Nghiên cứu thông số bán kính cong và chiều dài nhịp hợp lý của kết cấu cầu cong và áp dụng trong thiết kế nút giao thông khác mức ngọc hội tỉnh khánh hòa

DƯƠNG HOÀNG PHƯƠNG LY

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

DƯƠNG HỒNG PHƯƠNG LY

KỸ THUẬT XỂY
DỰNGCƠNG TRÌNH GIAO
THƠNG

NGHIểN CỨU THỌNG SỐ BÁN KệNH CONG VÀ
CHIỀU DÀI NHỊP HỢP LÝ CỦA KẾT CẤU CẦU CONG
VÀ ÁP DỤNG TRONG THIẾT KẾ NÚT GIAO THỌNG
KHÁC MỨC NGỌC HỘI, TỈNH KHÁNH HọA

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XỂY DỰNG CỌNG TRỊNH GIAO THỌNG

KHOÁ 33
Nha Trang ậ Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

DƯƠNG HOÀNG PHƯƠNG LY

NGHIÊN CỨU THỌNG SỐ BÁN KệNH CONG VÀ CHIỀU DÀI

NHỊP HỢP LÝ CỦA KẾT CẤU CẦU CONG VÀ ÁP DỤNG
TRONG THIẾT KẾ NÚT GIAO THỌNG KHÁC MỨC NGỌC
HỘI, TỈNH KHÁNH HọA

Chuyên ngành : KỸ THUẬT XỂY DỰNG CỌNG TRỊNH GIAO THỌNG
Mã số
: 60.58.02.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XỂY DỰNG CỌNG TRỊNH GIAO THỌNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN VĂN MỸ

Nha Trang ậ Năm 2018




NGHIểN CỨU THỌNG SỐ BÁN KệNH CONG VÀ CHIỀU DÀI NHỊP HỢP
LÝ CỦA KẾT CẤU CẦU CONG VÀ ÁP DỤNG TRONG THIẾT KẾ NÚT
GIAO THỌNG KHÁC MỨC NGỌC HỘI, TỈNH KHÁNH HọA
H c viên: D

ng HoƠng Ph

ng Ly

Chuyên ngành: KỸ THUẬT XỂY DỰNG CỌNG TRỊNH GIAO THỌNG
Mư số: 60.58.02.05 Khóa: 33 Tr

ng Đ i h c Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt ậ C u cong lƠ d ng k t c u đang đ
d ng c u c n, c u v

c áp d ng r ng rưi trong xơy

t vƠ đặc bi t trong nút giao thông khác m c. Các

thƠnh ph n n i l c trong k t c u c u cong ph thu c vƠo vi c l a ch n bán
kính cong vƠ chi u dƠi nh p. Nghiên c u mối liên h gi a bán kính cong vƠ
chi u dƠi nh p, đ a ra thơng số tối u. Phơn tích n i l c bằng ph n m m
MIDAS/Civil khi thay đ i bán kính cong vƠ chi u dƠi nh p, đánh giá k t
qu .

ng d ng vƠo nút Giao thơng Ng c H i.

Từ khóa ậ bán kính cong; chi u dƠi nh p; tối u ; n i l c; Midas/Civil; nút
giao Ng c H i .
RESEARCHING THE IMPACT OF CURVED RADIUS AND SPAN ON
INTERNAL FORCE IN STRUCTURE OF BRIGDE ON CURVE
Abstract ậ Brigde on curver is the structure which is applied popularly in
buiding dry brigde, overpasse and specially interchanges in the system of
moderm traffic. The components of internal force in brigde on curve depend
much on choicing the curved radius and span. Study the relationship
between curvature radius and spatial length, giving optimal parameters.
Internal strength analysis by MIDAS / Civil software when changing
curvature radius and span length, evaluating results. Apply to Ngoc Hoi
traffic

Key words - the curved radius; span; Optimal parameters; Midas/Civil;
Ngoc Hoi traffic.


MỤC LỤC
M Đ U ........................................................................................................... 1
I. TÍNH C P THI T C A Đ TÀI .............................................................. 1
II. M C TIÊU C A Đ TÀI ........................................................................ 2
III. Đ I TƯ NG VÀ PHẠM VI NGHIÊN C U C A Đ TÀI .................. 2
IV. PHƯ NG PHÁP NGHIÊN C U ........................................................... 2
CHƯ NG I ....................................................................................................... 3
T NG QUAN V SỰ PHỄT TRI N K T C U C U CONG ...................... 3
TRểN TH GIỚI VĨ VI T NAM ................................................................... 3
I.1 T NG QUAN V SỰ PHÁT TRI N C U CONG TRÊN TH GIỚI VÀ
VI T NAM ................................................................................................ 3
1.1.1 Sự phát triển cầu cong trên thế giới ................................................ 3
1.1.2 Sự phát triển cầu cong tại Việt Nam ................................................ 6
I.2 CÁC DẠNG K T C U C U CONG TRÊN TH GIỚI....................... 10
I.3 CÁC DẠNG K T C U C U CẠN, C U VƯ T, C U CONG VI T
NAM............................................................................................................ 22
CHƯ NG 2..................................................................................................... 28
NGHIểN C U CỄC THỌNG S BỄN KệNH CONG VĨ CHI U DĨI
NH P H P Lụ C A K T C U C U CONG .............................................. 28
II.1 NGHIÊN C U TÍNH TỐN K T C U C U CONG ........................ 28
2.1.1 Nghiên cứu tính tốn kết cấu cầu cong trên thế giới ..................... 28
2.1.2 Nghiên cứu tính tốn kết cấu cầu cong tại Việt Nam .................... 29
II.2 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN ................................................................. 30
2.2.1 Phương pháp tính tốn khơng gian của kết cấu cong ................... 31
2.2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn ...................................................... 31
2.2.3 Giới tiệu phầm mềm tính toán MIDAS/Civil .................................. 32

II.3 SỰ THAY Đ I N I LỰC TRONG K T C U CONG KHI BÁN KÍNH
VÀ CHI U DÀI NH P THAY Đ I ............................................................ 33
2.3.1 Điều kiện tính tốn ......................................................................... 34
2.3.2 Nội dung tính tốn khi bán kính cong thay đổi .............................. 34
2.3.3 Nội dung tính tốn khi chiều dài nhịp thay đổi .............................. 46
CHƯ NG 3..................................................................................................... 61
THI T K GI I PHỄP NÚT GIAO THÔNG KHÁC M C NGỌC H I ... 61
T NH KHỄNH HọA ...................................................................................... 61
III.1 GIỚI THI U CHUNG V NÚT GIAO THÔNG NGỌC H I ............ 61
3.1.1 Giới thiệu chung ............................................................................. 61
3.1.2 Hiện trạng nút giao thông Ngọc Hội ............................................. 62
3.1.3 Các thông số kỹ thuật chủ yếu ....................................................... 63
3.1.4 Phương án thiết kế nút giao thông Ngọc Hội ................................ 65


III.2 THI T K K T C U C U CONG TRONG NÚT GIAO NGỌC H I
..................................................................................................................... 66
3.2.1 Đặc điểm của cầu cong trong nút giao thông khác mức ............... 66
3.2.2 Các thơng số kỹ thuật chính của nút .............................................. 66
III.3 TÍNH TỐN N I LỰC K T C U C U CONG TRONG NÚT ....... 69
3.3.1 Số liệu thiết kế ................................................................................ 69
3.3.2 Tính tốn nội lực và kết quả........................................................... 69
K T LUẬN VĨ KI N NGH ......................................................................... 72
A. K T QU THỰC HI N Đ TÀI ..................................................................... 72
B. Ý NGHĨA KHOA HỌC VĨ TệNH THỰC TIỄN C A Đ TÀI ............................... 73


MỤC LỤC CÁC HỊNH VẼ, Đ
KỦ hi u

Ch

THỊ

Tên hình

Trang

ng I

Hình 1. 1 - Nút giao Gravelly Hill .................................................................... 4
Hình 1. 2 - Nút giao Springfield ....................................................................... 4
Hình 1. 3 - Nút giao Yan’an .............................................................................. 5
Hình 1. 4 - C u Nanpu, Th

ng H i, Trung Quốc ........................................... 5

Hình 1. 5 - Nút giao thông Oyamazaki, Osaka, Nh t B n ................................ 6
Hình 1. 6 - Nút giao thơng Ki n B o, Trung Quốc........................................... 6
Hình 1. 7 - Nút giao Thanh Trì - quốc l 5, HƠ N i ......................................... 7
Hình 1. 8 - Nút giao Thanh Trì và cao tốc Hà N i - H i Phịng ....................... 7
Hình 1. 9 - Nút giao Ngã Ba Hu , ĐƠ Nẵng ..................................................... 8
Hình 1. 10 - Nút giao thơng ngã 3 Cát Lái (qu n 2) ......................................... 8
Hình 1. 11 - Nút giao thông C u v

t Tr m 2 (qu n Th Đ c, qu n 9) .......... 9

Hình 1. 12 - Nút giao đ i l Võ Văn Ki t (đ i l Đông Tây) và Quốc L 1 .... 9
Hình 1. 13 - Mặt cắt ngang c u b n BTCT có chi u cao khơng đ i, đ t i ch
......................................................................................................................... 12

Hình 1. 14 - K t c u b n BTCT có chi u cao thay đ i. .................................. 13
Hình 1. 15 - Các mặt cắt ngang c a k t c u nh p b n lắp ghép. ..................... 14
Hình 1. 16 - Các hình th c liên k t theo ph

ng d c c u .............................. 15

Hình 1. 17 - Mặt cắt ngang ph n đúc sẵn c a k t c u nh p b n bán lắp ghép.15
Hình 1. 18 - Các d ng mặt cắt ngang k t c u b n bán lắp ghép ..................... 16
Hình 1. 19 - Các mặt cắt ngang k t c u nh p d m đ t i ch ......................... 17
Hình 1. 20 - Các d ng mặt cắt ngang k t c u nh p d m BTCT lắp ghép ....... 17
Hình 1. 21 - Bố trí cốt thép d c vƠ s đ phơn phối theo c hai ph

ng ....... 18

Hình 1. 22 - Mặt cắt ngang phơn tố d m lắp ghép .......................................... 19
Hình 1. 23 - Mặt cắt ngang hình h p c a k t c u đ t i ch .......................... 19
Hình 1. 24 - Mặt cắt ngang c a d m h p nhi u khoang ................................. 20
Hình 1. 25 - Bố trí cốt thép c

ng đ cao trong k t c u nh p thi cơng h ng .. 21

Hình 1. 26 - Các ti t di n ngang hình h p lắp ghép ....................................... 22


Hình 1. 27 - Mặt cắt ngang k t c u b n r ng .................................................. 23
Hình 1. 28 - Mặt cắt ngang k t c u nh p lắp ghép ti t di n ch T .................. 23
Hình 1. 29 - Mặt cắt ngang k t c u nh p bán lắp ghép ti t di n ch I ............ 24
Hình 1. 30 - Mặt cắt ngang k t c u nh p bán lắp ghép ti t di n Super T ....... 24

Ch

ng II

Hình 2. 1 - Mơ hình c u cong 1 nh p .............................................................. 35
Hình 2. 2 - Bi u đ bao momen uốn ............................................................... 35
Hình 2. 3 - Bi u đ bao momen xoắn ............................................................. 35
Hình 2. 4 - Bi u đ bao l c cắt ....................................................................... 36
Hình 2. 5 ậ Bi u đ quan h momen xoắn t i gối theo bán kính cong ........... 37
Hình 2. 6 ậ Bi u đ quan h l c cắt t i gối theo bán kính cong ..................... 38
Hình 2. 7 ậ Bi u đ quan h momen uốn t i ½ nh p theo bán kính cong ....... 38
Hình 2. 8 ậ Bi u đ quan h momen xoắn t i ½ nh p theo bán kính cong ..... 39
Hình 2. 9 ậ Bi u đ quan h l c cắt t i ½ nh p theo bán kính cong ............... 39
Hình 2. 10 - Mơ hình c u cong 3 nh p ............................................................ 40
Hình 2. 11 - Bi u đ bao momen xoắn ........................................................... 40
Hình 2. 12 - Bi u đ bao momen uốn ............................................................. 40
Hình 2. 13 - Bi u đ bao l c cắt ..................................................................... 40
Hình 2. 14 - Bi u đ quan h momen xoắn t i gối theo bán kính cong.......... 42
Hình 2. 15 - Bi u đ quan h l c cắt t i gối theo bán kính cong .................... 43
Hình 2. 16 ậ Bi u đ quan h momen uốn t i ½ nh p 1 theo bán kính cong.. 43
Hình 2. 17 ậ Bi u đ quan h momen xoắn t i ½ nh p1 theo bán kính cong . 44
Hình 2. 18 ậ Bi u đ quan h l c cắt t i ½ nh p1 theo bán kính cong ........... 44
Hình 2. 19 ậ Bi u đ quan h momen uốn t i gối 2 theo bán kính cong........ 45
Hình 2. 20 ậ Bi u đ quan h momen xoắn t i gối 2 theo bán kính cong ...... 45
Hình 2. 21 ậ Bi u đ quan h l c cắt t i gối 2 theo bán kính cong ................ 46
Hình 2. 22 ậ Bi u đ quan h momen xoắn t i gối theo chi u dƠi nh p ......... 50
Hình 2. 23 ậ Bi u đ quan h l c cắt t i gối theo chi u dƠi nh p ................... 50
Hình 2. 24 ậ Bi u đ quan h momen uốn t i ½ nh p theo chi u dƠi nh p..... 51
Hình 2. 25 ậ Bi u đ quan h momen xoắn t i ½ nh p theo chi u dƠi nh p ... 51

Hình 2. 26 ậ Bi u đ quan h l c cắt t i ½ nh p theo chi u dƠi nh p ............. 52
Hình 2. 27 ậ Bi u đ quan h momen xoắn t i gối 1 theo chi u dƠi nh p ...... 54
Hình 2. 28 ậ Bi u đ quan h l c cắt t i gối 1 theo chi u dƠi nh p ................ 55
Hình 2. 29 ậ Bi u đ quan h momen uốn t i gối 1 theo chi u dƠi nh p ........ 55
Hình 2. 30 ậ Bi u đ quan h momen xoắn t i gối 1 theo chi u dƠi nh p ...... 56
Hình 2. 31 ậ Bi u đ quan h l c cắt t i gối 1 theo chi u dƠi nh p ................ 56
Hình 2. 32 ậ Bi u đ bao mơmen uốn ............................................................ 57
Hình 2. 33 ậ Bi u đ bao mơmen xoắn........................................................... 57
Hình 2. 34 ậ Bi u đ bao mơmen uốn ............................................................ 57
Hình 2. 35 ậ Bi u đ bao mơmen xoắn........................................................... 58
Hình 2. 36 ậ Bi u đ bao mơmen uốn ............................................................ 58
Hình 2. 37 ậ Bi u đ bao mômen xoắn........................................................... 58

Ch

ng III

Hình 3. 1 ậ V trí nút giao Ng c H i .............................................................. 62
Hình 3. 2 - Hi n tr ng nút giao Nhìn Từ trên Cao ......................................... 63
Hình 3. 3 - Hi n tr ng nút giao đ

ng sắt, đ

ng vƠnh đai Phía Bắc ........... 63

Hình 3. 4 - Phối c nh nút giao Ng c H i ........................................................ 67
Hình 3. 5 ậ Mặt cắt ngang c u ........................................................................ 68
Hình 3. 6 - Mơ hình tính tốn khơng gian c u cong trong ph n m m RM ..... 68
Hình 3. 7 - Mặt bằng liên 1 ............................................................................. 68
Hình 3. 8 - Bi u đ momen Mz ...................................................................... 70

Hình 3. 9 - Bi u đ momen Mx ...................................................................... 70
Hình 3. 10 - Bi u đ l c cắt Qy ...................................................................... 71


MỤC LỤC CÁC B NG BI U
KỦ hi u

Tên b ng

B ng 1 - B ng kích th

Trang
c d m........................................................................ 34

B ng 2 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi L=30m, R thay đ i .................... 36
B ng 3 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi L=40m, R thay đ i .................... 36
B ng 4 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi L=50m, R thay đ i .................... 36
B ng 5 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi L=60m, R thay đ i .................... 37
B ng 6 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi L=75m, R thay đ i .................... 37
B ng 7 ậ B ng t ng h p n i l c 3 nh p khi L=30m, R thay đ i .................... 41
B ng 8 ậ B ng t ng h p n i l c 3 nh p khi L=40m, R thay đ i .................... 41
B ng 9 ậ B ng t ng h p n i l c 3 nh p khi L=50m, R thay đ i .................... 41
B ng 10 ậ B ng t ng h p n i l c 3 nh p khi L=60m, R thay đ i .................. 42
B ng 11 ậ B ng t ng h p n i l c 3 nh p khi L=75m, R thay đ i .................. 42
B ng 12 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi R=30m, L thay đ i .................. 47
B ng 13 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi R=40m, L thay đ i .................. 48
B ng 14 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi R=50m, L thay đ i .................. 48
B ng 15 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi R=60m, L thay đ i .................. 48
B ng 16 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi R=75m, L thay đ i .................. 49
B ng 17 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi R=150m, L thay đ i ................ 49

B ng 18 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi R=250m, L thay đ i ................ 49
B ng 19 ậ B ng t ng h p n i l c 3 nh p khi R=50m, L thay đ i .................. 52
B ng 20 ậ B ng t ng h p n i l c 3 nh p khi R=60m, L thay đ i .................. 53
B ng 21 ậ B ng t ng h p n i l c 3 nh p khi R=75m, L thay đ i .................. 53
B ng 22 ậ B ng t ng h p n i l c 3 nh p khi R=150m, L thay đ i ................ 53
B ng 23 ậ B ng t ng h p n i l c 1 nh p khi R=250m, L thay đ i ................ 54


M

ĐẦU

I. TệNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong chi n l

c phát tri n kinh t - xư h i 2001-2010, ngoƠi viêc “nơng

c p, xơy d ng các tuy n đ

ng b , đ

ng sắt ầ” trong c n

c, đối v i khu

v c đô th lƠ ph i “ hoƠn thi n qui ho ch giao thông lơu dƠi, h p lỦ

các đơ th ,

khắc ph c trình tr ng ùn tắc giao thông “. Theo yêu c u nƠy, t i các đô th l n

n

c ta trong nh ng năm đ n s xơy d ng m ng l

đó có nhi u nút giao thơng quan tr ng đ

i giao thông hi n đ i, trong

c nơng c p thƠnh các nút giao khác

m c. Hi n t i, nhi u d án xơy d ng qui ho ch

HƠ N i, ThƠnh phố H Chí

Minh, ĐƠ Nẵng đư l p nhi u nút giao khác m c có sử d ng k t c u c u cong.
Ban đ u, trong m t th i gian dƠi c u cong đư đ
mƠ khơng có đ

c nh ng h

c xơy d ng trên th gi i

ng d n đáng tin c y hay tiêu chuẩn k thu t nƠo v

thi t k vƠ thi cơng. Sau đó, d

i s tƠi tr c a m t số t ch c thì nhi u nhƠ

khoa h c đư t p trung nghiên c u vƠo lƿnh v c nƠy, tuy nhiên cho đ n nay v n
cịn nhi u khía c nh c a chúng v n ch a đ

n

c nghiên c u đ y đ .

c ta vi c nghiên c u các d ng c u cong v n còn m i m , các c

quan ch c năng ch a ban hƠnh các ch d n c th hay quy trình quy ph m v
thi t k vƠ xơy d ng c u cong. Từ th c ti n v s phát tri n c u cong trên th
gi i, kinh nghi m xơy d ng m t số c u

n

c ta vƠ xu h

ng phát tri n t i Vi t

Nam, vi c nghiên c u v thi t k vƠ công ngh xơy d ng c u cong đ áp d ng
vƠo các đô thi l n nh HƠ N i, Tp H Chí Minh, ĐƠ Nẵng, ầ lƠ h t s c c n
thi t vƠ nhằm đáp ng đ

c yêu c u c a th c ti n.

Trong nh ng năm g n đơy thƠnh phố Nha Trang không ngừng phát tri n,
đặc bi t lƠ du l ch, l

ng khách du l ch tăng nhanh, d n đ n tình tr ng quá t i v

c s h t ng, gơy ùn tắc giao thông trong khu v c n i đô. H u h t các nút giao
nhau c a m ng l

iđ

ng trong thƠnh phố Nha Trang đ u lƠ nút giao cùng

m c, hay các c u gi n đ n trên tuy n. Do đó nghiên c u l a ch n các thông số
thi t k , xơy d ng nút giao thông v i k t c u c u cong phù h p v i đi u ki n đ a
hình thƠnh phố lƠ r t c n thi t.
1


II. MỤC TIểU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu các thông số bán kính cong và chiều dài nhịp hợp lý của kết
cấu cầu cong, nhằm gi i quy t các v n đ sau:
Nghiên c u mối liên h gi a bán kính cong vƠ chi u dƠi nh p đ n s thay
đ i n i l c trong k t c u nh p cong; từ đó đ a ra các thơng số h p lỦ v bán kính
cong vƠ chi u dƠi nh p.
Gi i quy t v n đ tri n khai thi t k vƠ xơy d ng cơng trình trong các đi u
ki n h n ch v mặt bằng, nhằm đ m b o v yêu c u kinh t k thu t. Ễp d ng
trong thi t k nút giao thông khác m c Ng c H i, t nh Khánh Hòa.
III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIểN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
- C u cong bằng bê tông cốt thép ng su t tr

c

- L a ch n thông số tối u nh t c a bán kính vƠ chi u dƠi nh p đ m b o n i
l c k t c u nh p cong vƠ ph n m m MIDAS/Civil.
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIểN CỨU
- LỦ thuy t.
- Ễp d ng cho cơng trình th c t .

2


CHƯƠNG I
T NG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRI N KẾT CẤU CẦU CONG
TRểN THẾ GI I VÀ VI T NAM
I.1 T NG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRI N CẦU CONG TRểN THẾ GI I
VÀ

VI T NAM

1.1.1 S phát tri n c u cong trên th gi i
các n

c phát tri n vƠ các n

nh ng h thống giao thông đ

c đang phát tri n đư vƠ đang xơy d ng

ng b , đ

ng sắt r t hi n đ i. Trong đó ph i k

đ n h thống giao thơng trong các thƠnh phố, các đô th l n, đ đáp ng yêu c u
v m t đ vƠ v n tốc l n c a các ph
th th

n ti n giao thông nút giao thông trong đô

ng ph i lƠm nút giao khác m c. V i đặc đi m c a c u cong nên đ

c

dùng nhi u trong các nút giao, đặc bi t lƠ các nút có nhi u tuy n phố, tuy n
đ

ng giao cắt, nhi u đ

ng nhánh, đ

ng r .

C u cong đ u tiên xu t hi n trên th gi i vƠo tr

c nh ng năm 1960 vƠ

hi n nay k t c u cong chi m kho ng 30% trong h thống c u t i n
kho ng 20% trong h thống c u
bằng v t li u thép v

c phát tri n. Trong đó, các c u cong

t tr i h n nhi u so v i c u cong bằng v t li u bêtơng cốt

thép. Có r t nhi u c u cong đư đ
nh : c u trên đ

các n

c M vƠ

c xơy d ng

ng phố 20, HOV

các n

c trên th gi i, ví d

Den V , Côlôradô; c u U.S Nevan

Acađemi, Annapôlit, Marylen; c u nhánh Y, I-95 đ i l Davie, Broward County,
Florida; d án đ

ng cao tốc, Thailand; c u Nan Pu

Th

ng H i, Trung Quốc;

nút giao Uchihômmachi, Nh t B n; .v.vầ

3


Hình 1. 1 - Nút giao Gravelly Hill
Đây là một trong những nút giao thông cũ nhất trên thế giới được đưa vào sử
dụng ngày 24 tháng 5 năm 1972. Nút giao này nằm ở khu vực Gravelly Hill,
thành phố Birmingham, Anh Quốc

Hình 1. 2 - Nút giao Springfield
Đây là một trong những nút giao thông đông đúc nhất ở Bang Virginia, Hoa Kỳ
khởi công từ tháng 3 năm 1999 và hoàn thành vào tháng 7 năm 2007
4


Hình 1. 3 - Nút giao Yan’an
Nút giao thơng này là giao lộ giữa đường Nanbei và đường Yan’an nằm ở Puxi
– trung tâm lịch sử của Thượng Hải

Hình 1. 4 - Cầu Nanpu, Thượng Hải, Trung Quốc

5


Hình 1. 5 - Nút giao thơng Oyamazaki, Osaka, Nhật Bản

Hình 1. 6 - Nút giao thơng Kiến Bảo, Trung Quốc
1.1.2 S phát tri n c u cong t i Vi t Nam
Mặc dù trên th gi i c u cong đư đ

c xơy d ng nhi u, tuy nhiên

Vi t

Nam trong nh ng năm g n đơy các k s m i bắt đ u nghiên c u thi t k vƠ xơy
d ng các d ng c u cong k t c u đ n gi n d m thẳng nh : các nh p b n c u d n
c a c u M Thu n, các nh p d m ti t di n “I” c a c u vƠo nhƠ ga sơn bay N i
BƠi; hay các d ng c u cong ph c t p h n d ng b n h p nh p đ n gi n hay liên

t c sử d ng
c u Thu n Ph

nút giao thơng phía Nam c u Ch
c, ĐƠ Nẵng.

ng D

ng, HƠ N i; c u d n

Sắp đ n, m t số c u cong có chi u dƠi kho ng
6


50m, mặt cắt hình h p BTCT DƯL s đ

c xơy d ng

c u Thanh Trì, HƠ N i;

c u Khánh H i trong d án Đ i L Đông Tơy, Tp H Chí Minh

Hình 1. 7 - Nút giao Thanh Trì - quốc lộ 5, Hà Nội
Đây là dự án xây dựng cải thiện nút giao cũ dạng bán hoa thị thành nút giao
liên thông khác mức kiểu hoa thị hồn chỉnh.

Hình 1. 8 - Nút giao Thanh Trì và cao tốc Hà Nội - Hải Phòng

7

Hình 1. 9 - Nút giao Ngã Ba Huế, Đà Nẵng

Hình 1. 10 - Nút giao thơng ngã 3 Cát Lái (quận 2)

8


Hình 1. 11 - Nút giao thơng Cầu vượt Trạm 2 (quận Thủ Đức, quận 9)
Kết nối Xa lộ Hà Nội với quốc lộ 1A.

Hình 1. 12 - Nút giao đại lộ Võ Văn Kiệt (đại lộ Đông Tây) và Quốc Lộ 1
Đây là điểm đầu của dự án đại lộ Đông Tây kết nối giữa TP HCM các tỉnh
Đồng bằng sông Cửu Long, Đông Nam bộ và các tỉnh miền Trung, miền Bắc.
9


I.2 CÁC DẠNG KẾT CẤU CẦU CONG TRểN THẾ GI I
C u cong ngƠy cƠng đ

c phát tri n m nh m b i vì d ng k t c u này

thích h p áp d ng trong xơy d ng các c u c n, c u v

t vƠ các nút giao thông.

Gi i pháp đ đ m b o giao thông, nơng cao năng l c thông qua

các nút vƠ gi i

quy t c b n trình tr ng tắc gh n dòng xe t i các nút giao thông lƠ sử d ng nút
giao thông khác m c (cịn g i lƠ nút giao thơng l p th ) có c u t o lƠ các c u
v

t, trong đó có nhi u cơng trình lƠ các c u cong. Nhi m v c a các c u cong

nƠy lƠ chuy n ti p dịng giao thơng gi a các tuy n đ

ng.

Đối v i m t h thống giao thông hi n đ i c u cong cịn đ
nhi u tr

c bố trí trong

ng h p khác nhau, đó lƠ:
các khu v c h n ch v mặt bằng: vi c sử d ng c u cong lƠ gi i pháp

lƠm gi m đáng k di n tích mặt bằng xơy d ng so v i nh ng nút giao thơng
cùng m c có quy mơ thi t k t
đ tuy n đ

ng t ; th

ng ph i sử d ng gi i pháp c u cong

ng đi qua khu v c đó uốn vịng quanh các cơng trình hoặc nhƠ cửa

đư có sẳn.
Trên các tuy n đ

ng mi n núi nh hẹp có th sử d ng gi i pháp c u

cong đ m r ng bán kính các cua đ

ng quá g p hoặc tránh nh ng khu v c có

nguy c x y ra s t l . Trong nh ng khu v c đông dơn vƠ khu công nghi p, c u
cong còn đ

c xơy d ng cho ng

i đi b .

H n n a, v i bán kính cong thích h p thì hình dáng k t c u đẹp, t o c m
giác êm thu n cho các ph
tránh đ

c nh ng ch

ng ti n trên đ

ng m i khi đ i h

ng ng i v t hay cơng trình ki n trúc b t kh di d i. C u

cong lƠ m t lo i hình c u đẹp, nh t lƠ đối v i các tuy n đ
giao thông trong thƠnh phố đ m b o đ
quan môi tr
t

ng giao thông vƠ
ng cong vƠ các nút

c yêu c u m quan, hƠi hịa v i c nh

ng đơ th . C u cong có v trí đặc bi t nh v y , cho nên trong

ng lai nhu c u xơy d ng lo i cơng trình nƠy s ngƠy cƠng nhi u.
Khác v i c u thẳng, c u cong luôn ch u xoắn ngay c khi ch có t i tr ng

tác d ng đúng tim c u. Mô men xoắn th

ng tác d ng b t l i t i s lƠm vi c

chung c a toƠn b cơng trình vƠ cũng vì th mƠ bƠi tốn tính h thanh cong ph c
10


t p h n bƠi tốn tính h thanh phẳng. S ph c t p c a bƠi tốn cịn tăng lên từ
ch ch n s đ tính thanh cong phẳng đ n ch n s đ thanh cong không gian.
H c u d n, c u c n vƠ c u v
trong đó k t c u cong đá đ

t đư đ

c áp d ng nhi u trên th gi i,

c ng d ng nhi u, đặc bi t trong các nút giao thơng

khác m c. Đ có th ti p nh n có hi u qu nh ng thƠnh t u c a các n

c, áp

d ng thích h p vƠo đi u ki n c a Vi t Nam, tóm tắt các s đ vƠ đặc đi m ch
y u c a các c u đư áp d ng trên th gi i.
K t c u nh p đ

c sử d ng bao g m bêtông cốt thép, thép vƠ thép-bêtông

liên h p. Đối v i k t c u cong th

ng hay sử d ng k t c u d m thép b n bêtông

cốt thép liên h p, d m thép có th lƠ d m I hoặc h p thép ngoƠi ra cũng có th
dùng d m h p bêtông cốt thép đ đ m b o kh năng chống l i mômen xoắn l n
phát sinh trong k t c u cong.
n

c ta hay dùng bêtơng cốt thép vì v t li u thép đắt ti n, công ngh

gia công ph c t p, gơy ra ti ng n, h n n a khí h u th i ti t

n

c ta lƠm thép

nhanh ăn mịn vƠ r . Vì v y trong lu n văn ch đ c p đ n các lo i k t c u bêtông
cốt thép.
Khi xơy d ng k t c u bêtông cốt thép th

ng sử d ng các lo i k t c u đ

t i ch , lắp ghép vƠ bán lắp ghép.
1.2.1 K t c u nh p b n bêtông c t thép
a- Kết cấu nhịp bản bêtông cốt thép đổ tại chỗ
K t c u nh p b n th
ch nh t. Khi nó đ

ng có mặt cắt ngang hình ch nh t hoặc g n hình

c đ t i ch trên cơng tr

ng có th xem lƠ k t c u đ n

gi n nh t, thích h p cho h c u d n, đặc bi t lƠ c u cong trong khơng gian vì có
nh ng đặc đi m sau:
- Có c u t o đ n gi n nên vi c ch t o ván khuôn c u b n, bố trí cốt thép,
đ bêtơng đ n gi n h n, ch t l
b od

ng cơng trình tốt h n, thu n l i trong duy tu

ng, sửa ch a vƠ đi u quan tr ng lƠ d t o hình d ng b t kỳ c a k t c u

trong không gian nên phù h p cho các cơng trình c u nằm trong nút giao thông
khác m c.
11

- Do chi u cao ki n trúc nh nên gi m đ

c chi phí đ t đắp đ u c u vƠ đ

chốn khơng gian, t o ra t m nhìn tốt h n.
- Có b ngoƠi đẹp h n so v i c u d m, đặc bi t lƠ khi nhìn từ d
v y thích h p cho c u c n, c u v

i lên. Vì

t trong thƠnh phố.

K t c u c u b n bêtơng cốt thép có nh

c đi m lƠ tốn v t li u khi chi u

dƠi nh p l n. Đi u nƠy khắc ph c bằng cách t o l hoặc dùng k t c u b n ậ
s

n. H n n a, do thi công trên đƠ giáo nên c n tr giao thông d

i c u, th i

gian thi công lơu do th i gian lắp d ng vƠ tháo d giƠn giáo.
Do k t c u nh p b n toƠn khối ch nên dùng cho các đo n c u cong bán

kính nh vƠ nh p nh . Nh p đ n gi n chi u dƠi nh p l  10-15m, nh p liên t c l 
12-40m. Chi u cao b n h = (

1

1
 )l nh ng c n thi t ph i hƠi hịa các nh p lơn
20 25

c n.
a)

b)

Hình 1. 13 - Mặt cắt ngang cầu bản BTCT có chiều cao không đổi, đỗ tại chỗ
a) kết cấu nhịp kê trên xà mũ. b) kết cấu nhịp bản kê liên tục trên các cột
K t c u nh p ch u uốn lƠ ch y u, đối v i b n đặc thì ph n v t li u g n
tr c trung hịa khơng phát huy h t kh năng lƠm vi c, h n n a tr ng l

ng b n

than k t c u nh p tăng nhanh khi chi u dƠi nh p tăng. Do v y đ phát huy hi u
qu s lƠm vi c c a v t li u vƠ gi m tr ng l

ng b n thơn, có th có nh ng gi i

pháp sau:
- T o ti t di n b n thƠnh các b n r ng (khoét l ).
- Dùng b n có chi u cao thay đ i.
- N u b n có chi u cao thay đ i theo ph
Khi b n theo ph

ng d c, Hgối = (1.5 1.8 )hgi

anh p.

ng ngang t a lên c t hoặc thơn tr hẹp lƠm vi c theo s

đ cong son, chi u cao có th thay đ i theo ph

ng ngang c u.
12


- Vì k t c u b n thi cơng đ t i ch nên d dƠng thay đ i kích th
di n theo các ph
a)

c ti t

ng theo quan đi m ch u l c vƠ m quan công trình.
c)

b)

d)

2.0

0.8

L = 30

9.0

Hình 1. 14 - Kết cấu bản BTCT có chiều cao thay đổi.
Khi thi cơng k t c u b n toƠn khối có chi u dƠi nch sử d ng cốt thép ch u
l c lƠ cốt thép th

ng. Tuy nhiên đối v i k t c u nh p l n h n, vi c bố trí cốt

thép th

c dùng nhi u d n đ n k t c u b n t hoặc không đ kích

th

ng s đ

c bố trí, do v y c n sử d ng cốt thép c

su t tr

ng đ cao. C n l u Ủ, cốt thép ng

c trong c u cong lƠm phát sinh thêm mômen uốn nằm ngang.

b- Kết cấu nhịp bản bêtông cốt thép lắp ghép
K t c u nh p b n bêtông cốt thép lắp ghép th
ph

ng đ

c phơn phối theo

ng d c, có nh ng đặc đi m sau:
- Ch t o các khối lắp ghép có ch t l
- D dƠng c gi i hóa, cơng x

ng tốt.

ng hóa.

- Làm gi m th i gian thi công vƠ h giá thƠnh.
- Dùng cho k t c u c u cong có bán kính vừa vƠ nh r t khó vì ch t o
ph c t p.
- Chi u dƠi nh p k t c u b n lắp ghép kho ng từ 8-20m v i s đ đ n gi n,
có th đ n 30-40m đối v i s đ liên t c hoặc khung. Chi u cao ti t di n
13


thông th

ng l y h = (

1 1
1
1
 )l đối v i nh p đ n gi n, h = (  )l đối
18 25
20 35

v i nh p liên t c. Chi u r ng c a khối lắp ghép ph thu c vƠo kh năng
ph

ng ti n cẩu lắp. V i các nh p có chi u dƠi l  10-12m có th bố trí

cốt thép d c ch u l c lƠ cốt thép th
c

ng, l  12-20m nên dùng cốt thép

ng đ cao.

- Các phơn tố lắp ghép có các d ng mặt cắt ngang nh b n đặc, b n có
kht l trịn hoặc ơvan, ti t di n ch I hoặc hình h p.
- Liên k t theo ph

ng ngang gi a các khối lắp ghép có m t số hình th c

sau: nh i v a ximăng hay bêtông vƠo gi a hai khối; bố trí vịng thép lị xo
trong bêtơng mối nối; hƠn cốt thép sau đó đ bêtơng t i ch ; có th th
dùng cốt thép c

ng đ cao d

i d ng bó cáp lu ng qua các l t o tr

c

trong b n chắn ngang vƠ căng sau khi đ bêtơng mối nối.
a)

b)

c)

d)

e)

A

A

Hình 1. 15 - Các mặt cắt ngang của kết cấu nhịp bản lắp ghép.
Các khối lắp ghép không nh ng đ
liên k t theo ph

c liên k t theo ph

ng ngang mƠ còn

ng d c c u trong k t c u liên t c, khung. Khi số l

ng nh p

khơng q 5 nh p có th bố trí các bó cáp nƠy ch y suốt chi u dƠi k t c u.
K t c u nh p b n lắp ghép đư đ
gi n nh p từ 6-12m vƠ đư đ

c áp d ng nhi u cho các c u d m đ n

c áp d ng vƠo c u d n. C u b n lắp ghép có nh

c
14