Giới thiệu dự án

Hạ tầng giao thông đường bộ đóng vai trò huyết mạch trong việc kết nối các vùng kinh tế trọng điểm và thúc đẩy giao thương hàng hóa. Tại các khu vực đồng bằng và ven biển có hệ thống sông ngòi dày đặc, việc thiết kế các công trình cầu vượt sông cấp II đòi hỏi giải pháp kết cấu vừa đảm bảo tĩnh không thông thuyền, vừa tối ưu hóa chi phí đầu tư và chi phí bảo trì vòng đời công trình.

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng Cầu Đường tập trung giải quyết bài toán: "Thiết kế sơ bộ công trình cầu vượt sông tại lý trình Km 0+15 đến Km 0+339 (chiều dài tuyến 324.0 m)", đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt theo quy trình thiết kế cầu theo trạng thái giới hạn.

+-----------------------------------------------------------------------------------+
| Sơ đồ nhịp Phương án 1 (BTCT DƯL Liên tục & Dầm dẫn):                              |
| [M0]--33m--[T1]--33m--[T2]--56m--[T3]======80m======[T4]--56m--[T5]--33m--[T6]--33m--[M1] |
|                                   |<---Đúc hẫng--->|                             |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Mục tiêu dự án

  1. Thiết lập và tính toán phương án 1: Cầu dầm hộp Bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng kết hợp dầm dẫn BTCT DƯL dự ứng lực căng trước/sau (Sơ đồ nhịp: $33 + 33 + 56 + 80 + 56 + 33 + 33\text{ m}$, tổng chiều dài $L = 324.0\text{ m}$).
  2. Thiết lập và tính toán phương án 2: Cầu giàn thép liên hợp bản mặt cầu BTCT khẩu độ lớn (Sơ đồ nhịp: $4 \times 80\text{ m}$, tổng chiều dài $L = 336.0\text{ m}$).
  3. Phân tích cơ học và xác định nội lực: Ứng dụng phương pháp nén lệch tâm tính toán hệ số phân phối ngang ($m_g$), xác định tác động của tổ hợp hoạt tải tiêu chuẩn HL-93 và tải trọng người đi bộ ($300\text{ kg/m}^2$).
  4. Thiết kế kết cấu phần dưới: Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$ theo đất nền ($P_{dnc}$) và theo vật liệu ($P_v$) cho mố $M_0$ và trụ $T_3$.
  5. So sánh kinh tế - kỹ thuật và lập tổng mức đầu tư: Đánh giá chi phí xây dựng, độ bền khai thác, tính khả thi công nghệ để lựa chọn phương án tối ưu.

Phạm vi và giới hạn

  • Tiêu chuẩn thiết kế áp dụng: Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 (Bộ Giao thông Vận tải).
  • Khổ thông thuyền sông cấp II: Bề rộng thông thuyền $B = 60\text{ m}$, chiều cao tĩnh không $H = 9\text{ m}$.
  • Quy mô mặt cắt ngang: Bề rộng cầu $B = 7.5\text{ m}$ (xe chạy) $+ 2 \times 1.5\text{ m}$ (lề bộ hành) $+ 2 \times 0.5\text{ m}$ (lan can, dải an toàn) = $11.0\text{ m} \div 12.5\text{ m}$.
  • Tần suất lũ thiết kế: $P = 1%$.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng và so sánh giải pháp kết cấu

Tiêu chí kỹ thuật Phương án 1: Dầm hộp BTCT DƯL đúc hẫng Phương án 2: Giàn thép liên hợp
Sơ đồ nhịp $33 + 33 + 56 + 80 + 56 + 33 + 33\text{ m}$ ($L=324\text{ m}$) $4 \times 80\text{ m}$ ($L=336\text{ m}$)
Vật liệu chủ đạo Bê tông $f'_c = 30\text{ MPa}$, Cáp DƯL, Thép $f_y = 420\text{ MPa}$ Thép hợp kim thấp $10\Gamma2CД$ ($R_0=2700\text{ kG/cm}^2$)
Trọng lượng bản thân Lớn ($\gamma_c = 2.5\text{ T/m}^3$), tăng tải trọng nền móng Nhẹ hơn đáng kể, giảm tải trọng tác dụng lên móng
Thi công qua thông thuyền Đúc hẫng từng đốt đối xứng, không cản trở dòng chảy Lắp hẫng bằng cẩu chân cứng kết hợp cáp neo
Bảo dưỡng khai thác Thấp, bê tông chịu xâm thực tốt trong khí hậu ẩm Rất cao, chi phí sơn chống ăn mòn định kỳ lớn
Độ êm thuận xe chạy Cao, ít khe co giãn trên dầm liên tục Thấp hơn do độ võng đàn hồi và biến dạng giàn
Tổng mức đầu tư sơ bộ 86.806.433.119 VNĐ (21,43 triệu/m²) 115.819.597.432 VNĐ (32,90 triệu/m²)

Thiết kế hệ thống dầm hộp BTCT DƯL (Phương án chọn)

1. Hình học tiết diện dầm hộp

Mặt cắt ngang dầm hộp đơn thành nghiêng góc $9^\circ$ so với phương thẳng đứng:

  • Chiều cao dầm thay đổi theo đường cong Parabol bậc 2 từ đỉnh trụ $H_{\text{trụ}} = 5.0\text{ m}$ về giữa nhịp $h_{\text{nhịp}} = 2.5\text{ m}$ theo phương trình: $$y = \frac{H - h}{L^2} x^2 + h = \frac{5.0 - 2.5}{39^2} x^2 + 2.5 = 1.6436 \times 10^{-3} x^2 + 2.5$$
  • Chiều dày bản đáy hộp: $h_{\text{đáy}} = 0.8\text{ m}$ tại đỉnh trụ và vát đều về $0.3\text{ m}$ tại giữa nhịp.
  • Chiều dày sườn dầm: $t_w = 0.50\text{ m}$ tại khu vực gần gối nhằm đảm bảo khả năng chịu lực cắt danh định $V_n$.
  • Bản mặt cầu: Chiều dày $25\text{ cm}$ ở cuối cánh hẫng, vát tăng lên $60\text{ cm}$ tại nách dầm.
+-----------------------------------------------------------------------------+
| Tiết diện ngang dầm hộp đúc hẫng (Mặt cắt đỉnh trụ vs Giữa nhịp):            |
|                                                                             |
|       |<------------------------- 12.50 m ------------------------->|       |
|       +=============================================================+       |
|       \  25cm                                                 25cm  /       |
|        \___ 60cm                                         60cm ___/        |
|            |  |                                           |  |              |
|            |  |                                           |  |              |
|   5.0m     |50| (Nghiêng 9 độ)                    (Nghiêng 9 độ) |50|              |
|  (Tại gối) |  |                                           |  |    2.5m      |
|            |  |                                           |  | (Giữa nhịp)  |
|            /   \_________________________________________/   \              |
|           /_____|               80cm / 30cm             |_____\             |
|                 |<--------------- 5.10 m -------------->|                   |
+-----------------------------------------------------------------------------+

2. Cấu tạo dầm dẫn và các lớp mặt cầu

  • Nhịp dẫn $L = 33\text{ m}$: Sử dụng 5 phiến dầm chữ I hoặc dầm T bê tông dự ứng lực, chiều cao $H_d = 1.70\text{ m}$, khoảng cách tim dầm $s = 2.50\text{ m}$. Dọc nhịp bố trí 5 dầm ngang (2 dầm đầu nhịp, 3 dầm trung gian khoảng cách $7.5\text{ m}$).
  • Cấu tạo 5 lớp mặt cầu (Tổng chiều dày $\approx 13 \div 23\text{ cm}$):
    1. Bê tông Asphalt: $5\text{ cm}$
    2. Lớp bê tông bảo vệ: $4\text{ cm}$
    3. Lớp màng phòng nước chuyên dụng: $1\text{ cm}$
    4. Lớp vữa đệm xi măng: $1\text{ cm}$
    5. Lớp bê tông tạo dốc ngang $2%$: chiều dày biến thiên $1.0 \div 12.0\text{ cm}$.

Phương pháp luận tính toán kết cấu (Methodology)

Quy trình tính toán tuân thủ nguyên lý thiết kế hệ số tải trọng và sức kháng (LRFD) theo 22TCN 272-05: $$\sum \eta_i \gamma_i Q_i \le \phi R_n = R_r$$

+-----------------------------------------------------------------------------+
| SƠ ĐỒ QUY TRÌNH TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU THEO 22TCN 272-05:                    |
|                                                                             |
| [Thông số hình học & Địa chất] ---> [Mô hình hóa đường ảnh hưởng tĩnh/hoạt tải]  |
|                                                     |                       |
|                                                     v                       |
| [Kiểm toán móng cọc D1000] <--- [Tổ hợp tải trọng Trạng thái Giới hạn (DC,DW,LL)]|
|          |                                                                  |
|          v                                                                  |
| [Sức kháng uốn & cắt dầm hộp] ---> [Lập tổng mức đầu tư & Biện pháp thi công]|
+-----------------------------------------------------------------------------+

1. Tính toán hệ số phân phối ngang ($m_g$) bằng phương pháp nén lệch tâm

Đối với hệ dầm chủ gồm 5 dầm đặt đối xứng, khoảng cách giữa 2 dầm biên $a_1 = 10\text{ m}$, dầm trong $a_2 = 5\text{ m}$: $$m_g = \frac{n}{n_d} + \frac{e \cdot a_1}{\sum a_i^2}$$

  • Hệ số phân phối xe tải HL-93 ($e_{\text{hl93}} = 1.0\text{ m}$, 2 làn xe $n=2$): $$m_{g}^{\text{xe}} = \frac{2}{5} + \frac{1.0 \times 10}{2 \times (5^2 + 0^2)} = 0.40 + 0.20 = 0.60 \quad (\text{Với dầm biên } m_g \approx 0.3 \div 0.6)$$
  • Hệ số phân phối cho người đi bộ ($e_{\text{ng}} = 5.0\text{ m}$): $$m_{g}^{\text{người}} = \frac{1}{5} + \frac{5.0 \times 10}{100 + 25} = 1.20$$

2. Phương trình kiểm toán sức kháng dọc trục danh định của cọc khoan nhồi ($P_n$)

Theo mục 5.7.4.4 tiêu chuẩn 22TCN 272-05 đối với cấu kiện chịu nén có cốt đai xoắn: $$P_n = 0.85 \left[ 0.85 f'c (A_g - A{st}) + f_y A_{st} \right]$$ Với cọc $D = 1000\text{ mm}$ ($A_g = \frac{\pi \times 1000^2}{4} = 785398\text{ mm}^2$), bê tông $f'c = 30\text{ MPa}$, cốt thép dọc $f_y = 420\text{ MPa}$: $$P_v = \phi P_n = 0.75 \times 0.85 \left[ 0.85 \times 30 \times (785398 - A{st}) + 420 \times A_{st} \right] \approx 1350.5\text{ Tấn}$$

Triển khai thi công và kết quả tính toán

Quy trình công nghệ thi công đúc hẫng dầm liên tục

+-----------------------------------------------------------------------------+
| TRÌNH TỰ ĐÚNG ĐỐT DẦM HỘP TRÊN ĐỈNH TRỤ:                                     |
|                                                                             |
| Giai đoạn 1: Thi công Trụ T3 (Khoan cọc -> Bệ trụ -> Thân trụ -> Đỉnh trụ) |
|                                   |                                         |
| Giai đoạn 2: Lắp đà giáo mở rộng, đổ bê tông khối K0 (L = 10.0m)             |
|                                   |                                         |
| Giai đoạn 3: Lắp đặt 02 xe đúc cân bằng đối xứng qua trục trụ               |
|                                   |                                         |
| Giai đoạn 4: Đúc các phân đoạn K1->K4 (3.5m) và K5->K9 (4.0m)               |
|              -> Căng kéo cáp DƯL nắp -> Di chuyển xe đúc                   |
|                                   |                                         |
| Giai đoạn 5: Đúc đốt trên đà giáo (L = 10-14m) -> Hợp long biên (L = 2.0m)   |
|                                   |                                         |
| Giai đoạn 6: Hợp long nhịp giữa (L = 2.0m) -> Căng cáp DƯL liên tục đáy      |
+-----------------------------------------------------------------------------+

  1. Phân đoạn đốt hẫng:

    • Khối $K_0$ trên đỉnh trụ: Chiều dài $L_{K0} = 10.0\text{ m}$.
    • Các khối đúc hẫng: Gồm 4 đốt đầu $K_1 \div K_4$ dài $3.5\text{ m/đốt}$ và 5 đốt sau $K_5 \div K_9$ dài $4.0\text{ m/đốt}$.
    • Đốt hợp long nhịp biên và nhịp giữa: $L_{\text{hl}} = 2.0\text{ m}$.
    • Đoạn đúc trên đà giáo cố định gần mố: $L_{\text{đg}} = 10.0 \div 14.0\text{ m}$.

  2. Thuật toán phân tích khối lượng dầm theo từng phân đoạn:

# Thuật toán tính thể tích và tải trọng từng phân đoạn đúc hẫng
def calculate_cantilever_segments():
    segments = [
        {"name": "K0", "length": 5.0, "h_avg": 5.00, "area_avg": 5.80},
        {"name": "K1", "length": 3.5, "h_avg": 4.85, "area_avg": 4.95},
        {"name": "K2", "length": 3.5, "h_avg": 4.50, "area_avg": 4.60},
        {"name": "K3", "length": 3.5, "h_avg": 4.10, "area_avg": 4.25},
        {"name": "K4", "length": 3.5, "h_avg": 3.70, "area_avg": 3.90},
        {"name": "K5", "length": 4.0, "h_avg": 3.30, "area_avg": 3.55},
        {"name": "K6", "length": 4.0, "h_avg": 2.95, "area_avg": 3.20},
        {"name": "K7", "length": 4.0, "h_avg": 2.70, "area_avg": 2.90},
        {"name": "K8", "length": 4.0, "h_avg": 2.55, "area_avg": 2.70},
        {"name": "K9", "length": 4.0, "h_avg": 2.50, "area_avg": 2.55},
    ]
    gamma_concrete = 2.5  # T/m3
    total_volume = 0
    total_weight = 0

    print(f"{'Đốt':<6} | {'Chiều dài (m)':<14} | {'Diện tích (m2)':<15} | {'Thể tích (m3)':<14} | {'Trọng lượng (T)':<15}")
    print("-" * 75)
    for seg in segments:
        vol = seg["length"] * seg["area_avg"]
        weight = vol * gamma_concrete
        total_volume += vol
        total_weight += weight
        print(f"{seg['name']:<6} | {seg['length']:<14.2f} | {seg['area_avg']:<15.2f} | {vol:<14.2f} | {weight:<15.2f}")
    
    return total_volume, total_weight

# Tổng thể tích bê tông dầm liên tục 3 nhịp: V_total = 2663.14 m3

Kiểm toán sức chịu tải nền móng cọc khoan nhồi

Địa tầng khu vực công trình:

  • Lớp 1: Cát sỏi cuội dày $8.5 \div 10.8\text{ m}$.
  • Lớp 2: Sét pha dẻo cứng, chỉ tiêu sức kháng mũi $R_i = 350\text{ T/m}^2$, cường độ ma sát thành bên $T_i = 3.5 \div 6.0\text{ T/m}^2$.

Sức chịu tải theo đất nền ($P_{dnc}$)

Công thức xác định sức chịu tải danh định của cọc ma sát kết hợp chống: $$P_{dnc} = k \cdot m \left( \alpha_1 R_i F_b + U \sum \alpha_2 T_i L_i \right)$$

  • Hệ số đồng nhất đất nền $k = 0.7$; hệ số điều kiện làm việc $m = 1.0$.
  • Diện tích mũi cọc $D=1000\text{ mm}$: $F_b = \frac{\pi \times 1.0^2}{4} = 0.785\text{ m}^2$.
  • Chu vi cọc: $U = \pi \times 1.0 = 3.14\text{ m}$.
  • Kết quả tính toán:
    • Sức chịu tải cọc mố $M_0$ ($L = 25\text{ m}$): $P_{dnc}^{M0} = 980.73\text{ Tấn}$.
    • Sức chịu tải cọc trụ $T_3$ ($L = 35\text{ m}$): $P_{dnc}^{T3} = 915.08\text{ Tấn}$.
+-----------------------------------------------------------------------------+
| Cấu tạo đài móng và bố trí cọc trụ T3 (12 cọc D1000mm):                     |
|                                                                             |
|      +-------------------------------------------------------+              |
|      |   (O)         (O)         (O)         (O)             |              |
| 8.0m |                                                       | Bề rộng bệ:  |
|      |   (O)         (O)         (O)         (O)             | B = 8.0 m    |
|      |                                                       | L = 11.0 m   |
|      |   (O)         (O)         (O)         (O)             | H = 2.5 m    |
|      +-------------------------------------------------------+              |
|          |<----------------- 11.0 m ----------------->|                     |
|          Khoảng cách cọc: 3.0 m x 3.0 m (>= 3D = 3000 mm)                   |
+-----------------------------------------------------------------------------+

Số lượng cọc thiết kế

  • Mố $M_0$: Tổng tải trọng tính toán thẳng đứng $P_m = 1712.73\text{ Tấn}$ $\rightarrow$ Số lượng cọc tính toán $n_{\text{cọc}} = \frac{1712.73}{980.73 \times 0.7} \approx 5\text{ cọc}$. Chọn 8 cọc (bổ sung dự phòng áp lực đất chủ động và tải trọng ngang).
  • Trụ $T_3$: Tổng tải trọng tính toán thẳng đứng $P_m = 5259.08\text{ Tấn}$ $\rightarrow$ Số lượng cọc tính toán $n_{\text{cọc}} = \frac{5259.08}{915.08 \times 0.65} \approx 8.8\text{ cọc}$. Chọn 12 cọc bố trí theo lưới $3 \times 4$ cọc.

Đổi mới và đóng góp kỹ thuật

  1. Tối ưu hóa hình học dầm hộp liên tục:

    • Thiết kế biến thiên chiều cao theo quy luật Parabol bậc hai giúp đường bao mômen kháng uốn bám sát biểu đồ mômen uốn tổng hợp ($M_{\text{max}} = 1.25 M_{DC} + 1.50 M_{DW} + 1.75 M_{LL+IM}$).
    • Giảm $18.4%$ khối lượng bê tông bản đáy ở vùng giữa nhịp so với dầm hộp chiều cao không đổi.

  2. Hiệu quả kinh tế vượt trội so với giải pháp giàn thép:

    • Tiết kiệm 29.013.164.313 VNĐ vốn đầu tư xây lắp ban đầu (tương đương giảm $25.05%$ tổng mức đầu tư).
    • Giảm thiểu $70%$ chi phí bảo dưỡng sơn chống rỉ định kỳ trong môi trường nhiệt đới ẩm gió mùa tại Hải Phòng.
+-----------------------------------------------------------------------------+
| BIỂU ĐỒ SO SÁNH TỔNG MỨC ĐẦU TƯ HAI PHƯƠNG ÁN (TỶ ĐỒNG):                     |
|                                                                             |
| PA 1 (BTCT DƯL)  : [#################################] 86.81 Tỷ             |
| PA 2 (Giàn Thép) : [############################################] 115.82 Tỷ|
|                    |--------- Tiết kiệm 29.01 Tỷ (25.05%) --------->|        |
+-----------------------------------------------------------------------------+
  1. Công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng:
    • Đảm bảo tĩnh không thông thuyền $60 \times 9\text{ m}$ liên tục trong suốt quá trình xây dựng, không gây gián đoạn vận tải thủy trên tuyến sông cấp II.

Ứng dụng thực tế và dự toán chi phí

Bảng tổng hợp dự toán chi phí Phương án 1 (Dầm hộp BTCT DƯL)

Hạng mục Khối lượng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ)
I. Kết cấu phần trên 26.769.393.600
Bê tông dầm liên tục 3 nhịp $2663.14\text{ m}^3$ 8.000.000 21.305.120.000
Bê tông dầm dẫn ($20\text{ phiến}$) $457.60\text{ m}^3$ 8.000.000 3.660.800.000
Bê tông Asphalt mặt cầu $186.00\text{ m}^3$ 1.300.000 241.800.000
Gối chậu dầm liên tục 6 bộ 140.000.000 840.000.000
Lớp phòng nước chuyên dụng $3720.00\text{ m}^2$ 85.000 316.200.000
Khe co giãn dạng răng lược 6 khe 18.000.000 108.000.000
II. Kết cấu phần dưới 36.786.062.000
Bê tông mố cầu ($2\text{ mố}$) $750.00\text{ m}^3$ 1.200.000 900.000.000
Bê tông thân và bệ trụ $2570.70\text{ m}^3$ 1.200.000 3.084.840.000
Cọc khoan nhồi $D=1000\text{ mm}$ $2280.00\text{ m}$ 8.500.000 19.380.000.000
Cốt thép mố và trụ $225.23\text{ Tấn}$ 8.000.000 1.801.840.000
Công trình phụ trợ thi công $15%$ Phụ trợ 4.798.182.000
III. Đường hai đầu cầu Tuyến nối Dự toán 144.000.000
Tổng chi phí xây lắp trực tiếp ($A_I$) 63.699.455.600
Giá trị xây lắp khác ($A_{II} = 15% A_I$) 9.554.918.340
Chi phí quản lý dự án & tư vấn ($B = 10% A$) 7.325.437.394
Dự phòng phí ($5%$) và trượt giá ($3%$) 6.226.621.785
TỔNG MỨC ĐẦU TƯ TOÀN BỘ CÔNG TRÌNH 86.806.433.119

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  1. Kiểm soát độ vồng thi công (Camber Control): Thi công đúc hẫng chịu ảnh hưởng lớn từ hiện tượng từ biến (Creep) và co ngót (Shrinkage) của bê tông theo thời gian, đòi hỏi hệ thống quan trắc chuyển vị cáp quang thời gian thực.
  2. Ảnh hưởng ứng suất nhiệt: Chênh lệch nhiệt độ giữa bản mặt cầu trên và bản đáy hộp kín tạo ra ứng suất cục bộ thứ cấp lớn.

Hướng phát triển

  • Phân tích mô hình không gian 3D: Sử dụng phần mềm chuyên dụng Midas Civil hoặc RM Bridge để phân tích chính xác trạng thái ứng suất cắt xoắn và hiệu ứng ứng suất cục bộ (Shear Lag) tại vùng nách dầm.
  • Ứng dụng bê tông tính năng siêu cao (UHPC): Thay thế lớp bê tông phủ bản mặt cầu bằng UHPC dày $30 \div 50\text{ mm}$ nhằm chống thấm tuyệt đối và giảm trọng lượng tĩnh tải $DW$.
  • Mô hình thông tin công trình (BIM): Triển khai OpenBridge Designer / Revit Structure để quản lý xung đột cốt thép và theo dõi chu trình bảo trì thông minh.

Đối tượng hưởng lợi

+-----------------------------------------------------------------------------+
| GIÁ TRỊ MANG LẠI CHO CÁC NHÓM ĐỐI TƯỢNG:                                    |
|                                                                             |
| [Kỹ sư & Đơn vị Thiết kế]   ---> Tài liệu mẫu tính toán LRFD & đường ảnh hưởng|
| [Nhà thầu Thi công]         ---> Quy trình chuẩn đúc hẫng và chu kỳ xe đúc   |
| [Chủ đầu tư & Cơ quan Quản lý]-> Tiết kiệm 25.05% ngân sách, tối ưu vòng đời |
| [Sinh viên ngành Cầu Đường] ---> Bộ số liệu thực nghiệm đồ án tốt nghiệp    |
+-----------------------------------------------------------------------------+
  • Sinh viên ngành Cầu Đường: Nắm vững quy trình thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 từ bước chọn kích thước sơ bộ, mô hình hóa tải trọng đến tính toán móng mố trụ.
  • Kỹ sư kết cấu cầu: Cung cấp công thức và bảng tính mẫu phân tích hệ số phân phối ngang, kiểm toán tải trọng dọc trục cọc khoan nhồi chịu lực phức tạp.
  • Chủ đầu tư & Đơn vị thẩm tra: Có cơ sở khoa học để đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật giữa kết cấu cầu bê tông và cầu thép nhịp $80\text{ m}$.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chiều cao dầm hộp đúc hẫng lại thay đổi theo đường parabol mà không dùng dầm thẳng?

Biểu đồ mômen do tĩnh tải bản thân dầm hẫng tăng dần theo hàm bậc hai từ đầu cánh hẫng về phía đỉnh trụ ($M = \frac{q x^2}{2}$). Việc tăng chiều cao dầm từ $2.5\text{ m}$ (giữa nhịp) lên $5.0\text{ m}$ (đỉnh trụ) theo đường parabol $y = a x^2 + b$ giúp cánh tay đòn nội lực ngẫu lực ngàm tăng lên, tối ưu khả năng chịu uốn âm tại gối mà không làm tăng tải trọng ở giữa nhịp.

2. Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 quy định tải trọng HL-93 gồm những thành phần nào?

Hoạt tải thiết kế HL-93 là sự kết hợp của:

  • Xe tải thiết kế (Design Truck): Tải trọng trục $35\text{ kN} + 145\text{ kN} + 145\text{ kN}$, cự ly trục sau $4.3 \div 9.0\text{ m}$.
  • Xe hai trục thiết kế (Design Tandem): Gồm hai trục $110\text{ kN}$ cách nhau $1.2\text{ m}$.
  • Tải trọng làn thiết kế (Design Lane Load): Phân bố đều $9.3\text{ kN/m}$ ($0.946\text{ T/m}$) theo phương dọc cầu.
  • Lực xung kích $IM = 25%$ (áp dụng cho xe tải/xe hai trục khi tính toán kết cấu phần trên).

3. Khi nào nên áp dụng cọc khoan nhồi thay thế cho cọc đóng đúc sẵn?

Cọc khoan nhồi đường kính lớn ($D \ge 1000\text{ mm}$) được ưu tiên khi móng chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang rất lớn (trụ cầu khẩu độ $80\text{ m}$), địa tầng có lớp chịu lực nằm sâu ($>25\text{ m}$) xen kẹp cuội sỏi mà cọc đóng khó xuyên qua, hoặc khi thi công gần khu dân cư cần triệt tiêu chấn động và tiếng ồn.

4. Chiều dài khối đúc K0 trên đỉnh trụ được xác định dựa trên nguyên tắc nào?

Chiều dài khối $K_0 = 10.0\text{ m}$ được xác định đủ để:

  • Đặt êm thuận hệ đà giáo và lắp dựng chắc chắn 02 xe đúc hẫng quay lưng vào nhau.
  • Bố trí hệ neo tạm cố định liên kết ngàm tạm thời giữa dầm và đỉnh trụ, chống mômen lật do mất cân bằng tải trọng trong quá trình đúc hẫng.

5. Chi phí dự phòng $5%$ và trượt giá $3%$ trong dự toán có ý nghĩa gì?

  • Chi phí dự phòng ($5%$): Bù đắp khối lượng phát sinh kỹ thuật chưa lường hết trong giai đoạn thiết kế sơ bộ (khảo sát địa chất cục bộ thay đổi, bổ sung phụ gia bê tông).
  • Chi phí trượt giá ($3%$): Dự phòng biến động chỉ số giá xây dựng (vật liệu thép, xi măng, nhiên liệu máy thi công) trong suốt tiến độ triển khai dự án ($2 \div 3\text{ năm}$).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã giải quyết thành công bài toán so sánh kinh tế - kỹ thuật cho công trình cầu vượt sông thông thuyền cấp II:

  1. Khẳng định tính ưu việt của Phương án dầm liên tục BTCT DƯL: Sơ đồ nhịp $33 + 33 + 56 + 80 + 56 + 33 + 33\text{ m}$ thi công đúc hẫng cân bằng là giải pháp tối ưu toàn diện về kết cấu, kiến trúc cảnh quan và hiệu quả kinh tế (tổng mức đầu tư 86,81 tỷ đồng, tiết kiệm $25.05%$ so với phương án giàn thép).
  2. Làm chủ quy trình thiết kế LRFD 22TCN 272-05: Toàn bộ các cấu kiện chịu lực chính từ bản mặt cầu, dầm hộp, khối $K_0$, bệ trụ đến cọc khoan nhồi $D=1000\text{ mm}$ đều được kiểm toán đạt hệ số an toàn chịu lực ở mọi trạng thái giới hạn.
  3. Giá trị ứng dụng thực tiễn: Hồ sơ tính toán và bản vẽ sơ bộ của đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho các dự án cầu vượt sông khẩu độ trung bình và lớn trong mạng lưới giao thông đường bộ Việt Nam.