Thiết kế cầu đi bộ: Kết cấu thép, hiểu biết sâu sắc về tiết kiệm chi phí

Hãy hỏi bất kỳ nhà chế tạo thép nào về thiết kế cầu dành cho người đi bộ và bạn sẽ nghe thấy thông điệp tương tự: các bản vẽ thắng thầu không phải lúc nào cũng là những bản vẽ tồn tại khi tiếp xúc với công trường. Hãy xem xét một giàn thép dài 42 mét trên một con kênh hẹp. Thiết kế trông trang nhã trên màn hình, nhưng nếu đường vào không thể chở xe moóc dài hơn 12 mét và báo cáo địa kỹ thuật chỉ cho thấy lớp đất lấp cao 2 mét trên đất sét mềm thì tiến độ có thể tăng gần gấp đôi trước khi dầm đầu tiên bị cắt.

Bài học không phải là giàn đã sai. Thiết kế cầu đi bộ hoạt động tốt nhất khi bố trí kết cấu, chế tạo và lắp dựng được phát triển cùng nhau ngay từ đầu. Bài viết này giải thích các quyết định quan trọng nhất, từ chức năng và hệ thống kết cấu đến nền móng, độ an toàn và các chi tiết thép kiểm soát chi phí và hiệu quả hoạt động lâu dài.

Bắt đầu với các ràng buộc về chức năng và trang web

Trước khi nghĩ đến tính thẩm mỹ, hãy xác định cách sử dụng cây cầu và những gì địa điểm sẽ chấp nhận. Chiều rộng thông thủy cần thiết sẽ quyết định kích thước của boong và kết cấu thượng tầng. Đường đi bộ dài 1,8 m thỉnh thoảng được sử dụng cho khu dân cư; 2,4 m đến 3,0 m dành cho người đi bộ hai chiều hoặc người đi xe đạp không thường xuyên; 3,6 m trở lên có thể phù hợp khi các phương tiện bảo trì dùng chung boong hoặc nơi tụ tập đông người. Chính quyền địa phương thường công bố các yêu cầu về chiều rộng dựa trên số lượng người đi bộ, vì vậy hãy sớm xác minh tiêu chí của họ.

Các hạn chế về địa điểm cũng quan trọng không kém: dòng chảy dòng chảy và ranh giới vùng ngập lũ, thông thoáng giao thông thủy, tiện ích trên cao, giới hạn lộ giới và giấy phép môi trường. Cách tiếp cận đầm lầy có thể loại trừ khả năng tiếp cận của xe tải thông thường; bờ dốc có thể ưu tiên cấu trúc thượng tầng nhẹ hơn và các đoạn đúc sẵn. Một lỗ khoan hiếm khi là đủ; một lớp đá hoặc túi mềm bất ngờ có thể thay đổi khái niệm nền móng và thêm nhiều tháng vào lịch trình.

Cầu dành cho người đi bộ tiết kiệm chi phí nhất thường là cầu giảm thiểu số lượng các chi tiết cụ thể theo địa điểm trong khi vẫn tôn trọng vị trí mà nó sẽ đứng.

Chọn hệ thống kết cấu phù hợp với nhịp

Hệ thống kết cấu nên được lựa chọn từ một danh sách ngắn các phương án thực tế. Đối với các nhịp ngắn và trung bình, dầm thép tấm hoặc dầm hộp kín thường được chế tạo và lắp dựng đơn giản nhất. Các vì kèo trở nên hiệu quả ở các nhịp dài hơn, nơi độ sâu của chúng có thể được giấu trong mặt cắt lan can. Vòm và hệ thống được hỗ trợ bằng cáp tạo ra các điểm mốc đặc trưng nhưng chúng làm tăng thêm độ phức tạp trong chế tạo và yêu cầu lập kế hoạch lắp dựng cẩn thận hơn.

Đối với phần lớn các dự án cầu đi bộ, dầm hộp thép mang lại sự cân bằng tốt nhất về chi phí, tốc độ và chất lượng hình ảnh. Chúng tôi đã áp dụng phương pháp đúc sẵn tương tự trên cầu dầm hộp thép đúc sẵn cho tuyến Dalu Thượng Hải , nơi các phân đoạn có thể vận chuyển được ghép nối tại chỗ. Phần kín giữ cho cầu sạch sẽ từ bên dưới và đơn giản hóa việc bố trí ổ trục và khe co giãn so với bản mặt cầu nhiều dầm.

Cầu đường cao tốc Puxing trên tuyến Dalu, Thượng Hải - Thiết bị thông minh Vô Tích Rongbro Cầu đường cao tốc Puxing trên tuyến Dalu, Thượng Hải, Cây cầu chính của Cầu đường cao tốc Puxing trên tuyến Dalu ở Thượng Hải là một cầu... Xem sản phẩm →

Thiết kế chế tạo, vận chuyển và lắp đặt

Cầu thép được chế tạo tại xưởng nhưng đã được kiểm chứng tại chỗ. Ba quyết định liên quan đến chế tạo có ảnh hưởng lớn đến giá cả và chương trình:

1. Độ dài phân đoạn. Xe tải, cần cẩu và khả năng tiếp cận địa điểm sẽ xác định kích thước mảnh tối đa. Dầm dài 15 mét dễ dàng di chuyển trên hầu hết các tuyến đường cao tốc; đoạn dài 25 mét có thể cần người hộ tống và cần cẩu lớn hơn.
2. Mối nối hiện trường. Mối nối bu lông tại các điểm được xác định trước sẽ nhanh hơn và đáng tin cậy hơn so với hàn tại chỗ, đặc biệt khi thời tiết và nhân công không chắc chắn. Đặt các mối nối ở vùng mômen uốn thấp và giữ chúng đơn giản.
3. Sơ đồ lắp dựng. Thang máy một cần cẩu là rẻ nhất; quyền truy cập bị hạn chế có thể yêu cầu khởi chạy hoặc cài đặt tăng dần. Thiết kế nên bao gồm các vấu nâng, giằng tạm thời và bố trí kích để thay thế vòng bi.

Mỗi mối hàn ngoài hiện trường sẽ làm tăng thời gian và rủi ro kiểm tra. Thiết kế thép tốt không nằm ở trọng lượng tối thiểu; đó là số lượng công việc phức tạp ít nhất ở độ cao.

Móng và Mố: Phù hợp với nền đất, không chỉ nhịp

Cấu trúc thượng tầng chỉ là một phần của câu chuyện chi phí. Nền móng có thể tiêu tốn một phần lớn ngân sách xây dựng cầu đi bộ, đôi khi là 20-40% tùy thuộc vào điều kiện mặt đất và báo cáo địa kỹ thuật sẽ quyết định hệ thống nào là thực tế.

Tùy chọn nền tảng điển hình

• Nền móng nông rẻ nhất trên đá hoặc đất cứng, nhưng chúng cần đào khô và có kiểm soát dưới mức chịu lực.
• Cọc xoắn ốc được lắp đặt mà không cần thiết bị lớn và hoạt động tốt ở những nơi có tải trọng thấp hoặc những nơi nhạy cảm với môi trường.
• Cọc đóng phù hợp với đất mềm hoặc đất biến đổi và mang lại công suất cao, nhưng chúng yêu cầu chống rung gần các công trình hiện có.
• Cọc khoan hoặc cọc CFA thường được ưa thích ở những nơi tải trọng ngang cao hoặc nơi đào lộ thiên sẽ làm xáo trộn vùng ngập lũ.

Cấu trúc thượng tầng nhẹ hơn làm giảm số lượng cọc và chiều dài cọc. Đây là lúc mà trọng lượng bản thân thấp của thép mang lại lợi ích hai lần: đầu tiên là ở kết cấu, sau đó là ở phần móng. Làm việc sớm với nhà chế tạo để xác định vị trí vòng bi và điểm kích; mố cầu phải bao gồm một tấm bê tông nhỏ ở những nơi cần kích để thay thế vòng bi sau này.

An toàn, độ bền và bảo trì

An toàn bắt đầu với hệ thống lan can. Ở nhiều khu vực pháp lý, lan can cao 42 inch (1,07 m) có lớp lót để ngăn ngừa té ngã là đường cơ sở. Lan can cũng đóng vai trò là hợp âm trên cùng của giàn có thể rất trang nhã nhưng nó vẫn phải đáp ứng các yêu cầu về tải và mở của mã.

Bề mặt đi lại cần chống trơn trượt và thoát nước. Lưới thép mở cho phép nước và mảnh vụn đi qua, giúp giảm nguy cơ trượt nhưng tăng thêm độ rung; sàn thép đổ đầy bê tông mang lại bề mặt chắc chắn, yên tĩnh. Tránh đọng nước ở các đầu bằng các khớp nối và rãnh thoát nước được chi tiết cẩn thận.

Bảo vệ chống ăn mòn quyết định tuổi thọ sử dụng thực tế. Thép chịu thời tiết loại bỏ sơn nhưng không thích hợp ở các khu vực ven biển hoặc nơi sử dụng muối làm tan băng nặng. Mạ kẽm nhúng nóng là sự lựa chọn đáng tin cậy cho cầu đi bộ vừa và nhỏ; các công trình lớn hơn thường sử dụng hệ thống sơn nhiều lớp với lớp sơn trung gian bảo vệ.

Cầu dành cho người đi bộ cũng cần được kiểm tra độ rung do người đi bộ gây ra. Đám đông có thể kích thích chuyển động ngang và cây cầu cần được đánh giá khả năng tăng tốc dưới tải trọng dịch vụ. Nếu cần, hãy sớm bổ sung hệ thống giảm chấn trong thiết kế; việc trang bị thêm sau khi xây dựng sẽ khó hơn nhiều.

Lập kế hoạch xin giấy phép và phù hợp với cộng đồng

Ngay cả một thiết kế hoàn hảo về mặt kỹ thuật cũng có thể bị đình trệ trong việc cấp phép. Một cây cầu bắc qua đường thủy cần được đánh giá về môi trường, phân tích vùng ngập lũ và thường là giấy chứng nhận thông hành. Số lượng và vị trí của các trụ cầu có thể bị hạn chế để giảm thiểu sự xáo trộn vùng ngập. Nếu cộng đồng địa phương coi trọng tầm nhìn thoáng, vòm một nhịp hoặc dầm hộp dài có thể đáng giá hơn.

Các nhóm thiết kế đưa nhà chế tạo vào quy trình cấp phép có thể trả lời các câu hỏi về khả năng xây dựng chẳng hạn như cần cẩu thực sự cần bao nhiêu chỗ hoặc liệu các công trình tạm thời có ảnh hưởng đến ngân hàng hay không. Những chi tiết này ảnh hưởng đến cả điều kiện cấp phép và chi phí cuối cùng.

Làm việc với nhà chế tạo trước khi bản vẽ bị đóng băng

Hầu hết những bất ngờ về chi phí trong các dự án cầu đi bộ đều đến từ việc bàn giao muộn. Ý tưởng của kiến ​​trúc sư được chuyển thành các bản vẽ chế tạo mà không thảo luận về các mối nối, vận chuyển, cần cẩu hoặc kích móng. Giải pháp là mở một cuộc trò chuyện trong quá trình thiết kế sơ bộ. Một nhà chế tạo cắt và hàn thép hàng ngày sẽ chỉ cho bạn vị trí đặt mối nối, cách đơn giản hóa giá đỡ lan can và liệu hình dạng vòm ưa thích có xứng đáng với chi phí lắp dựng hay không.

Tại Rongbro, chúng tôi đã chế tạo các kết cấu thép có độ chính xác cao từ năm 2009 và công việc cầu của chúng tôi bao gồm dầm hộp, giàn và các kết cấu tiếp cận ở Trung Quốc và nước ngoài. Nếu bạn đang bắt đầu thiết kế cầu đi bộ, nói chuyện sớm với các kỹ sư chế tạo của chúng tôi ; đầu vào càng sớm thì rủi ro càng thấp và cấu trúc cuối cùng càng tốt.