Thiết kế cầu Hùng Vương

CHÖÔNG:I.GIÔÙI THIEÄU CHUNG 1. - SÖÏ CAÀN THIEÁT ÑAÀU TÖ & PHAÏM VI NGHIEÂN CÖÙU: I.1 Giôùi thieäu chung: Thaønh phoá Phan Thieát laø trung taâm kinh teá chính trò – vaên hoùa xaõ hoäi cuûa tænh Bình Thuaän .Thaønh phoá Phan Thieát vôùi dieän tích 206 Km2 daân soá 202,036 ngöôøi, caùch thaønh phoá Hoà Chí Minh 200km ,Vuõng taøu 150km vaø thaønh phoá Nha Trang 250km. Laø moät thaønh phoá coù dieän tích khoâng lôùn, daân soá khoâng ñoâng khoaûng 202 032 ngöôøi (thoáng keâ tænh naêm 2003) nhöng laïi coù vò theá raát thuaän lôïi vaø giaøu tieàm naêng kinh teá trong ñoù tieàm naêng thuyû haûi saûn vaø du lòch laø raát lôùn. Vôùi ñieàu kieän thuaän lôïi naèm keà vuøng troïng ñieåm kinh teá phía nam vaø thaønh Hoà Chí Minh,tænh Bình Thuaän coù nhieàu cô hoäi phaùt trieån kinh teá noùi chung vaø du lòch noùi rieâng. I.2 Söï caàn thieát ñaàu tö: Tình hình phaùt trieån kinh teá nhaát laø dòch vuï du lòch nhö hieän nay thì vieäc ñaàu tö vaø môû roäng maïng löôùi giao thoâng trôû thaønh ñieàu taát yeáu. Moät trong nhöõng yeáu toá thuaän lôïi thuùc ñaåy söï phaùt trieån kinh teá vaø thay ñoåi boä maët cuûa Tænh Bình Thuaän, vieäc vaïch ñònh laïi maïng löôùi giao thoâng vôùi nhöõng truïc chính theå hieän dieän maïo cuûa thaønh phoá nhaát thieát phaûi coù truïc chính noái thaønh phoá Phan Thieát vôùiø khu du lòch Muõi Neù. Caàu Huøng Vöông baét qua soâng Bình Lôïi song song vôùi caàu Keù giaùp vôùi ñöôøng ÑT706 (noái lieàn ñöôøng Thuû Khoa Huaân) töø Phan Thieát – Muõi Neù coù chieàu daøi phaàn nhòp döï kieán töø 93.4-98.35m, khoå caàu 28.5-33m, keát caáu baèng BTCT ñoå taïi choã,keát caáu nhòp coù khaåu ñoä 18.6m(PA.2;3) ñuùc saün hoaëc 24.5m (PA.1, PA.4) ñoå taïi choã. Hieän nay tuyeán ñöôøng Phan Thieát – Muõi Neù ñaõ ñöôïc naâng caáp theo tieâu chuaån ñöôøng caáp III (Km0 – Km9) vaø caáp IV (Km9 – Km23), löu löôïng xe coä qua laïi raát lôùn neân vieäc xaây döïng môùi caàu Huøng Vöông vôùi qui moâ lôùn laø raát caàn thieát. I.3 Phaïm vi nghieân cöùu: Phaïm vi nghieân cöùu cuûa döï aùn coâng trình caàu Huøng Vöông laø toaøn boä döï aùn ñöôøng Huøng Vöông vaø quy hoaïch giao thoâng toaøn thaønh phoá Phan Thieát. Döï aùn ñaàu tö caàu Huøng Vöông goàm nhöõng noäi dung chính sau: Phaân tích quy hoaïch phaùt trieån kinh teá, giao thoâng vaän taûi khu vöïc lieân quan ñeán söï caàn thieát phaûi ñaàu tö xaây döïng coâng trình. Choïn phöông aùn toái öu, tính kinh teá cuûa coâng trình vaø söï ñaûm baûo caùc yeâu caàu kyõ thuaät theo caùc quy ñònh hieän haønh. Xaùc ñònh toång möùc ñaàu tö coâng trình. Kieán nghò phöông thuùc ñaàu tö. 2. TÌNH HÌNH KINH TEÁ XAÕ HOÄI & GIAO THOÂNG KHU VÖÏC: 2.1 Tình hình kinh teá xaõ hoäi: Thaønh Phoá Phan thieát laø Thaønh phoá treû, daân cö chuû yeáu laø daân cö ñoâ thò , moät boä phaän soáng baèng ngheà bieån, thu nhaäp töông ñoái oån ñònh. Tình hình chính trò xaõ hoäi oån ñònh, möùc taêng tröôûng kinh teá haøng naêm vöôït 2 con soá. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, vieäc phaùt hieän tieàm naêng du lòch doïc bôø bieån Phan Thieát – Muõi Neù ñaõ thu huùt moät löôïng lôùn du khaùch neân vieäc giao löu ra beân ngoaøi trong khu vöïc ngaøy moät phaùt trieån. 2.1.1 Veà noâng nghieäp: Chæ coù moät boä phaän nhoû soáng baèng noâng nghieäp (<15%) daân cö 2.1.2 Veà coâng nghieäp: Caùc ngaønh nhö : cheá bieán haït ñieàu, thuyû saûn raát phaùt trieån vaø oån ñònh 2.1.3 Veà du lòch, dòch vuï Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, vieäc phaùt hieän tieàm naêng du lòch doïc bôø bieån Phan Thieát – Muõi Neù ñaõ thu huùt moät löôïng lôùn du khaùch neân vieäc giao löu ra beân ngoaøi trong khu vöïc ngaøy moät phaùt trieån. 2.2 Hieän traïng giao thoâng trong khu vöïc: Thaønh phoá Phan Thieát, trong nhöõng naêm gaàn ñaây ñöôïc ñaàu tö xaây cô sôû haï taàng raát lôùn, maïng löôùi giao thoâng ngaøy caøng ñöôïc hoaøn chænh veà qui moâ vaø chaát löôïng. Giao thoâng ñoái noäi vaø ñoái ngoaïi ñöôïc môû nang, laø T.p coù Quoác loä chaïy ngang (hieän nay ñaõ xaây döïng ,môùi ñöôøng traùnh chaïy beân ngoaøi ñoâ thò. Tuyeán ñöôøng Phan Thieát – Muõi Neù daøi 23Km laø tuyeán giao thoâng chính cuûa T.p Phan Thieát ñi khu du lòch Muõi Neù, löu löôïng xe ngaøy caøng taêng vaø nhaát laø caùc dòp nghæ, Teát thì raát ñoâng ñuùc. Tuyeán ñöôøng Phan Thieát – Muõi Neù ñöôïc ñaàu tö xaây döïng theo tieâu chuaån caáp III – ÑB (töø Km3 – Km9) vaø caáp IV-ÑB (töø Km9 – Km23) hieän nay khai thaùc toát. Tuy nhieân caàu Phuù Haøi taïi Km4+500 treân tuyeán vôùi tình hình hieän nay khoâng theå ñaùp öùng nhu caàu vaän chuyeån haønh khaùch vaø haøng hoaù trong töông lai khi ngaønh Du lòch phaùt trieån maïnh vaø döï aùn Caûng Muõi Neù ñi vaøo hoaït ñoäng 3. ÑIEÀU KIEÄN TÖÏ NHIEÂN TAÏI VÒ TRÍ XAÂY DÖÏNG CAÀU: 3.1 ÑÒA HÌNH ÑÒA MAÏO KHU VÖÏC: Khu vöïc xaây döïng caàu gaàn cöûa soâng vò trí laø thöôïng löu cuûa caàu Keù cuøng cöûa soâng vôùi caàu Phuù Haøi, ñòa hình ñôn giaûn chuû yeáu laø baõi boài, doøng soâng uoán khuùc vaø giôùi haïn bôûi 2 khu daân cö doïc . 3.2 ÑÒA CHAÁT – THUYÛ VAÊN: 3.2.1 Ñòa chaát: Döïa treân keát quaû khoan khaûo saùt taïi hieän tröôøng vaø caùc soá lieäu trong phoøng thí nghieäm cho thaáy ñòa taàng trong phaïm vi xaây döïng coâng trình töông öùng vôùi chieàu saâu khaûo saùt coù theå phaân thaønh 6 lôùp, ñaëc ñieåm cuûa moãi lôùp nhö sau: + Lôùp (1): Laø lôùp ñaát ñaép bôø ñeâ laøm hoà toâm. + Lôùp (2): Seùt xen keïp buøn seùt maøu xaùm ñen, laãn voõ soø, hôïp chaát höõu cô, raát xoáp. Ñoä saâu baét gaëp thay ñoåi töø 0.0 – 1.5m, vôùi beà daøy lôùp thay ñoåi töø 4.1 – 5.2m. Thaønh phaàn trong lôùp khoâng ñoàng nhaát (do caùt vaø buøn seùt xen keïp laãn nhau), ñaát coù caáp phoái keùm, phaân boá chuû yeáu töø haït caùt mòn ñeán haït seùt. Ñaây laø lôùp ñaát coù khaû naêng chòu löïc raát thaáp vaø khoâng oån ñònh. + Lôùp (3): Seùt maøu naâu vaøng, ñoám traéng, xaùm xanh, ñoám naâu ñoû, traïng thaùi deûo cöùng ñeán nöûa cöùng. Baét gaëp ngay beân döôùi lôùp (2), ñoä saâu baét gaëp thay ñoåi töø 4.4 – 5.6m, vôùi beà daøy lôùp thay ñoåi töø 3.9 – 6.6m. thaønh phaàn trong lôùp töông ñoái ñoàng nhaát, ñaát coù caáp phoái keùm, phaân boá taäp trung haït boät vaø haït seùt chieám gaàn 80%. Giaù trò xuyeân tieâu chuaån trung bình 8 chuøy, ñaây laø lôùp ñaát coù khaû naêng chòu löïc thaáp. + Lôùp (4): Seùt pha maøu naâu vaøng, ñoám traéng, xaùm xanh, ñoám naâu ñoû, traïng thaùi cöùng. Baét gaëp beân döôùi lôùp (3) vaø chæ baét gaëp taïi HK6 vaø HK3, ñoä saâu baét gaëp thay ñoåi töø 9.5 – 11.0m, vôùi beà daøy thay ñoåi töø 1.4 - 4.3m, thaønh phaàn trong lôùp töông ñoái ñoàng nhaát, ñaát coù caáp phoái keùm, phaân boá taäp trung haït boät vaø haït seùt chieám treân 50%. Giaù tròo xuyeân tieâu chuaån trung bình 30 chuøy. Ñaây laø lôùp ñaát toát. + Lôùp (5): Ñaù cuoäi daêm nöùt neû maïnh, trong caùc khe nöùt laáp nheùt ñaày seùt maøu xaùm xanh ñen. Ñoä saâu baét gaëp thay ñoåi töø 10.2 – 13.2m, beà daøy lôùp thay ñoåi töø 1.8 – 3.3m. Ñaây laø lôùp ñaát coù khaû naêng chòu löïc toát. + Lôùp (6): Ñaù daxit phong hoùa nheï, caáu taïo khoái. Ñaù coøn raát cöùng chaéc. Ñeán cuoái ñoä saâu khaûo saùt neân chöa xaùc ñònh beà daøy lôùp. 3.2.2 Thuyû vaên Keát quaû tính toaùn thuyû vaên: (xem phuï luïc tính toaùn) - MN luõ thieát keá: MNCN: + 1.84 - MN thieát keá: MNTK: + 2.66 - Löu löôïng thieát keá: Q1% = 642 m³/s - Vaän toác thieát keá: V = 2.77 m/s - Khaåu ñoä thoaùt nöôùc: Lo = 93-98 m 3.3 KHÍ HAÄU: Khí haäu ven bieån, chia laøm 2 muøa: muøa möa töø thaùng 4 ñeán thaùng 11 vaø muøa naéng trong thôøi gian coøn laïi Nhieât ñoä trung bình trong naêm laø : 26.5oC-27oC, löôïng möa trung bình töø 800mmñeán 1000mm/naêm. 4. TIEÂU CHUAÅN KYÕ THUAÄT VAØ GIAÛI PHAÙP THIEÁT KEÁ: 4.1 PHAÀN CAÀU CHÍNH: 4.1.1 VÒ TRÍ CAÀU MÔÙI VAØ KHAÅU ÑOÄ: Caàu Huøng Vöông giaùp tuyeán ñöôøng Phan Thieát – Muõi Neù, vò trí tuyeán toát, doøng chaûy töông ñoái thaúng goùc vôùi truïc caàu, tuy nhieân ñöôøng daãn beân ñaàu moá B quaù ngaén caùch ÑT706 khoaûng 50m neân vieäc khoáng cheá cao ñoä khu vöïc caàu phaûi hôïp lyù. -Vieäc ñeàn buø giaûi toaû ít, aûnh höôûng moâi tröôøng khoâng ñaùng keå. - Vò trí caàu vaø höôùng caàu tuy khoâng hôïp lyù veà maët kyõ thuaät, nhöng xeùt veà quy hoaïch toång quan maïng löôùi ñöôøng giai ñoaïn 2010-2020 thì nhöõng khuyeát ñieåm treân hoaøn toaøn coù theå boû ñöôïc Khaåu ñoä caàu môùi tính toaùn vôùi taàn suaát luõ 1% vaø ñaûm baûo keát caáu söû duïng vónh cöõu (xem phuï luïc tính toaùn) Noäi dung thieát keá caàu Huøng Vöông ngoaøi vieäc caùc haïng muïc keát caáu phaûi ñaûm baûo khaû naêng chòu löïc, caàu coøn phaûi ñöôïc thieát keá caûnh quan cuûa khu vöïc. Ñeå ñaûm baûo an toaøn cho keát caáu laøm vieäc trong vuøng nöôùc maën, keát caáu chòu löïc ñöôïc thieát keá laøm vieäc trong ñieàu kieän haïn cheá veát nöùt cho pheùp a £ 0.1mm. Trong döï aùn naøy ñöa ra 4 phöông aùn ñeå so saùnh löïa choïn: 4.1.2.PHÖÔNG AÙN I: Caàu BTCT DÖL nhòp 24.5m ñuùc taïi choã * phöông aùn maët caét ngang caàu: (2.75+ 10.5 + 2 + 10.5 +2.75) = 28.5m 1-Phaàn keát caáu thöôïng taàng: a-Keát caáu nhòp : Keát caáu nhòp duøng daàm BTDÖL caêng sau ñuùc taïi choå, caùp chuû daïng boù cöôøng ñoä cao, beâ toâng M400, caàu goàm 5 nhòp daàm I-24.56m chieàu daøi toaøn caàu L = 108.35m (tính ñeán phía sau töôøng caùnh). Maët caét ngang moãi nhòp coù 16 daàm ñaët caùch nhau 1.75m, caùc daàm ñöôïc lieân keát ngang baèng daàm ngang BTCT thöôøng ñoå taïi choå. Daàm ñöôïc thieát keá söû duïng goái caàu baèng goái cao su coá ñònh vaø ñi ñoäng. b-Keát caáu maët caàu : Baûn maët caàu BTCT M300 daøy 18cm ñöôïc thieát keá ñoå taïi choå, toaøn caàu boá trí 2 khe bieán daïng töï do coù keát caáu baèng cao su. Maët caàu ñöôïc phuû lôùp beâ toâng aùt phan daøy 5cm, phaàn xe chaïy vaø boä haønh ñöôïc thieát keá khaùc möùc, ñoä doác ngang maët caàu ñöôïc taïo baèng caùch thay ñoåi chieàu cao ñaù keâ goái taïi caùc vò trí daàm, cao ñoä maët caàu taïi tim phaàn xe chaïy taïi ñaàu moá laø + 4.3m, vaø taïi giöõa caàu laø : + 4.3m. Ñeå ñaûm baûo myõ quan treân maët caàu, keát caáu lan can phaàn leà ngöôøi ñi vaø lan can daõy phaân caùch maët caàu ñöôïc thieát keá baèng keát caáu BTCT tay vòn baèng kim loaïi F100 (baûn veõ). Maët caàu coù boá trí heä thoáng chieáu saùng duøng boùng coù aùnh saùng maøu vaøng. chieàu cao coät ñeøn laø 10m, chaân coät ñeøn ñöôïc lieân keát vôùi goái ñôû baèng BTCT coù boá trí bu loâng chôø saún, caùc goái ñôû coät ñeøn ñöôïc ñoå beâ toâng toaøn khoái cuøng vôùi phaàn maët caàu vaø ñöôïc thieát keá boá trí beân treân lan can taïi caùc vò trí moá truïï. Caùc daây daãn ñieän caùc coät ñeøn ñöôïc ñaët trong oáng nhöïa F60mm choân ngaàm trong gôø chaén, taïi caùc goái ñôû coù boá trí hoác noái daây daãn ñieän caáp ñieän cho caùc coät ñeøn. Boá trí treân daûi phaân caùch giöõa caàu 6 boä coät ñeøn thaáp ( ñeøn myõ thuaät) loaïi chuøm 4boùng/truï khoaûng caùch 20m ñeå taêng theâm myõ quan caàu. 2-Phaàn keát caáu haï taàng a-Keát caáu moá M1 vaø M2 : Moá caàu BTCT M300 ñaët treân14 coïc khoan nhoài D=1.2m daøi 14m, muõi coïc ñöôïc thieát keá xuyeân vaøo taàng seùt vaø ñeán taàng ñaù goác. Ñaùy moá ñöôïc ñaët ôû cao ñoä -2.28, chieàu cao ñaép ñaát sau moá laø 3.8m. Sau moá coù thieát keá baûn quaù ñoä baèng BTCT M300 daøy 25cm daøi 3.0m. Chaân khay 1/4 noùn moá coù keát caáu baèng caùc khoái xaây ñaù hoäc, ñaù hoäc naøy ñöôïc lieân keát vôùi nhau baèng maïch vöõa M150. Phaàn moùng chaân khay 1/4 noùn cuûa hai moá ñöôïc gia coá neàn baèng coïc traøm F8cm - F10cm L = 3m, maät ñoä 25 caây/m2. Maët 1/4 noùn hai moá coù keát caáu baèng beâ toâng ñaù cheû M150. b-Keát caáu: Truï goàm 3 truï T1, T2, T3,T4: Truï BTCT M300 daïng truï ñaët thaân heïp treân 14 coïc nhoài beâ toâng coát theùp D= 1.2m; chieàu daøi coïc ñöôïc choïn L = 14m, muõi coïc cuûa caùc truï xuyeân qua taàng seùt vaø ñeán taàng ñaù goác,.Ñaùy beä truï ñöôïc ñaët ôû cao ñoä –2.28m. 4.1.3.PHÖÔNG AÙN II: (Caàu Theùp nhòp daøi 24. 5m ) * phöông aùn maët caét ngang caàu: (2.75+ 10.5 + 2 + 10.5 +2.75) = 28.5m 1-Phaàn keát caáu thöôïng taàng: a-Keát caáu nhòp : Keát caáu nhòp duøng daàm theùp I= 24.56 m. Chieàu daøi toaøn caàu L = 122.8m (tính ñeán phía sau töôøng caùnh). Maët caét ngang moãi nhòp coù16 daàm ñaët caùch nhau 1.75m, caùc daàm ñöôïc lieân keát ngang baèng daàm ngang . Daàm ñöôïc thieát keá söû duïng goái caàu baèng goái cao su coá ñònh vaø ñi ñoäng. b-Keát caáu maët caàu : Baûn maët caàu BTCT M300 daøy 15cm ñöôïc thieát keá ñoå taïi choå, toaøn caàu boá trí 2 khe bieán daïng töï do coù keát caáu baèng cao su. Maët caàu ñöôïc phuû lôùp beâ toâng aùt phan daøy 5cm, phaàn xe chaïy vaø boä haønh ñöôïc thieát keá khaùc möùc, ñoä doác ngang maët caàu ñöôïc taïo baèng caùch thay ñoåi chieàu cao ñaù keâ goái taïi caùc vò trí daàm, cao ñoä maët caàu taïi tim phaàn xe chaïy taïi ñaàu moá laø + 4.28m, vaø taïi giöõa caàu laø : + 4.28m. Ñeå ñaûm baûo myõ quan treân maët caàu, keát caáu lan can phaàn leà ngöôøi ñi vaø lan can daõy phaân caùch maët caàu ñöôïc thieát keá baèng keát caáu BTCT tay vòn baèng kim loaïi F100 . Maët caàu coù boá trí heä thoáng chieáu saùng duøng boùng coù aùnh saùng maøu vaøng . chieàu cao coät ñeøn laø 10m khoaûng caùch giöõa hai coät laø 30m goåm 8 boä, chaân coät ñeøn ñöôïc lieân keát vôùi goái ñôû baèng BTCT coù boá trí bu loâng chôø saún, caùc goái ñôû coät ñeøn ñöôïc ñoå beâ toâng toaøn khoái cuøng vôùi phaàn maët caàu vaø ñöôïc thieát keá boá trí beân treân lan can taïi caùc vò trí moá truïï. Caùc daây daãn ñieän caùc coät ñeøn ñöôïc ñaët trong oáng nhöïa F60mm choân ngaàm trong gôø chaén, taïi caùc goái ñôû coù boá trí hoác noái daây daãn ñieän caáp ñieän cho caùc coät ñeøn. 2-Phaàn keát caáu haï taàng a-Keát caáu moá M1 vaø M2 : Moá caàu BTCT M300 ñaët treân 14 coïc khoan nhoài D=1.2m daøi 14m, muõi coïc ñöôïc thieát keá xuyeân vaøo taàng seùt vaø ñeán taàng ñaù goác. Ñaùy moá ñöôïc ñaët ôû cao ñoä -2.28, chieàu cao ñaép ñaát sau moá laø 3.8m. Sau moá coù thieát keá baûn quaù ñoä baèng BTCT M300 daøy 25cm daøi 3.0m. Chaân khay 1/4 noùn moá coù keát caáu baèng caùc khoái xaây ñaù hoäc, ñaù hoäc naøy ñöôïc lieân keát vôùi nhau baèng maïch vöõa M150. Phaàn moùng chaân khay 1/4 noùn cuûa hai moá ñöôïc gia coá neàn baèng coïc traøm F8cm - F10cm L = 3m, maät ñoä 25 caây/m2. Maët 1/4 noùn hai moá coù keát caáu baèng beâ toâng ñaù cheû M150. b-Keát caáu: Truï goàm 3 truï T1, T2, T3,T4: Truï BTCT M300 daïng truï ñaët thaân heïp treân14 coïc nhoài beâ toâng coát theùp D= 1.2m; chieàu daøi coïc ñöôïc choïn L = 14m, muõi coïc cuûa caùc truï xuyeân qua taàng seùt vaø ñeán taàng ñaù goác,.Ñaùy beä truï ñöôïc ñaët ôû cao ñoä –2.28m. ._.