Giới thiệu dự án

Dự án thiết kế cầu Kim Tân bắc qua sông Bưởi, tọa lạc tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa, đóng vai trò xung yếu trên hành lang kết nối Quốc lộ 45 (lý trình Km 20+186 đến Km 20+330). Theo thống kê ngành giao thông vận tải khu vực Bắc Trung Bộ, lưu lượng vận tải hàng hóa và hành khách liên huyện qua sông Bưởi tăng trưởng trung bình 8.5% - 11.2%/năm, tạo áp lực hạ tầng đáng kể lên mạng lưới giao thông đường bộ địa phương.

Cầu Kim Tân hiện hữu sau nhiều năm vận hành đã xuống cấp nghiêm trọng: mặt cầu hẹp, khả năng chịu tải suy giảm, không đáp ứng được các phương tiện tải trọng lớn và tạo thành điểm nghẽn giao thông đối với tuyến Quốc lộ 45 đã được mở rộng hai đầu.

                  SƠ ĐỒ TRẮC DỌC CẦU KIM TÂN (4 x 38m = 152m)
   Mố A (Km 20+186)                                          Mố B (Km 20+330)
   MNTT: 16.50m -------------------------------------------------------------
   MNTN: 14.30m .............................................................
   Lớp 1: Sét có độ sệt (4.78m)
   Lớp 2: Cát pha sét hạt nhỏ (8.90m)
   Lớp 3: Cát hạt nhỏ chặt (N_SPT = 55, mũi cọc cắm sâu 10.98m)

Mục tiêu kỹ thuật và kinh tế của dự án bao gồm:

  1. Thiết kế công trình cầu vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) chịu tải trọng thiết kế tiêu chuẩn HL-93 và hoạt tải người đi bộ $300 \text{ daN/m}^2$ ($3.0 \text{ kN/m}^2$).
  2. Thiết lập sơ đồ nhịp tối ưu $4 \times 38\text{m} = 152\text{m}$ (khẩu độ thoát nước $L_0 \ge 144\text{m}$), đảm bảo tĩnh không thông thuyền sông cấp V ($B \ge 25\text{m}$, $h \ge 3.5\text{m}$).
  3. Quy hoạch mặt cắt ngang đồng bộ: bề rộng cầu $B = 9.0\text{m} (\text{làn xe}) + 2 \times 1.0\text{m} (\text{lề bộ hành}) + 2 \times 0.5\text{m} (\text{gờ lan can}) = 12.0\text{m}$.
  4. Tối ưu hóa giải pháp kết cấu phần dưới (móng cọc khoan nhồi $\varnothing 1000\text{mm}$) cắm vào tầng địa chất chịu lực ổn định.
  5. Kiểm soát tổng mức đầu tư không vượt quá 77 tỷ VNĐ, rút ngắn tiến độ thi công xuống dưới 18 tháng.

Giải pháp lựa chọn là sơ đồ cầu dầm giản đơn BTCT DƯL tiết diện chữ I căng trước kết hợp bản mặt cầu đổ tại chỗ (hệ bán lắp ghép). Giải pháp này cân bằng giữa độ võng, độ bền mỏi và tính khả thi trong năng lực gia công của các nhà thầu nội địa so với phương án dầm thép liên hợp.

Phạm vi đồ án tập trung vào tính toán thủy văn, địa chất, lập phương án so sánh kinh tế - kỹ thuật, thiết kế chi tiết bản mặt cầu, dầm chủ, mố trụ và móng cọc khoan nhồi theo quy trình LRFD. Giới hạn nghiên cứu không bao gồm khảo sát trắc địa mở rộng ngoài phạm vi hai đầu cầu vượt quá 500m.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Quá trình khảo sát địa chất công trình xác định 3 tầng địa tầng chính:

  • Lớp 1: Sét có độ sệt cao, khả năng chịu tải yếu, chiều dày phân bố trung bình 4.78m.
  • Lớp 2: Cát pha sét hạt nhỏ, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng, chiều dày 8.90m.
  • Lớp 3: Cát hạt nhỏ kết cấu chặt ($N_{\text{SPT}} = 55$), khả năng chịu tải mũi cọc lớn, chiều dày khảo sát 10.98m.

Số liệu thủy văn tại vị trí tim cầu ghi nhận: Mực nước cao nhất ($\text{MNCN}$) = $+18.60\text{m}$, Mực nước thông thuyền ($\text{MNTT}$) = $+16.50\text{m}$, Mực nước thấp nhất ($\text{MNTN}$) = $+14.30\text{m}$.

Tiêu chí đánh giá Phương án 1: Dầm chữ I BTCT DƯL (Đề xuất) Phương án 2: Dầm thép liên hợp BTCT Hiện trạng cầu cũ
Khả năng vượt nhịp Tối ưu ở khẩu độ $30 - 42\text{m}$ ($L = 38\text{m}$) Rất tốt cho nhịp lớn ($35 - 60\text{m}$) Nhịp ngắn, hạn chế dòng chảy
Tổng mức đầu tư 76.028 tỷ VNĐ (43.99 triệu/$\text{m}^2$) 85.688 tỷ VNĐ (49.58 triệu/$\text{m}^2$) Không đáp ứng tải trọng mới
Chi phí bảo trì Thấp, độ bền cao trong môi trường nhiệt đới Rất cao (sơn chống gỉ định kỳ bản thép) Hư hỏng kết cấu liên tục
Nguồn cung vật tư Chủ động 100% trong nước (Xi măng, cát, đá) Thép tấm cường độ cao phải nhập khẩu Cũ kỹ, chắp vá
Thi công lắp dựng Đúc sẵn tại bãi, cẩu lắp bằng giá lao 3 chân Lắp ráp mối nối bu lông cường độ cao/hàn Thủ công

Phân loại yêu cầu theo mô hình MoSCoW:

  • Must have: Tải trọng HL-93; sơ đồ $4 \times 38\text{m}$; cọc khoan nhồi $\varnothing 1000\text{mm}$ cắm tầng 3; tĩnh không thông thuyền cấp V.
  • Should have: Tấm đan BTCT đúc sẵn $80\text{mm}$ làm ván khuôn không tháo; gối cao su cốt bản thép; khe co giãn cao su bản thép nối ray.
  • Could have: Đèn LED chiếu sáng tiết kiệm điện bố trí so le khoảng cách 38m; ống thoát nước composite chịu ăn mòn.
  • Won't have: Kết cấu dầm hộp đúc hẫng cân bằng (không hiệu quả kinh tế cho khẩu độ nhịp $38\text{m}$).

Thiết kế hệ thống

Mặt cắt ngang cầu gồm 5 dầm chủ chữ I bằng BTCT DƯL, chiều cao dầm $H = 1.75\text{m}$, khoảng cách giữa các dầm là $2.4\text{m}$. Bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ dày $200\text{mm}$ liên kết cùng dầm chủ thông qua cốt thép chờ và vấu neo, tạo thành tiết diện liên hợp giai đoạn 2.

                           MẶT CẮT NGANG CẦU (B = 12m)

Thông số vật liệu và quy chuẩn kỹ thuật:

  • Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272-05 (Bộ Giao thông Vận tải), tương đương AASHTO LRFD Bridge Design Specifications.
  • Bê tông: Dầm chủ dùng mác M500 ($f_c' = 30\text{ MPa}$ tính toán, cường độ nén quy định đạt $40 - 50\text{ MPa}$ tại 28 ngày); bê tông mố trụ mác M300 ($f_c' = 24\text{ MPa}$); vữa bơm ống gen mác M150.
  • Cốt thép dự ứng lực: Tao thép cường độ cao 7 sợi $\varnothing 15.2\text{mm}$ (Grade 270), diện tích tiết diện $A_s = 140\text{ mm}^2$, giới hạn bền $f_{pu} = 1860\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 197000\text{ MPa}$, hệ thống neo công nghệ VSL (Thụy Sỹ) mã hiệu S-31, S-32.
  • Cốt thép thường: Thép có gờ nhóm AIII/CB400-V ($f_y = 400\text{ MPa}$) cho kết cấu chịu lực chính; thép tròn trơn AI/CB240-T cho cốt đai và cốt cấu tạo.

Methodology

Dự án áp dụng phương pháp thiết kế hệ số tải trọng và sức kháng (LRFD). Tiến độ thi công tổng thể 18 tháng được phân kỳ chặt chẽ:

  • Tháng 1 - 3: Khảo sát chi tiết, giải phóng mặt bằng, san ủi đắp bãi đúc dầm và đường công vụ.
  • Tháng 4 - 9: Thi công móng cọc khoan nhồi $\varnothing 1000\text{mm}$, đài móng, thân mố trụ T1, T2, T3, mố A, mố B.
  • Tháng 6 - 12: Đúc dầm I 38m tại bãi đúc hiện trường, căng kéo cáp DƯL, bơm vữa bảo vệ ống gen.
  • Tháng 13 - 15: Lao lắp 20 phiến dầm bằng giá lao 3 chân, đổ bê tông mối nối ướt và dầm ngang.
  • Tháng 16 - 17: Thi công bản mặt cầu, lớp chống thấm, thảm bê tông nhựa Asphan, gờ chắn, lan can.
  • Tháng 18: Lắp đặt khe co giãn, hệ thống chiếu sáng, thoát nước, thử tải tĩnh/động và nghiệm thu bàn giao.

Hệ thống quản lý chất lượng tuân thủ ISO 9001:2015, kiểm soát rủi ro hang caster/sụt vách hố khoan bằng dung dịch Polymer/Bentonite và kiểm tra tính toàn vẹn thân cọc bằng phương pháp siêu âm (Sonic Logging) 100% số cọc.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình tính toán kết cấu được thực hiện qua các thuật toán cơ học giải tích và mô hình hóa đường ảnh hưởng, phân tích các tổ hợp trạng thái giới hạn (TTGH) theo 22 TCN 272-05.

// Mô phỏng thuật toán kiểm tra ứng suất nứt bản mặt cầu theo 22 TCN 272-05
#include <stdio.h>
#include <math.h>

typedef struct {
    double Mu_strength1; // N.mm (Mômen uốn TTGH Cường độ I)
    double M_service1;    // N.mm (Mômen uốn TTGH Sử dụng I)
    double fc_prime;      // MPa (Cường độ nén bê tông: 30 MPa)
    double fy;            // MPa (Giới hạn chảy của cốt thép: 400 MPa)
    double b;             // mm (Bề rộng dải bản tính toán: 1000 mm)
    double h;             // mm (Chiều dày bản: 185 mm có hiệu)
    double cover;         // mm (Lớp bê tông bảo vệ: 30 mm)
    double z_param;       // N/mm (Môi trường khắc nghiệt: 23000 N/mm)
} DeckSlab;

int verify_crack_control(DeckSlab slab, double As_calc, double d_eff) {
    double dc = slab.cover + 8.0; // Khoảng cách tới trọng tâm thép (No. 15 phi 16)
    double A_eff = 2.0 * dc * 150.0; // Diện tích bê tông bao quanh cốt thép (bước cốt thép 150mm)
    double f_sa_max = slab.z_param / cbrt(dc * A_eff); // Ứng suất kéo cho phép
    if (f_sa_max > 0.6 * slab.fy) {
        f_sa_max = 0.6 * slab.fy; // Khống chế 0.6 * fy = 240 MPa
    }
    
    // Giả định trục trung hòa x và mômen quán tính nứt I_cr (n = Es/Ec = 7)
    double x = 37.2; // mm
    double I_cr = 94045.3 * 1000.0; // mm4 tính cho dải 1m
    double y = d_eff - x;
    double f_s_actual = 7.0 * (slab.M_service1 * y) / I_cr; // Ứng suất kéo thực tế trong thép
    
    printf("f_s_actual = %.2f MPa | f_sa_allowed = %.2f MPa\n", f_s_actual, f_sa_max);
    return (f_s_actual <= f_sa_max); // Trả về 1 nếu đạt điều kiện khống chế nứt
}

Tổ hợp nội lực tại các trạng thái giới hạn:

  1. TTGH Cường độ I: $$Q = \eta \left[ 1.25 DC + 1.50 DW + 1.75 (LL + IM) \right]$$ Trong đó: Hệ số điều chỉnh $\eta = 1.0$; hệ số làn xe $m = 0.85$; hệ số xung kích hoạt tải $(1 + IM) = 1.25$.
  2. Sức kháng danh định và điều kiện uốn của dải bản mặt cầu: $$M_n = A_s f_y \left( d - \frac{a}{2} \right) \ge \frac{M_u}{\phi}$$ Với $\phi = 0.90$, $a = \frac{A_s f_y}{0.85 f_c' b}$. Chiều cao có hiệu chịu mômen dương $d^+ = 152\text{mm}$, chịu mômen âm $d^- = 147\text{mm}$.
  3. Sức chịu tải cọc khoan nhồi theo đất nền (theo Reese & O'Neill 1988, Reese & Wright 1977): $$Q_r = \phi_{qp} q_p A_p + \phi_{qs} \sum (q_{s,i} A_{s,i})$$ Với $\phi_{qp} = 0.55$, $\phi_{qs} = 0.65$; mũi cọc đặt tại tầng 3 ($N = 55$) có sức kháng đơn vị $q_p = 0.057 \times 55 = 3.135\text{ MPa} = 313.5\text{ T/m}^2$, cho ra $Q_p = 246.1\text{ T}$. Tổng sức chịu tải tính toán theo đất nền $Q_r = 713.56\text{ T} \approx 7135.6\text{ kN}$.

Testing và validation

Kết quả kiểm tra khả năng chịu lực của các cấu kiện chính chứng minh độ tin cậy kết cấu:

+-------------------------------------------------------------------------------+
| KIỂM TOÁN NỘI LỰC VÀ BIÊN ĐỘ AN TOÀN THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I (22 TCN 272-05)    |
+--------------------------+-------------------+-----------------+--------------+
| Hạng mục cấu kiện        | Giá trị tác dụng  | Sức kháng tính  | Hệ số an toàn|
|                          | tính toán (Mu/Vu) | toán (Phi*Mn/Vn)| dự trữ (%)   |
+--------------------------+-------------------+-----------------+--------------+
| Bản mặt cầu (Mômen dương)| 45.77 kN.m/m      | 58.74 kN.m/m    | + 28.34%     |
| Bản mặt cầu (Mômen âm)   | 48.28 kN.m/m      | 56.45 kN.m/m    | + 16.92%     |
| Dầm chủ L/2 (Mômen uốn)  | 3748.35 kN.m      | 4890.20 kN.m    | + 30.46%     |
| Dầm chủ gối (Lực cắt)    | 400.88 kN         | 612.50 kN       | + 52.79%     |
| Cọc móng mố A (Tải đứng) | 2704.18 kN/cọc    | 7135.60 kN/cọc  | + 163.87%    |
| Cọc móng trụ T2 (Tải đứng| 3614.46 kN/cọc    | 7118.00 kN/cọc  | + 96.93%     |
+--------------------------+-------------------+-----------------+--------------+

Kiểm tra trạng thái giới hạn nứt mỏi và độ võng:

  • Ứng suất kéo thực tế trong cốt thép bản mặt cầu dưới tải trọng khai thác: $f_s = 171.17\text{ MPa} < f_{sa} = 240.0\text{ MPa}$ (Đạt).
  • Độ võng do hoạt tải lớn nhất tại giữa nhịp dầm chủ: $\Delta_{\max} = 23.4\text{ mm} < [\Delta] = \frac{L}{800} = \frac{37400}{800} = 46.75\text{ mm}$ (Đảm bảo độ cứng chống uốn).

Kết quả đạt được

Dự án đã hoàn thành toàn bộ khối lượng thiết kế kỹ thuật phục vụ thi công, đáp ứng 100% các tiêu chí nghiệm thu đề ra ban đầu:

Hạng mục mục tiêu Chỉ tiêu thiết kế đề ra Kết quả thực tế đạt được Đánh giá
Quy mô tải trọng HL-93 + Người $300\text{ daN/m}^2$ Chịu tải an toàn 100% tổ hợp HL-93 Đạt chuẩn vĩnh cửu
Số lượng dầm chủ 5 dầm I/nhịp $\times$ 4 nhịp 20 phiến dầm đúc sẵn dài 38m Đạt chuẩn hình học
Móng cọc mố trụ Cọc nhồi $\varnothing 1000\text{mm}$, sâu 20-25m 30 cọc (Mố A: 6, Mố B: 6, T1-T3: 18) Cắm sâu tầng cát chặt
Tổng mức đầu tư $< 77.0\text{ tỷ VNĐ}$ 76.028.167.000 VNĐ Tiết kiệm 971 triệu VNĐ
Suất vốn đầu tư $< 45\text{ triệu VNĐ/m}^2$ 43.997.782 VNĐ/$\text{m}^2$ Tối ưu kinh tế

Đổi mới và đóng góp

Thiết kế cầu Kim Tân mang lại các giải pháp cải tiến kỹ thuật trong xây dựng cầu đường nhịp vừa:

                            SO SÁNH TỔNG MỨC ĐẦU TƯ
  ==> Tiết kiệm trực tiếp: 9.66 Tỷ VNĐ (~11.27%) & giảm 80% chi phí duy tu mòn gỉ
  1. Ứng dụng giải pháp ván khuôn tự mang bằng tấm đan BTCT đúc sẵn dày 80mm: Bản đan đặt trực tiếp lên cánh trên dầm chữ I đóng vai trò ván khuôn đáy, sau đó cùng làm việc với lớp bê tông đổ tại chỗ dày 120mm tạo thành bản mặt cầu 200mm hoàn chỉnh. Giải pháp này loại bỏ 100% hệ thống ván khuôn treo dưới sông, tăng tốc độ thi công mặt cầu lên 35% và đảm bảo an toàn lao động tuyệt đối trên cao.
  2. Cấu hình cáp dự ứng lực căng trước tối ưu hóa: Sử dụng tao cáp 7 sợi $\varnothing 15.2\text{mm}$ cường độ cao bố trí theo đường cong parabol uốn cong kết hợp neo dẹt VSL. Cấu hình này triệt tiêu hoàn toàn ứng suất kéo thớ dưới đáy dầm giai đoạn khai thác và khống chế ứng suất nén thớ trên giai đoạn chế tạo không vượt quá $0.55 f_{ci}'$.
  3. Hiệu quả kinh tế vượt trội so với phương án dầm thép: Tiết kiệm trực tiếp 9.660.367.480 VNĐ (tương đương giảm 11.27% tổng mức đầu tư) so với phương án dầm thép liên hợp bản BTCT. Đồng thời, trong vòng đời dự án 50 năm, kết cấu BTCT dầm I giảm 80% chi phí bảo dưỡng định kỳ nhờ loại trừ nguy cơ rỉ sét bản thép dưới khí hậu nhiệt đới gió mùa ven biển.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Cầu Kim Tân là công trình huyết mạch phục vụ thông thương kinh tế vùng nguyên liệu mía đường, lâm sản và vật liệu xây dựng của huyện Thạch Thành, nối kết trực tiếp huyện Vĩnh Lộc và thành phố Thanh Hóa thông qua Quốc lộ 45.

Quy trình công nghệ triển khai tại hiện trường:

  • Thi công cọc khoan nhồi: Sử dụng máy khoan xoay phản tuần hoàn, tạo lỗ dưới dung dịch giữ thành hố khoan Bentonite; hạ lồng thép tăng cường; đổ bê tông dưới nước bằng phương pháp vữa dâng (ống rút thẳng đứng - ÔRTĐ) liên tục nhằm ngăn ngừa hiện tượng phân tầng bê tông.
  • Thi công kết cấu phần dưới vượt dòng chảy: Đóng vòng vây cọc ván thép Larssen, đổ bê tông bịt đáy dày 1.0m, bơm hút nước hố móng và lắp dựng ván khuôn thép định hình thi công bệ trụ và thân trụ đặc vuốt tròn hai đầu ($R = 0.8\text{m}$) giảm thiểu xói lở chân công trình.
  • Lao lắp dầm chủ: Dầm I được đúc tại bãi đúc đầu cầu, vận chuyển bằng xe con goòng trên đường ray, sau đó sử dụng giá lao 3 chân chuyên dụng lắp đặt tuần tự từ Mố A sang Mố B.
       QUY TRÌNH THI CÔNG TRỤ CẦU & KẾT CẤU NHỊP DẦM CHỮ I

Cơ cấu chi phí tổng mức đầu tư dự án (76.028 tỷ VNĐ):

  • Chi phí xây dựng kết cấu phần trên: 31.664.440.000 VNĐ (41.65%).
  • Chi phí xây dựng kết cấu phần dưới: 25.174.800.000 VNĐ (33.11%).
  • Dự toán xây lắp khác & phụ trợ: 5.683.924.000 VNĐ (7.48%).
  • Chi phí khảo sát thiết kế, tư vấn, quản lý dự án, đền bù: 6.252.316.400 VNĐ (8.22%).
  • Dự phòng phí và trượt giá: 7.252.687.024 VNĐ (9.54%).

Hạn chế và hướng phát triển

Mặc dù phương án dầm I BTCT DƯL tối ưu về mặt chi phí và kỹ thuật lắp ghép, dự án vẫn còn một số điểm cần lưu ý:

  • Chiều cao dầm $H = 1.75\text{m}$ kết hợp với tĩnh không thông thuyền cấp V đòi hỏi đắp nền đường đầu cầu cao, làm tăng khối lượng đất đắp bao mố và tường cánh chữ U.
  • Trọng lượng phiến dầm lớn ($\approx 76\text{ tấn/dầm}$) đòi hỏi thiết bị cẩu lắp và giá lao 3 chân phải được kiểm định tải trọng nghiêm ngặt trước khi vận hành.

Hướng nghiên cứu và nâng cấp tiếp theo:

  1. Nghiên cứu áp dụng dầm Super-T hoặc dầm chữ T ngược cải tiến nhằm giảm chiều cao kiến trúc dầm xuống $1.4 - 1.5\text{m}$, hạ thấp cao độ đường đầu cầu.
  2. Tích hợp mô hình thông tin công trình (BIM - Building Information Modeling) 4D/5D trong quản lý tiến độ và chi phí thi công thực tế.
  3. Bổ sung hệ thống quan trắc sức khỏe công trình (Structural Health Monitoring - SHM) bằng cảm biến sợi quang (FBG) gắn chìm trong dầm chủ nhằm theo dõi ứng suất và biến dạng theo thời gian thực.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Cầu đường: Nguồn tài liệu tham khảo hoàn chỉnh về quy trình tính toán dầm I DƯL, bản mặt cầu, mố trụ và móng cọc khoan nhồi bám sát tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 / AASHTO LRFD.
  • Kỹ sư thiết kế và Tư vấn giám sát: Cung cấp bộ số liệu thực chứng, bảng tính nội lực, sơ đồ bố trí cọc và các công thức kiểm toán độ nứt, độ võng, sức kháng cắt theo LRFD.
  • Doanh nghiệp và Nhà thầu thi công (CIENCO, Công ty Cầu 14): Bộ quy trình biện pháp thi công chi tiết từ định vị phao nổi, hạ cọc khoan nhồi phương pháp ÔRTĐ đến sơ đồ vận hành giá lao 3 chân, tối ưu hóa thiết bị sẵn có.
  • Cơ quan quản lý Nhà nước và Chủ đầu tư (UBND tỉnh Thanh Hóa): Cơ sở dữ liệu thẩm định tổng mức đầu tư, định mức đơn giá xây lắp và phương án phân kỳ vốn khoa học.

Câu hỏi thường gặp

  1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai giải pháp dầm I 38m BTCT DƯL?
    Cần bãi đúc dầm phẳng có nền gia cố đủ chịu tải trọng $80\text{ tấn}$, bệ căng cáp chịu lực đầu hồi, thiết bị kích thủy lực đồng bộ đã hiệu chuẩn sai số lực kéo $< 2%$, hệ thống trộn bê tông M500 tự động khống chế độ sụt $8 - 12\text{cm}$ và thiết bị bơm ép vữa không co ngót áp lực $\ge 0.8\text{ MPa}$.

  2. Giới hạn chịu tải tối đa của móng cọc khoan nhồi $\varnothing 1000\text{mm}$ trong dự án?
    Sức chịu tải tính toán theo vật liệu cọc $P_v = 7850\text{ kN}$, theo đất nền $Q_r = 7135.6\text{ kN}$. Tải trọng tác dụng lớn nhất tại đáy bệ trụ T2 là $3614.46\text{ kN/cọc}$, bảo đảm hệ số an toàn chịu lực $K = 1.97 > 1.4$ theo quy định LRFD.

  3. Tại sao không sử dụng phương án dầm liên tục đúc hẫng cân bằng?
    Khẩu độ vượt sông Bưởi tại vị trí Kim Tân có bề rộng mặt nước thông thuyền $25\text{m}$, sơ đồ nhịp $4 \times 38\text{m}$ là tối ưu. Phương án đúc hẫng chỉ hiệu quả kinh tế cho nhịp $L \ge 70\text{m}$; áp dụng cho nhịp $38\text{m}$ sẽ làm đội chi phí thiết bị xe đúc và đà giáo lên hơn $40%$.

  4. Biện pháp bảo trì kết cấu dầm bê tông DƯL trong quá trình khai thác?
    Kiểm tra định kỳ gối cầu cao su bản thép 6 tháng/lần, vệ sinh khe co giãn và lỗ thoát nước mặt cầu. Đo độ võng dầm hàng năm; nếu phát hiện vết nứt bề rộng $> 0.2\text{mm}$ cần bơm keo Epoxy áp lực cao xử lý chống ăn mòn cốt thép.

  5. Thời gian hoàn vốn xã hội và hiệu quả đầu tư dự án?
    Với tổng mức đầu tư 76.028 tỷ VNĐ, công trình giúp rút ngắn $25%$ thời gian lưu thông hàng hóa qua sông Bưởi, loại bỏ nguy cơ gián đoạn giao thông mùa lũ, tạo động lực phát triển công nghiệp địa phương với thời gian hoàn vốn kinh tế - xã hội ước tính $6.5\text{ năm}$.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế cầu Kim Tân – Huyện Thạch Thành – Thanh Hóa" đã giải quyết triệt để bài toán nâng cấp hạ tầng giao thông kết nối Quốc lộ 45 vượt qua sông Bưởi. Thông qua việc đối chiếu khoa học giữa các phương án, giải pháp kết cấu dầm giản đơn BTCT DƯL chữ I nhịp $4 \times 38\text{m}$ trên móng cọc khoan nhồi $\varnothing 1000\text{mm}$ đã chứng minh tính ưu việt toàn diện về độ an toàn chịu lực theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05, khả năng tiết kiệm 11.27% chi phí đầu tư (76.028 tỷ VNĐ) và tính khả thi thi công trong thực tế. Công trình hoàn thành sẽ là đòn bẩy hạ tầng quan trọng thúc đẩy giao thương kinh tế và an sinh xã hội bền vững cho tỉnh Thanh Hóa. Các kỹ sư, nhà thầu và cơ quan quản lý có thể ứng dụng trực tiếp tài liệu này làm chuẩn tham chiếu cho các dự án cầu đường nhịp vừa trên cả nước.