Thiết Kế Công Trình Cầu Sông Mã Kết Nối Hai Trung Tâm Kinh Tế Tỉnh Thanh Hóa

Khóa luận tốt nghiệp thiết kế công trình cầu bắc qua sông Mã, kết nối hai trung tâm kinh tế với các khu công nghiệp trọng điểm tỉnh Thanh Hóa.

• Tác giả: Bùi Thế Tân
• Người hướng dẫn: Ths. Phạm Văn Toàn
• Trường học: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Xây dựng cầu đường
• Đề tài: Thiết kế công trình cầu sông Mã nối liền 2 trung tâm kinh tế tỉnh Thanh Hóa
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung về dự án cầu sông Mã

Dự án thiết kế công trình cầu sông Mã nhằm kết nối hai trung tâm kinh tế của tỉnh Thanh Hóa, bao gồm các khu công nghiệp trọng điểm. Cầu này sẽ thay thế phương tiện phà hiện tại, giúp giải tỏa ách tắc giao thông và hoàn thiện mạng lưới hạ tầng giao thông của tỉnh. Dự án được thực hiện dựa trên các căn cứ pháp lý như Quyết định số 1206/2004/QĐ-UBND và các văn bản liên quan khác.

1.1. Mục tiêu và phạm vi dự án

Mục tiêu chính của dự án là nối liền hai huyện C và D, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển kinh tế và kết nối vùng. Phạm vi dự án bao gồm việc khảo sát, thiết kế và xây dựng cầu vượt sông Mã, đáp ứng nhu cầu vận tải và giao thông trong khu vực.

1.2. Căn cứ pháp lý và quy hoạch

Dự án được thực hiện dựa trên các căn cứ pháp lý như Quyết định số 1206/2004/QĐ-UBND và các văn bản liên quan khác. Quy hoạch phát triển mạng lưới giao thông của tỉnh Thanh Hóa giai đoạn 1999-2012 và định hướng đến năm 2020 cũng là cơ sở quan trọng cho việc triển khai dự án.

II. Đặc điểm kinh tế xã hội và hạ tầng giao thông

Tỉnh Thanh Hóa có nền kinh tế đa dạng, với các ngành nông nghiệp, công nghiệp và du lịch phát triển mạnh. Tuy nhiên, hạ tầng giao thông hiện tại chưa đáp ứng được nhu cầu phát triển, đặc biệt là hệ thống đường bộ và đường thủy. Dự án cầu sông Mã sẽ góp phần cải thiện tình trạng này, thúc đẩy phát triển kinh tế và kết nối vùng.

2.1. Hiện trạng kinh tế xã hội

Nông nghiệp là ngành kinh tế chủ đạo của tỉnh, chiếm 70% giá trị sản lượng. Công nghiệp và du lịch cũng đang phát triển, nhưng còn nhiều hạn chế do thiết bị lạc hậu và trình độ quản lý kém. Dự án cầu sông Mã sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các ngành kinh tế này.

2.2. Hiện trạng hạ tầng giao thông

Hệ thống đường bộ của tỉnh có tổng chiều dài 1700 km, trong đó 45% là đường nhựa. Hệ thống đường thủy khoảng 150 km, nhưng khả năng vận chuyển còn hạn chế. Dự án cầu sông Mã sẽ góp phần hoàn thiện mạng lưới giao thông, đáp ứng nhu cầu vận tải và giao thông trong khu vực.

III. Thiết kế cầu và các phương án kỹ thuật

Dự án thiết kế cầu sông Mã bao gồm ba phương án kỹ thuật chính: cầu dầm BTCT DƯL, cầu dầm thép liên hợp BTCT và cầu dầm hộp BTCT DƯL. Mỗi phương án có ưu nhược điểm riêng, được đánh giá dựa trên các tiêu chí như tính khả thi, chi phí và hiệu quả kinh tế.

3.1. Phương án 1 Cầu dầm BTCT DƯL

Phương án này sử dụng cầu dầm BTCT DƯL với 6 nhịp 42m, thi công bằng phương pháp bắc cầu. Phương án này có chi phí thấp và dễ thi công, nhưng khả năng chịu tải và tuổi thọ có thể thấp hơn so với các phương án khác.

3.2. Phương án 2 Cầu dầm thép liên hợp BTCT

Phương án này sử dụng cầu dầm thép liên hợp BTCT với 4 nhịp 60m, thi công bằng phương pháp lao kéo dọc. Phương án này có khả năng chịu tải cao và tuổi thọ dài, nhưng chi phí thi công và bảo trì cao hơn.

3.3. Phương án 3 Cầu dầm hộp BTCT DƯL

Phương án này sử dụng cầu dầm hộp BTCT DƯL với 3 nhịp liên tục, thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng. Phương án này có khả năng chịu tải cao và tuổi thọ dài, nhưng chi phí thi công và bảo trì cao hơn so với phương án 1.

IV. Tính toán sơ bộ khối lượng và tổng mức đầu tư

Dự án thiết kế cầu sông Mã được tính toán sơ bộ về khối lượng vật liệu và tổng mức đầu tư. Các phương án kỹ thuật được đánh giá dựa trên các tiêu chí như chi phí vật liệu, chi phí thi công và hiệu quả kinh tế.

4.1. Khối lượng vật liệu

Khối lượng vật liệu được tính toán dựa trên các phương án kỹ thuật. Phương án 1 sử dụng bê tông cốt thép thường, phương án 2 sử dụng thép liên hợp BTCT và phương án 3 sử dụng bê tông cốt thép dự ứng lực. Khối lượng vật liệu được tính toán chi tiết cho từng phương án.

4.2. Tổng mức đầu tư

Tổng mức đầu tư được tính toán dựa trên các phương án kỹ thuật. Phương án 1 có chi phí thấp nhất, nhưng khả năng chịu tải và tuổi thọ thấp hơn. Phương án 2 và 3 có chi phí cao hơn, nhưng khả năng chịu tải và tuổi thọ cao hơn. Tổng mức đầu tư được tính toán chi tiết cho từng phương án.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Tr-êng ®¹i häc D¢N LËP H¶I PHßNG ®å ¸n tèt nghiÖp Khoa cÇu ®-êng PhÇn 1: ThiÕt kÕ c¬ së Lêi nãi ®Çu Sau h¬n 4 n¨m ®-îc häc tËp vµ nghiªn cøu trong tr-êng §HDL H¶i Phßng, em ®· hoµn thµnh ch-¬ng tr×nh häc ®èi víi mét sinh viªn ngµnh X©y Dùng CÇu §-êng vµ em ®-îc giao nhiÖm vô tèt nghiÖp lµ ®å ¸n tèt nghiÖp víi ®Ò tµi thiÕt kÕ cÇu qua s«ng M·. NhiÖm vô cña em lµ thiÕt kÕ c«ng tr×nh cÇu thuéc s«ng M· nèi liÒn 2 trung t©m kinh tÕ cã nh÷ng khu c«ng nghiÖp träng ®iÓm cña tØnh Thanh Hãa. N¬i tËp chung nh÷ng khu c«ng nghiÖp ®ang thu hót ®-îc sù chó ý cña c¸c doanh nh©n trong vµ ngoµi. Sau gÇn 3 th¸ng lµm ®å ¸n em ®· nhËn ®-îc sù gióp ®ì rÊt nhiÖt tõ phÝa c¸c thÇy c« vµ b¹n bÌ, ®Æc biÖt lµ sù chØ b¶o cña thÇy Ths.Ph¹m V¨n Toµn,TH.S Ph¹m V¨n Th¸i, TH.S TrÇn Anh TuÊn, Ths.Bïi Ngäc Dung ®· gióp ®ì em hoµn thµnh ®å ¸n tèt nghiÖp nµy.

Trong thêi gian lµm ®å ¸n tèt nghiÖp em ®· rÊt cè g¾ng t×m tßi tµi liÖu, s¸ch, vë. Nh-ng do thêi gian cã h¹n, ph¹m vi kiÕn thøc phôc vô lµm ®å ¸n vÒ cÇu réng, v× vËy khã tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. Em rÊt mong nhËn ®-îc sù ®ãng gãp ý kiÕn tõ phÝa c¸c thÇy c« vµ b¹n bÌ, ®Ó ®å ¸n cña em ®-îc hoµn chØnh h¬n. Nh©n nhÞp nµy em xin ch©n thµnh c¸m ¬n c¸c thÇy, c« vµ c¸c b¹n ®· nhiÖt t×nh, chØ b¶o, gióp ®ì em hoµn thµnh ®å ¸n tèt nghiÖp nµy.

Em rÊt mong sÏ cßn tiÕp tôc nhËn ®-îc nh÷ng sù gióp ®ì ®ã ®Ó sau nµy em cã thÓ hoµn thµnh tèt nh÷ng c«ng viÖc cña mét kü s- cÇu ®-êng. Em xin ch©n thµnh c¸m ¬n ! H¶i Phßng, ngµy 3 th¸ng 1 n¨m 2012 Sinh viªn: Bïi ThÕ T©n GVHD: ths.phẠM VĂN TOÀN SV : BÙI THẾ TÂN_110713 trang: 1 Tr-êng ®¹i häc D¢N LËP H¶I PHßNG ®å ¸n tèt nghiÖp Khoa cÇu ®-êng PhÇn 1: ThiÕt kÕ c¬ së PhÇn I ThiÕt kÕ s¬ bé GVHD: ths.phẠM VĂN TOÀN SV : BÙI THẾ TÂN_110713 trang: 2 Tr-êng ®¹i häc D¢N LËP H¶I PHßNG ®å ¸n tèt nghiÖp Khoa cÇu ®-êng PhÇn 1: ThiÕt kÕ c¬ së Ch-¬ng I:giíi thiÖu chung I. Nghiªn cøu kh¶ thi : I.1 Giíi thiÖu chung: - CÇu A lµ cÇu b¾c qua s«ng M· lèi liÒn hai huyÖn C vµ D thuéc tØnh Thanh Hãa n»m trªn tØnh lé E. §©y lµ tuyÕn ®-êng huyÕt m¹ch gi÷a hai huyÖn C vµ D, n»m trong quy ho¹ch ph¸t triÓn kinh tÕ cña tØnh Thanh Hãa.

HiÖn t¹i, c¸c ph-¬ng tiÖn giao th«ng v-ît s«ng qua phµ A n»m trªn tØnh lé E. §Ó ®¸p øng nhu cÇu vËn t¶i, gi¶i to¶ ¸ch t¾c giao th«ng ®-êng thuû khu vùc cÇu vµ hoµn chØnh m¹ng l-íi giao th«ng cña tØnh, cÇn tiÕn hµnh kh¶o s¸t vµ nghiªn cøu x©y dùng míi cÇu A v-ît qua s«ng B. C¸c c¨n cø lËp dù ¸n  C¨n cø quyÕt ®Þnh sè 1206/2004/QD ‟ UBND ngµy11 th¸ng 12 n¨m 2004 cña UBND tØnh Thanh Hãa vÒ viÖc phª duyÖt qui ho¹ch ph¸t triÓn m¹ng l-íi giao th«ng tØnh Thanh Hãa giai ®o¹n 1999 - 2012 vµ ®Þnh h-íng ®Õn n¨m 2020.  C¨n cø v¨n b¶n sè 215/UB - GTXD ngµy 26 th¸ng 3 n¨m 2010 cña UBND tØnh Thanh Hãa cho phÐp Së GTVT lËp Dù ¸n ®Çu t- cÇu A nghiªn cøu ®Çu t- x©y dùng cÇu A.

 C¨n cø v¨n b¶n sè 260/UB - GTXD ngµy 17 th¸ng 4 n¨m 2010 cña UBND tØnh Thanh Hãa vÒ viÖc cho phÐp më réng ph¹m vi nghiªn cøu cÇu E vÒ phÝa T©y s«ng B.  C¨n cø v¨n b¶n sè 1448/C§S - QL§S ngµy 14 th¸ng 8 n¨m 2008 cña Côc ®-êng s«ng ViÖt Nam. Ph¹m vi cña dù ¸n: - Trªn c¬ së quy ho¹ch ph¸t triÓn ®Õn n¨m 2030 cña hai huyÖn C-D nãi riªng vµ tØnh Thanh Hãa nãi chung, ph¹m vi nghiªn cøu dù ¸n x©y dùng tuyÕn nèi hai huyÖn C-D GVHD: ths.phẠM VĂN TOÀN SV : BÙI THẾ TÂN_110713 trang: 3 Tr-êng ®¹i häc D¢N LËP H¶I PHßNG ®å ¸n tèt nghiÖp Khoa cÇu ®-êng PhÇn 1: ThiÕt kÕ c¬ së I.2 §Æc ®iÓm kinh tÕ x· héi vµ m¹ng l-íi giao th«ng : I.1 HiÖn tr¹ng kinh tÕ x· héi tØnh Thanh Hãa I.1 VÒ n«ng, l©m, ng- nghiÖp -N«ng nghiÖp tØnh ®· t¨ng víi tèc ®é 6% trong thêi kú 1999-2000. S¶n xuÊt n«ng nghiÖp phô thuéc chñ yÕu vµo trång trät, chiÕm 70% gi¸ trÞ s¶n l-îng n«ng nghiÖp, cßn l¹i lµ ch¨n nu«i chiÕm kho¶ng 30%.

TØnh cã diÖn tÝch ®Êt l©m ngiÖp rÊt lín thuËn lîi cho tr«ng c©y vµ ch¨n nu«i gia sóc, gia cÇm Víi ®-êng bê biÓn kÐo dµi, nghÒ nu«i trång vµ ®¸nh b¾t thuû h¶i s¶n còng lµ mét thÕ m¹nh ®ang ®-îc tØnh khai th¸c I.2 VÒ th-¬ng m¹i, du lÞch vµ c«ng nghiÖp -Trong nh÷ng n¨m qua, ho¹t ®éng th-¬ng m¹i vµ du lÞch b¸t ®Çu chuyÓn biÕn tÝch cùc. TØnh Thanh Hãa cã tiÒm n¨ng du lÞch rÊt lín víi nhiÒu di tÝch, danh lam th¾ng c¶nh. NÕu ®-îc ®Çu t- khai th¸c ®óng møc th× sÏ trë thµnh nguån lîi rÊt lín. C«ng nghiÖp cña tØnh vÉn ch-a ph¸t triÓn cao.

ThiÕt bÞ l¹c hËu, tr×nh ®é qu¶n lý kÐm kh«ng ®ñ søc c¹nh tranh. Nh÷ng n¨m gÇn ®©y tØnh ®· ®Çu t- x©y dùng mét sè nhµ m¸y lín vÒ vËt liÖu x©y dùng, mÝa, ®-êng. lµm ®Çu tµu thóc ®Èy c¸c ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c ph¸t triÓn I.2 §Þnh h-íng ph¸t triÓn c¸c ngµnh kinh tÕ chñ yÕu I.1 VÒ n«ng, l©m, ng- nghiÖp -VÒ n«ng nghiÖp: §¶m b¶o tèc ®é t¨ng tr-ëng æn ®Þnh, ®Æc biÖt lµ s¶n xuÊt l-¬ng thùc ®ñ ®Ó ®¸p øng nhu cÇu cña x· héi, t¹o ®iÒu kiÖn t¨ng kim ng¹ch xuÊt khÈu. Tèc ®é t¨ng tr-ëng n«ng nghiÖp giai ®o¹n 2011-2017 lµ 8% vµ giai ®o¹n 2018-2023 lµ 10% VÒ l©m nghiÖp: §Èy m¹nh c«ng t¸c trång c©y g©y rõng nh»m kh«i phôc vµ b¶o vÖ m«i tr-êng sinh th¸i, cung cÊp gç, cñi -VÒ ng- nghiÖp: §Æt träng t©m ph¸t triÓn vµo nu«i trång thuû s¶n, ®Æc biÖt lµ c¸c lo¹i ®Æc s¶n vµ khai th¸c biÓn xa GVHD: ths.phẠM VĂN TOÀN SV : BÙI THẾ TÂN_110713 trang: 4 Tr-êng ®¹i häc D¢N LËP H¶I PHßNG ®å ¸n tèt nghiÖp Khoa cÇu ®-êng PhÇn 1: ThiÕt kÕ c¬ së I.2 VÒ th-¬ng m¹i, du lÞch vµ c«ng nghiÖp TËp trung ph¸t triÓn mét sè ngµnh c«ng nghiÖp chñ yÕu: -C«ng nghiÖp chÕ biÕn l-¬ng thùc thùc phÈm, mÝa ®-êng -C«ng nghiÖp c¬ khÝ: söa ch÷a, chÕ t¹o m¸y mãc thiÕt bÞ phôc vô n«ng nghiÖp, x©y dùng, söa ch÷a vµ ®ãng míi tµu thuyÒn.

-C«ng nghiÖp vËt liÖu x©y dùng: s¶n cuÊt xi m¨ng, c¸c s¶n phÈm bª t«ng ®óc s½n, g¹ch b«ng, tÊm lîp, khai th¸c c¸t sái §Èy m¹nh xuÊt khÈu, dù b¸o g¸i trÞ kim ng¹ch cña vïng lµ 1 triÖu USD n¨m 2010 vµ 3 triÖu USD n¨m 2020. Tèc ®é t¨ng tr-ëng lµ 7% giai ®o¹n 2011-2016 vµ 8% giai ®o¹n 2017-2023 I.3 §Æc ®iÓm m¹ng l-íi giao th«ng: I.1 §-êng bé: -N¨m 2010 ®-êng bé cã tæng chiÒu dµi 1700km, trong ®ã cã gåm ®-êng nhùa chiÕm 45%, ®-êng ®¸ ®á chiÕm 35%, cßn l¹i lµ ®-êng ®Êt 20% C¸c huyÖn trong tØnh ®· cã ®-êng «t« ®i tíi trung t©m. M¹ng l-íi ®-êng ph©n bè t-¬ng ®èi ®Òu. HÖ thèng ®-êng bé vµnh ®ai biªn giíi, ®-êng x-¬ng c¸ vµ ®-êng vµnh ®ai trong tØnh cßn thiÕu, ch-a liªn hoµn I.2 §-êng thuû: -M¹ng l-íi ®-êng thuû cña tØnh Thanh Hãa kho¶ng150 km (ph-¬ng tiÖn 1 tÊn trë lªn cã thÓ ®i ®-îc).

HÖ thèng ®-êng s«ng th-êng ng¾n vµ dèc nªn kh¶ n¨ng vËn chuyÓn lµ khã kh¨n.3 §-êng s¾t: - HiÖn t¹i tØnh Thanh Hãa cã hÖ thèng vÊn tØa ®-êng s¾t B¾c Nam ch¹y qua I.4 Quy ho¹ch ph¸t triÓn c¬ së h¹ tÇng: -TØnh lé E nèi tõ huyÖn C qua s«ng B ®Õn huyÖn D. HiÖn t¹i tuyÕn ®-êng nµy lµ tuyÕn ®-êng huyÕt m¹ch quan tréng cña tØnh. Tuy nhiªn tuyÕn l¹i ®i qua trung t©m thÞ x· C lµ mét ®iÒu kh«ng hîp lý. Do vËy quy ho¹ch sÏ n¾n ®o¹n qua thÞ x· C hiÖn nay theo vµnh ®ai thÞ x·.phẠM VĂN TOÀN SV : BÙI THẾ TÂN_110713 trang: 5 Tr-êng ®¹i häc D¢N LËP H¶I PHßNG ®å ¸n tèt nghiÖp Khoa cÇu ®-êng PhÇn 1: ThiÕt kÕ c¬ së I.5 C¸c quy ho¹ch kh¸c cã liªn quan: -Trong ®Þnh h-íng ph¸t triÓn kh«ng gian ®Õn n¨m 2020, viÖc më réng thÞ x· C lµ tÊt yÕu.

Më réng c¸c khu ®« thÞ míi vÒ c¸c h-íng vµ ra c¸c vïng ngo¹i vi. Dù b¸o nhu cÇu giao th«ng vËn t¶i do ViÖn chiÕn l-îc GTVT lËp, tû lÖ t¨ng tr-ëng xe nh- sau:  Theo dù b¸o cao: ¤ t«: 2005-2010: 10% 2010-2015: 9% 2015-2020: 7% Xe m¸y: 3% cho c¸c n¨m Xe th« s¬: 2% cho c¸c n¨m  Theo dù b¸o thÊp: ¤ t«: 2005-2010: 8% 2010-2015: 7% 2015-2020: 5% Xe m¸y: 3% cho c¸c n¨m Xe th« s¬: 2% cho c¸c n¨m I.3 ®Æc ®iÓm vÒ ®iÒu kiÖn tù nhiªn t¹i vÞ trÝ x©y dùng cÇu: I.1 VÞ trÝ ®Þa lý - CÇu A v-ît qua s«ng B n»m trªn tuyÕn E ®i qua hai huyÖn C vµ D thuéc tØnh Thanh Hãa. Dù ¸n ®-îc x©y dùng trªn c¬ së nhu cÇu thùc tÕ lµ cÇu nèi giao th«ng cña tØnh víi c¸c tØnh l©n cËn vµ lµ nót giao th«ng träng yÕu trong viÖc ph¸t triÓn kinh tÕ vïng. §Þa h×nh tØnh Thanh Hãa h×nh thµnh 2 vïng ®Æc thï: vïng ®ång b»ng ven biÓn vµ vïng nói phÝa T©y.

§Þa h×nh khu vùc tuyÕn tr¸nh ®i qua thuéc vïng ®ång b»ng, lµ khu vùc ®-êng bao thÞ x· C hiÖn t¹i. TuyÕn c¾t ®i qua khu d©n c-. Lßng s«ng t¹i vÞ trÝ dù kiÕn x©y dùng cÇu t-¬ng ®èi æn ®Þnh, kh«ng cã hiÖn t-îng xãi lë lßng s«ng.2 §iÒu kiÖn khÝ hËu thuû v¨n I.1 KhÝ t-îng  VÒ khÝ hËu: TØnh Qu¶ng B×nh n»m trong khu vùc khÝ hËu nhiÖt ®íi giã mïa nªn cã nh÷ng ®Æc ®iÓm c¬ b¶n vÒ khÝ hËu nh- sau: - NhiÖt ®é b×nh qu©n hµng n¨m: 270C GVHD: ths.phẠM VĂN TOÀN SV : BÙI THẾ TÂN_110713 trang: 6 Tr-êng ®¹i häc D¢N LËP H¶I PHßNG ®å ¸n tèt nghiÖp Khoa cÇu ®-êng PhÇn 1: ThiÕt kÕ c¬ së - NhiÖt ®é thÊp nhÊt : 220C - NhiÖt ®é cao nhÊt: 400C KhÝ hËu chia lµm 2 mïa râ rÖt, mïa m-a tõ th¸ng 10 ®Õn th¸ng 12  VÒ giã: VÒ mïa hÒ chÞu ¶nh h-ëng trùc tiÕp cña giã T©y Nam hanh vµ kh«. Mïa ®«ng chÞu ¶nh h-ëng cña giã mïa §«ng B¾c kÐo theo m-a vµ rÐt I.2 Thuû v¨n  Mùc n-íc cao nhÊt MNCN = +4.7 m  Mùc n-íc thÊp nhÊt MNTN =-1.2 m  Mùc n-íc th«ng thuyÒn MNTT = +0.5 m  KhÈu ®é tho¸t n-íc L 0 = 240m  L-u l-îng Q , L-u tèc v = 1.3 §iÒu kiÖn ®Þa chÊt Theo sè liÖu thiÕt kÕ cã 3 hè khoan víi ®Æc ®iÓm ®Þa chÊt nh- sau: Hè khoan I II III IV Lý tr×nh 0 90 180 270 §Þa chÊt 1 SÐt ch¶y dÎo 14.0 m 3 §¸ granit cøng - - - - ch¾c GVHD: ths.