Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội vùng Đồng bằng sông Cửu Long, cơ sở hạ tầng giao thông vận tải đóng vai trò tiên quyết nhằm kết nối các vùng kinh tế, thu hút vốn đầu tư và thúc đẩy tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Đồ án tốt nghiệp của tác giả Vũ Hữu Tân (Khoa Xây dựng, Bộ môn Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng, dưới sự hướng dẫn của ThS. Trần Anh Tuấn, hoàn thành ngày 18/01/2014) tập trung vào bài toán thiết kế sơ bộ công trình Cầu A vượt sông Vàm Cỏ trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp.

1. Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Hiện tại, trên tuyến Tỉnh lộ E kết nối hai huyện C và D thuộc tỉnh Đồng Tháp, phương thức vận tải vượt sông Vàm Cỏ duy nhất là sử dụng phà. Phương thức này bộc lộ nhiều hạn chế về năng lực thông hành, gây ách tắc giao thông đường thủy và cản trở lưu thông đường bộ. Đồng thời, tuyến đường hiện hữu chạy xuyên tâm qua trung tâm thị xã C gây xung đột giao thông đô thị. Do đó, việc nghiên cứu xây dựng Cầu A kết hợp nắn tuyến theo tuyến vành đai thị xã C là yêu cầu cấp thiết nhằm hoàn thiện mạng lưới giao thông tỉnh.

2. Căn cứ pháp lý và quy hoạch lập dự án

Dự án được triển khai dựa trên các văn bản quy phạm và quyết định pháp lý:

  • Quyết định số 1206/2004/QĐ-UBND ngày 11/12/2004 của Ủy ban nhân dân tỉnh Đồng Tháp phê duyệt quy hoạch phát triển mạng lưới giao thông vận tải giai đoạn 1999 - 2020, định hướng đến năm 2030.
  • Văn bản số 215/UB-GTXD ngày 26/03/2005 của UBND tỉnh Đồng Tháp cho phép Sở Giao thông Vận tải lập dự án đầu tư và nghiên cứu xây dựng Cầu A.
  • Văn bản số 260/UB-GTXD ngày 17/04/2005 của UBND tỉnh Đồng Tháp cho phép mở rộng phạm vi nghiên cứu Cầu E về phía Tây sông Vàm Cỏ.
  • Văn bản số 1448/CĐS-QLĐS ngày 14/08/2001 của Cục Đường sông Việt Nam quy định cấp kỹ thuật luồng lạch.

3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Đồ án xác định các nhiệm vụ cụ thể:

  1. Thu thập, phân tích hiện trạng kinh tế - xã hội, mạng lưới giao thông và dự báo lưu lượng xe trên tuyến đến năm 2030.
  2. Khảo sát các điều kiện tự nhiên, khí tượng thủy văn và địa chất công trình tại vị trí tuyến vượt sông Vàm Cỏ.
  3. Đề xuất 3 phương án kết cấu cầu (kết cấu phần trên, kết cấu phần dưới, công nghệ thi công).
  4. Tính toán sơ bộ tải trọng, nội lực, kiểm toán móng cọc khoan nhồi và xác định khối lượng vật liệu.
  5. Lập tổng mức đầu tư chi tiết và so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa các phương án.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Tuyến đường tránh thị xã C và công trình Cầu A vượt sông Vàm Cỏ.
  • Phạm vi không gian: Điểm vượt sông Vàm Cỏ kết nối hai huyện C và D, thuộc tỉnh Đồng Tháp.
  • Phạm vi thời gian: Dữ liệu hiện trạng giai đoạn 2010 - 2013 và dự báo nhu cầu giao thông phân kỳ 2013 - 2016, 2016 - 2020 và tầm nhìn đến năm 2030.

Cơ sở lý thuyết, tiêu chuẩn và phương pháp tính toán

1. Quy chuẩn và tiêu chuẩn thiết kế

Đồ án áp dụng quy chuẩn kỹ thuật chuyên ngành giao thông hiện hành tại thời điểm lập dự án:

  • Tiêu chuẩn thiết kế: Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22 TCN 272-05 của Bộ Giao thông Vận tải.
  • Tải trọng thiết kế: Hoạt tải HL-93 (tổ hợp bất lợi nhất của xe tải thiết kế $3$ trục kết hợp tải trọng làn $0,93\text{ T/m}$, xe $2$ trục thiết kế kết hợp tải trọng làn, hoặc $2$ xe tải $3$ trục giảm tải $0,9$ cộng tải trọng làn). Hệ số xung kích cho mố trụ đặc $(1 + \text{IM}/100) = 1,25$.
  • Cấp thông thuyền: Sông cấp V, khổ thông thuyền tĩnh không tĩnh $B \times H = 25\text{ m} \times 3,5\text{ m}$.
  • Tần suất lũ thiết kế: $P = 1%$.
  • Quy mô công trình: Cầu vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép (BTCT), BTCT dự ứng lực (DƯL) và dầm thép liên hợp bản BTCT; khổ cầu $2$ làn xe $K = 11\text{ m}$, lề bộ hành và lan can $2 \times 0,5\text{ m}$, tổng bề rộng $B = 12\text{ m}$, độ dốc ngang mặt cầu $i = 2%$.

2. Điều kiện tự nhiên và dữ liệu đầu vào

  • Khí hậu và thủy văn: Nhiệt độ trung bình năm $27^\circ\text{C}$ (thấp nhất $12^\circ\text{C}$, cao nhất $38^\circ\text{C}$); lượng mưa trung bình $1.520\text{ mm}$ (tập trung $90 - 95%$ vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11); độ ẩm $82,5%$. Các mực nước đặc trưng:
    • Mực nước cao nhất: $\text{MNCN} = +8,80\text{ m}$
    • Mực nước thấp nhất: $\text{MNTN} = +3,00\text{ m}$
    • Mực nước thông thuyền: $\text{MNTT} = +5,60\text{ m}$
    • Khẩu độ thoát nước cầu: $L_0 = 150\text{ m}$
  • Địa chất công trình: Dữ liệu từ $4$ hố khoan khảo sát (lý trình $10\text{ m}$, $60\text{ m}$, $120\text{ m}$, $190\text{ m}$):
    • Lớp 1: Sét dẻo mềm, chỉ số SPT $N_{60} = 3 - 18$.
    • Lớp 2: Á sét.
    • Lớp 3: Cát mịn.
    • Lớp 4: Cát thô, chỉ số SPT $N_{60} = 35$, cường độ chịu nén lõi đá/cát chặt $q_u = 26\text{ MPa}$.

3. Phương pháp tính toán kỹ thuật

  • Tính toán nội lực và phản lực gối: Dùng phương pháp đường ảnh hưởng dưới tác dụng của tĩnh tải giai đoạn 1 ($DC$), tĩnh tải giai đoạn 2 ($DW$) và hoạt tải làn kết hợp xe tải ($LL$). Tổ hợp nội lực kiểm toán ở Trạng thái giới hạn Cường độ I.
  • Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi:
    • Sức chịu tải theo vật liệu cọc ($P_V$) theo Điều A5.4 tiêu chuẩn thiết kế: $P_n = 0,85 \cdot [m_1 \cdot m_2 \cdot f'c \cdot (A_c - A{st}) + f_y \cdot A_{st}]$ với $\phi = 0,75$, bê tông cấp $30$ ($f'_c = 30\text{ MPa}$), thép AII ($f_y = 420\text{ MPa}$, $R_a = 2400\text{ kg/cm}^2$), hàm lượng cốt thép dọc $2%$.
    • Sức kháng mũi cọc trong nền đất/đá ($Q_R$) theo Điều 10.2: $Q_R = \phi \cdot q_p \cdot A_p$, trong đó $q_p = 3 \cdot q_u \cdot K_{sp} \cdot d$, xác định hệ số nứt nẻ $S_d = 400\text{ mm}$, $t_d = 6\text{ mm}$, đường kính cọc $D = 1000\text{ mm}$.

Thiết kế kỹ thuật và so sánh phương án

Tác giả đề xuất 3 phương án kết cấu nhịp để so sánh kỹ thuật và kinh tế trên cùng điều kiện địa hình, địa chất và khẩu độ thoát nước $150\text{ m}$.

1. Tổng hợp thông số kỹ thuật 3 phương án

Thông số kỹ thuật Phương án 1 (PA1) Phương án 2 (PA2) Phương án 3 (PA3)
Loại kết cấu nhịp Dầm đơn giản BTCT DƯL chữ I Dầm đơn giản liên hợp thép - BTCT Dầm hộp BTCT DƯL liên tục
Sơ đồ nhịp $6 \times 27\text{ m}$ $6 \times 27\text{ m}$ $45\text{ m} + 70\text{ m} + 45\text{ m}$
Chiều dài toàn cầu $162,5\text{ m}$ $162,0\text{ m}$ $160,0\text{ m}$
Số lượng dầm chủ / Mặt cắt $5$ dầm I, cao $1,35\text{ m}$, cự ly $2,4\text{ m}$ $6$ dầm thép I cao $1,1\text{ m}$ liên hợp bản BTCT dày $20\text{ cm}$ (tổng cao $1,35\text{ m}$) Dầm hộp thành vách xiên, cao $4,0\text{ m}$ (đỉnh trụ) đến $1,85\text{ m}$ (giữa nhịp)
Dầm ngang / Gia cường $5$ dầm ngang/nhịp ($h_n = 52\text{ cm}$, $b_n = 20\text{ cm}$) $9$ dầm thép U40/nhịp ($L = 1,68\text{ m}$) + $1944$ sườn tăng cường đứng Vách ngăn tại trụ và liên kết dầm hộp
Vật liệu chính Bê tông M300; Cáp DƯL VSL (S-31, S-32); Thép CT3, CT5 Bê tông M400; Thép dầm liên hợp, VSL S-31, S-32; Thép CT3, CT5 Bê tông M400 (dầm), M350 (cọc), M300 (mố trụ); Cáp DƯL
Kết cấu phần dưới Mố U BTCT; Trụ thân đặc mút thừa M300 Mố U BTCT; Trụ thân đặc mút thừa M300 Mố cọc nhẹ BTCT; Trụ thân đặc ($3,5 \times 8,5\text{ m}$) vuốt tròn $R=1,75\text{ m}$
Quy cách móng cọc Cọc khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$ ($6$ cọc/mố, $6$ cọc/trụ) Cọc khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$ Cọc khoan nhồi $D = 1200\text{ mm}$, chiều dài cọc $20\text{ m}$
Biện pháp thi công nhịp Bán lắp ghép bằng giá ba chân lao dầm Chế tạo dầm tại nhà máy, kéo dọc bằng tời/cáp, đổ bê tông bản mặt Đúc hẫng cân bằng đối xứng từ 2 trụ ($9$ đốt $3\text{ m}$ + đốt $K_0$ $14\text{ m}$)

2. So sánh tổng mức đầu tư giữa các phương án

Dự toán chi phí được xác định chi tiết trong văn bản cho Phương án 1 và Phương án 2:

Khoản mục chi phí (VNĐ) Phương án 1 (Dầm I BTCT DƯL) Phương án 2 (Dầm thép liên hợp)
I. Kết cấu phần trên $31.230.761.480$ $24.897.250.000$
- Bê tông dầm/bản $25.565.625.000$ $6.267.500.000$
- Thép dầm chủ / dầm ngang / sườn gia cường — $13.050.025.000$
- Cốt thép thường dầm / lan can $250.800.000$ $1.876.060.000$
- Gối cầu, khe co giãn, thoát nước, chiếu sáng $4.512.500.000$ $764.400.000$
- Lớp phủ mặt cầu (Asphalt, phòng nước) $770.660.480$ $2.707.265.000$
II. Kết cấu phần dưới $18.311.976.000$ $18.311.976.000$
- Bê tông mố, trụ $2.868.900.000$ $8.831.800.000$
- Cốt thép mố, trụ $766.170.000$ $3.706.600.000$
- Cọc khoan nhồi $8.554.000.000$ $8.554.000.000$
- Công trình phụ trợ thi công $3.051.996.000$ $2.452.120.000$
III. Đường hai đầu cầu $312.950.000$ $199.486.000$
Tổng giá trị dự toán xây lắp chính ($A_I$) $49.542.737.480$ $43.408.712.000$
Giá trị xây lắp khác ($A_{II}$) $7.431.410.622$ ($15% A_I$) $7.447.328.100$ ($10% A_I$ + mục phụ)
Tổng giá trị dự toán xây lắp ($A = A_I + A_{II}$) $56.974.148.102$ $50.856.040.100$
Chi phí khác ($B$) $5.697.414.810$ ($10% A$) $8.192.060.910$ ($10% A$ + mục phụ)
Dự phòng trượt giá ($C$) $1.709.224.443$ ($3% A$) $1.709.224.443$ ($5% A$)
Chi phí dự phòng ($D$) $3.133.578.146$ ($5% [A+B]$) $3.133.578.146$ ($6% [A+B]$)
TỔNG MỨC ĐẦU TƯ ($A+B+C+D$) $57.514.365.501$ $63.890.903.600$
Suất vốn đầu tư trên $1\text{ m}^2$ mặt cầu $19.933.237\text{ đ/m}^2$ $21.350.159\text{ đ/m}^2$

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Giới thiệu chung

Chương I trình bày báo cáo nghiên cứu khả thi dự án, phân tích toàn diện bối cảnh kinh tế - xã hội và điều kiện tự nhiên tại khu vực xây dựng:

  • Kinh tế - xã hội: Nông nghiệp Đồng Tháp tăng trưởng $6%$ (2010 - 2013), trong đó trồng trọt chiếm $70%$, chăn nuôi chiếm $30%$. Mục tiêu tăng trưởng nông nghiệp giai đoạn 2013 - 2016 là $8%$, 2016 - 2020 là $10%$. Kim ngạch xuất khẩu dự báo đạt $1\text{ triệu USD}$ (2010) và $3\text{ triệu USD}$ (2020). Dân số toàn tỉnh đạt gần $1,2\text{ triệu người}$ (mật độ $495\text{ người/km}^2$).
  • Hiện trạng giao thông: Mạng lưới đường bộ toàn tỉnh có tổng chiều dài $1000\text{ km}$ ($45%$ đường nhựa, $35%$ đường đá đỏ, $20%$ đường đất). Hệ thống đường thủy khoảng $200\text{ km}$ cho phương tiện từ $1\text{ tấn}$ trở lên lưu thông. Tuyến Tỉnh lộ E là trục giao thông huyết mạch kết nối hai huyện C và D qua sông Vàm Cỏ nhưng hiện phải đi phà và đi xuyên tâm thị xã C.
  • Dự báo tăng trưởng phương tiện (Viện Chiến lược GTVT):
    • Dự báo cao: Ô tô tăng $10%$ (2013 - 2016), $9%$ (2016 - 2020), $7%$ (2020 - 2030); xe máy $3%$; xe thô sơ $2%$.
    • Dự báo thấp: Ô tô tăng $8%$ (2013 - 2016), $7%$ (2016 - 2020), $5%$ (2020 - 2030); xe máy $3%$; xe thô sơ $2%$.
  • Khảo sát tự nhiên: Vị trí tuyến thuộc vùng đồng bằng ven biển, lòng sông ổn định không xói lở; địa chất gồm $4$ lớp từ bùn sét dẻo mềm đến cát thô hạt chặt; thủy văn sông cấp V với biên độ triều dao động từ $\text{MNTN} = +3,00\text{ m}$ đến $\text{MNCN} = +8,80\text{ m}$.

Chương II: Thiết kế cầu và tuyến

Chương II thiết lập các thông số kỹ thuật khống chế và đề xuất giải pháp kiến trúc - kết cấu:

  • Xác định tim tuyến cầu cắt qua sông Vàm Cỏ tại vị trí lòng sông thẳng, khẩu độ thoát nước yêu cầu $L_0 = 150\text{ m}$.
  • Thiết lập quy mô mặt cắt ngang cầu: $B = 12\text{ m}$ gồm phần xe chạy $K = 11\text{ m}$ ($2$ làn xe) và $2$ dải an toàn/lan can rộng $0,5\text{ m}$ mỗi bên.
  • Đề xuất chi tiết $3$ phương án kết cấu:
    1. Phương án 1: Cầu $6$ nhịp giản đơn dầm I BTCT DƯL dài $27\text{ m}$ ($L_{tc} = 162,5\text{ m}$), mố U, trụ thân đặc mút thừa, móng cọc khoan nhồi $D=1\text{ m}$.
    2. Phương án 2: Cầu $6$ nhịp giản đơn dầm thép liên hợp bản BTCT dài $27\text{ m}$ ($L_{tc} = 162\text{ m}$), mố U, trụ thân đặc mút thừa, móng cọc khoan nhồi $D=1\text{ m}$.
    3. Phương án 3: Cầu $3$ nhịp liên tục BTCT DƯL đúc hẫng cân bằng sơ đồ $45\text{ m} + 70\text{ m} + 45\text{ m}$ ($L_{tc} = 160\text{ m}$), trụ thân đặc, móng cọc khoan nhồi $D=1,2\text{ m}$.

Chương III: Tính toán sơ bộ khối lượng các phương án và lập tổng mức đầu tư

Chương III đi sâu vào tính toán tĩnh học, kiểm toán sức chịu tải và lập dự toán:

  • Tính toán tĩnh tải và hoạt tải: Xác định trọng lượng bản thân cấu kiện dầm chủ, dầm ngang, bản mặt cầu, lớp phủ Asphalt ($5\text{ cm}$), lớp bảo vệ ($4\text{ cm}$), tầng phòng nước ($1\text{ cm}$), đệm xi măng ($1\text{ cm}$) và lớp tạo dốc ngang ($1,2\text{ cm}$). Phản lực tác dụng lên đỉnh mố do tĩnh tải giai đoạn 1 ($DC$) và giai đoạn 2 ($DW$) kết hợp hoạt tải $LL$ xe HL-93 được xếp tải bất lợi trên đường ảnh hưởng.
  • Tính toán móng cọc: Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$ theo vật liệu đạt $P_V$ và theo đất nền đạt $Q_R = 0,354\text{ T}$ (mũi cọc ngàm vào tầng cát thô $q_u = 26\text{ MPa}$). Bố trí $6$ cọc khoan nhồi cho một bệ mố và $6$ cọc cho một bệ trụ T3.
  • Biện pháp thi công chi tiết:
    • Thi công mố: Định vị tim cọc, khoan tạo lỗ bằng máy chuyên dụng có ống vách, hạ lồng thép, đổ bê tông dưới nước; đào đất hố móng, đập đầu cọc, đổ bê tông đệm, dựng ván khuôn cốt thép bệ mố, thân mố và tường cánh.
    • Thi công trụ: Dùng phao chở nổi dẫn thiết bị ra vị trí trụ, định vị khung dẫn hướng, đóng vòng vây cọc ván thép, đổ bê tông bịt đáy bằng phương pháp vữa dâng, hút nước hố móng, thi công bệ và thân trụ, nhổ cọc ván thép bằng búa rung.
    • Thi công nhịp: Lắp dựng giá ba chân lao dầm (PA1), kéo dọc bằng tời cáp (PA2), hoặc phân đốt đúc hẫng đối xứng (PA3) gồm đốt $K_0$ dài $14\text{ m}$ trên đỉnh trụ, $9$ đốt đúc hẫng dài $3\text{ m}$/đốt, đốt hợp long $2\text{ m}$ và đốt trên đà giáo $9\text{ m}$. Chiều cao dầm PA3 thay đổi theo hàm bậc hai: $Y_1 = \frac{4,85 - 1,85}{49^2} x^2 + 1,85$.
  • Lập tổng mức đầu tư: Tổng hợp chi phí vật liệu, nhân công, máy thi công, chi phí quản lý dự án, tư vấn, rà phá bom mìn, đền bù giải tỏa, dự phòng phí và tính toán suất đầu tư trên $1\text{ m}^2$ cầu.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

1. Kết quả tính toán chính

  • Xác định đầy đủ các chỉ tiêu hình học và tĩnh học cho các phương án cầu qua sông Vàm Cỏ, đảm bảo khả năng chịu tải HL-93 theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05.
  • Hoàn thành bảng tính toán khối lượng vật tư chi tiết:
    • Phương án 1 sử dụng $1.704,375\text{ m}^3$ bê tông kết cấu phần trên, $385\text{ m}^3$ bê tông asphalt, $510,45\text{ m}^3$ bê tông mố và $924,018\text{ m}^3$ bê tông trụ.
    • Phương án 2 sử dụng $250,7\text{ m}^3$ bê tông dầm liên hợp, $304,35\text{ tấn}$ thép dầm chủ liên hợp, $32,5\text{ tấn}$ thép dầm ngang và $42,12\text{ tấn}$ thép sườn gia cường.
  • Xác định tổng mức đầu tư hoàn chỉnh: Phương án 1 đạt $57,514\text{ tỷ đồng}$ ($19,933\text{ triệu đồng/m}^2$), Phương án 2 đạt $63,890\text{ tỷ đồng}$ ($21,350\text{ triệu đồng/m}^2$).

2. Đề xuất và kiến nghị kỹ thuật của tác giả

  • Về mặt kinh tế: Phương án 1 (Cầu dầm giản đơn BTCT DƯL) có tổng mức đầu tư thấp hơn Phương án 2 khoảng $6,376\text{ tỷ đồng}$ (tiết kiệm $\approx 10%$), suất vốn đầu tư trên mỗi đơn vị diện tích mặt cầu thấp hơn ($19,93\text{ triệu/m}^2$ so với $21,35\text{ triệu/m}^2$).
  • Về mặt thi công: Phương án 1 tận dụng được công nghệ đúc dầm sẵn tại bãi và lắp ghép bằng giá ba chân lao dầm phổ biến trong nước, không phụ thuộc nhiều vào gia công kết cấu thép phức tạp như Phương án 2, phù hợp với năng lực nhà thầu và điều kiện vận chuyển đường thủy tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.

3. Đóng góp của đồ án

  • Xây dựng hồ sơ thiết kế sơ bộ hoàn chỉnh, xử lý đồng bộ từ quy hoạch giao thông, số liệu khảo sát tự nhiên đến mô hình tính toán kết cấu cầu vượt sông lớn.
  • Thiết lập hệ thống bảng tính toán chi tiết từ tải trọng, nội lực, kiểm toán móng cọc khoan nhồi sâu trên nền đất yếu đến dự toán xây dựng công trình giao thông theo định mức hiện hành.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế trong văn bản: Theo trình bày của tác giả Vũ Hữu Tân, do giới hạn về thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp và kinh nghiệm thực tế ban đầu, đồ án mới dừng lại ở bước thiết kế sơ bộ so sánh 3 phương án; bảng tính toán chi tiết dự toán và nội lực hoàn chỉnh được lập chủ yếu cho Phương án 1 và Phương án 2, trong khi Phương án 3 mới hoàn thiện sơ bộ phần hình học phân đốt, phương trình đường cong đáy dầm và thông số mặt cắt.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Triển khai bước Thiết kế kỹ thuật và Thiết kế bản vẽ thi công chi tiết cho phương án được lựa chọn.
    • Đi sâu phân tích phi tuyến, kiểm toán chi tiết ứng suất mất mát trong cáp DƯL theo thời gian và tác động động đất, gió bão lên kết cấu nhịp liên tục đúc hẫng cân bằng.
    • Thiết kế chi tiết phương án tổ chức giao thông các nút giao đầu cầu trên tuyến vành đai thị xã C.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng:
    • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông, Xây dựng Cầu đường tham khảo phương pháp làm đồ án tốt nghiệp, cách bố trí mặt cắt ngang, phân đốt dầm đúc hẫng và tính toán tải trọng theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05.
    • Kỹ sư thiết kế cầu đường, cán bộ thẩm định dự án giao thông tham khảo số liệu địa chất, thủy văn Đồng bằng sông Cửu Long và quy trình lập tổng mức đầu tư so sánh các phương án kết cấu cầu vượt sông cấp V.
  • Phần nội dung giá trị nhất:
    • Quy trình và công thức giải tích xác định phương trình đường cong Parabol đáy dầm hộp và quy luật thay đổi bề dày bản đáy trong cầu đúc hẫng liên tục (Chương III - PA3).
    • Phương pháp phân tích đường ảnh hưởng, xếp tải hoạt tải HL-93 tính áp lực lên mố trụ đặc và thuật toán tính sức kháng cọc khoan nhồi ngàm vào tầng cát thô $q_u = 26\text{ MPa}$.
    • Cấu trúc lập dự toán chi tiết các hạng mục kết cấu phần trên, kết cấu phần dưới và đường hai đầu cầu.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Cầu A được thiết kế theo quy chuẩn và tải trọng tiêu chuẩn nào?

Công trình được thiết kế vĩnh cửu theo Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22 TCN 272-05 của Bộ GTVT, chịu hoạt tải tiêu chuẩn HL-93 (tổ hợp xe tải thiết kế kết hợp tải trọng làn $0,93\text{ T/m}$), tần suất lũ thiết kế $P = 1%$, đáp ứng khổ thông thuyền sông cấp V ($B \times H = 25\text{ m} \times 3,5\text{ m}$).

2. Ba phương án kết cấu nhịp được đề xuất trong đồ án gồm những loại nào?

Tác giả đề xuất 3 phương án:

  • Phương án 1: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn $6 \times 27\text{ m}$ ($L_{tc} = 162,5\text{ m}$), thi công bằng giá ba chân lao dầm.
  • Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT nhịp giản đơn $6 \times 27\text{ m}$ ($L_{tc} = 162\text{ m}$), thi công lao kéo dọc.
  • Phương án 3: Cầu dầm BTCT DƯL $3$ nhịp liên tục sơ đồ $45\text{ m} + 70\text{ m} + 45\text{ m}$ ($L_{tc} = 160\text{ m}$), thi công đúc hẫng cân bằng.

3. Điều kiện địa chất và thủy văn tại vị trí xây dựng cầu có đặc điểm gì?

Vị trí vượt sông Vàm Cỏ có lòng sông ổn định, khẩu độ thoát nước $150\text{ m}$, mực nước cao nhất $\text{MNCN} = +8,80\text{ m}$, mực nước thấp nhất $\text{MNTN} = +3,00\text{ m}$. Địa chất gồm $4$ lớp: bùn sét dẻo mềm bề mặt ($N_{60} = 3 - 18$), á sét, cát mịn và tầng chịu lực cát thô ($N_{60} = 35$, cường độ nén $q_u = 26\text{ MPa}$).

4. Tổng mức đầu tư và đơn giá trên mỗi mét vuông mặt cầu của Phương án 1 và Phương án 2 chênh lệch ra sao?

Phương án 1 (dầm I BTCT DƯL) có tổng mức đầu tư là $57.514.365.501\text{ VNĐ}$ với đơn giá $19.933.237\text{ đ/m}^2$ mặt cầu. Phương án 2 (dầm thép liên hợp) có tổng mức đầu tư là $63.890.903.600\text{ VNĐ}$ với đơn giá $21.350.159\text{ đ/m}^2$ mặt cầu. Phương án 1 tiết kiệm chi phí xây lắp và tổng mức đầu tư hơn Phương án 2.

5. Quy luật thay đổi chiều cao dầm và phân chia đốt đúc của Phương án 3 được xác định như thế nào?

Chiều cao dầm hộp thay đổi theo đường cong Parabol từ đỉnh trụ ($H_p = 4,0\text{ m}$ hoặc $4,85\text{ m}$) đến giữa nhịp ($h_m = 1,85\text{ m}$) theo phương trình $Y_1 = \frac{H_p - h_m}{L^2} x^2 + h_m$ (với $L = 49\text{ m}$). Phân đốt thi công gồm đốt đỉnh trụ $K_0$ dài $14\text{ m}$, $9$ đốt đúc hẫng dài $3\text{ m}$/đốt, đốt hợp long dài $2\text{ m}$ và đoạn đúc trên đà giáo dài $9\text{ m}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Vũ Hữu Tân đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế sơ bộ công trình Cầu A vượt sông Vàm Cỏ trên tuyến Tỉnh lộ E, tỉnh Đồng Tháp theo quy trình 22 TCN 272-05. Thông qua việc đề xuất, tính toán kết cấu và so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa $3$ phương án (dầm giản đơn BTCT DƯL, dầm thép liên hợp và dầm liên tục đúc hẫng cân bằng), tác giả đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả kinh tế của phương án dầm BTCT DƯL $6 \times 27\text{ m}$. Công trình cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn cao cho công tác thiết kế cầu đường vượt sông trên nền đất yếu khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.