h_m}{L^2} x^2 + h_m$ (với $H_p = 4,5$ m tại trụ, $h_m = 2,2$ m tại giữa nhịp, $L = 36$ m); vách dầm nghiêng $10^\circ$; bản nắp dày $25$ cm tại giữa nhịp và $50$ cm tại gốc cánh hẫng; bản đáy dày thay đổi từ $30$ cm đến $60$ cm.
- Kết cấu nhịp dẫn: Nhịp dài $33$ m gồm 5 dầm chữ T cao $1,65$ m, khoảng cách dầm $2,4$ m, bản mặt cầu đổ tại chỗ dày $20$ cm.
- Cấu tạo mố, trụ: Mố chữ U BTCT đặt trên bệ cọc kích thước $2 \times 6 \times 12$ m với 6 cọc khoan nhồi $D = 1,0$ m dài $25$ m; Trụ chính thân đặc lượn tròn bán kính $R = 1,0$ m, bệ móng $8 \times 11 \times 2$ m đặt trên 12 cọc khoan nhồi $D = 1,0$ m dài $30$ m cắm vào tầng địa chất tốt.
- Cấu tạo mặt cầu: Độ dốc ngang 2% về hai phía, đường cong đứng bán kính $R = 4.000$ m. Lớp phủ mặt cầu dày trung bình $12$ cm gồm 4 lớp: Bê tông asphalt dày 5 cm, bê tông lưới thép bảo vệ dày 3 cm, màng chống thấm dày 2 cm và lớp đệm tạo dốc dày 2 cm.
Thiết kế và triển khai
Hệ thống kết cấu và công nghệ thi công được thiết kế đồng bộ theo các chỉ tiêu kỹ thuật vật liệu:
Chỉ tiêu kỹ thuật vật liệu sử dụng:
- Bê tông: Bê tông dầm hộp nhịp chính và nhịp dẫn có cường độ chịu nén quy định ở 28 ngày $f'c = 50$ MPa; cường độ lúc truyền ứng suất $f'{ci} = 45$ MPa; khối lượng thể tích $\gamma_c = 2.400$ kg/m$^3$; mô đun đàn hồi $E_c = 0,043 \gamma_c^{1,5} \sqrt{f'_c}$. Bê tông mố, trụ và bản quá độ có $f'_c = 40$ MPa.
- Cốt thép thường: Cốt thép có gai mác AII, giới hạn chảy $f_y = 400$ MPa, mô đun đàn hồi $E_s = 200.000$ MPa.
- Cáp thép ứng suất trước: Sử dụng cáp tao $12,7$ mm mác thép 270 (ASTM A416M Grade 270 của VSL), giới hạn bền kéo $f_{pu} = 1.860$ MPa, giới hạn chảy $f_{py} = 1.674$ MPa, mô đun đàn hồi $E_p = 197.000$ MPa, hệ số ma sát trong ống bọc $\mu = 0,25$, độ tụt neo trung bình $\Delta L = 6$ mm.
| Loại vật liệu |
Vị trí kết cấu áp dụng |
Thông số cơ lý - Cường độ tính toán |
| Bê tông C50 |
Dầm hộp liên tục, Dầm dẫn T 33m |
$f'c = 50$ MPa, $f'{ci} = 45$ MPa, $\gamma = 2.400$ kg/m$^3$ |
| Bê tông C40 |
Thân trụ, thân mố, bệ đài móng, bản quá độ |
$f'_c = 40$ MPa, $E_c = 0,043 \gamma_c^{1,5} \sqrt{f'_c}$ |
| Thép thường AII |
Cốt thép chịu lực, cốt đai, cốt cấu tạo |
$f_y = 400$ MPa, $E_s = 200.000$ MPa |
| Cáp DƯL Tao 12.7mm |
Cáp dự ứng lực trong dầm hộp và dầm T |
$f_{pu} = 1.860$ MPa, $f_{py} = 1.674$ MPa, $E_p = 197.000$ MPa |
| Đất nền mũi cọc |
Tầng địa chất chịu lực tại cao trình $-30$ m |
Sét dẻo cứng ($B = 0,4$), sức chịu tải $R_i = 340$ T/m$^2$ |
Quy trình công nghệ thi công kết cấu nhịp liên tục:
- Thi công kết cấu phần dưới: Sử dụng giàn khoan Leffer hạ ống vách thép thi công cọc khoan nhồi $D = 1,0$ m với dung dịch bentonite; đóng vòng vây cọc ván thép ngoài sông, đổ bê tông bịt đáy, hút nước, thi công bệ đài và thân mố trụ.
- Thi công khối K0: Lắp dựng hệ đà giáo mở rộng trên đỉnh trụ, bố trí ván khuôn, đặt cốt thép thường và ống ghen DƯL, đổ bê tông khối K0 dài $12$ m và căng kéo cáp cố định khối K0 vào đỉnh trụ.
- Đúc hẫng cân bằng các đốt dầm: Lắp dựng xe đúc cân bằng đối xứng hai phía qua đỉnh trụ; thi công tuần tự các phân đoạn từ đốt K1 ($3,5$ m) đến đốt K8 ($4,5$ m); thực hiện chu trình chuỗi: lắp dựng ván khuôn $\rightarrow$ đặt cốt thép, luồn cáp $\rightarrow$ đổ bê tông $\rightarrow$ bảo dưỡng đạt cường độ $\rightarrow$ căng kéo cáp DƯL $\rightarrow$ di chuyển xe đúc sang đốt tiếp theo.
- Hợp long hệ thống: Cố định và cân chỉnh đầu dầm hẫng; lắp đặt thanh chống tạm và căng cáp DƯL tạm thời; đổ bê tông hợp long nhịp biên, căng cáp DƯL liên tục nhịp biên; tiến hành hợp long nhịp giữa ($74$ m) và căng kéo bó cáp liên tục toàn cầu; tháo dỡ toàn bộ xe đúc.
- Hoàn thiện mặt cầu: Lắp đặt khe co giãn cao su cốt thép, gối cầu chậu thép, thi công các lớp thảm mặt cầu, hệ thống thoát nước, dải phân cách, lan can và cột đèn chiếu sáng.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật và kinh tế rõ rệt:
- Xác lập hồ sơ thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho công trình Cầu A qua sông Thu Bồn với sơ đồ nhịp tối ưu $(33 + 52 + 74 + 52 + 33)$ m, khẩu độ nhịp chính $74$ m đảm bảo tĩnh không thông thuyền cấp IV ($40 \times 6$ m), vượt lũ an toàn với tần suất thiết kế $P = 1%$.
- Tối ưu hóa chi phí đầu tư: Phương án cầu dầm hộp liên tục đúc hẫng có tổng mức đầu tư $60,43$ tỷ đồng, tiết kiệm được hơn $3,67$ tỷ đồng so với phương án dầm giản đơn ($64,10$ tỷ đồng), đồng thời giảm thiểu đáng kể số lượng mố trụ thi công dưới nước (giảm từ 5 trụ xuống còn 4 trụ/mố).
- Tính toán đầy đủ hệ thống nền móng sâu: Xác định chính xác sức chịu tải cọc đơn ($P_{vl} = 244,7$ T, $P_{đn} = 227,47$ T), từ đó bố trí hợp lý 6 cọc cho mố $M_0$, 8 cọc cho trụ dẫn T1 và 12 cọc cho trụ chính liên tục T2.
- Đóng góp về mặt kỹ thuật: Đồ án áp dụng thành công tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 theo triết lý hệ số tải trọng và sức kháng (LRFD), xây dựng quy trình phân chia đốt dầm và mô hình hóa đường cong parabol đáy dầm hộp phù hợp với thực tiễn năng lực công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng của các nhà thầu xây lắp cầu đường tại Việt Nam.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Thuyết minh đồ án tập trung chủ yếu vào tính toán nội lực sơ bộ, lập dự toán kinh tế và thiết kế hình học chi tiết các tiết diện điển hình (tiết diện đỉnh trụ, giữa nhịp, mố, trụ); chưa thể hiện chi tiết phần tính toán kiểm toán mất mát ứng suất dài hạn theo thời gian (từ biến, co ngót bê tông) và bài toán phân tích phi tuyến hình học của xe đúc trong từng giai đoạn thi công.
- Hướng mở rộng: Ứng dụng các phần mềm phần tử hữu hạn chuyên dụng (như Midas Civil, RM Bridge) để mô hình hóa không gian 3D, phân tích chi tiết ứng xử nhiệt độ, tác động động đất cấp 8 theo phổ phản ứng động lực học, và tự động hóa công tác kiểm soát cao độ thi công (camber) khi đúc hẫng ngoài hiện trường.
Giá trị tham khảo
Tài liệu này là nguồn tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Cầu - Đường, Công trình Giao thông: Nắm vững phương pháp lập dự án khả thi, kỹ năng so sánh lựa chọn phương án công trình cầu, và trình tự thực hiện các bước tính toán thiết kế cầu dầm hộp BTCT DƯL thi công đúc hẫng cân bằng theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 / AASHTO LRFD.
- Kỹ sư thiết kế và tư vấn giám sát giao thông: Tham khảo số liệu hình học dầm hộp thành xiên, công thức giải tích xác định diện tích và thể tích đốt đúc hẫng, cấu tạo chi tiết lớp phủ mặt cầu, cùng phương pháp tính toán sơ bộ cọc khoan nhồi chịu tải trọng tổ hợp xe HL-93.
Câu hỏi thường gặp
1. Sơ đồ phân chia nhịp và tổng chiều dài của phương án cầu được chọn là bao nhiêu?
Phương án I được lựa chọn có sơ đồ nhịp là $(33 + 52 + 74 + 52 + 33)$ m, gồm 3 nhịp dầm hộp liên tục $(52 + 74 + 52)$ m và 2 nhịp dầm T giản đơn $33$ m ở hai đầu cầu. Tổng chiều dài toàn cầu tính đến đuôi hai mố là $259,8$ m.
2. Các thông số thủy văn và khẩu độ thông thuyền thiết kế tại vị trí xây dựng cầu qua sông Thu Bồn được xác định như thế nào?
Mực nước cao nhất thiết kế là $HCN = +76,0$ m, mực nước thấp nhất $HTN = +71,0$ m, mực nước thông thuyền $HTT = +73,0$ m. Sông thuộc cấp kỹ thuật cấp IV thông thuyền cây trôi, khẩu độ tĩnh không thông thuyền yêu cầu có bề rộng $B = 40$ m và chiều cao $H = 6$ m.
3. Tải trọng thiết kế và quy mô mặt cắt ngang của công trình cầu A được quy định ra sao?
Công trình được thiết kế theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 với hoạt tải xe ô tô HL-93 (kết hợp xe tải thiết kế, xe hai trục Tandem và tải trọng làn $9,3$ kN/m), tải trọng đoàn người bộ hành $3,0$ kN/m$^2$, cấp động đất cấp 8. Khổ cầu thiết kế gồm 2 làn xe và 2 làn người đi bộ $K = 9 + 2 \times 1 = 11$ m, tổng bề rộng mặt cầu $B = 12,5$ m.
4. Vì sao phương án dầm liên tục đúc hẫng (Phương án I) được chọn thay vì phương án dầm giản đơn (Phương án II)?
Phương án I được chọn vì: (1) Nhịp chính $74$ m vượt hoàn toàn khổ thông thuyền $40$ m, không cản trở dòng chảy và giao thông thủy; (2) Dáng cầu đẹp, ít khe co giãn giúp xe chạy êm thuận; (3) Công nghệ đúc hẫng không cần đà giáo dưới nước; (4) Tổng mức đầu tư $60,43$ tỷ đồng, thấp hơn so với $64,10$ tỷ đồng của Phương án II.
5. Cường độ vật liệu bê tông và thép dự ứng lực sử dụng cho dầm chủ nhịp chính có quy cách gì?
Bê tông dầm hộp sử dụng loại có cường độ chịu nén 28 ngày $f'c = 50$ MPa (cường độ lúc căng kéo $f'{ci} = 45$ MPa). Thép ứng suất trước sử dụng cáp tao $12,7$ mm mác thép 270 theo tiêu chuẩn ASTM A416M Grade 270 (hãng VSL) có cường độ chịu kéo tiêu chuẩn $f_{pu} = 1.860$ MPa và giới hạn chảy $f_{py} = 1.674$ MPa.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của tác giả Đỗ Văn Ruẩn đã giải quyết trọn vẹn và chuẩn xác bài toán thiết kế cầu A vượt sông Thu Bồn tỉnh Quảng Nam từ giai đoạn so sánh phương án khả thi đến thiết kế kỹ thuật chi tiết. Bằng việc lựa chọn phương án cầu dầm hộp bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục $(33 + 52 + 74 + 52 + 33)$ m thi công đúc hẫng cân bằng, công trình đảm bảo tối ưu về năng lực thông thủy, độ bền vững kết cấu và hiệu quả kinh tế. Bản thuyết minh là tài liệu kỹ thuật hoàn chỉnh, thể hiện phương pháp tính toán kết cấu cầu hiện đại theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD.