Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG MẶT CẮT NGANG CẦU ĐƯỜNG BỘ TRÊN CAO TRONG THÀNH PHỐ 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC DẠNG MẶT CẮT NGANG CẦU ĐƯỜNG BỘ TRÊN CAO TRONG THÀNH PHỐ ÁP DỤNG TRÊN THẾ GIỚI 1. Ý nghĩa, vai trò của hệ thống cầu đường bộ trên cao trong thành phố Hiện nay, tại các thành phố lớn trên thế giới, các công trình cầu đường bộ trên cao được xây dựng khá nhiều, nó góp phần quan trọng vào việc phát triển kinh tế - xã hội tại các nước. Do điều kiện trong thành phố bị hạn hẹp về diện tích xây dựng, chi phí đền bù giải phóng mặt bằng lớn, thậm chí là rất lớn, nên phương án xây dựng các công trình cầu đường bộ trên cao là khả thi nhất, vừa đảm bảo được nhu cầu đi lại, giải quyết ùn tắc giao thông, tiết kiệm được diện tích xây dựng , vừa tạo được cảnh quan và điểm nhấn trong thành phố.
Với hệ thống các tuyến cầu đường bộ trên cao khi được hoàn thành, sẽ tạo thành một mạng lưới đường giao thông đồng bộ, nối liền các khu đô thị, các trung tâm kinh tế - chính trị của thành phố và khu vực lân cận, giúp cho việc đi lại, thông thương giữa các trung tâm trở nên nhanh chống hơn, tiết kiệm được thời gian và chi phí di chuyển, góp phần thúc đúc đẩy kinh tế phát triển, đời sống của nhân dân được nâng cao. Do điều kiện thi công, tính mỹ quan các công trình cầu đường bộ trên cao trong thành phố có những yêu cầu sau đây: - Thời gian thi công nhanh. - Chiếm dụng mặt bằng xây dựng ít. - Kết cấu mỹ quan, thanh mảnh.
- Ảnh hưởng đến hoạt động xe chạy trong thời gian thi công hạn chế nhất. - Không gây ảnh hưởng đến các công trình xung quanh. - Kết cấu nhịp phù hợp với nhiều mặt bằng và địa hình khác nhau. - Không gây ảnh hưởng đến môi trường.
- Duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, chi phí thấp. Học viên:Trần Hữu Thi Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật --Trang 13-- - Tính dễ thi công. - Kết cấu nhịp dễ tạo hình, nhất là vị trí các chỗ cong trên mặt bằng. Một số hình ảnh của các công trình cầu đường bộ trên cao trong thành phố trên thế giới: Hình 1.1: Cầu Varachha Surat - Ấn Độ Hình 1.2: Cầu Aiims, Delhi - Ấn Độ Học viên:Trần Hữu Thi Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật --Trang 14-- Hình 1.3: Rama IX Flyover Bridge, Thailand Hình 1.4: Thai – Belgium Flyover Bridge, Thailand Học viên:Trần Hữu Thi Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật --Trang 15-- Hình 1.5: Srinakarin Flyover Bridge Hình 1.6: Muslim Town Flyover Bridge - Pakistan 1.
Các dạng mặt cắt ngang cầu được áp dụng cho các công trình cầu trên cao trong thành phố trên thế giới Hệ thống các tuyến đường bộ trên cao trong các thành phố lớn của các nước phát triển khá là hoàn thiện như Đức, Mỹ, Nhật Bản, Ấn Độ, Thái Lan,…. đã góp phần quan trọng vào sự phát triển kinh tế-xã hội, văn hóa tại các nước này. Các công trình này không những giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông, giúp cho việc di Học viên:Trần Hữu Thi Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật --Trang 16-- chuyển, lưu thông hàng hóa trở nên nhanh chóng góp phần vào việc phát triển kinh tế của thành phố mà nó còn là sự khẳng định cho trình độ phát triển về cơ sở hạ tầng tại các nước. Thúc đẩy mọi mặt của đời sống kinh tế - xã hội phát triển, nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của người dân.1: Thống kê một số công trình cầu trên cao trên thế giới TT Tên dự án Dạng mặt cắt Quốc gia ngang 1 Panapat flyover bridge Dầm I Ấn Độ 2 Muslim town flyover bridge Dầm I và dầm Pakistan hộp 3 Thane flyover bridge Dầm hộp Ấn Độ 4 Hebbal flyover bridge Dầm bản rỗng Ấn Độ 5 Visweswarayya flyover bridge Dầm I Ấn Độ 6 Varachha flyover bridge Dầm bản rỗng Ấn Độ 7 AJC Bose flyover bridge Dầm hộp thép Ấn Độ 8 The Seri-Thai flyover bridge Dầm bản rỗng Thái Lan 9 SH58 Ramp flyover bridge Dầm thép liên Mỹ hợp 10 Rama IX flyover bridge Dầm I Thái Lan 11 Thai-Belgium flyover bridge Dầm thép I liên Thái Lan hợp 12 Srinakarin flyover bridge Dầm I Pakistan Học viên:Trần Hữu Thi Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật --Trang 17-- 1.
Xu hướng xây dựng các tuyến đường bộ trên cao tại Việt Nam Tại Việt Nam thì vấn đề ùn tắc giao thông, tai nạn giao thông là những vấn đề nhức nhối hiện nay, đặc biệt là hai thành phố lớn nhất cả nước là Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Các vấn đề trên không những gây nên những thiệt hại về của cải, sức khỏe thậm chí cả mạng sống của con người. Đó là sự kìm hãm sự phát triển bền vững của thành phố, nhất là trong thời kỳ đẩy nhanh tiến độ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Nhìn thấy được điều này, để giải các vấn đề về tại nạn giao thông, ùn tắc giao thông, nạn kẹt xe xảy ra hàng giờ, hàng ngày hiện nay thì Chính phủ, Bộ Giao thông vận tải và lãnh đạo thành phố đã thực hiện nhiều biện pháp khác nhau, mà trong đó biện pháp xây dựng các công trình cầu vượt nhẹ bằng thép tại các nút giao bước đầu đã mang lại những tín hiệu tích cực, làm giảm thiểu hiện tượng kẹt xe hàng giờ tại các nút giao.7: Cầu vượt nút giao Thái Hà – Chùa Bộc (Hà Nội) Học viên:Trần Hữu Thi Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật --Trang 18-- Hình 1.8: Cầu vượt nút giao Hàng Xanh (Thành phố Hồ Chí Minh) Những đâu chỉ là những giải pháp tạm thời, về lâu dài thì thành phố cần xây dựng hoàn thiện hệ thống giao thông cơ sở hạ tầng hoàn hiện, có tính bền vững phục vụ đi lại, vận chuyển hàng hóa, tốc độ đô thị hóa, mật độ tăng dân số ngày càng tăng cao.
Theo như những quy hoạch đã được phê duyệt thì hệ thống giao thông trong tương lại tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh khá hoàn chỉnh như các tuyến đường sắt đô thị trên cao, các tuyến Metro, xe điện… Bên cạnh đó thì một hệ thống các tuyến đường bộ trên cao cũng sẽ được xây dựng để góp vào mạng lưới giao thông cơ sở hạ tầng của thành phố. Chẳng hạn, ví dụ như tại thành phố Hồ Chí Minh, thì căn cứ theo quy hoạch thành phố thì trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh sẽ xây dựng 3 tuyến đường bộ trên cao gồm: - Tuyến đường trên cao số 1 - Tuyến đường trên cao số 2 - Tuyến đường trên cao số 3 Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng các phương án là cần thiết. Trong đó, nghiên cứu về mặt khoa học kỹ thuật cho việc áp dụng các tuyến đường bộ trên cao cũng là một việc làm cấp bách hiện nay. Trong các bộ phận của công trình cầu thì dạng kết cấu nhịp đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc biện pháp tổ thi công, khai thác, duy tu bảo dưỡng sau này.
Hiện nay ở nước ta, theo tiến trình lịch sử phát triển Học viên:Trần Hữu Thi Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật --Trang 19-- của ngành xây dựng cầu thì đã áp dụng rất nhiều dạng kết cấu nhịp khác nhau, từ những dạng kết cấu sơ khai nhất đến những dạng kết cấu tiên tiến hiện đại nhất với những công nghệ thi công hiện đại nhất trên thế giới. Nhưng do những điều kiện đặc thù trong đô thị, thì không thể tùy tiện áp dụng các dạng kết cấu nào cũng được mà cần phải có luận chứng khoa học xác đáng, các luận chứng này có thể là sự đúc kết kinh nghiệm xây dựng lâu nay, cũng có thể tham khảo các công trình đã xây dựng trên thế giới để có thể rút ra những ưu điểm, nhược điểm của từng dạng. Bên cạnh đó, là do trong đô thị thì vấn đề mỹ quan và môi trường cũng cần được xem xét cẩn thận khi lựa chọn phương án. ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC DẠNG MẶT CẮT NGANG CẦU Để có cái nhìn tổng quan hơn về các dạng kết cấu nhịp đã xây dựng, đang xây dựng và có thể sẽ được áp dụng trong tương lai tại nước ta.
Tác giả tổng hợp thống kê ưu điểm, nhược điểm, phạm vi áp dựng của tất cả các dạng mặt cắt ngang, để từ đó bước đầu có những đánh giá sơ bộ về những dạng mặt cắt nào có thể áp dụng cho cầu trên cao trong thành phố. Hiện nay, các dạng kết cấu nhịp sử dụng các loại vật liệu khác nhau khá phổ biến và phong phú, từ sơ khai nhất cho đến những công nghệ vật liệu tiên tiến, hiện đại nhất trên thế giới. Theo xu hướng phát triển của nhân loại, thì ngày nay công nghệ bê tông cường độ cao, thép cường độ cao, thậm chí cả vật liệu polime, composite cũng được áp dụng khá phổ biến. Do đó, các dạng mặt cắt ngang cầu khá đa dạng và phong phú.
Có những dạng đã được áp dụng khá phổ biến tại nước ta, nhưng cũng có những dạng được sử dụng ở một số công trình hoặc chưa được sử dụng. Hiện nay các dạng mặt cắt ngang cầu chủ yếu sử dụng 2 loại là bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực; kết cấu thép. Thậm chí là sự kết hợp liên hợp giữa thép và bê tông cốt thép. Học viên:Trần Hữu Thi Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật --Trang 20-- 1.1 Dầm Super-T Hình 1.9: Dầm Super T được đúc tại công trường Ưu điểm Nhược điểm - Cải thiện điều kiện làm việc: giảm độ - Do cánh dầm rộng nên khi áp võng khi chịu tải, tăng mô men kháng dụng các cầu trên đường cong, có nứt.
siêu cao cần phải có biện pháp xử lý - Sử dụng hiệu quả vật liệu cường độ cao. bề rộng cánh và tránh tạo bản mặt - Tăng cường độ chống cắt và xoắn. cầu quá dày. - Tăng khả năng chịu mỏi và phục hồi độ - Dầm được chế tạo theo phương võng sau khi nứt.
pháp căng trước thích hợp với chế - Ổn định : khi cẩu lắp, dầm không cần tạo trong công xưởng. Kết cấu bê bất cứ liên kết ngoài để giữ ổn định - khi tông thành mỏng đòi hỏi cao về mà sự mất ổn định theo phương ngang do công tác quản lý chất lượng. uốn kết hợp xoắn đối với các dầm dài là - Một trong những vấn đề nảy sinh mối lo ngại trong quá trình thi công. sớm nhất là vết nứt dọc tại đuôi - Hình dáng đẹp : dầm có mặt đáy dạng dầm lúc giải phóng kích sau khi đã dầm hộp với ít góc cạnh nên được xem xử lý nhiệt ẩm dầm bằng hơi nước.