CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ, XÂY DỰNG CẦU VÒM THÉP NHỒI BÊ TÔNG NHỊP LỚN Ở CẦU ĐÔNG TRÙ Tổng công ty Tư vấn thiết kế GTVT – CTCP (TEDI) 1. Giới thiệu Dự án Đường 5 kéo dài tới khu đô thị mới Bắc Thăng Long - Vân Trì trong đó có cầu Đông Trù vượt sông Đuống là một trong những dự án trọng điểm ở phía Bắc TP Hà Nội, có tác dụng hình thành hệ thống đường vành đai 2 phía Đông Bắc từ Sài Đồng đến Vĩnh Ngọc (nối về cầu Nhật Tân), tạo trục lõi để phát triển đô thị Bắc sông Hồng, đảm bảo các điều kiện về hạ tầng giao thông vận tải phục vụ chuỗi khu công nghiệp, đô thị Bắc Thăng Long - Vân Trì, Đông Anh - Cổ Loa, Gia Lâm - Sài Đồng - Yên Viên. Đường 5 kéo dài trong Quy hoạch khu vực Bắc sông Hồng Đường 5 kéo dài trong mạng lưới giao thông hiện tại Đoạn tuyến này cũng góp phần giải tỏa các phương tiện giao thông liên tỉnh theo hướng Hải Phòng, Quảng Ninh đi các tỉnh phía Bắc và Tây Bắc qua quốc lộ 2, quốc lộ 3, tạo nên hướng giao thông ngoại vi phía Bắc 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ, XÂY DỰNG
CẦU VÒM THÉP NHỒI BÊ TÔNG NHỊP LỚN Ở CẦU ĐÔNG TRÙ
Tổng công ty Tư vấn thiết kế GTVT – CTCP (TEDI)
1. Giới thiệu
Dự án Đường 5 kéo dài tới khu đô thị mới Bắc Thăng Long - Vân Trì trong
đó có cầu Đông Trù vượt sông Đuống là một trong những dự án trọng điểm ở
phía Bắc TP Hà Nội, có tác dụng hình thành hệ thống đường vành đai 2 phía
Đông Bắc từ Sài Đồng đến Vĩnh Ngọc (nối về cầu Nhật Tân), tạo trục lõi để
phát triển đô thị Bắc sông Hồng, đảm bảo các điều kiện về hạ tầng giao thông
vận tải phục vụ chuỗi khu công nghiệp, đô thị Bắc Thăng Long - Vân Trì, Đông
Anh - Cổ Loa, Gia Lâm - Sài Đồng - Yên Viên.
Đường 5 kéo dài trong Quy hoạch
khu vực Bắc sông Hồng
Đường 5 kéo dài trong mạng lưới
giao thông hiện tại
Đoạn tuyến này cũng góp phần giải tỏa các phương tiện giao thông liên
tỉnh theo hướng Hải Phòng, Quảng Ninh đi các tỉnh phía Bắc và Tây Bắc qua
quốc lộ 2, quốc lộ 3, tạo nên hướng giao thông ngoại vi phía Bắc đối trọng với
hướng đi phía Nam qua cầu Thanh Trì. Việc hoàn thành dự án đường 5 kéo dài
cùng với tuyến nối Nhật Tân – Nội Bài sẽ rút ngắn tuyến đường từ khu vực
trung tâm Hà Nội đi sân bay Nội Bài khoảng 5km tương đương 15 phút xe chạy
do tốc độ được nâng cao so với tuyến đường qua cầu Đuống cũ – Đông Anh –
Phủ Lỗ.
1
2. Quy mô dự án
Mặt cắt ngang điển hình tuyến đường 5 kéo dài
Dự án xây dựng đường 5 kéo dài có tổng chiều dài 16,165km, được thiết kế
với tiêu chuẩn đường phố chính cấp I, vận tốc thiết kế 80km/h. Quy mô mặt cắt
ngang theo quy hoạch rộng 68m đến 72,5m đảm bảo cho 4 làn xe ô tô, 02 làn xe
buýt, 02 làn xe tổng hợp đô thị, vỉa hè mỗi bên rộng 8m và dải phân cách giữa
rộng 17m dùng để mở rộng thêm hai làn xe mỗi bên và xây dựng đường tàu điện
trên cao thuộc quy hoạch tuyến số 4. Tuyến đường được xây dựng hoàn chỉnh
hạ tầng kỹ thuật đồng bộ bao gồm hệ thống 13 hầm cho người đi bộ, các công
trình thoát nước mưa, thoát nước bẩn, hào, tuynel cho các đường điện, cáp
quang, cáp thông tin liên lạc theo đúng định hướng quy hoạch.
Cầu Đông Trù vượt sông Đuống được thiết kế với quy mô phù hợp cho cả
giai đoạn trước mắt và tương lai, mặt cắt ngang cầu đảm bảo cho 06 làn xe cơ
giới, 02 làn xe thô sơ và 02 làn xe buýt ở giai đoạn 1. Khi tuyến đường sắt số 4
được xây dựng, mặt cắt ngang cầu sẽ được bố trí lại đảm bảo 06 làn xe cơ giới
và 02 làn xe điện ở giữa cầu. Tổng chiều rộng cầu tại các vị trí thông thường
rộng 2x23,5m, tại vị trí cầu chính kết cấu vòm ống thép nhồi bê tông tổng mặt
cắt ngang cầu rộng 54,5m - là công trình cầu có tổng chiều rộng mặt cắt ngang
lớn nhất nước ta hiện nay.
Mặt cắt ngang cầu chính
2
Công trình cầu được thiết kế cho hoạt tải xe ô tô HL-93, hoạt tải đường sắt
có cấu hình 6 toa xe 4x14T/trục ở giai đoạn 2. Cầu cũng được thiết kế chịu được
tải trọng động đất cấp 8 với hệ số gia tốc nền a=0,17. Các thông số kỹ thuật chủ
yếu của cầu Đông Trù như sau:
- Sơ đồ nhịp: 5x50+5x50+80+120+80+3x50+4x50m. Tổng chiều dài cầu
đến đuôi hai mố là 1140m.
- Kết cấu nhịp cầu chính: Vòm ống thép nhồi bê tông (80+120+80)m chạy
dưới sử dụng thanh căng dự ứng lực. Khoảng cách các thanh treo ~5m. Trụ
BTCT trên nền móng cọc khoan nhồi đường kính 2m.
- Kết cấu nhịp cầu dẫn: Dầm hộp thi công tại chỗ trên đà giáo bằng BTCT
DƯL khẩu độ 50m. Trụ BTCT trên nền móng cọc khoan nhồi đường kính
1.5m
3. Các giải pháp kỹ thuật trong thiết kế cầu Đông Trù
Kết cấu ống thép nhồi bê tông có một số điểm lợi thế vượt trội so với kết
cấu thép hoặc bê tông cốt thép và kết cấu bê tông cốt cứng. Vỏ thép bên ngoài
chịu kéo và chịu uốn tốt, cường độ chịu nén của bê tông cũng tăng đáng kể do
có hiệu ứng bó chống nở hông của ống thép, bê tông bên trong làm giảm khả
năng mất ổn định cục bộ vỏ thép. Kết cấu vòm ống thép nhồi bê tông với các ưu
điểm về chịu lực như vậy phù hợp đối với mặt cầu rộng sẽ khai thác đồng thời
cả đường bộ và đường sắt trong tương lai.
Bố trí chung cầu vòm liên tục 3 nhịp
Trong quá trình thiết kế, với đặc thù chiều rộng lớn và chịu tải trọng cả
đường bộ, đường sắt, nhóm thiết kế đã nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật sau:
- Nghiên cứu thiết kế mặt cắt sườn vòm cho các nhịp 80m và 120m trên cơ
sở các yêu cầu về chịu lực, cấu tạo kết cấu thép phù hợp với quy định của
tiêu chuẩn thiết kế đồng thời phát huy được ưu điểm của kết cấu ống thép
nhồi bê tông. Mặt cắt ngang sườn vòm được lựa chọn dạng số 8 với hai ống
thép tròn ở hai biên. Vành vòm nhịp 120 m có chiều cao là H=3m và nhịp
3
80m là H=2.5m, đường kính ống thép 1200 mm cho vòm giữa nhịp 120 m
và 1000mm cho vòm biên nhịp 80m.
Mặt cắt ngang vành vòm nhịp 120m Mặt cắt ngang vành vòm nhịp 80m
Mặt cắt ngang vành vòm
- Nghiên cứu giải pháp phân chia mặt cầu ở giai đoạn 1 và giai đoạn 2 đáp
ứng được yêu cầu khai thác phù hợp từng giai đoạn. Trong kết cấu bê tông mặt cầu đã bố trí hệ thống coupler nối cốt thép để xây dựng đường sắt ở giai đoạn 2. Công tác tính toán thiết kế cũng được thực hiện chi tiết cho từng giai đoạn với các loại tải trọng đường bộ, đường sắt khác nhau.
- Nghiên cứu khoảng cách dây treo nhằm tối ưu số lượng, trọng lượng dây
treo cũng như trọng lượng dầm ngang nhằm tạo thuận lợi cho công tác chế tạo và lắp đặt các cấu kiện. Trong lượng dầm ngang đã được giới hạn ở năng lực cẩu lắp xấp xỉ 120T phù hợp với năng lực thi công, từ đó khoảng cách các dây treo dầm ngang được lựa chọn là 5m.
- Nghiên cứu bố trí hệ thống dây treo kép nhằm tăng tính dư của kết cấu
đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho công tác bảo dưỡng, thay thế cáp treo sau này. Để bố trí được hệ thống dây treo kép, cấu tạo điểm neo dây trên vành vòm đã được bố trí nằm một phần trong vòm nhằm đảm bảo chịu lực cũng như tính thẩm mỹ.
1
OCT 11 200516:08:53
VOLUMES
TYPE NUM
1
X
YZ
OCT 11 200516:11:47
ELEMENTS
MAT NUM
Mô hình tính toán cục bộ sườn vòm khu vực neo cáp treo
4
- Nghiên cứu liên tục hóa các nhịp vòm để giảm kích thước trụ đỉnh trụ P11
và P12 giảm từ 9,5m xuống còn 6,5m do chỉ sử dụng một hàng gối. Việc
liên tục hóa kết cấu vòm giảm được nội lực ở các sườn vòm nhưng lại dẫn
tới việc các chân vòm cũng có ứng suất phức tạp hơn do chịu lực từ vòm
cũng như các thanh căng của cả hai bên vòm. Kết cấu chân vòm đã được
mô hình hóa với đầy đủ các cấu kiện và thành phần lực tác dụng để kiểm