Luận Văn Thạc Sỹ Đồ Án Thiết Kế Và Kỹ Thuật Ga Metro Và Đường Sắt Nhẹ Tại Hà Nội Và Hồ Chí Minh.pdf

1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 3

LỜI CÁM ƠN .................................................................................................... 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GA METRO VÀ ĐƯỜNG SẮT NHẸ............ 6

I. Khái niệm ga metro và đường sắt nhẹ..................................................... 6

II. Giới thiệu kết cấu của ga metro và đường sắt nhẹ................................... 7

II.1 Kết cấu ga metro .................................................................................... 7

1. Bố cục mặt bằng ga metro ...................................................................... 7

2. Thiết kế đổi tàu các ga metro ................................................................ 20

3. Thiết kế mặt đứng ga metro .................................................................. 23

4. Thiết kế không chướng ngại. ................................................................ 24

5. Thiết kế kết cấu bên trong ga metro...................................................... 29

6. Thiết kế cửa ra vào ga metro................................................................. 34

7. Thiết kế giếng thông gió mặt đất của ga metro ..................................... 35

8. Thiết kế phòng tránh cho người của ga metro....................................... 36

II.2 Kết cấu ga đường sắt nhẹ...................................................................... 40

1. Thiết kế mặt bằng ga ........................................................................ 40

2. Thiết kế mặt cắt ga ........................................................................... 43

III. Những nguyên tắc và yêu cầu cơ bản trong tính toán kết cấu ga dọc

đường của metro, đường sắt nhẹ................................................................... 48

1. Tính thích hợp .................................................................................. 48

2. Tính an toàn...................................................................................... 48

3. Tính dễ nhận biết.............................................................................. 48

4. Tính thích nghi ................................................................................. 49

5. Tính kinh tế. ..................................................................................... 49

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN KẾT CẤU GA DỌC ĐƯỜNG CỦA

METRO VÀ ĐƯỜNG SẮT NHẸ ................................................................ 50

2.1. Tính toán kết cấu ga dọc đường của metro............................................. 50

I. Nguyên tắc và đặc điểm lựa chọn loại hình kết cấu ga metro ............ 50

II. Hình thức kết cấu ga dọc đường của metro....................................... 54

III. Tính toán nội lực kết cấu ga dọc đường của metro............................ 64

2

Thí dụ thực tế thiết kế metro..................................................................... 74

2.2. Tính toán kết cấu đường sắt nhẹ ............................................................ 85

I. Nguyên tắc chọn loại hìnhkết cấu ..................................................... 85

II. Hình thức kết cấu ga dọc đường của đường sắt nhẹ .......................... 86

III. Thiết kế mặt cắt và cấu tạo ga dọc đường của đường sắt nhẹ............ 87

IV. Thiết kế kết cấu cầu cao.................................................................... 94

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN DẦM HỘP BTCT DỰ ỨNG LỰC CĂNG TRƯỚC

L=33M TUYẾN ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ SỐ 2 HÀ NỘI.................................. 98

PHỤ LỤC BẢNG TÍNH TOÁN CHI TIẾT DẦM HỘP BTDƯL L=33M...... 107

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 109

3

MỞ ĐẦU

1. Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu

Tại các đô thị lớn như Hà Nội và TP Hồ Chí Minh trước việc gia tăng

nhanh nhu cầu đi lại của người dân, sự bùng nổ của phương tiện cá nhân quá

nhanh, đồng thời mạng lưới cơ sở hạ tầng không đáp ứng được đã gây ra tình

trạng ùn tắc giao thông nghiêm trọng. Nhận thức được vấn đề này, các Cơ quan

chức năng đã và đang thực hiện nhiều giải pháp, trong đó có ưu tiên phát triển

giao thông công cộng như xe buýt, tàu điện ngầm, đường sắt trên cao... Đối với

điều kiện của Việt Nam, mô hình phù hợp cho đường sắt đô thị là đường sắt trên

cao (đường sắt nhẹ), một số đoạn do địa hình thì làm ngầm. Vì vậy, tại Hà Nội

và TP Hồ Chí Minh đã có quy hoạch mạng lưới đường sắt đô thị và một số

tuyến theo quy hoạch đã được triển khai.

Hệ thống đường sắt đô thị này bao gồm: xây dựng các ga và xây dựng các

đoạn tuyến nối giữa ga bằng đường hầm dưới lòng đất hoặc cầu cạn. Hình thức

kết cấu và công năng của hầm, cầu cạn thì tương đối đơn giản, còn kết cấu và

chức năng của ga thì tương đối phức tạp vì nó phải giải quyết được sự tập trung

của lưu lượng hành khách, việc kết nối với các tuyến khác, loại hình phương tiện

vận tải khác, đồng thời cũng giải quyết toàn bộ các vấn đề kĩ thuật khác tại ga

như: các thiết bị thang máy, thang cuốn, hệ thống quản lý vận hành, thông gió,

... để bảo đảm cho vận chuyển được thông suốt, thuận tiện, đúng giờ, an toàn.

Do hiện tại ở Việt Nam chưa có một nghiên cứu chính thức và tổng thể về

các nội dung liên quan đối với đường sắt nhẹ và metro; các quy trình quy phạm

hoàn toàn chưa có nên các dự án đường sắt đô thị đang triển khai ở Hà Nội và

TP Hồ Chí Minh hoàn toàn áp dụng các mô hình đã làm ở Nhật, Pháp, Trung

Quốc. Vì vậy tìm hiểu cấu tạo, kết cấu cơ bản ga metro, đường sắt nhẹ phù hợp

với điều kiện thực tế Việt Nam là một vấn đề cần nghiên cứu.

2. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu ở đây là phân tích, so sánh, kết hợp giữa lý thuyết

và thực tiễn. Trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu về đường sắt (metro, đường sắt

4

nhẹ, đồng thời đối chiếu với thực tiễn các công trình, dự án về metro, đường sắt

nhẹ đã và đang triển khai để nghiên cứu.

3. Phạm vi nghiên cứu

Cấu tạo, kết cấu cơ bản ga metro và đường sắt nhẹ.

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Đề tài là một phần cơ sở lý luận để hiểu rõ thêm về metro, đường sắt nhẹ.

Qua đó vận dụng vào thực tế đang triển khai các dự án đường sắt đô thị tại hai

thành phố lớn Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh.

5. Kết cấu luận văn

Gồm 3 chương chính và trong từng chương nêu được vấn đề chính sau:

Chương 1: Tổng quan về ga metro và đường sắt nhẹ.

Chương 2: Cơ sở tính toán kết cấu ga dọc đường của ga metro và đường sắt nhẹ.

Chương 3: Tính toán dầm hộp BTCT DƯL L=33m của đường sắt nhẹ.

5

LỜI CÁM ƠN

Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Bộ môn Đường sắt,

các chuyên gia và bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến cho đề tài.

Đặc biệt đề tài được hoàn thành với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo trực

tiếp hướng dẫn PGS.TS. Phạm Văn Ký trong suốt quá trình nghiên cứu, hoàn

thiện.

Trong quá trình thực hiện đề tài, bản thân tôi luôn chủ động thu thập tài liệu

và nghiên cứu với mong muốn được đóng góp một phần nhỏ bé vào sự phát

triển của ngành Đường sắt. Tuy nhiên, do phạm vi của đề tài là tương đối rộng,

liên quan đến nhiều vấn đề về đường sắt nhẹ, metro là các vấn đề mới đối với

Việt Nam. Hơn nữa các dự án đường sắt đô thị đang triển khai ở Hà Nội và TP

Hồ Chí Minh hoàn toàn áp dụng các mô hình đã làm ở Nhật, Pháp, Trung Quốc

v.v mà ở Việt Nam lại chưa có sự nghiên cứu sâu về những vấn đề này. Đồng

thời do sự hạn chế về thời gian của bản thân vì phải đảm bảo thời gian công tác

tại đơn vị, cũng như năng lực nghiên cứu của bản thân còn hạn chế. Vì vậy, một

số nội dung nêu trong đề tài và biện pháp xử lý chưa được kỹ. Trên cơ sở đề tài

này, trong thời gian tới tôi sẽ tiếp tục đi sâu vào nghiên cứu từng nội dung nhỏ

để có những báo cáo chuyên đề cụ thể hơn.

Xin trân trọng cảm ơn.

Hà Nội, tháng năm 2013

Tác giả

Phạm Thị Loan

6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GA METRO VÀ ĐƯỜNG SẮT NHẸ

I. Khái niệm ga metro và đường sắt nhẹ.

Metro và đường sắt nhẹ thuộc giao thông đường sắt thành phố, là hình thức

giao thông công cộng mà thành phố hiện đại cần phải có. Metro là giao thông

đường sắt nằm ở dưới mặt đất thành phố, còn đường sắt nhẹ là giao thông đường

sắt chạy trên mặt đất và trên cầu của thành phố. Hơn nữa metro và đường sắt

nhẹ có thể chuyển đổi lẫn nhau, ở những khu vực công trình kiến trúc trên mặt

đất thưa thớt thì giao thông đường sắt có thể đặt trực tiếp trên mặt đất.

Hình thức kết cấu và công năng hầm hoặc cầu cao khu gian tương đối đơn

giản; còn kết cấu và công năng kết cấu kiến trúc ga tương đối phức tạp, nó phải

giải quyết việc tập kết, phân tán, đổi tàu luồng hành khách đồng thời còn phải

giải quyết việc vận hành, quản lý các thiết bị kỹ thuật, đảm bảo thông tin suốt cả

tuyến đường, đảm bảo giao thông thông suốt, thuận tiện, đúng giờ và an toàn.

Đặc trưng ga metro và đường sắt nhẹ

a. Đặc trưng ga metro: Ga metro theo tên gọi là ga được xây dựng ở dưới mặt

đất thành phố vì vậy nó có các đặc trưng của dưới đất:

- Hình thể của nó cần đơn giản, hoàn chỉnh nhằm thuận lợi cho kết cấu, thi

công và tiết kiệm đầu tư.

- Không có ánh sáng tự nhiên, toàn bộ phải nhờ vào ánh sáng nhân tạo.

- Không có thiết bị điều hòa không khí công suất lớn để bảo đảm môi trường

không gian dưới đất.

- Phải có nhiều biển báo rõ ràng và thiết bị phòng chống cháy để bảo đảm an

toàn cho hành khách ra vào thông suốt nhanh chóng.

- Cần đường thông từ dưới đất lên mặt đất với độ dài nhất định cho hành

khách ra vào hầm, trên mặt đất cần có khu vực thông gió thể tích lớn

b. Đặc trưng của ga đường sắt nhẹ: là ga nằm trên mặt đất, người phải đi bộ

mới lên được ke ga, vì vậy ga cần có các đặc trưng của các vật kiến trúc trên mặt

đất nói chung. Ngoài ra để tiết kiệm đất xây dựng thành phố, tuyến đường sắt

nhẹ luôn kết hợp với các tuyến trục đường phố, xây dựng cùng với các tuyến

7

trục đường phố. Vì vậy hai phía của nhà ga cần có cầu vượt cho người đi bộ qua

đường phố.

Ga metro và đường sắt nhẹ ngoài các đặc trưng riêng của mình còn có đặc

trưng của đường sắt nói chung, tức là ga bố trí dọc theo chiều dài số toa xe lập

tàu, ga phải có ke ga cao cho hành khách chờ tàu, có sảnh dùng tập kết, phân tán

hành khách, bán vé v,v ngoài ra phải có các phòng để các thiết bị và làm việc

v.v

II. Giới thiệu kết cấu của ga metro và đường sắt nhẹ.

II.1 Kết cấu ga metro

1. Bố cục mặt bằng ga metro

Bố cục mặt bằng của tầng sảnh ga và tầng ke ga phải xem xét đồng thời, chặt

chẽ với nhau như chiều dài, chiều rộng, hầm dùng cho các cầu thang lên xuống,

cho các phòng đặt thiết bị v.v Khi thiết kế bắt đầu từ tầng ke ga. Căn cứ thành

phần đoàn tàu được lập, xác định chiều dài hữu hiệu ke ga, rồi căn cứ các thiết

bị cần có ở hai đầu ke ga, giếng ở đầu cuối cần thiết (dùng cho máy móc đào

kiểu khiên quay đầu ra vào hầm) để xác định chiều dài sơ bộ ga.

Cũng như vậy, căn cứ chiều dài ke ga tính toán được, cộng thêm chiều rộng

đường cho xe lên xuống, xác định tổng chiều rộng ga, rồi căn cứ diện tích cần

dùng cho các phòng quản lý tầng lầu để phân chia khu vực công cộng của phòng

đợi và các phòng quản lý thiết bị, đồng thời điều chỉnh số lượng, vị trí cầu thang

từ phòng đợi ra ke ga để chúng hướng luồng hành khách. Đây là một quá trình

tổng hợp các dây chuyền công nghệ phức tạp về kết cấu và công năng kiến trúc.

(1) Bố cục tầng đợi tàu

Các phòng dùng quản lý thiết bị về cơ bản bố trí ở hai đầu ga, thường có

hiện tượng một đầu lớn một đầu nhỏ, ở giữa là khu vực công cộng, thuận

lợi cho luồng hành khách ra ke đợi tàu được đều đặn. Trong các phòng

cho thiết bị thì phòng máy điều hòa môi trường chiếm diện tích lớn nhất;

trong đó gồm buồng máy làm lạnh, buồng máy thông gió và buồng điện

điều hòa không khí. Nhân viên thiết kế kiến trúc cần nắm được hệ thống

8

điều hòa không khí ở trong ga metro, nguyên tắc quản lý, kích thước cơ

bản của các thiết bị chủ yếu mới có thể bố trí hiệu quả kinh tế phòng điều

hòa không khí. Thiết kế điều hòa không khí ga metro về cơ bản có 5 hệ

thống:

− Hệ thống điều hòa không khí khu vực công cộng của ga, chủ yếu là hệ

thống làm lạnh, đưa gió đi (kể cả gió mới)

− Hệ thống thoát gió (thoát khói)

− Hệ thống thoát nhiệt, thoát khói do các đoàn tàu và xe cộ sinh ra ở tầng ke

ga.

− Hệ thống thông gió, thoát khói khi trong hầm khu gian xảy ra hỏa hoạn

− Hệ thống điều hòa không khí nhỏ của các phòng quản lý

Năm hệ thống này ảnh hưởng trực tiếp đến hình trạng và diện tích

cácphòng máy điều hòa và các hầm nối với ke ga, ảnh hưởng đến bố cục

cả ga.

Trường hợp đường thông gió thoát nhiệt, thoát khói của tuyến phải đi qua

hầm thoát gió của ke ga và sảnh ga, đường thông gió này lại nối với trạm

trên mặt đất để thoát ra ngoài thì diện tích hầm thông gió lên trên mặt đất

này rất lớn, vị trí của nó hết sức quan trọng đối với việc bố trí các phòng

thiết bị. Ngoài ra hệ thống thoát khói, thông gió khi hầm bị hỏa hoạn

cũnglà một trọng điểm trong bố cục các phòng máy điều hòa.Các ống

thông gió dài cũng ảnh hưởng đến bố cục các phòng máy khống chế điều

hòa và vị trí đường gió, giếng gió.Khi bố trí các phòng điều khiển điều

hòa hợp lý, chặt chẽ thì các phòng dùng cho các thiết bị khác cũng dễ

được giải quyết.

9

Hình 1.1: Sơ đồ ga metro tiêu chuẩn

1.Máy bán vé nửa tự động; 2. Vào ga; 3.Ra khỏi ga; 4.Phòng điều khiển ga; 5.Phòng máy điều hòa không khí; 6. Trạm biến thế hạ áp

Mặt bằng tầng sảnh ga

Mặt bằng tầng ke ga

10

Trong các phòng dùng cho quản lý, chủ yếu cần giải quyết vị trí phòng

điều khiển của nhà ga và phòng trưởng ga, vị trí thang sơ tán khi hỏa hoạn

và làm việc, vị trí nhà vệ sinh cho nhân viên nhà ga. Phòng điều khiển của

ga đòi hỏi phải có tầm nhìn thông thoáng có thể quan sát được tình hình

quản lý, vận hành trong sảnhđợi tầu, thường được bố trí ở cuối, giữa khu

vực công cộng của sảnh đợi tàu, mặt bằng phòng này cao hơn khu vực

công cộng khoảng 600mm. Phòng trưởng ga liền kề với phòng điều khiển

ga để thuận tiện cho xử lý các tình huống xảy ra, nói chung bố trí ở cuối,

ở giữa khu vực công cộng sảnh đợi tầu. Vị trí thang sơ tán phòng cháy

kiêm làm việc nằm ở giữa các phòng dùng cho quản lý, nên chiếu cố đến

vị trí thang này và ke ga, tránh xung đột với thang khác. Vị tri nhà vệ sinh

chỉ có thể bố trí ở giữa các phòng quản lý vì nó phải liên thông trực tiếp

với đường ống phòng bơm nước bẩn ke ga.

Thiết kế khu vực công cộng phòng đợi tàu: chủ yếu giải quyết đường đi

luồng hành khách ra vào, bán vé, kiểm tra vé ra vào ga, tách bạch khu trả

phí và khu không trả phí, cầu thang lên xuống sảnh đợi tàu và ke ga, vị trí

thang tự độngv.v.

1.1 Cửa phân luồng hành khách

Cửa phân luồng hành khách chủ yếu nằm ở khu vực công cộng của sảnh

đợi tàu, bố trí hai bên trái phải, thuận lợi cho cửa ra vào hai bên đường

phố trên mặt đất. Có khi ga nằm ở phía dưới chỗ giao nhau đường ô tô

trên mặt đất nên cửa phân luồng hành khách của sảnh đợi tàu thường được

bố trí bốn phía giao cắt của đường ô tô. Tổng chiều rộng của cửa phân

luồng hành khách phải lớn hơn tổng chiều rộng thang (kể cả thang tự

động) trừ ke ga lên sảnh đợi tàu để có lợi cho sơ tán khẩn cấp khi hỏa

hoạn. Theo quy định trong quy phạm thiết kế metro chiều rộng tối thiểu

của cửa phân luồng hành khách không thể nhỏ hơn 2,4m.

2.1 Bán vé: