Luận án ứng dụng dầm bê tông dự ứng lực cường độ cao cho giao thông Đông Nam Bộ

Tính cần thiết của đề tài Phát triển giao thông là yêu cầu cấp thiết hiện nay đối với các đô thị lớn tại Việt Nam, nhu cầu này gắn liền với định hướng phát triển kinh tế - xã hội của từng khu vực. Đối với miền nam Việt Nam, khu vực kinh tế trọng điểm mà hạt nhân là khu vực Đông Nam Bộ đang có tiềm năng và nguồn lực để phát triển mạnh mẽ, nhiều khu đô thị mới nhanh chóng hình thành, tốc độ phát triển của vùng Đông Nam Bộ thuộc mức cao nhất trong cả nước, từ đó nhu cầu xây dựng hệ thống hạ tầng kỹ thuật cũng đòi hỏi tương ứng. Trong xây dựng công trình giao thông ở các nước tiên tiến, các loại hình đường trên cao và nút giao thông khác mức rất phát triển, nhiều nghiên cứu về quy hoạch giao thông cũng đã đặt ra phương hướng phát triển tất yếu của các loại hình này đối với các đô thị lớn tại Việt Nam. Để đáp ứng nhu cầu xây dựng hệ thống giao thông khu vực Đông Nam Bộ với nhiều đô thị phát triển, cần có nhiều giải pháp kết cấu dầm phục vụ cho các dự án xây dựng cầu vượt và đường trên cao.

Loại hình kết cấu dầm bê tông dự ứng lực với bê tông cường độ cao đã được nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng vào xây dựng công trình giao thông, ưu điểm của bê tông cường độ cao là có thể tăng khả năng chịu lực của kết cấu từ đó giúp thiết kế các kết cấu có kích thước nhỏ hơn, trọng lượng nhẹ hơn, vượt nhịp xa hơn và độ bền cũng gia tăng do chất lượng bê tông tốt hơn. Tuy nhiên, hiện tại trong khu vực Đông Nam Bộ, các dự án xây dựng công trình cầu chỉ sử dụng bê tông có cường độ từ 50MPa trở xuống. Đây là một vấn đề còn bỏ ngỏ và cần được xem xét giải quyết. Với tiềm năng có sẵn của khu vực Đông Nam Bộ về vật liệu để sản xuất bê tông cường độ cao, việc nghiên cứu ứng dụng bê tông cường độ cao vào xây dựng công trình cầu giao thông trong khu vực Đông Nam Bộ là một hướng đi đúng đắn và cần thiết.

Mục tiêu của luận án - Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao sử dụng vật liệu khu vực Đông Nam Bộ và thực nghiệm đánh giá một số đặc tính cơ học quan trọng của vật liệu như mô đun đàn hồi, cường độ chịu kéo khi uốn, phát triển cường độ theo thời gian,. để phục vụ cho công tác thiết kế và chế tạo kết cấu dầm bê tông dự ứng lực. - Phân tích và lựa chọn loại hình kết cấu dầm bê tông dự ứng lực đúc sẵn có khả năng ứng dụng với bê tông cường độ cao trong thiết kế chế tạo dầm bê tông dự ứng lực đúc sẵn sử dụng vật liệu khu vực Đông Nam Bộ. - Ứng dụng tính toán thiết kế kết cấu dầm điển hình đối với loại hình dầm đã lựa chọn ở bước 2 sử dụng bê tông cấp phối bê tông ở bước 1 để ứng dụng trong các dự án giao thông trong khu vực Đông Nam Bộ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 1. Về vật liệu: nghiên cứu sử dụng vật liệu địa phương khu vực Đông Nam Bộ để chế tạo cấp phối bê tông cường độ cao có các đặc tính phù hợp cho công tác thi công dầm bê tông dự ứng lực đúc sẵn. Về kết cấu: nghiên cứu ứng dụng kết cấu dầm I cánh rộng bằng bê tông dự ứng lực đúc sẵn nhịp giản đơn cho phát triển giao thông khu vực Đông Nam Bộ. Về tải trọng: Giới hạn tải trọng nghiên cứu là bài toán tải trọng tĩnh.

Cấu trúc của luận án: Luận án được cấu trúc thành năm phần bao gồm: - Phần Mở đầu - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Nghiên cứu bê tông cường độ cao cấp 60MPa đến 80MPa sử dụng vật liệu địa phương khu vực Đông Nam Bộ ứng dụng cho dầm bê tông dự ứng lực đúc sẵn. 3 - Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn kết cấu dầm bê tông dự ứng lực đúc sẵn với bê tông cường độ 60MPa đến 80MPa ứng dụng cho xây dựng công trình giao thông khu vực Đông Nam Bộ. - Chương 4: Phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật kết cấu nhịp cầu dùng dầm I cánh rộng với bê tông cường độ cao so với các kết cấu dầm bê tông dự ứng lực thông thường hiện nay - Kết luận và Kiến nghị. Ngoài ra là các phần Tài liệu tham khảo, danh mục công bố của Tác giả và phần phụ lục các bảng tính toán kiểm toán kết cấu.

Nhu cầu phát triển giao thông khu vực Đông Nam Bộ.1 Giới thiệu về vùng Đông Nam Bộ. Vùng Đông Nam Bộ bao gồm Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa-Vũng Tàu, Bình Phước, Tây Ninh là một trong hai phần của miền nam Việt Nam. Trong đó Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế - xã hội lớn của miền nam, Đồng Nai và Bình Dương là hai tỉnh rất phát triển về công nghiệp, Bà Rịa-Vũng Tàu là tỉnh phát triển về du lịch, dầu khí và cả công nghiệp. Riêng hai tỉnh Tây Ninh và Bình Phước tình hình phát triển kinh tế - xã hội chưa cao.

Hình 1-1: Bản đồ vị trí địa lý vùng Đông Nam Bộ. Đông Nam Bộ là vùng có tốc độ phát triển kinh tế nhất Việt Nam, dân số đông và dẫn đầu cả nước về xuất khẩu, đầu tư trực tiếp nước ngoài, GDP, cũng như nhiều yếu tố kinh tế - xã hội khác. Đầu tư trực tiếp nước ngoài FDI của khu vực này dẫn dầu cả nước, nổi bật ở các tỉnh: Đồng Nai, Bình Dương, Thành phố Hồ Chí Minh 5 và Bà Rịa - Vũng Tàu, bốn tỉnh thành này còn gọi là tứ giác kinh tế trọng điểm, chiếm 1/3 GDP cả nước, đóng góp trên 50% ngân sách. [3] Đông Nam Bộ có diện tích tự nhiên 23.597,9 km2 , Đông Nam Bộ là vùng đất mới trong lịch sử phát triển của đất nước, khu vực tập trung nhiều đô thị nằm giữa các tỉnh Nam Trung Bộ và Nam Tây Nguyên là những vùng giàu tài nguyên đất đai, rừng và khoáng sản.

Phía Tây và Tây - Nam giáp đồng bằng sông Cửu Long nơi có tiềm năng lớn về nông nghhiệp, là vựa lúa lớn nhất nước ta; phía Đông và Đông Nam giáp biển Đông, giàu tài nguyên hải sản, dầu mỏ và khí đốt và thuận lợi xây dựng các cảng biển tạo ra đầu mối liên hệ kinh tế thương mại với các nước trong khu vực và quốc tế; phía Tây Bắc giáp với Campuchia có cửa khẩu Tây Ninh tạo mối giao lưu rộng rãi với Campuchia, Thái Lan, Lào, Mianma. Với vị trí này Đông Nam Bộ là đầu mối giao lưu quan trọng của các tỉnh phía Nam với cả nước và quốc tế.2 Tình hình phân bố dân cư và mức độ phát triển đô thị của khu vực Đông Nam Bộ. Theo kết quả điều tra dân số ngày 1/4/2010, dân số vùng Đông Nam Bộ là 14,566.5 nghìn người, chiếm 16,34% dân số Việt Nam , là vùng có tốc độ tăng dân số cao nhất nước, do thu hút nhiều dân nhập cư từ các vùng khác đến sinh sống. Trong đó, Bình Phước có 894.3 nghìn người, Tây Ninh có 1,075.3 nghìn người, Bình Dương có 1619.9 nghìn người, Đồng Nai có 2,569.4 nghìn người, Bà Rịa-Vũng Tàu có 1,012.0 nghìn người và Thành Phố Hồ Chí Minh có 7,396.5 nghìn người.

Dân số Đông Nam Bộ có cơ cấu trẻ, tỉ lệ nữ là 51.41%, cao hơn mức trung bình của toàn quốc ( 50.8%), tỉ lệ biết chữ của dân số Đông Nam Bộ là 98%, mật độ dân số của Đông Nam Bộ là 617 người / km2, song dân cư phân bố không đều giữa các tỉnh và thành phố. Có thể thấy rằng dân số tập trung chủ yếu ở thành phố lớn, các tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm như Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu. Nguồn nhân lực dồi dào có truyền thống và kinh nghiệm sản xuất, có lực lượng lao động chuyên môn cao, công nhân tay nghề cao. Đông Nam Bộ là vùng có mức độ đô thị hóa cao và phát triển nhanh chóng.

6 Dân thành thị là 25% trong khi các vùng khác con số này dao động ở mức trên dưới 20 %. Tài nguyên văn hóa, lịch sử với các di tích ở Đông nam Bộ khá tập trung và có mật độ cao nhất so với các vùng phía Nam. Đây là nơi có nền kinh tế hàng hóa phát triển sớm nên người dân năng động và thích ứng nhanh với sự đổi mới kinh tế, đồng thời đây cũng là thị trường tiêu thụ lớn của cả nước. Đây cũng là vùng có cơ sở vật chất kĩ thuật và cơ sở hạ tầng phát triển mạnh kết họp với sự phát triển của mạng lưới đô thị đã hình thành nhiều khu công nghiệp và khu chế xuất lớn, từ đó cũng thu hút lượng công nhân lớn và kéo theo đó là đội ngũ phục vụ đông đảo.

Mật độ dân số tập trung cao ở các khu công nghiệp và vùng lân cận gây khó khăn không nhỏ cho hệ thống giao thông và tình hình an ninh trật tự khu vực. Tỷ suất nhập cư cả khu vực Đông Nam Bộ là 10.3% tính vào năm 2005 và tăng đều đến năm 2010 đạt 24.8% cao nhất cả nước. Tuy nguồn nhân lực dồi dào, nhưng lực lượng lao động vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu phát triển kinh tế của cả vùng về lượng và về chất. Do đó, sẽ có sự di chuyển lao động trong nội bộ vùng và từ ngoài vào; mặt khác do sự chênh lệch thu nhập dẫn đến làn sóng di dân tới các đô thị trong vùng, từ đó nảy sinh nhiều vấn đề cấp bách cần giải quyết như: - Di dân quá nhanh vào các đô thị hiện có như thành phố Hồ Chí Minh, Biên Hoà, Vũng Tàu, Thủ Dầu Một.

làm quá tải so với khả năng đáp ứng về các điều kiện kết cấu hạ tầng đô thị, gây hậu quả nghiêm trọng về môi trường. - Nhiều điểm dân cư tập trung đang có xu hướng trở thành đô thị, song chưa có đủ điều kiện về kết cấu hạ tầng kỹ thuật và xã hội. - Nhiều khu công nghiệp tập trung đang trong quá trình hình thành và phát triển cũng có nhu cầu tạo lập thêm các điểm dân cư đô thị mới.