Nghiên cứu ứng dụng các dạng kết cấu nhịp cầu điển hình thi công nhanh trong các đô thị lớn.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 1

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn này, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của
quý Thầy, Cô giáo hướng dẫn, các Đồng nghiệp và các Cơ quan liên quan. Lời đầu tiên, tác
giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Ngọc Long – Bộ
môn Cầu Hầm - Trường Đại học Giao thông Vận tải đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá
trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn;
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể quý Thấy, Cô giáo trong bộ môn Cầu
Hầm và Khoa Công trình - Trường Đại học Giao thông Vận tải đã tận tình hướng dẫn,
truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập, làm cơ sở cho quá trình
nghiên cứu và hoàn thiện luận văn. Tác giả xin cảm ơn tập thể Ban giám hiệu, Phòng đào
tạo đại học và sau đại học - Trường Đại học Giao thông Vận tải đã giúp đỡ, tạo điều kiện
học tập, nghiên cứu để khóa học Cao học K18 hoàn thành. Và cũng chân thành cảm ơn sự
giúp đỡ nhiệt tình của Cơ quan, Gia đình và Bạn bè trong suốt thời gian học tập, nghiên
cứu và hoàn thiện luận văn;
Trong khuôn khổ luận án Thạc sỹ khoa học kỹ thuật với vốn thời gian hạn chế và
trình độ bản thân còn hạn hẹp chắc chắn chưa đáp ứng được một cách đầy đủ những vấn
đề đã đặt ra. Tác giả xin chân thành cảm ơn và tiếp thu nghiêm túc những ý kiến đóng góp
của quý Thầy, Cô giáo, các bạn Học viên và các Đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012
Tác giả




Nguyễn Đức Nhân
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG

HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 2

MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
PHẦN MỞ ĐẦU 4
1. Tính cấp thiết của đề tài 4
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 4
3. Đối tượng nghiên cứu 5
4. Phạm vi nghiên cứu 5
5. Phương pháp nghiên cứu 5
6. Kết cấu của luận văn 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP THİ CÔNG NHANH 6
1.1 Các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh áp dụng trên thế giới 6
1.2 Các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh đã áp dụng ở Việt Nam 14
1.3 Triển vọng áp dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh ở Việt Nam 19
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP ĐIỂN HÌNH THİ
CÔNG NHANH 21
2.1 Dạng mặt cắt ngang dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel dạng I) 21
2.1.1 Đặc điểm cấu tạo 21
2.1.2 Vật liệu 25
2.2 Dạng mặt cắt ngang dầm hộp thép 29
2.2.1 Đặc điểm cấu tạo 29
2.2.2 Yêu cầu vật liệu 36
2.3 Nguyên lý tính toán thiết kế 36
2.3.1 Nguyên lý tính toán thiết kế cầu dầm I Panel 36
2.3.2 Nguyên lý tính toán thiết kế cầu dầm hộp thép 43
2.4 Công nghệ thi công 59
2.4.1 Công nghệ thi công cầu dầm I Panel 59
2.4.2 Công nghệ thi công cầu dầm hộp thép 59
2.5 Phân tích ưu nhược điểm của các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh 60

2.5.1 Ưu điểm 60
2.5.2 Nhược điểm 62
2.5.3 So sánh thời gian thi công và gián đoạn giao thông 63
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP THI CÔNG
NHANH CHO CÁC CẦU VƯỢT TRONG NÚT GIAO TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
64
3.1 Nghiên cứu đánh giá việc ứng dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh cho Nút
giao Hàng Xanh 64
3.1.1 Hiện trạng giao thông tại nút giao Hàng Xanh 64
3.1.2 Tính thích hợp của phương án cầu Vượt nhẹ thi công nhanh và phương án tổ
chức giao thông 65
3.2 Nghiên cứu đánh giá việc ứng dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh cho Nút
giao Cây Gõ (nút giao đường 3/2, Hồng Bàng, Minh Phụng) 85
3.2.1 Hiện trạng giao thông tại nút giao Cây Gõ 85
3.2.2 Giải pháp cải tạo nút giao 88
3.3 Đánh giá các chỉ tiêu của hai dạng kết cấu nhịp thi công nhanh và kết cấu BTCT
thông thường 96
3.3.1 Về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật 96
3.3.2 Các chỉ tiêu khác 105
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 3

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO 107



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 4

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, tình trạng ùn tắc giao thông trong các đô thị lớn ở nước ta
ngày càng tăng, trong đó rõ nhất là ở hai thành phố lớn là Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh. Việc
chống ùn tắc giao thông là việc làm cấp bách đặc biệt tại các nút giao lớn. Bên cạnh nhiều
phương án đã được thực hiện như: mở rộng đường, bố trí đèn tín hiệu giao thông, phân
làn đều không mang lại hiệu quả đáng kể thì giải pháp xây dựng cầu vượt (cầu vượt giao
thông và cầu vượt đi bộ) đã phát huy tác dụng trong việc giải quyết giao thông đô thị. Cầu
vượt nhẹ đang được nhiều nước trên thế giới sử dụng, thường có kết cấu phần trên bằng
dầm thép và kết cấu móng cọc là cọc đúc sẵn thi công theo công nghệ ép hoặc cọc vít thi
công theo công nghệ ép xoắn, số lượng cọc ít, thi công nhanh đặc biệt là không gây tiếng ồn
và rung động ảnh hưởng đến người dân sinh sống xung quanh. Vì vậy, việc nghiên cứu áp
dụng các dạng kết cấu nhịp thi công lắp ghép nhanh, hạn chế được tĩnh không, giảm ảnh
hưởng của quá trình thi công, giá thành rẻ là một điều hết sức cần thiết trong việc giải quyết
bài toán ùn tắc giao thông đặc biệt là các nút giao lớn. Xuất phát từ những quan điểm đó,
với trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp cao học và với sự hướng dẫn tận tình của Thầy
PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, Học viên đã mạnh dạn chọn đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng các
dạng kết cấu nhịp điển hình thi công nhanh trong các đô thị lớn".
Các vấn đề nghiên cứu của luận văn này bao gồm:
- Giới thiệu tổng quan về các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh đã áp dụng trên trên
thế giới và Việt Nam.
- Phân tích, đánh giá các dạng kết cấu nhịp điển hình thi công nhanh
- Nghiên cứu ứng dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh cho các cầu vượt
trong nút giao tại Thành phố Hồ Chí Minh. Đánh giá sơ bộ các chỉ tiêu kinh tế,
kỹ thuật của các phương án kết cấu nhịp.
Đề tài chỉ dừng ở mức độ phân tích hai dạng kết cấu nhịp điển hình là: cầu dầm thép
liên hợp dạng I (cầu Panel) và cầu dầm hộp thép.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu một số dạng kết cấu nhịp cầu thi công nhanh đáp ứng được các tiêu chí
trong đô thị lớn như: thời gian thi công nhanh, hạn chế tĩnh không (chiều cao dầm thấp), thi

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 5

công trong điều kiện chật hẹp, giảm chi phí đền bù và giải phóng mặt bằng. Ngoài ra giá
thành hợp lý mà vừa đảm bảo được tính mỹ quan cho đô thị.
3. Đối tượng nghiên cứu
Các dạng kết cấu nhịp cầu thi công nhanh như: cầu dầm thép liên hợp liên tục dạng
panel – dầm I, cầu dầm hộp thép liên hợp bản bêtông.
4. Phạm vi nghiên cứu
Kết cấu nhịp cầu thép liên hợp dạng I giản đơn liên hợp với bản bêtông mặt cầu lắp
ghép, chiều cao dầm chủ từ 390~1200mm, chiều dài nhịp chính từ 15~40m.
Kết cấu nhịp dầm hộp thép liên hợp với bản bêtông có chiều dài nhịp chính từ
20~100m (đối với nhịp giản đơn), từ 30~140m (đối với nhịp chính trong cầu liên tục).
Ngoài ra dầm hộp thép có bản mặt cầu trực hướng có chiều dài nhịp chính từ 70~120m (đối
với nhịp giản đơn), từ 100~250m (đối với nhịp chính trong cầu liên tục).
5. Phương pháp nghiên cứu
Giới thiệu chi tiết các dạng kết cấu nhịp cầu (dầm, mố, trụ, móng cọc); nguyên lý thiết
kế, tính toán; phân tích ưu nhược điểm so với các dạng kết cấu nhịp BTCT thông thường.
Từ đó đề xuất áp dụng cho các cầu vượt trong nút giao lớn ở thành phố Hồ Chí Minh.
6. Kết cấu của luận văn
Chương 1: Tổng quan về các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh
Chương 2: Phân tích, đánh giá các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh
Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh cho các cầu
vượt trong nút giao tại thành phố Hồ Chí Minh
Kết luận và kiến nghị
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP THİ CÔNG NHANH
1.1 Các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh áp dụng trên thế giới

 Cầu dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel)
Cầu dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel) là kết cấu cầu nhẹ sử dụng trong đô thị đã
được áp dụng rộng rãi ở các nước đang phát triển. Cầu panel có kết cấu thanh mảnh, phù
hợp cho không gian chật hẹp nên không làm ảnh hưởng đến mỹ quan thành phố. Kết cấu
các loại cầu vượt nhẹ đang được nhiều nước trên thế giới sử dụng, thường có kết cấu phần
trên bằng dầm thép hoặc là dầm bê tông tiền chế, kết cấu phần dưới (mố, trụ) được đúc sẵn
trong xưởng, kết cấu móng cọc là cọc đúc sẵn thi công theo công nghệ ép hoặc cọc vít thi
công theo công nghệ ép xoắn, số lượng cọc ít.
Tiêu biểu như một số cầu ở Nhật Bản, Hàn Quốc,









No. 2 Tosu Bridge No. 12 Mitsuyoshi Ramp Bridge

Thống kế các công trình cầu panel đã xây dựng từ năm 2003 - 2010
No
Khu
vực
Thời
gian
hoàn
thành
Tên công trình
cầu

Chiều
dài cầu
(m)
Sơ đồ nhịp
(m)
Khổ
cầu
(m)
Chiều
cao
dầm(m)
Khối
lượng
thép(t)
1 2003.10
Kimitsu
L-8
13.6 13.0 5.8 0.900 21.8
2 2004.02 Tosu 39.8 12.2+18.0+9.2 4.6 0.390 45.9
3 2005.12 Kimitsu 2
nd
East 38.0 7.6 0.912 95.2
4
Nhật
Bản
2006.10 Hatta No.3 30.0 29.3 5.2 0.912 50.6
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 7

5 2007.06 Shimohagi 23.4 22.74 11.0 0.912 75.0

6 2007.12 Tomari 55.0 11.0 0.900 223.5
7 2008.03 Tsukigi 44.0 10.0 0.800 102.2
8 2008.03 Mitsuyoshi ramp
2 x
197.0
20.0~28.0
6.5
~13.9
0.800
~0.912
1150.6
9 2009.02 Nobuta 42.2 10.7 0.900 118.7
10 2009.09 Henbetsu 51.1 6.2 0.900 77.6
11 2009.09 Nehazu 84.6 27.8+28.2+27.5 3.8 0.900 78.1
12 2009.10 Magata 2 x 21.5 2 x 20.8 10.7 0.912 123.2
13
2010.01
Kawada 26.4 25.7 6.2 0.912 51.5
14
Plannin
g Phase
Maibara 29.0 28.3 22.4 1.000 208.7
15 Ditto Kinaushi 32.9 32.0 10.7 1.000 113.8
16 Ditto No.16 32.3 31.4 12.9 1.000 163.7
17 Ditto Toyosawa 133.0
+35.
1
15.8
0.600
~0.900

693.8
18 Ditto Kusunoki 232.9
+31.
1+39.2+28.9+28.2
14.8
0.700
~1.100
1005.3

 Cầu liên hợp dầm giàn - Prestressed Composite Truss girder (PCT type)
Cầu liên hợp PCT xuất phát từ ý tưởng thiết kế kết cấu lai với trọng lượng nhẹ và khả
năng vượt nhịp lớn (70-80m), tính kinh tế cao, thời gian thi công ngắn, có thể sản xuất hàng
loạt. Đặc biệt dạng cầu này áp dụng cho cầu cong hết sức hiệu quả mà các kết cấu dầm đúc
sẵn khác khó thực hiện được.
Phối cảnh cầu liên hợp PCT

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 8


Mặt cắt ngang điển hình của cầu:


Ưu nhược điểm:

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 9

 Đây là dạng cầu mới lạ và có vẻ đẹp mỹ quan. Do các ống thép có dạng thanh
mảnh, lại bố trí theo các đường chéo, dích dắc không chắn tầm mắt, tạo điểm

nhấn trong kiến trúc nhân tạo khu vực xây dựng cầu
 Độ chính xác khi áp dụng cho cầu cong là rất cao bởi bản đáy và sườn thép được
chế tạo trong nhà máy. Chất lượng bê tông bản đáy và kết cấu cầu được đảm bảo
một cách tối đa (riêng bản mặt cầu sẽ được thi công trên công trường)
 Kết cấu cầu giàn được áp dụng kết hợp với sử dụng hiệu quả tính chịu nén của bê
tông ở bản mặt cầu và khả năng chịu kéo của thép dự ứng lực ở bản đáy để tăng
khả năng vượt nhịp. Sự mất mát ứng suất trong thép dự ứng lực cũng được giảm
đáng kể do sử dụng các đường cáp thẳng, mất mát do ma sát gần bằng 0, mất mát
chủ yếu do tụt neo, từ biến và co ngót
 Thi công cầu dạng PCT tương đối dễ dàng, các phương pháp thi công cầu như
Crane, MSS, FCM, ILM đều có thể được áp dụng với chi phí thấp.
 Dạng cầu này thích hợp đối với các vùng có nguy cơ động đất cường độ lớn vì
giảm được tĩnh tải một cách đáng kể do biến phần sườn dầm thành dạng giàn
thép, đẩy vật liệu xa khỏi trục trung hòa của tiết diện giúp kết cấu vượt được khẩu
độ khá lớn.
 Tuy nhiên, cấu tạo bộ phận neo liên kết giữa phần bản bê tông và các thanh giàn
thép tương đối rắc rối. Sự làm việc thực tế của kết cấu với mô hình tính toán chưa
thực sự tiệm cận. Cần nghiên cứu sâu hơn nữa.
 Bên cạnh đó, do phải thi công theo từng giai đoạn trên hệ thống đà giáo tạm, nên
thích hợp với trường hợp cầu vượt trên cạn. Trong trường hợp vượt địa hình vực
sâu, hiểm trở hoặc trên sông nước thì kinh phí hệ thống tạm sẽ tăng đáng kể.
Đặc điểm liên kết
 Bản đáy và sườn thép thông qua block:
+ Liên kết giữa bản đáy và ống sườn thép người ta sử dụng một khối (block)
liên kết. Sự liên kết giữa block này với ống sườn có thể sử dụng đường
hàn hoặc bulông.
+ Khi liên kết block này với bản đáy người ta sử dụng hệ thống neo mềm
(STUB BOLT), chính liên kết tạo sự liên hợp giữa bêtông và khối liên kết,
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 10

cũng chính sự điều chỉnh góc liên kết này cũng đảm bảo cho góc của cầu
cong có một sự êm thuận.
 Bản mặt cầu, thép dự ứng lực bên trên và sườn thép:
+ Với sự liên kết của thép hình dạng dầm H với các ống sườn, ta cũng sử
dụng block liên kết thông qua hàn hoặc bulông. Đối với sự liên kết của bản
mặt cầu với dầm H này người ta tiến hành tạo lỗ trên bụng của dầm H để
tăng sức dính bám cho bêtông với thép Cánh dầm H sẽ giúp tăng độ cứng
theo phương ngang và tăng cường sức chống xoắn cho mặt cắt


 Liên kết giữa các đoạn dầm PCT và liên tục hoá tại vị trí trụ cầu:
+ Đối với mỗi phân đoạn dầm PCT đúc sẵn có chiều dài khoảng 14~18m, do
đó cần phải liên kết tại công trường. Một số trường hợp đối với vị trí trụ
cầu cũng cần phải liên tục hoá bằng cách liên kết như hình vẽ dưới đây.
Việc liên kết này cho phép vận hành phương tiện giao thông trên cầu được
êm thuận, giảm xung kích, bớt được khe co giãn, tăng tuổi thọ kết cấu.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 11

Đồng thời giảm nội lực trong kết cấu dưới tại trọng do hoạt tải, tiết kiệm
được vật liệu.

Liên kết các phân đoạn

Liên kết tại trụ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 12

Trình tự thi công

Kiểu cầu này có thể sử dụng tại Việt Nam và đặc biệt cho các cầu vượt trong thành phố.
Sử dụng cho cầu cong có nhịp từ 60-80m với chi phí thấp, sử dụng cho cầu đi bộ vượt nhịp
lớn và có hình dạng kiến trúc đặc biệt.
Dưới dây là tên một vài cây cầu PCT được xây dựng đầu tiên ở Hàn Quốc:
 Cầu dẫn cho cầu Yeondo bridge với khẩu độ 72+7*120m, chiều rộng cầu 12.7m
được thiết kế bởi công ty Hyundai Engineering và thi công vào năm 2003.
 Cầu cong Mayang có khẩu độ nhịp 50m, chiều rộng cầu 10,9m được thiết kế bởi
công ty Cheongseok Engineering và thi công vào năm 2005.
 Cầu Shincheon dài 360m với khẩu độ 60+3*80+60m, chiều rộng mặt cầu 17,4m
được thiết kế bởi công ty Cheongseok Engineering và thi công vào năm 2004
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 13

 Cầu Kujin 1 giản đơn với khẩu độ 70m, chiều rộng cầu 20,4m được thiết kế bởi
công ty Yongma Engineering và thi công vào năm 2005.
 Cầu Iyang 1 dài 405m với khẩu độ 60+3*95+60m, chiều rộng mặt cầu 20,4m
được thiết kế bởi công ty Yongma Engineering và thi công vào năm 2005.
 Cầu Pongha 1 giản đơn với khẩu độ 95m, chiều rộng mặt cầu 20,4m, chiều cao
dàn thay đổi từ 2,7m ở mố đến 5,5m ở giữa nhịp được thiết kế bởi công ty
Yongma Engineering và thi công vào năm 2005.
Hiện nay số lượng cầu dạng PCT được sử dụng rất rộng rãi tại Hàn Quốc.
 Cầu dầm hộp thép
Cầu dầm hộp thép đã được sử dụng phổ biến và rộng rãi trên thế giới từ đầu thế kỷ 20.
Ngày nay, cầu dầm hộp thép là giải pháp tối ưu trong các kết cấu cầu dây văng, dây võng
khẩu độ lớn, vượt qua các eo biển và nối liền các đảo với nhau hoặc giữa đảo với đất liền.
Cầu Châu Âu ở Áo trên xa lộ Muynkhen – Roma:
- Cầu đựơc xây dựng năm 1963 dài 657m. Các thong số cơ bản của cầu như sau:
- Sơ đồ cầu 81 + 108 + 198 + 108 + 2 x 81.
- Bề rộng phần xe chạy 8,3m cho một chiều và 10,6m chiều ngược lại (cầu nằm trên

đường cong R=700m).
- Chiều cao dầm không đổi: h=7,7m
- Hộp cao 3m có một khung ngang từ các dầm ngang liên kết vào mặt cầu, tấm đáy và
các sườn tăng cường đứng của thành hộp. Cứ 9m có đặt thêm các thanh liên kết để đảm bảo
độ cứng hộp.
- Các khối được chế tạo sẵn trong nhà máy cao 4m, vận chuyển tới công trường rồi lắp
ghép thành khối lớn hơn.
- Các khối dầm chủ: lắp thành đoạn 9m, trọng lượng 20T, thi công lắp hẫng cân bằng.
Khối lượng toàn bộ: 5000T, lắp ráp xong trong một năm.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 14


Mặt cắt ngang cầu Châu Âu
Cầu trên sông Ranh nối Maixe-Vaizen và Gutstapbur.
- Đây là một trong 22 phương án: 3 phương án cầu BTCTDƯL, 19 phương án cầu
thép. Cầu có các thông số cơ bản như sau:
- Sơ đồ cầu 3 nhịp liên tục: 43,7 + 203,94 + 131,74.
- Bề rộng đường xe chạy 20,0m lề bộ hành 2x2,25.
- Tiết diện ngang là hộp chữ nhật, khoảng cách 2 thành đứng 11,7m. Phần hẫng của
mỗi bên 6,4m.

Mặt cắt ngang cầu sông Ranh nối Maixe-Vaizen và Gutstapbur.

1.2 Các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh đã áp dụng ở Việt Nam
Ở nước ta, tình trạng ùn tắc, tai nạn giao thông ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là ở hai
thành phố lớn là Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Vì vậy, việc làm thế nào để giảm bớt
tình trạng kẹt xe, tắc đường trong giờ cao điểm tại các TP lớn luôn là một trong những vấn
đề được các nhà quản lý, quy hoạch quan tâm hàng đầu. Trong bói cảnh đó Bộ GTVT đã có
ý tưởng xây dựng cầu vượt nhẹ và thành phố Hà Nội đang nghiên cứu thí điểm xây các cầu

vượt nhẹ ở các nút giao cắt ngã tư đồng mức cho xe tải nhỏ, xe ô tô con và xe máy nhằm
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 15

mục đích giảm thiểu ùn tắc giao thông. Kết cấu cầu vượt nhẹ đang được sử dụng là cầu dầm
thép liên hợp dạng I (cầu Panel) và cầu dầm hộp thép đã được áp dụng rộng rãi ở các nước
đang phát triển. Các dạng cầu vượt trên có kết cấu thanh mảnh, phù hợp cho không gian
chật hẹp nên không làm ảnh hưởng đến mỹ quan thành phố. Không chỉ hiệu quả ở mục đích
sử dụng, loại cầu vượt này còn rất tiện lợi trong việc xây dựng và có thể di chuyển đi vị trí
khác một cách dễ dàng. Thời gian xây dựng chỉ mất vài tháng, mức đầu tư mỗi cây cầy vượt
cũng chỉ khoảng vài chục tỷ đồng…
 Cầu dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel)
Hai cây cầu vượt nhẹ lắp ghép đầu tiên được xây dựng tại các nút giao Tây Sơn - Chùa
Bộc - Thái Hà, và nút giao Láng Hạ - Huỳnh Thúc Kháng - Thái Hà đã sử dụng kết cấu dầm
thép liên hợp bản bê tông có chiều cao thấp. Đây là hai nút giao trọng yếu thường xuyên
xảy ra ùn tắc giao thông trước đây.









Cầu vượt nút giao Thái Hà-Chùa Bộc
 Cầu dầm hộp thép
Ở Việt Nam, cầu dầm hộp thép đang trong giai đoạn đầu áp dụng, chưa có nhiều công
trình về dầm hộp thép. Tuy nhiên, có một số công trình lớn và tiêu biểu như cầu vượt nút
giao Nguyễn Chí Thanh – Láng, Cần Thơ, cầu Rồng – Đà Nẵng, cầu Thuận Phước, Các

công trình này đòi hỏi khả năng vượt nhịp và chịu tải trọng lớn.
Cầu vượt Nguyễn Chí Thanh – Láng
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 16

Dự án xây Cầu vượt nút giao Nguyễn Chí Thanh - Láng là một trong 2 dự án xây dựng
cầu vượt nhẹ đang được triển khai nhằm góp phần giảm thiểu ùn tắc giao thông ở Thủ đô.
Công trình có tổng mức đầu tư 348 tỷ đồng với tổng chiều dài của cầu 679m trong đó phần
cầu dài 315m, bề rộng 16m. Cầu được thiết kế theo kết cấu trụ bê tông cốt thép nằm trên
móng cọc khoan nhồi, dầm thép hộp. Cầu có độ bền vĩnh cửu chịu được tải trọng xe 80
tấn.





Kết cấu trụ và xà mũ





Kết cấu dầm hộp thép
Cầu Cần Thơ bắc qua sông Hậu tại Thành phố Cần Thơ
Vị trí xây dựng:
- Cầu bắc qua sông Hậu thuộc địa phận tỉnh Vĩnh Long và tỉnh Cần Thơ (nay là TP.
Cần Thơ), cách bến phà hiện tại khoảng 3,2km về phía hạ lưu.
Quy mô cầu Cần Thơ:
- Cầu vĩnh cửu, khổ cầu: rộng 24,9m bố trí cho 4 làn xe ôtô x 3,5m = 14m, 2 lề bộ
hành x 2,75m = 5,5m, các dải ngăn cách và kiến trúc an toàn rộng 5,4m.

- Cầu chính dài khoảng 1.090m, sử dụng kết cấu dây văng, mặt cầu hỗn hợp dầm thép
và bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTDƯL), móng giếng chìm mở bằng BTCT.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 17

- Nhịp dây văng có chiều dài 550m, giữa hai trụ tháp có tĩnh không thông thuyền cao
39m (với chiều rộng tương ứng 200m) đảm bảo cho tầu 10.000 DWT qua lại thường xuyên.
- Kết cấu mặt cầu là dầm hộp bê tông cốt thép đúc tại chỗ mác 50 Mpa, mặt cắt ngang
là hình thang ngược gồm 4 khoang, đáy ở trên có chiều rộng 26,0 m và chiều cao là 2,70m.
Vì chiều dài nhịp 550m là khá dài đối với cầu dây văng, nên để giảm bớt tải trọng của nhịp
chính, đoạn giữa của cầu 210m được kết cấu bằng dầm hộp thép chế tạo sẵn và lắp ghép với
dầm bê tông cốt thép đã được đúc tại chỗ. Chính ở chỗ mối nối giữa dầm bê tông cốt thép
và dầm thép phải thiết kế đặc biệt theo mô hình phần tử hữu hạn (FEM) để chuyển tiếp ứng
suất giữa hai loại vật liệu có độ cứng và đàn hồi khác nhau.
- Hệ dây văng khác với phương pháp truyền thống là các sợi thép bện thành tao rồi
kéo và neo tùng tao trước khi cố định cả bó cáp dây văng. Ở đây toàn bộ bó cáp dây văng
được chế tạo sẵn trong nhà máy rồi căng kéo và neo trên công trường chứ không phải kéo
từng tao. Tất nhiên thiết bị và công nghệ căng kéo là mới và được áp dụng lần đầu tiên ở
Việt Nam.

Mặt cắt ngang cầu Cần Thơ – phần dầm hộp thép


Dầm hộp thép cầu Cần Thơ – đang cẩu lắp vào vị trí
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 18

Cầu Rồng – Đà Nẵng
- Cầu Rồng được xây dựng với quy mô vĩnh cửu; tổng chiều dài cầu: 666,54m, gồm
có 5 nhịp chính và 3 nhịp dẫn; khổ cầu gồm: làn xe chạy: 6 x 3,75m + 4 x 0,5m = 24,5m,

vỉa hè: 2 x 2,5m = 5m (chưa kể gờ lan can và trang trí), dải phân cách: 6m; khổ thông
thuyền: theo phương đứng H = 7m, theo phương ngang B = 50m.
- Về kết cấu nhịp: phần nhịp chính có chiều dài là 592m với 2 nhịp hai đầu là hộp bê-
tông cốt thép dự ứng lực, thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ trên đà giáo; 3 nhịp giữa là
dầm hộp thép liên tục được treo vào các vòm thép bên trên thông qua hệ thống cáp treo;
mặt cắt ngang là dầm bản rỗng bêtông cốt thép ứng suất trước.

Mặt bên đốt dầm hộp thép – cầu Rồng

Cẩu đốt dầm hộp thép bằng giá Long Môn ra xà lan

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 19


Lai dắt dầm hộp thép
1.3 Triển vọng áp dụng các dạng kết cấu nhịp thi công nhanh ở Việt Nam
Cầu vượt nhẹ có kết cấu thanh mảnh, phù hợp cho không gian chật hẹp nên không làm
ảnh hưởng đến mỹ quan thành phố. Với công nghệ xây dựng hiện nay, kết cấu thép có thể
tạo hình dáng hay sơn tạo màu theo ý muốn. Hơn nữa cầu kết cấu thép hoàn toàn phù hợp
với tình hình giao thông Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh hiện nay. Các thành phố lớn
hiện chưa có quy hoạch tổng thể về giao thông đồng mức và các nút giao lập thể, vì vậy giải
pháp làm các làm cầu vượt tạm này rất phù hợp với tình thế hiện nay, nếu hiệu quả thì để
lâu, còn khi qui mô lại qui hoạch thì có thể tháo dỡ đi và xây lắp lại linh hoạt.
Cụ thể, tại thành phố Hà Nội, ngày 26/4/2012 vừa qua, sau hơn 3 tháng xây dựng, 2 cầu
vượt nhẹ tại các ngã tư Chùa Bộc - Thái Hà - Tây Sơn và Láng Hạ – Thái Hà - Huỳnh Thúc
Kháng đã chính thức được thông xe và đưa vào sử dụng. Nhận thấy tác dụng của các cây
cầu vượt nhẹ này, lãnh đạo UBND Hà Nội lại đề ra kế hoạch xây dựng hàng loạt các cây
cầu vượt nhẹ khác tại các ngã tư thường xuyên ùn tắc. Chưa đầy nửa tháng sau đó, ngày
8/5/2012, thêm một cầu vượt nhẹ chính thức được khởi công trên đường Nguyễn Chí Thanh

- Trần Duy Hưng - Láng. Đặc biệt, ngày 11/5/2012 vừa qua, lễ khởi công xây dựng cầu
vượt nhẹ bắc qua sông Tô Lịch tại ngã tư Láng Hạ - Lê Văn Lương đã khiến dư luận Thủ
đô xôn xao về quy mô và tầm cỡ của nó. Dự kiến tổng trọng lượng dầm thép của công trình
lên đến 1000 tấn và dự kiến khánh thành đúng ngày 10/10, kỉ niệm 58 năm, ngày giải phóng
Thủ đô. Ngoài ra, theo quy hoạch xây dựng từ nay đến 2015, Hà Nội sẽ xây dựng thêm các
cây cầu vượt nhẹ tại các nút: Hoàng Quốc Việt - Phạm Văn Đồng, Bắc Thăng Thăng Long -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 20

Nam Đồng, Nguyễn Sơn - Nguyễn Văn Cừ và cải tạo, mở rộng các nút Kim Mã - Liễu Giai,
đường 69 - Phạm Văn Đồng, Cổ Nhuế - Phạm Văn Đồng.
Đặc biệt, tại thành phố Hồ Chí Minh, theo báo cáo của Sở GTVT TP trong dự án Đầu tư
xây dựng cầu vượt nhẹ tại các nút giao thông trọng điểm, hiện thành phố có khoảng 1.350
nút giao, trong đó có 120 nút giao của 75 tuyến đường phố chính và trục đối ngoại. Điều
quan trọng là các nút giao trong khu vực nội thành chủ yếu là nút giao đồng mức, dễ gây ra
ùn tắc trong thời điểm lưu lượng phương tiện tăng cao. Trước mắt là xây dựng cầu vượt tại
nút giao Thủ Đức, Hàng Xanh, Cây Gõ, Vì vậy, sáng ngày 10/7/2012, Sở Giao thông Vận
tải TP.HCM đã tổ chức lễ khởi công cầu vượt “nhẹ” đầu tiên trên địa bàn TP.HCM tại nút
giao Ngã tư Thủ Đức (giáp ranh Q.9 và Q.Thủ Đức). Cầu được xây dựng dọc theo Xa lộ Hà
Nội với tổng chiều dài 570 m, trong đó, phần cầu dài 278 m, còn lại là phần đường dẫn lên
cầu. Chiều rộng cầu 16 m, gồm 4 làn xe. Theo thiết kế, cầu được xây dựng lệch về phía bên
phải theo hướng Sài Gòn – Đồng Nai, mép bên trái cầu sát tim Xa lộ Hà Nội hiện hữu. Cầu
gồm 7 nhịp liên tục là dầm hộp thép, mặt cầu có kết cầu gồm liên hiệp bảng bê tông cốt
thép. Dự kiến công trình sẽ thi công trong vòng 7 tháng.

Phối cảnh cầu vượt bằng thép tại nút giao Thủ Đức

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 21

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC DẠNG KẾT CẤU NHỊP ĐIỂN HÌNH
THİ CÔNG NHANH
Trong khuôn khổ đề tài, Học viên phân tích hai dạng kết cấu nhịp điển hình là: dầm thép
liên hợp dạng I (cầu Panel dạng I) và dầm hộp thép.
2.1 Dạng mặt cắt ngang dầm thép liên hợp dạng I (cầu Panel dạng I)
2.1.1 Đặc điểm cấu tạo
Cầu dầm thép liên hợp dạng I xuất phát từ dầm thép liên hợp kiểu cũ bằng cách loại bỏ
dầm ngang, loại bỏ sườn tăng cường, bản mặt cầu liên hợp được đơn giản hóa. Chiều cao
dầm chủ nằm trong khoảng 390~1200mm (chiều dài nhịp x 1/20~1/30). Chiều dài nhịp
chính từ 15~40m. Chi phí thi công thấp, thời gian thi công ngắn, dễ thi công.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 22

Phối cảnh (cầu vượt nút giao Thái Hà – Láng Hạ)

Giới thiệu sơ bộ cầu vượt nút giao Thái Hà – Láng Hạ
Bố trí chung cầu:
- Sơ đồ cầu: 4x24+20+3x24m
- Bề rộng toàn cầu: 9m (cho 2 làn xe ô tô và 2 làn xe máy);
- Mặt cắt ngang cầu: 0,25 + 1,25 + 2x3,00 + 1,25 + 0,25 (m);
- Bán kính đường cong đứng trên cầu 800m;
- Độ dốc dọc lớn nhất imax = 5,5 %;
- Độ dốc dọc ngang nhất imax = 1%.

a) Dầm chủ
- Chiều cao dầm chủ từ 390~1200mm
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 23

- Chiều dài nhịp chính từ 15~40m.
- Chiều dày bản cánh trên và dưới 25mm
- Chiều dày bản sườn 25mm
- Bề rộng bản cánh 250mm
- Cường độ thép làm dầm chủ là Fy=345MPa
- Mặt cắt ngang nhịp cầu gồm 8 dầm thép chữ I định hình hoặc tổ hợp hàn, chiều
cao dầm 600mm.
- Toàn bộ kết cấu thép phần trên được sơn 04 lớp bằng sơn gốc Epoxy có tuổi thọ
lớn hơn 10 năm.
- Chế tạo dầm với độ vồng trước là 100mm
dÇm gi÷adÇm biªn

Chiều cao dầm h=600mm, L=24m
(Cầu vượt nút giao Thái Hà – Láng Hạ)
LUN VN TT NGHIP GVHD: PGS.TS NGUYN NGC LONG
HC VIấN: NGUYN C NHN TRANG 24

mặt chính dầm
Tỷ lệ 1:80
Tỷ lệ 1:80
mặt chính sờn dầm
sơ đồ độ vồng thiết kế

b) Dm ngang
Dm ngang l dm nh hỡnh H300. S lng dm ngang thng dựng 5 dm trờn 1 dm
ch. Mi nhp cu dn cú 05 dm ngang, 03 dm ngang ti gia nhp v 02 dm ngang ti
u dm.
Bố trí dầm ngang tại vị trí đầu nhịp

c) Bn mt cu liờn hp

Bn mt cu bng BTCT C30 c thi cụng ti ch. Chiu dy bn mt cu thay i
t 15cm (ti mộp bn) n 22cm (ti tim cu) to dc ngang cu 1%.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG
HỌC VIÊN: NGUYỄN ĐỨC NHÂN TRANG 25

d) Đặc điểm liên kết
- Dầm chủ: các đoạn dầm được nối bằng tổ hợp hàn hoặc định hình.
- Giữa dầm chủ với dầm ngang: dầm ngang được liên kết với dầm chủ thông qua
các sườn đứng bằng bu lông cường độ cao M22.
gi÷a nhÞp®Çu nhÞp
chi tiÕt liªn kÕt dÇm ngang

- Giữa dầm chủ với bản mặt cầu: cánh trên của dầm chủ được hàn các neo dạng
đinh neo. Neo sử dụng có đường kính 16mm, dài 75mm.

Chi tiết neo đinh
- Liên kết tại trụ: trụ thân cột gồm một cột tròn đường kính ngoài 1200mm dày
20mm bằng thép được chế tạo sẵn trong nhà máy. Cột liên kết với bệ trụ bằng
mặt bích và bulong cường độ cao
2.1.2 Vật liệu
a) Kết cấu thép
- Thép kết cấu dùng cho các cấu kiện thép là thép hợp kim thấp phù hợp tiêu chuẩn
ASTM A709, cấp 345 hoặc tương đương (khảo sát thông tin từ Đơn vị thi công là