Câu 3:Công tác khảo sát và xây dựng các phương án cầu?

*   Công tác khảo sát

   Để đi đến một dự án xây dựng công trình cầu, đầu tiên phải tiến hành công tác khảo sát. Tuỳ theo quy mô và tầm quan trọng của công trình cầu mà nội dung cũng như khối lượng của công tác khảo sát được thực hiện ở mức độ khác nhau. Công tác khảo sát thăm dò thường có nội dung về những vấn đề cơ bản sau:

   - Vị trí cầu

   - Tình hình địa chất, thuỷ văn

   - Tình hình nhân lực trong khu vực

Vị trí cầu

   Vì cầu và đường luôn luôn liên quan mật thiết với nhau, do đó vấn đề vị trí cầu được lựa chọn thường xuất phát từ quan điểm kinh tế, thông thường thì vị trí cầu nhỏ phụ thuộc vào hướng tuyến, với cầu lớn thì vị trí cầu sẽ quyết định hướng tuyến.

Tình hình địa chất, thuỷ văn

   Thăm dò địa chất có thể thực hiện hai bước: bước khoan thăm dò sơ bộ và bước khoan thăm dò kỹ thuật. Khoan thăm dò sơ bộ thực hiện trong giai đoạn lập dự án, thường chỉ thực hiện để có thể lên được mặt cắt địa chất ngang sông tại vị trí cầu. Các lỗ khoan bố trí theo tuyến tim cầu. Số lượng và khoảng cách giữa các lỗ khoan phụ thuộc vào mức độ phức tạp của địa chất cũng như quy mô công trình. Các mẫu địa chất phải được tiến hành thí nghiệm nhằm đánh giá được tính chất cơ lý của các lớp đất, phục vụ cho việc lựa chọn và thiết kế loại móng cầu phù hợp. Khoan thăm dò kỹ thuật để phục vụ cho giai đoạn thiết kế kỹ thuật, thường tiến hành trong những điều kiện địa chất thay đổi phức tạp, các lỗ khoan bố trí tại các vị trí dự kiến xây dựng mố trụ cầu. Tuỳ theo quy mô, tính chất của cầu và sự phức tạp của địa hình, địa chất lòng sông mà tại mỗi vị trí đặt móng mố trụ phải khoan ít hay khoan nhiều lỗ. Các lỗ khoan này thường nằm trong phạm vi kích thước móng cầu.

   Khảo sát thuỷ văn nhằm thu thập các số liệu về dòng chảy và lượng mưa trong khu vực tích nước dồn về vị trí cầu để phục vụ tính toán khẩu độ thoát nước, quyết định chiều cao đáy dầm, thiết kế và xây dựng các công trình bảo vệ và nắn dòng chảy. Nếu trên các sông có các trạm quan trắc thuỷ văn thì công tác khảo sát thuỷ văn đơn giản được nhiều. Những số liệu chủ yếu phải thu thập, điều tra và quan trắc khi tiến hành khảo sát thuỷ văn:

   - Mức nước lũ lịch sử và mức nước kiệt;

   - Vận tốc dòng chảy, độ dốc đường mặt nước;

   - Bề rộng lòng sông;

   - Tình hình xói bồi, tình hình vật trôi cây trôi vào mùa lũ;

   Ngoài ra phải xác định tình hình thông thương đường thuỷ, nếu sông có thông thương thì phải có các tài liệu về cấp sông, tải trọng tầu bè, các yêu cầu về luồng lạch.

   Nếu công trình nằm trong khu vực gần biển cần điều tra về ảnh hưởng của thuỷ triều, khả năng xâm thực và các ảnh hưởng khác của hơi nước mặn.

Điều tra tình hình nhân vật lực

   Muốn cho công trình có giá thành xây dựng thấp, một trong những giải pháp là phải tận dụng nhân lực và vật tư tại chỗ. Xuất phát từ đó phải quan tâm tìm hiểu khả năng về nhân lực và đặc biệt là vật liệu địa phương. Thông thường trong các khâu thi công xây dựng công trình, có những công việc không đòi hỏi phải có công nhân chuyên ngành có tay nghề cao, mà có thể sử dụng nhân lực địa phương tuyển dụng tạm thời.

   Về mặt vật tư, có thể sử dụng các vật liệu địa phương, khai thác tại chỗ, như vậy sẽ giảm được chi phí vận chuyển.

 Những số liệu cần thiết khi xây dựng các phương án cầu

Xác định khẩu độ thoát nước:

Dựa vào các số liệu điều tra, khảo sát thuỷ văn để tính ra khẩu độ thoát nước, bảo đảm thoát lưu lượng dòng chảy về mùa lũ ứng với tần suất thiết kế.

Khổ gầm cầu:

      a) Đối với cầu qua sông:

   - Sông không thông thương: Khoảng cách từ cao độ mực nước cao nhất tới đáy dầm cầu không được nhỏ hơn 0,75m (cầu đường sắt) và 0,5m (cầu ô tô), trường hợp sông có cây trôi lớn thì các kích thước này sẽ được tăng thêm.

   - Sông thông thương: Cần phải bố trí hai nhịp thông thuyền, xuôi dòng và ngược dòng. Kích thước khổ gầm cầu sẽ được quyết định bởi khổ thông thuyền được quy định tuỳ thuộc vào cấp đường thuỷ tương ứng với các loại tàu bè qua lại (bảng 2.1). Khổ thông thuyền phải đặt lọt dưới gầm cầu tính từ mực nước thông thuyền.

Chú thích:

   1. Đối với đường thuỷ cấp I, II và III, nếu mực nước thông thuyền lên xuống không quá 4m, chiều rộng của đỉnh khổ gầm cầu là b = 2chia3B. Nếu mực nước đó dao động quá 4m, cũng như đối với đường thuỷ cấp IV, V, VI và VII thì lấy b = 1chia2B.

   2. Trị số trong ngoặc chỉ được dùng khi có sự đồng ý của cơ quan hữu quan.

Sơ đồ khổ thông thuyền

   Nếu điều kiện dòng sông không cho phép bố trí hai khổ thông thuyền thì có thể chỉ đặt một nhịp thông thuyền với khẩu độ lấy theo kích thước của khổ xuôi dòng.

   Khi bố trí nhịp thông thuyền cần lưu ý tới vị trí mức nước thấp nhất để đảm bảo độ sâu tối thiểu cho tàu bè qua lại vào mùa kiệt (tại mọi điểm độ sâu nước không nhỏ hơn 0,5m).

Nếu sông có sự xói bồi, lòng sông thay đổi vị trí thì có thể phải làm một số nhịp thông thuyền để di chuyển đường luồng lạch đường thuỷ cho phù hợp.

      b) Đối với cầu qua đường:

   Khi cầu bắc qua các đường ô tô cấp I. II, III chiều cao khổ gầm cầu là 5,0m. Đối với cầu đường sắt và cầu đường ô tô cấp I, II, III khi vượt qua bất kỳ loại đường cấp nào cũng lấy chiều cao khổ gầm cầu bằng 5,0m.

Khổ cầu:

Còn gọi là khổ giới hạn của cầu, là phạm vi trống giành cho phương tiện giao thông qua lại an toàn (hình 2.2).

   Đối với ô tô, chiều cao khổ giới hạn thường thống nhất bằng 4,5m, bề rộng (K) phụ thuộc vào số làn xe. Một số khổ cầu thường được sử dụng hiện nay: K-4,5; K-6; K-7; K-8; K-9; K-10,5; K-14; K-21; K-8+C+8; K-9+C+9. Chiều rộng dải phân cách (C) phải phù hợp với giải phân cách của đường đầu cầu.

   Khổ đường người đi có chiều cao bằng 2,5m, chiều rộng lấy bằng bội số của 0,75m Các kích thước chủ yếu của khổ giới hạn cầu đường ô tô và đường thành phố cho trong bảng 2.2.

Khổ giới hạn

   Đối với xe lửa khổ giới hạn được xác định tương ứng với khổ đường ray, nếu cần có nhiều tuyến đường thì khổ giới hạn bao gồm các khoảng cách giữa 2 tim tuyến đường sát nhau và kích thước khổ giới hạn của một tuyến đường đơn như trên hình 2.2.

   Khi cầu nằm trên đường cong thì khổ giới hạn được tăng thêm một trị số quy định theo tính toán riêng cho từng trường hợp.

i. Cầu treo, k. Cầu dây văng

Câu 4:Một số phuơng hướng phát triển trong  ngành cầu đường

Một số phuơng hướng phát triển trong  ngành cầu đường

   Phân tích các công trình cầu hiện đại xây dựng trên thế giới trong những năm gần đây thấy rõ các khuynh hướng:

 Về vật liệu:

Sử dụng vật liệu cường độ cao (thép cường độ cao, thép hợp kim, bê tông mác cao) và vật liệu nhẹ (bê tông cốt liệu nhẹ, hợp kim nhôm) nhằm mục đích giảm khối lượng vật liệu và giảm nhẹ trọng lượng bản thân kết cấu.

          Về kết cấu:

Sử dụng những kết cấu hợp lý và áp dụng các biện pháp điều chỉnh ứng suất nhằm tiết kiệm vật liệu.

   - Kết cấu bản trực giao.

   - Kết cấu thép và bê tông cốt thép liên hợp.

   - Kết cấu ứng suất trước.

   - Kết cấu dầm tiết diện hộp.

   - Các sơ đồ cầu treo với các biện pháp  tăng cường độ cứng, cầu dây văng, cầu khung dầm bê tông cốt thép ứng suất trước.

          Về liên kết và ghép nối:

 Sử dụng các biện pháp liên kết ghép nối có chất lượng cao, thực hiện đơn giản, tiết kiệm như liên kết hàn và bu lông cường độ cao cho kết cấu thép, keo  dán êpoxy với kết cấu bê tông.

          Về công nghệ thi công:

 Có thể nói những tiến bộ về công nghệ thi công đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong sự phát triển của ngành xây dựng cầu trong thời gian gần đây. Các công nghệ thi công tiên tiến như lắp hẫng, đúc hẫng, đúc đẩy cùng với các thiết bị  công nghệ hiện đại  đã mang lại những hiệu quả cao về kinh tế cũng như kỹ thuật.

            Ngoài ra lý thuyết tính toán thiết kế vẫn tiếp tục được nghiên cứu và hoàn chỉnh. Với phương tiện máy tính điện tử quá trình tính toán ngày càng đạt được độ chính xác cao bằng cách xét tới  đầy đủ hơn các yếu tố ảnh hưởng(vật lý, hình học). Bên cạnh đó, các nghiên cứu thực hiện được đề cao và tiến hành