BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN XUÂN ĐẠT PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU, KIẾN TRÚC PHÙ HỢP CHO CẦU ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ TẠI HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM MÃ SỐ: 60.58.25 HÀ NỘI - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN XUÂN ĐẠT PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU, KIẾN TRÚC PHÙ HỢP CHO CẦU ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ TẠI HÀ NỘI CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM MÃ SỐ: 60.58.25 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN MINH NGHĨA HÀ NỘI - 2011 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU .6 DANH MỤC HÌNH VẼ 7 LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.Sự cần thiết ý nghĩa thực tiễn đề tài 2.Mục tiêu luận văn 10 3.Phương pháp nghiên cứu .10 4.Nội dung luận văn 10 CHƯƠNG .12 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐƯỜNG SẮT ĐƠ THỊ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 12 1.1.Tổng quan tình hình phát triển ĐSĐT giới 12 1.2.Tổng quan tình hình phát triển ĐSĐT Việt Nam 17 1.2.1.Thời kỳ trước năm 1990 17 1.2.2.Thời kỳ sau năm 1990 .19 1.3.Kết luận chương 1: 25 CHƯƠNG .26 CẤU TẠO VÀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ 26 2.1.Đặc điểm cấu tạo phận kết cấu nhịp cầu đường sắt đô thị [7] 26 2.1.1.Mặt cầu .26 2.1.2.Ray 27 2.1.3.Kết cấu nhịp 28 2.2.Các dạng mặt cắt ngang kết cấu nhịp 29 2.2.1.Yêu cầu độ kết cấu nhịp 29 2.2.1.1.Nhịp điển hình .29 2.2.1.2.Nhịp đường cong 29 2.2.1.3.Nhịp qua quảng trường, nút giao 30 2.2.1.4.Nhịp vượt sông Hà Nội 35 Nguyễn Xuân Đạt Trang Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 2.2.2.Các dạng mặt cắt ngang phù hợp với yêu cầu 36 2.3.Mố trụ cầu 36 2.3.1.Mố cầu .36 2.3.2.Trụ cầu 37 2.4.Công nghệ thi công [13] 37 2.4.1.Công nghệ thi công cầu ĐSĐT biện pháp cẩu lắp 37 2.4.2.Công nghệ thi công cầu ĐSĐT theo phương pháp đúc hẫng (FCM) 39 2.4.3.Công nghệ thi công cầu ĐSĐT theo phương pháp đúc đẩy (ILM) .40 2.4.4.Công nghệ thi công cầu ĐSĐT đà giáo di động (MSS) .40 2.4.5.Kết luận .41 2.5.Cơ sở thiết kế .41 2.5.1.Tiêu chuẩn thiết kế [7] 41 2.5.1.1.Tiêu chuẩn Nhật Bản .42 2.5.1.2.Tiêu chuẩn Việt Nam .42 2.5.1.3.Tiêu chuẩn quốc tế 42 2.5.1.4.Thứ tự ưu tiên Tiêu chuẩn 43 2.5.2.Trình tự tính tốn, thiết kế cơng trình cầu ĐSĐT .43 2.5.2.1.Các số liệu đầu vào 44 2.5.2.2.Mơ hình hóa kết cấu 61 2.5.2.3.Tính tốn nội lực kết cấu .61 2.5.2.4.Kiểm toán kết cấu theo TTGH [1] [2] [12] [13] .61 2.6.Kết luận chương 61 CHƯƠNG .62 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU – KIẾN TRÚC CHO CẦU ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ HÀ NỘI 62 3.1.Các tiêu đánh giá 62 3.1.1.Nhóm tiêu kỹ thuật .62 3.1.1.1.Các tiêu thiết kế 62 3.1.1.2.Các tiêu xây dựng khai thác [9] .62 3.1.2.Nhóm tiêu kinh tế - xã hội 63 3.1.2.1.Chỉ tiêu giá trị lợi nhuận NPV .63 3.1.2.2.Chỉ tiêu suất lợi nhuận hay cịn gọi tỷ lệ tính lời B/C .63 Nguyễn Xuân Đạt Trang Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.1.2.3.Chỉ tiêu suất thu lợi nội IRR .64 3.1.2.4.Thời gian hoàn vốn dự án Thv 64 3.1.3.Nhóm tiêu thẩm mỹ 64 3.1.3.1.Hình dạng kết cấu (Form) 65 3.1.3.2.Tỉ xích tỉ lệ (Scale and Proportion) 65 3.1.3.3.Thức (Order) 67 3.1.3.4.Sự cân xứng (Symmetry) .67 3.1.3.5.Làm tinh tế hình dáng (Refining the form) 68 3.1.3.6.Hịa nhập vào mơi trường (Intergration into the Environment) 68 3.1.3.7.Ánh sáng bóng đổ (Light and Shade) .68 3.1.3.8.Cấu trúc bề mặt (Surface Texture)[19] 68 3.1.3.9.Màu sắc (Color) .68 3.1.3.10.Nét đặc trưng (Character) 68 3.2.Phân tích so sánh phương án kết cấu nhịp .68 3.2.1.Lựa chọn phương án so sánh 68 3.2.2.Phân tích so sánh phương án kết cấu nhịp 69 3.2.2.1.Dầm U thi công theo công nghệ cẩu lắp .69 3.2.2.2.Dầm I bê tông cốt thép dự ứng lực 70 3.2.2.3.Dầm super T 72 3.2.2.4.Dầm rỗng BTCT DUL [7] 72 3.2.2.5.Dầm hộp DUL thi công theo công nghệ MSS 73 3.2.2.6.Dầm hộp thép 74 3.2.2.7.Chi phí xây dựng 75 3.2.2.8.Kiến nghị 75 3.3.Phân tích so sánh phương án mố trụ 77 3.3.1.Lựa chọn phương án so sánh .77 3.3.1.1.Nguyên tắc lựa chọn kết cấu phần 77 3.3.1.2 Trụ cầu 77 3.3.1.3.Mố cầu 79 3.3.2.Phân tích so sánh phương án mố trụ 80 3.3.2.1.Trụ cầu 80 3.3.2.2.Mố cầu 80 Nguyễn Xuân Đạt Trang Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.3.2.3.Kiến nghị 80 3.4.Kết luận chương .80 CHƯƠNG .83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 4.1.Kết luận 83 4.2.Kiến nghị 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC 87 Nguyễn Xuân Đạt Trang Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AASHTO : Hiệp hội cầu đường Mỹ BTCT : Bê tông cốt thép DUL : Dự ứng lực ĐSĐT : Đường sắt đô thị ĐSTC : Đường sắt cao FCM : Free cantilever method (phương pháp đúc hẫng) ILM : Incremental launching method (phương pháp đúc đẩy) KCN : Kết cấu nhịp MSS : Moving scaffolding system (hệ thống đà giáo di động) PA : Phương án TCN : Tiêu chuẩn ngành TP : Thành phố TTGH : Trạng thái giới hạn Nguyễn Xuân Đạt Trang Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC BẢNG BIỂU Nguyễn Xuân Đạt Trang Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Tắc đường - "đặc sản" Hà Nội Nguyễn Xuân Đạt Trang Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật LỜI MỞ ĐẦU Luận văn “Nghiên cứu phương án kết cấu, kiến trúc phù hợp cho cầu ĐSĐT Hà Nội” thực với mục đích nghiên cứu đưa phương án kết cấu nhịp cầu, kết cấu mố trụ thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật, kinh tế thẩm mỹ Ngoài ra, luận văn đề xuất việc áp dụng tiêu chuẩn thiết kế ĐSĐT Nhật Bản vào tính tốn kết cấu cho cầu ĐSĐT có sửa đổi, bổ sung cho phù hợp Tôi xin trân trọng cảm ơn Cô PGS TS Nguyễn Minh Nghĩa giúp đỡ tận tình hướng dẫn cung cấp thông tin cần thiết để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô giáo Bộ môn Cầu hầm Khoa Sau đại học Trường Đại học Giao thông vận tải Hà Nội, bạn lớp cao học Cầu hầm K15, đồng nghiệp giúp đỡ suốt thời gian học tập thực luận văn để hồn thành tốt đề tài Vì thời gian thực luận văn có hạn nên không tránh khỏi hạn chế thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp Quý Thầy Cô, bạn bè, đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày…… tháng …… năm 2011 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Xuân Đạt Nguyễn Xuân Đạt Trang Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Thành phố TT ( nước) Phụ lục Năm thông xe Dân số (triệu người) Số đường Chiều dài Số ga đuờng Toàn Dưới đất Cáp điền kéo Khổ đường Phương thức Điện áp 55 At Tơ Lan (Mỹ) 1979 1,20 52,3 29 1435 Ray thứ 750 56 Hồng Kông (Trung Quốc) 1979 5,50 43,2 34,4 38 1435 DTC 1500 57 Bu Ca Rét (Rumani) 1979 2,20 46,2 37 30 1432 Ray thứ 750 58 Xim Bao (Anh) 1980 0,281 55,6 6,4 46 1435 Ray thứ 750 59 Thiên Tân (Trung Quốc) 1980 5,40 7,4 7,4 1435 DTC 750 60 Fu-Ang (Nhật) 1981 1,20 18 17 19 1067 Ray thứ 1500 61 AvLiôn (Nga) 1981 1,00 8,4 8,4 1524 Ray thứ 825 62 Kinh Đô (Nhật) 1981 1,50 9,9 9,9 12 1435 Ray thứ 1500 63 HeXinKy (Phần Lan) 1982 0,49 15,9 12 1524 Ray thứ 750 64 GaLas (Goatêmala) 1983 3,50 40 35 1435 Ray thứ 750 65 Pát Tơ Mô (Mỹ) 1983 0,80 22,4 12,8 12 1435 Ray thứ 700 66 Lít (Pháp) 1983 1,10 25,3 34 2060 nt 050 67 OU.ơ.mi (Mỹ) 1984 1,70 34,5 20 1435 nt 750 68 MinSK (Bêlarút) 1984 1,30 9,5 1524 nt 825 69 GiaCácTa (Inđônêxia) 1984 7,30 16,4 15,1 17 1674 nt 750 70 LâySRa (Braxin) 1985 1,20 20,5 x 17 1600 DTC 71 GoócKi (Liên Xô) 1985 1,40 9,8 1524 Ray thứ 825 72 BuLuaRaiTơ (Brazin) 1985 2,20 12,5 x 1800 DTC 3000 73 XimPôLia (L Xô cũ) 1985 1,30 12,9 12,9 10 1524 Ray thứ 825 74 Ôlicơli (Brazin) 1985 1,30 27,5 15 1600 DTC 3.000 75 Kim Sơn (Hàn Quốc) 1985 1,30 21,3 15 20 1435 nt 1500 76 Ân Cơ Hoa (CaNaĐa) 1986 1,20 21,4 1.6 15 nt 600 Nguyễn Xuân Đạt 3.000 Trang 92 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Thành phố TT ( nước) Phụ lục Năm thông xe Dân số (triệu người) Chiều dài Số đường đuờng Toàn 77 CuBiSép (L Xô cũ) 1986 1,00 12,5 78 Sơn Đài (Nhật) 1987 0,90 14,4 79 SinGaPor 1987 2,60 80 CaiRô (Ai Cập) 1987 8,30 81 TiBuLuaLốp (L.xô cũ) 1988 1,10 Nguyễn Xuân Đạt Số ga Cáp điền kéo Khổ đường Dưới đất Phương thức Điện áp 1524 nt 825 11,8 16 1067 DTC 1500 67 18,9 42 1435 Ray thứ 750 4,5 1435 nt 1500 11,2 1524 nt 825 Trang 93 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phụ lục PHỤ LỤC [7] KHỔ GIỚI HẠN KIẾN TRÚC VÀ KÍCH THƯỚC ĐẦU MÁY TOA XE TUYẾN ĐƯỜNG SẮT ĐƠ THỊ HÀ NỘI – TUYẾN  Khổ giới hạn kiến trúc dựa kích thước đầu máy (STRASYA)  Chiều dài thân toa xe toa 20,000mm) : 19,500 mm (Chiều dài thân xe tính móc  Bề rộng thân xe : 2,950 mm  Chiều cao điều hòa nhiệt độ) : 3,655 mm (bao gồm khung tiếp điện hệ thống  Chiều cao mặt sàn : 1,150 mm  Khổ giới hạn kiến trúc dựa tiêu chuẩn STRASYA: Khổ giới hạn đầu máy toa xe + 0.4m (0.2m trường hợp cửa sổ toa xe mở) Khổ giới hạn đầu máy toa xe Nguyễn Xn Đạt Khổ giới hạn cơng trình Trang 94 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phụ lục Tư vấn chung đề xuất khổ giới hạn kiến trúc cho Tuyến Hà Nội hình vẽ minh họa đây: Khổ giới hạn đoạn cơng trình cao Nguyễn Xn Đạt Khổ giới hạn cơng trình ngầm Trang 95