Tải bản đầy đủ

Bài giảng lập phương án cầu

Bài giảng Thiết kế Cầu – Đại học Công nghệ GTVT
1.6. THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU.
1.6.1. Các căn cứ lập phương án cầu.
1. Khái niệm chung
Việc thiết kế và lựa chọn phương án cầu là một bài toán tổng thể nhiều mặt: kỹ thuật công
nghệ, quy hoạch, môi trường, kinh tế rất phức tạp. Để chọn được phương án tốt nhất, người ta
phải thành lập nhiều phương án, sau đó tính toán cụ thể từng phương án và đánh giá chúng. Các
phương án cầu nêu ra phải được thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật: phù hợp với điều kiện địa
hình, địa chất thủy văn, đảm bảo độ bền, độ cứng, tuổi thọ, đồng thời phải thỏa mãn các yêu cầu
về kinh tế: giá thành công trình hạ, thời gian thi công nghắn. Ngoài ra khi lựa chọn phương án
cần phải chú ý đến công nghệ thi công, điều kiện khai thác duy tu bảo dưỡng, ý nghĩa quốc
phòng và yêu cầu mỹ quan của công trình. Những điều kiện này cho phép các kỹ sư, trong thời
gian ngắn, có thể lựa chọn được phương án cầu tối ưu thỏa mãn các yêu cầu đề ra.
2. Phân tích các tài liệu khi thiết kế các phương án cầu:
a) Chọn vị trí cầu
Đối với những cầu nhỏ (L<25m) và cầu trung (L=25-100m) vị trí cầu được lựa chọn phù hợp
vào vị trí tuyến đường do đó cầu có thể chéo, cong hoạc nằm trên dốc. Đối với cầu lớn
(L>100m), vị trí tuyến đường phụ thuộc vào vị trí cầu, do đó yêu cầu thiết kế phải có cái nhìn
tổng quan về kỹ thuật, quy hoạch và kinh tế khi chọn cầu.
- Về mặt kỹ thuật: phải so sánh các phương án chọn vị trí cầu theo các điều kiện địa hình,
địa chất, thủy văn, thi công và bố trí công trường.

- Về mặt quy hoạch: phải so sánh các phương án về vị trí cầu và việc phát triển
các vùng lân cận trong tương lai (dân dụng và công nghiệp) vị trí cầu xét theo
quan điểm bô' trí kiến trúc chung của khu vực, vị trí cầu xét theo quan điểm quốc
phòng.
- Về mặt kinh tế: phải so sánh các phương án theo giá thành (thi công và khai
thác), so sánh giá thành vận doanh các phương án tuyến do các vị trí cầu khác
nhau gây nên.
Sau khi chọn được vị trí cầu tốt nhất sẽ tiến hành thiết kế các phương án cầu
ứng với vị trí đó một cách cụ thể hơn. Cần lưu ý rằng việc chọn vị trí cầu có liên
quan chặt chẽ đến việc chọn phương án kết cấu cầu.
b) Mặt cắt dọc tim cầu
Nghiên cứu mặt cắt dọc tim cầu cho phép xác định vị trí của mố cầut tránh việc
đặt trụ vào chỗ sâu nhất, phân bố các nhịp thông thuyền, xác định độ dốc dọc cầu
(dốc dọc hai chiều hoặc dốc một chiều).
c) Mặt cắt địa chất dọc tim cầu
Căn cứ vào tình hình địa chất dọc đường tim cầu, phải sơ bộ xác định các móng cẩu và đồng
thời xác định các phương án kết cấu nhịp (kết cấ tĩnh định hay siêu tĩnh). Ví dụ: nếu trụ cao, địa
chất xấu, tình hình thi công phức giá thành trụ sẽ đắt, khi đó nên làm các kết cấu nhịp dài. Nếu
địa chất tốt, tầng đất cứng nằm không sâu, điều kiện thi công dễ dàng thì có thể dùng các kết сấu
2


Bài giảng Thiết kế Cầu – Đại học Công nghệ GTVT
nhịp siêu tĩnh, các loại kết cấu nhịp cầu có lực đẩy ngang.
Cần chú ý rằng, giá thành của mố trụ (kể cả giá thành thi công chiếm tầm 30% đến
40% giá thành toàn công trình cầu) và thời gian thi công công trình nhanh hay chậm chủ yếu do
tiến độ thi công mố trụ khống chế (vì phải thi công dưới nước, nhiều sự cố có thể xảy ra, hơn nữa
phụ thuộc nhiều và điều kiện thiên nhiên, mưa lũ và các tài liệu địa chất không đủ).
Bảng 1.13 trình bày các loại móng thường gặp trong công trình cầu. Hiện nay ở nước ta trong
xây dựng cầu thường áp dụng các loại móng cọc đóng bằng BTCT tiết diện 30 x 30 ~ 45 x 45
(cm) cho các cầu dầm nhịp giản đơn, tầng đất chịu lực nằm sâu dưới mặt đất tối đa khoảng 30m
~ 35m. Trong các cầu nhịp lớn, để giảm số lượng cọc, thường áp dụng cọc ống có đường kính từ
1 ~ l,6m và cọc khoan nhồi có đường kính d = 1 ~ 2,5m hạ sâu trong đất khoảng 60 ~ 70m. Ở
cầu Cần Thơ (nhịp dây văng) đã áp dụng cọc
khoan nhồi đường kính d = 2,5m, hạ sâu trong đất đến 95m. Các loại móng giếng chìm ít
được áp dụng trong xây dựng cầu ở nước ta, gần đây một số cầu có nhịp rất lớn có áp dụng: cầu
Thăng Long (sông Hồng - Hà Nội) năm 1974 - 1976 đã áp dụng móng giếng chìm hở, đường
kính 18m,hạ sâu trong đất từ 30 đến 40m. Cầu dây văng Bãi Cháy (Quảng Ninh, năm 2006) áp
dụng móng giếng chìm hơi ép có kích thưốc mặt bằng 19 x 18(m), hạ sâu trong đất 27,7m, thi
công móng này trong 1 năm.

Bảng 1.13: Các loại móng trong xây dựng cầu
S
TT

Loại
móng

Móng
1
nông

Địa chất
• Tầng đất chịu
lực dưới mặt đất
khoảng 5m.
• Đá.

Móng cọc
2
đóng BTCT

Móng cọc
3 ống đường
kính lớn

Móng cọc
4 khoan nhồi
d=1-2,5m

• Tầng đất chịu
lực dưới mặt đất
15 - 20m (30m).

Đặc điểm
• Cấu tạo vả thi công đơn giản.

• Nhịp dầm giản đơn.

• Độ an toàn cao.

• Kết cấu tĩnh định

• Khối lượng thi công lởn.

• Địa chất là đá.

• Chiều sâu đống cọc hạn chế (30 - 35m).
• Gây chấn động và tiếng ổn
lớn khi thi công.

• Địa chất phức
tạp.

• Chiều sâu hạ cọc có thể đến 6070 m

• Tầng đất chịu
lực dưới mặt đất
>30m

• Yêu cầu thiết bị chuyên dụng

• Địa chất bất kỳ
hoạc phức tạp
• Tầng đất chịu
lực dưới mặt đất
đến 100 m

Phạm vi áp dung

• Trình độ thi công cao
• Gây tiếng ồn
• Chiều sâu hạ cọc có thể đến 60100m
• Yêu cầu thiết bị chuyên dụng
• Trình độ thi công cao, kiểm tra
thường xuyên.
• Không gây chấn động và tiếng
ồn
3

• Nhịp đầm giản đơn.
• Không nên áp dụng
nơi đông dân cư và
gần các công trình đã
xây dựng.
• Nhịp dầm giản đơn
• Kết cấu tĩnh định
hoạc siêu tĩnh
• Cầu nhịp lớn
• Nhịp dầm giản đơn
• Kết cấu tĩnh định
hoạc siêu tĩnh
• Cầu nhịp lớn
• Cầu trong các khu
dân cư


Bài giảng Thiết kế Cầu – Đại học Công nghệ GTVT

5

Móng
giếng chìm

• Tầng đất chịu
lực >5m.
• Móng nằm sâu
dưới mặt đất từ 530m.

• Cấu tạo đơn giản.
• Thiết bị thi công ít.
• Ít ảnh hưởng đến môi trường.
• Tốc độ thi công chậm.

• Cầu nhịp lớn.

• Khi gặp đá tẳng mặt đá nghiên
xử lý khó khắn

d) Các số liệu thủy văn
Mực nước thấp nhất (MNTN) cho biết vị trí những chỗ lòng sông nước sâu trong mùa cạn.
Phải căn cứ vào những vị trí đó để bố trí các nhịp thông thuyền theo bề rộng của sông. Tuy
nhiên, ở những con sông dễ bị xói lở cần tính đến khả năng di chuyển các vực sâu theo thời gian
và như vậy luồng lạch để tầu bè qua lại cũng phải dịch chuyển theo bề rộng ngang sông.
Căn cứ vào MNTN ta còn định được cao độ đỉnh của các trụ giữa lòng sông.
Căn cứ vào mực nước thông thuyền tính toán (MNTT) và chiều cao khổ giới hạn thông
thuyền dưới cầu để đỉnh a cao độ đáy kết cấu nhịp.
Căn cứ vào mực nước cao nhất (MNCN) ta xác định được chiều rộng tính toán của khẩu độ
cầu và cao độ đáy kết cấu nhịp.
e) Khẩu độ thoát nước và chiều dài cầu
Từ khẩu độ cầu tính theo MNCN sẽ định ra chiều dài toàn bộ L 0 của cầu đo ở cao độ mặt
đường xe chạy
L0=L+∑ b+∑ Ln(tr)+ +∑ Ln(ph)+2x(1,0m~0,65m)

(1.7)

Trong đó:
L – khẩu độ cầu cần thiết (m)
∑ b – tổng số chiều dày của các trụ tại MNCN (m)
Ln(tr) , Ln(ph) – chiều dài của các nón đất hai đầu cầu chiếu trên MNCN (m)
0,65-1,0m – Độ vùi sâu của các nón đất vào mố.
Chiều dài của mỗi nón đất phụ thuộc vào độ dốc của mái đât. Độ dốc này lấy như sau: ngoài
phạm vi ngập nước nếu cao 6m lấy từ 1:1 đến 1:1,25, nếu cao hơn lấy từ 1:1,25 đến 1:1,5; trong
phạm vi ngập nước không được lấy dốc quá 1:1,5.
1.6.2. Lập các phương án cầu.
1. Sự phân chia nhịp cầu bê tông cốt thép và cầu thép
Sự phân chia nhịp cầu thường căn cứ vào những yêu cầu cơ bản sau:
-

Bố trí khổ thông thuyền dưỏi cầu phù hợp với cấp sông cho trước.

-

Bảo đảm kinh tế nhất.

-

Có khả năng tiêu chuẩn hoá cao nhất các bộ phận của cầu.

Như vậy kích thước nhịp được quy định xuất phát từ kích thước của khổ thông thuyền, mặt
khác, phải phân nhịp sao cho giá thành của kết cấu nhịp và trụ mố là nhỏ nhất.
a)

Chiều dài nhịp kinh tế
4


Bài giảng Thiết kế Cầu – Đại học Công nghệ GTVT
Chiều dài nhịp kinh tế phụ thuộc vào vấn đề lựa chọn các loại nền móng của mố trụ cầu, vì
chúng có ảnh hưỏng rất lớn tối giá thành. Chiều dài đó còn phụ thuộc vào hệ thống kết cấu nhịp
được sử dụng. Trước đây có quan niệm cho rằng đối với cầu dầm, nhịp kinh tế sẽ gần tương ứng
vối trường hợp khi giá thành trụ bằng giá thành kết cấu nhịp không kể giá thành phần mặt đường
xe chạy. Đối vối kết cấu vòm chiều dài nhịp kinh tế cũng có thể biểu thị bằng hệ thức lý thuyết
đó, nhưng trị số của nhịp kinh tế thường lấy lớn hơn so với ở cầu dầm. Tuy vậy công thức lý
thuyết cũng chỉ đánh giá được gần đúng về chiểu dài nhịp kinh tế. Các điều kiện cục bộ rất có
thể sẽ làm cho kích thước đó thay đổi: vị trí các chỗ nước sâu theo chiều ngang sông, địa chất
v.v... Vì vậy để xác định chiều dài nhịp kinh tế một cách có căn cứ, nhất thiết phải lập ra một số
phương án phân chia nhịp tương đối hợp lý rồi so sánh chúng về giá thành và về các chỉ tiêu kinh
tế - kỹ thuật khác, có xét tôi các điều kiện địa phương.
b)

Khái niệm về cách phân chia nhịp với các kết cấu nhịp bê tông cốt thép không có
lực đẩy ngang

Theo điều kiện địa chất, nếu trụ mố không cho phép chịu lực đẩy ngang, có thể dùng các hệ
thống cầu dầm giản đơn, dầm liên tục và cầu khung dầm, hoặc vòm dầm.
Nếu chiều dài nhịp kinh tế bằng hoặc lớn hơn nhịp thông thuyền, hoặc nếu sông không có
thông thuyền thì điều kiện phân chia sẽ thuận lợi nhất, vì lúc đổ có khả năng chỉ dùng một loại
kết cấu nhịp tiêu chuẩn để vượt qua toàn bộ khẩu độ cầu.
Vấn đề tiêu chuẩn hoá tối đa các bộ phận sẽ có ý nghĩa lớn hơn đối vối cầu nhỏ và trung bình
được xây dựng đồng thời với tuyến đường trong cùng một biểu đồ thi công dây chuyền. Nếu các
kết cấu nhịp và mố trụ được chuẩn hoá và có khả năng thay thế cho nhau thì việc chế tạo, bảo
quân, chuyển và lắp ráp sẽ đơn giản nhất.
Nếu thay đổi số lượng nhịp, thay đổi cách tổ hợp và kích thưóc, cũng như hệ thông của kết
cấu nhịp chúng ta có thể lập được nhiều phương án thoả mãn những điều kiện địa phương cho
trước. So sánh những phương án đó theo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật sẽ tìm được một giải pháp
có lợi nhất.
2. Xác định khối lượng vật liệu chủ yếu khi thiết kế phương án cầu
Để so sánh các phương án, cần xác "định một cách gần đúng khối lượng vật liệu (như bê tông,
BTCT, cốt thép, thép cấu tạo...), không cần tính toán chi tiêt tất cả các bộ phận của cầu. Khi thiết
kế phương án thường đã biết các kích thước cơ bản bằng cách lấy trị số trung bình của những số
liệu đã có trong thực tế. Trong tính toán cũng dùng phổ biến những chỉ tiêu khối lượng vật liệu
của thiết kế định hình về kết cấu nhịp và mố trụ. Trường hợp cần thiết sẽ tính sơ bộ các bộ phận
riêng biệt.
Vì kết cấu nhịp BTCT và mô' trụ cầu có hình dạng đơn giản, cho nên việc tính toán khối
lượng sẽ không khó, nếu những kích thước đã có sẵn hoặc đã được xác định qua tính toán sơ bộ.
Khối lượng thép trong kết cấu nhịp thép được xác định bằng những công thức kinh nghiệm.
1.6.3. So sánh lựa chọn phương án cầu.
Sau khi thành lập xong các phương án cầu cần tiến hành so sánh để chọn được một phương án
hợp lý nhất, thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật. Cần tiến hành tính toán một số chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật như: tổng vốn đầu tư xây dựng, thời gian thi công, khối lượng bê tông và thép
giá thành 1m2 cầu…
5


Bài giảng Thiết kế Cầu – Đại học Công nghệ GTVT
Khi chọn phương án kết cấu cho những cầu trong thành phố, ven dô hoạc gần danh lam thắng
cảnh, di tích lịch sử, cần chú ý đến các yêu cầu về kiến trúc, mỹ quan.
Việc lựa chọn phương án phụ thuộc vào công nghệ, năng lực phương tiện vận chuyển và thiết
bị thi công, trình độ lành nghề của nhà thầu…
1. So sánh theo phương án theo giá thành dự toán
Nếu các phương án cần nêu ra có kết cấu nhịp, mố trụ và móng đều thuộc cùng loại, các
phương án chỉ khác nhau về kích thước, về các tổ hợp các loại nhịp thì lúc đó chỉ cần so sánh giá
thành dự toán. Như vậy, đã giả thiết rằng công nghệ và thời giant hi công cầu theo các phương án
đều như nhau hoạc khác nhau rất ít.
2. So sánh phương án theo giá thành quy đổi
Khi so sánh các phương án cầu khác nhau nhiều về sơ đồ cấu tạo, vật liệu sử dụng thời giant
hi công thì việc đánh giá chung về tương quan kinh tế sẽ trở nên phức tạp. Khi chọn phương án
hợp lý thì việc đánh giá về tương quan kinh tế sẽ trở nên phức tạp. Khi chọn phương án hợp lý
không những cần chú ý đến giá thành dự toán mà còn phải lưu tâm xem xét ảnh hưởng của các
nhân tố khác đến vốn đầu tư như: chi phí lao động, thời giant hi công, kinh phí khai thác theo
từng phương án đã được đem ra so sánh. Để tính toán ảnh hưởng của các nhân tố này, có thể xác
định giá thành quy đổi của từng phương án để so sánh với nhau.
3.

So sánh các phương án về khối lượng vật liệu xây dựng chủ yếu.

Ngoài các so sánh phương án về phương diện giá thành, khi lựa chọn giải pháp tối ưu, người
ta còn xét khối lượng tổng quá của vật liệu xây dựng chủ yếu (BTCT và thép).
Trong thời kỳ tạm thời khan hiếm thép, khốỉ lượng thép có thể sẽ ảnh hưởng quyết định tái
việc lựa chọn phương án. Nếu một trong các phương án có khối lượng thép ít nhất, nhưng giá
thành qui đổi lại không phải là nhỏ nhất, thì tuỳ theo những điều kiện tổng quát về cung ứng và
tổ chức xây dựng mà lựa chọn phương án.
Trọng lượng thép của những kết cấu phụ dùng trong khi thi công là một trong những chỉ tiêu
quan trọng để chọn sơ đồ cầu và biện pháp thi công hợp lý. Để dựng dàn giáo và các công trình
phụ khác, người ta thưòng sử dụng các kết cấu chế sẵn tuy nhiên, thực tế xây dựng cho thấy nhất
thiết vẫn phải dùng thêm một số thép ngoại lệ (30%) không chế sẵn.
Vì vậy, khi đánh giá các phương án theo khối lượng vật liệu, người ta so sánh:
Khối lượng bê tông và bê tông cốt thép.
Trọng lượng từng loại thép (thép cường độ cao, cáp thép, thép hợp kim thấp...)
Ngoài ra, nếu có khả nàng tính trọng lượng kết cấu phụ thì còn so sánh các phương án theo:
Khối lượng thép phụ đã chế tạo sẵn.
Khối lượng thép phụ không chế sẵn.
Trọng lượng qui đổi của tất cả các loại thép tiêu thụ (bao gồm 30% thép phụ không chế tạo
sẵn).
Việc xác định trọng lượng thép qui đổi đòi hỏi phải tính toán tỷ mỷ, có liên quan đến thiết kế
tổ chức thi công theo từng phương án. Vì vậy, khi thiết kế sơ bộ, người ta chỉ so sánh các phương
án về khối lượng vật liệu tổng quát của chính bản thân công trình đó mà thôi.
4.

So sánh các phương án vể điểu kiện chế tạo và thi công
6


Bài giảng Thiết kế Cầu – Đại học Công nghệ GTVT
Để giảm bớt khối lượng lao động và rút ngắn thời gian xây dựng, khi chọn phương án cầu nên
đặc biệt chú ý những kết cấu có đặc điểm chế tạo và thi công đơn giản. Vì vậy, những vấn đề có
ý nghĩa quan trọng nhất sẽ là: Tiêu chuẩn hoá các bộ phận, sử dụng rộng rãi kết cấu lắp ghép, sử
dụng những hệ thống cầu mà khi xây dựng không cần dàn giáo và trụ tạm, sử dụng những hệ
thống có kết cấu nền móng đơn giản nhất.
Có thể đơn giản hoá và tăng nhanh tốc độ thi công ở công trường khi các bộ phận kết cấu nhịp
bê tông cốt thép và thép, cũng như mố trụ được tiêu chuẩn hoá nhiều nhất. Vì vậy, người ta
thường chọn các phương án cấu tạo bảo đấm tiêu chuẩn hoá toàn bộ các bộ phận, ngay cả khi
những phương án này có tổn kém vật liệu hơn một đôi chút.
Trong những cầu vượt qua sông không lớn lắm, cũng như trong các cầu qua đường và các
nhịp trên phần bãi sông của cầu lớn, tốt nhất là sử dụng những kết cấu định hình BTCT, có chiều
dài nhịp dưối 40m, được lắp ráp bằng cách di chuyển trên mặt đất, hoặc trên cầu tạm loại nhỏ
bắc qua phần long sông ngập nước như: cần trục cổng, cần trục chân đế hoặc cần trục tự hành có
bánh lốp hay bánh xích. Những cần trục này còn để sử dụng cả trong khi xây dựng mố trụ.
Nếu cầu bắc qua sông có chiều dài lớn, giá thành của cần trục sẽ khá đắt vì thế, hợp lý nhất là
dùng giá lao cầu kiểu hẫng di chuyển ở trên cao, các giá lao này được đưa ra nhịp bằng cách lao
dọc, không cần trụ tạm hay cầu tạm, trong lúc lắp dầm, giá lao sẽ tựa trên các trụ của nhịp đang
lắp.
Để thi công trụ trong trường hợp đó phải đùng các loại cần trục khác như cần trục tự hành
hoặc cần cẩu nổi. Xung quanh các trụ ở giữa sông, người ta làm dàn giáo để dựng giá búa và đặt
cần cẩu. Các khối lấp ghép và hỗn hợp bê tông tươi để đổ phần toàn khối được vận chuyển bằng
thiết bị nổi hoặc vận chuyển trên các cầu công tác vv….
Trong các điều kiện địa phương khác nhau, cũng có thể xuất hiện những yêu cầu và dự kiến
thi công khác, ảnh hưỏng quyết định tới việc lựa chọn những đặc điểm thi công căn cứ vào
những dự kiến tổng quát. Khi nghiên cứu thiết kế tỷ mỉ có thể còn phải tiến hành so sánh định
lượng các phương án, kể cả giá thành và khốỉ lượng thép của những kết cấu phụ, mức độ áp
dụng các cấu kiện lắp ghép, chi phí về nhân công và thời gian xây dựng.
5.

So sánh các phương án về điều kiện khai thác

Khi so sánh các phương án theo giá thành, thông thường người ta đã gộp cả phí duy tu, khai
thác và giá thành quy đổi.
Khi đánh giá các phương án về phương diện khai thác, một vài đặc điểm cấu tạo của chúng
cũng có thể sẽ có ý nghĩa.
Trong những phương án cầu có kích thước các nhịp đều lớn hơn khổ thông thuyền thì điều
kiện giao thông đường thủy sẽ được đảm bảo tốt hơn.
Nếu chỗ lòng sông nước sâu di chuyển dần dần theo thời gian trong mặt cắt ngang sông, thì
phương án có nhịp thông thuyền lớn hơn cũng có những điều kiện giao thông đường thủy sẽ
được đảm bảo tốt hơn.
Khi so sánh các phương án, sự tồn tại của các khe co giãn và các khớp cũng cần lưu ý vì đó là
những chỗ yếu của cầu đòi hỏi phải được bảo dưỡng cẩn thận khi khai thác và phải được bảo
dưỡng thường xuyên. Vì vậy các hệ thống cầu liên tục hoạc có bản mặt cầu liên tục nhiệt, về
7


Bài giảng Thiết kế Cầu – Đại học Công nghệ GTVT
phương diện khai thác có nhiều ưu điểm hơn so với cầu dầm giản đơn hoạc cầu hệ thống mút
thừa.
Về mặt khai thác cũng thấy rằng cầu BTCT được thi công với chất lượng tốt, công tác duy tu
bảo dưỡng sẽ đơn giản hơn nhiều so với cầu thép vì cầu thép khi sử dụng đòi hởi phải sơn
thường xuyên, theo dõi trạng thái của các liên kết: đinh tán, Bu lông cường độ cao và thay thế
các liên kết khi cần thiêt.
6.

So sánh các phương án theo mỹ quan

Các loại cầu gồm cả cầu vượt, cầu cạn, cầu qua đường, là những công trình có chiều dài lớn,
nằm cao trên các trướng ngại vật nên hình dáng bên ngoài có thể ảnh hưởng lớn đến phong cảnh
xung quanh, đến kiến trúc của tuyến đường và thành phố. Khi thiết kế các công trình cầu ô tô và
cầu thành phố cần chú ý đến việc lựa chọn hình thức cấu tạo và kiến trúc cầu. Hiệu quả của kiến
trúc là ở chỗ biết sử dụng hợp lý toàn bộ tổ hợp công trình cầu trong quần thể lựa chọn kết cấu
(cầu vòm, cầu treo, cầu dây văng…), hình dáng trụ cầu.
Trong các cầu thành phố, nên trành dùng các kết cấu nhịp có đường xe chạy dưới vì hình dạng
của nó khó kết hợp với nhà cửa xung quanh vv…
1.6.4. Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của cầu và phương pháp tính
Để có thể đánh giá đúng đắn các phương án, cần phải lập các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Hệ
thống các chỉ tiêu này có thể chia thành 2 nhóm: nhóm chỉ tiêu chúng và nhóm chỉ tiêu cá biệt.
Nhóm chỉ tiêu chung dùng để đánh giá tổng hợp các đặc tính kinh tế của công trình bao gốm:
Vốn đầu tư xây dựng, diện tích xây dựng, thời gian xây dựng, tổng chiều dài cầu, giá thành 1m 2
cầu.
Nhóm chỉ tiêu cá biệt dùng để đánh giá từng đặc tính riêng của công trình như: khối lượng
thép (tấn) khối lượng bê tông (m3), chỉ tiêu thép trên 1m2 cầu…
Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật được tính cho 1m2 diện tích mặt cầu có ích. Diện tích mặt cầu có
ích là tích số của chiều dài và chiều rộng mặt cầu.
Khi so sánh cầu theo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật phải xuất phát từ những thông số cơ bản ban
đầu (tải trọng, khổ cầu, thông thuyền…) đồng thời lưu ý đến tất cả các điều kiện địa phương (địa
hình, địa chất, thủy văn, động đất…).
Trong cầu, giá thành của kết cấu nhịp chiếm từ 60% -65% toàn bộ giá thành cầu. Khối lượng
vật liệu kết cấu nhịp đối với tất cả các loại cầu phụ thuộc rất ít vào điều kiện địa phương đồng
thời có thể tính toán tương đối chính xác. Do đó khi so sánh các phương án chủ yếu dựa vào giá
thành kết cấu nhịp.
Khối lượng vật liệu kết cấu nhịp chủ yêu dựa vào kích thước mặt cắt. Kích thước mặt cắt lại
trực tiếp phụ thuộc vào tải trọng tính toán và trước hết là trọng lượng bản than, Trong các cầu
BTCT nhịp lớn thì nội lực do tĩnh tải thường lớn gấp 2 lần nội lực do hạt tải. Nhờ việc giảm khối
lượng vật liệu kết cấu nhịp còn giảm được công chế tạo, lắp ráp. Do đó giá thành trong xây dựng
là phương pháp nghiên cứu chính trong khoa học kỹ thuật xây dựng.
Trên cơ sở những phân tích trên, khi so sánh các phương án nên lấy giá thành các vật liệu chủ
yêu làm cơ sở chính.
Ngoài ra, nên tiến hành so sánh thêm một chỉ tiêu gọi là hệ số sử dụng vật liệu ký hiệu là K.
K=I/B

(1.8)
8


Bài giảng Thiết kế Cầu – Đại học Công nghệ GTVT
I - Tải trọng có ích trên 1m dài kết cấu nhịp (gồm hoạt tải) chỉ tính tải trọng biêu chuẩn không
có hệ số vượt tải và xung kích.
В - Trọng lượng trung bình của tất cả các vật liệu trên kết cấu nhịp trên lm dài (gồm trọng
lượng bản thân, lớp phủ mặt cầu, lan can, vỉa hè, dải phân cách, chiếu sáng...).
Như vậy hệ số К đặc trưng cho mức độ hoàn hảo của công trình (nếu vật liệu như nhau, К lớn
tức là sử dụng được triệt để cường độ vật liệu hơn) và chất lượng vật liệu (cường độ vật liệu càng
cao thì khối lượng vật liệu sẽ ít và trị số К sẽ lớn).
Nói chung, trị số К càng lớn càng tốt và phương hương chung khi làm các nhịp cầu lớn là
muốn tăng K. Tuy nhiên, trị số K lớn thì độ cứng giảm, hệ sô xung kích giảm và độ võng tăng vì
vậy đối với một số loại cầu (cầu thép cường độ cao, cầu treo, cầu dây văng), đôi khi do độ cứng
(độ võng) của cầu không chế, người ta bắt buộc phải giảm К bằng cách tăng trọng lượng hệ mặt
cầu, không sử dụng hết cường độ vật liệu.
Hệ số К không ngừng chỉ phản ánh mức độ hoàn hảo vể mặt chịu lực của công trình, nó còn
phản ánh mức độ giải quyết cấu tạo hợp lý của các bộ phận trên cầu như: lốp mặt cầu, đường
người đi, lan can, tạo dốc ngang cầu. .. vì những bộ phận này chiếm khoảng 25% tĩnh tải.
Hệ số К tỏ ra có hiệu quả khi so sánh các loại cầu làm bằng các vật liệu khác nhau và được
thiết kế theo các tiêu chuẩn khác nhau.

9



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×