CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CẦU ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ 1. Các dạng cầu đường sắt đô thị 1. Sự phát triển của đường sắt đô thị trên thế giới Sự phát triển Đường sắt đô thị (Urban rail transit) trên thế giới được bắt đầu từ năm 1863 tại London khi tuyến Metro đầu máy hơi nước đầu tiên trên thế giới thi công bằng phương pháp đào lộ thiên đã được thông xe, toàn tuyến dài khoảng 6. Ngày 8/12/1890 tuyến thứ hai lần đầu tiên thi công bằng phương pháp đào khiên được xây dựng xong cũng tại London dài 5.2km kéo bằng đầu máy điện.
Từ đó giao thông ĐSĐT bước vào thời đại mới.1 : Tuyến Metro đầu tiên tại Anh Học viên: Ngô Nguyễn Duy Hoàng Trang 4 Lớp : Cao Học Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông K23.1 – Chuyên sâu Cầu - Hầm Luận văn cao học GVHD : PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Sự phát triển giao thông đường sắt đô thị bao gồm hệ thống đường sắt đặt ngầm dưới mặt đất (Metro), đường sắt trên mặt đất (Tramway) và đường sắt trên cao, có thể chia thành 4 giai đoạn sau: - Giai đoạn ban đầu (1863 - 1924): Giai đoạn phát triển giao thông đường sắt đô thị ở các nước Âu, Mỹ tương đối nhanh. Riêng châu Âu, Mỹ có 13 thành phố xây dựng đường Metro, nhiều thành phố đã xây dựng đường xe điện. Trong những năm 20 của thế kỷ XX đường xe điện rất phát triển ở Mỹ, Nhật Bản, Ắn Độ và Trung Quốc. Loại xe điện kiểu cũ chạy giữa các đường phố, tốc độ vận hành thấp, tỷ lệ đúng giờ thấp, hơn nữa tiếng ồn lớn, khả năng gia tốc kém, mức thoải mái của hành khách thấp, nhưng tại thời điểm bấy giờ nó là xương sống của giao thông công cộng.
Để giải quyết nạn tắc nghẽn giao thông tại các thành phố lớn, tại châu Âu đã xây dựng hệ thông tàu điện ngầm .Luân Đôn đã khánh thành lần đầu tiên trên thế giới vào năm 1863 và năm 1890, sau đó lần lượt là các thành phố Budapest (1896), Paris (1900), Beclin (1902), Hamburg (1912). Các tuyến đường tàu điện ngầm khổ tiêu chuẩn được tiếp tục xây dựng ở thập kỷ đầu của thế kỷ XX tại Châu Âu. - Giai đoạn đình trệ (1924-1949): Đại chiến thế giới lần II nổ ra và sự phát triên của ngành công nghệ ô tô đã làm giao thông đường sắt đô thị đình trệ và co lại tính linh hoạt thuận lợi của ô tô làm cho nó phát triển nhanh chóng ở đô thị, hơn nữa giao thông đường sắt đô thị do đầu tư lớn, thời gian xây dựng dài đã làm mất tính ưu việt của nó. Giai đoạn này chỉ có 5 thành phố sử dụng Metro.
Xe điện cũng rơi vào cảnh đình đốn, không phát triển. Nước Mỹ năm 1912 có 370 thành phố có đường xe điện nhưng đến năm 1970 chỉ còn 8 thành phố chạy xe điện. - Giai đoạn tái phát triển (1949 - 1969): Ô tô phát triển quá mức đã làm tắc nghẽn đường phố, tốc độ chạy giảm xuống quá thấp dẫn tới giao thông bị ùn tắc. Thêm vào đó ô nhiễm không khí, tiếng ồn lớn, tiêu hao xăng dầu nhiều, trong thành phố có khi không tìm được chỗ đỗ xe.
Vì vậy tại nhiều nơi đã nhận thức lại rằng giải quyết giao thông đô thị thì phải dựa vào đường sắt chạy điện. Vì vậy đường sắt đô thị lại được coi trọng ở châu Âu, châu Mỹ sang các nước châu Á như Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc,. Trong thời gian này có tới 17 thành phố xây dựng đường metro mới. - Giai đoạn phát triển nhanh (1970 - Nay): nhiều nước trên thể giới đều xác lập phương châm ưu tiên phát triển giao thông đường sắt, tìm nguồn vốn để giải quyết giao Học viên: Ngô Nguyễn Duy Hoàng Trang 5 Lớp : Cao Học Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông K23.1 – Chuyên sâu Cầu - Hầm Luận văn cao học GVHD : PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải thông đường sắt đô thị.
Xu thế đô thị hóa ở các nước trên thế giới, dẫn tới nhân khẩu tập trung cao độ, đòi hỏi giao thông đường sắt phát triển với tốc độ cao để đáp ứng vận tải hành khách ngày càng tăng. Sự phát triển các ngành kỹ thuật khác cũng tạo cơ sở tốt cho giao thông đường sắt. Trong những năm gần đây lại có thêm hơn 40 thành phố xây dựng đường Metro, đường sắt nhẹ và các loại hình giao thông đường sắt khác.2 Tuyến đường sắt đô thị ở DuBai-Ả rập 1. Phân loại đường sắt đô thị 1.
Phân loại theo năng lực vận tải Năng lực vận tải là lượng hành khách thông qua mặt cắt trong một giờ của một hướng. Căn cứ vào năng lực vận tải khác nhau ĐSĐT có thể chia thành bốn loại hệ thống năng lực vận tải: đặc biệt lớn, lớn, vừa và nhỏ: Trong đó hệ thống năng lực đặc biệt lớn thường là chỉ về đường sắt ngoại ô, luồng hành khách qua mặt cắt mỗi giờ của một hướng có thể đạt 5-8 vạn hành khách mỗi giờ. Đường sắt năng lực lớn thường được chỉ về Metro thông thường. ĐSĐT loại vừa bao gồm đường sắt nhẹ, đường sắt một ray (Monorail).
ĐSĐT loại nhỏ phần lớn được chỉ xe điện trên ray. Đường sắt dưới đất (Metro) trong tiếng Anh có những từ khác nhau như Metro, Underground, Subway, MTS (Mass Transit System), trong hội nghị liên hiệp giao thông công cộng quốc tế (UITP) lần thứ nhất họp ở Brúc-Xen đã xác định tên gọi ĐSĐT loại nhẹ là Light Rail Transit viết tắt là LRT. Học viên: Ngô Nguyễn Duy Hoàng Trang 6 Lớp : Cao Học Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông K23.1 – Chuyên sâu Cầu - Hầm Luận văn cao học GVHD : PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. Phân loại theo phương thức lắp đặt Về phương thức lắp đặt có thể phân ra 3 hình thức : hầm (dưới đất, trong núi, dưới nước) trên cao và trên mặt đất.
Giao thông đường sắt lưu lượng đặc biệt lớn và lớn tại những khu vực mật độ giao thông lớn, thường sử dụng hình thức hầm và đường trên cao, ở khu vực ngoại ô thường sử dụng hình thức trên mặt đất có rào kín. Giao thông lưu lượng vừa cũng có thể có 3 hình thức, và thường không chạy lẫn lộn với các xe động cơ khác. Giao thông đường sắt lưu lượng nhỏ nói chung dùng hình thức chạy trên mặt đất và có thể chạy chung với các xe động cơ, hiệu suất vận tải thấp, không có ưu thế rõ rệt so với các giao thông công cộng thông thường khác. Phân loại theo phương thức dẫn hướng Theo phương thức dẫn hướng có thể chia ra dẫn hướng bánh sắt - ray và dẫn hướng bằng bánh xe dẫn hướng.
Hệ thống đường ray - bánh sắt (đường Metro, đường sắt nhẹ, xe điện trên ray) thuộc lọai thứ nhất, loại này khởi động tương đối nhanh. Các toa xe bánh cao su của Monorail và hệ thống giao thông mới thuộc loại thứ hai. Hệ thống giao thông một ray ( Monorail System) là hệ thống giao thông mà các toa xe được đi trên hoặc treo ở dưới dầm thép hay bê tông để vận hành. Tuyến đường được khai thác sớm nhất là vào năm 1888.
Do toa xe bị đảo lắc, ray và bánh xe mòn nhiều, độ thích ứng kém, nên không được phát triển. Mãi tới những năm 50 của thế kỷ 20, nó mới được phát triển sau khi giải quyết được vấn đề chạy ổn định vê kỹ thuật. Monorail là một loại hệ thống lưu lượng nhỏ, thích hợp cho những địa phương có lưu lượng hành khách 0,5-2 vạn lượt người qua mặt cắt mỗi giờ của một hướng. Nó có ưu điểm là chiếm dụng đất ít, leo dốc khoẻ ( dốc có thể đạt 10%), tiếng ồn nhỏ ( sử dụng lốp cao su ) nên thường được sử dụng ở các tuyến đường có luông hành khách nhỏ và vừa như ở các khu sân bay, triển lãm, khu vui chơi giải trí, khu du lịch v.
Công trình đầu tiên của Trung Quốc là tuyến đường sắt nhẹ mới ở Trùng Khánh, là hệ thống Monorail bánh cao su kiểu toa xe ở trên ray, toàn tuyến dài 14,25 km, phần lớn là đường trên cao. Về hệ thống giao thông mới, đến nay vẫn chưa có một khái niệm thống nhất. Hệ thông giao thông mới được lấy từ tiêu chuẩn phân loại của Nhật Bản. Đó là hệ thông vận chuyển hành khách tốc độ nhanh bằng đường sắt, có lượng vận tải hạng trung, điều khiển Học viên: Ngô Nguyễn Duy Hoàng Trang 7 Lớp : Cao Học Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông K23.1 – Chuyên sâu Cầu - Hầm Luận văn cao học GVHD : PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải tự động hoàn toàn, bao gồm giao thông dẫn hướng, giao thông tự dẫn hướng, giao thông đệm từ vv.đặc trưng chủ yếu là giao thông dẫn hướng.3 : Tuyến Monorail đi trên 1.
Phân loại theo hình thức đỡ bánh xe-ray Có thể phân ra hệ thống ray - bánh sắt, hệ thống đường ray bê tông - bánh cao su và hệ thống đặc thù. Hệ thống ray - bánh sắt là hình thức chủ đạo của đường Metro và đường sắt nhẹ hiện nay. Hệ thống đường ray bê tông - bánh cao su chủ yếu là Monorail và hệ thống giao thông mới (tàu điện từ). Hệ thống đặc thù bao gồm hệ thống Monorail kiểu treo có mặt chống đỡ ở phía trên toa, hệ thống đường ray kiểu tàu đệm từ.
Công nghệ thi công Đặc điểm thi công cầu đường sắt đô thị : - Do cầu nằm trong các tuyến đường đang khai thác trong đô thị, quá trình thi công phải đảm bảo giao thông cho dân cư khu vực - Khối lượng thi công lớn, liên tục trên tuyến dài, vì vậy việc lắp đặt dầm vào trụ cần được tổ chức cơ giới hóa cao, thiết bị đồng bộ, tổ chức lao động chuyên nghiệp, bảo đảm an toàn cao cho công trình. Học viên: Ngô Nguyễn Duy Hoàng Trang 8 Lớp : Cao Học Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông K23.1 – Chuyên sâu Cầu - Hầm Luận văn cao học GVHD : PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Các yêu cầu khi thi công cầu trong đô thị: - Đảo bảo tiến độ nhanh. - Không gây ô nhiễm môi trường. - Không gây tiếng ồn quá lớn.
- Phải đảm bảo giao thông thông suốt, nếu phong tỏa phải có biện pháp tố chức giao thông trong quá trình thi công.