thiết kế cầu qua sông với phương án '''''''' dầm bê tông cốt thép'''''''', chương 25 pps

Chng 25: Tính toán chiều dày lớp bêtông bịt đáy - Chiều dày của lớp bê tông bịt đáy xuất phát từ điều kiện: Trọng l-ợng của lớp bê tông bịt đáy và lực ma sát giữa cọc và bê tông bịt đáy phải lớn hơn lực đẩy nổi của n-ớc: m mUkn H h b n 1 Trong đó: - Diện tích đáy hố móng: = (16+1)(16+1) = 289 (m 2 ) H - Chiều cao từ mực n-ớc thi công đến đáy đài cọc H = 5.6m k - Số cọc trong hố móng k = 16 cọc U - Chu vi cọc U = 4,712 (m) - Lực ma sát giữa cọc và lớp bê tông bịt đáy (lấy bằng 2 T/m 2 ) m - Hệ số điều kiện làm việc m = 0,9 n - Hệ số v-ợt tải n = 0,9 n = 1 (T/m 3 ); bt = 2,5 (T/m 3 ) 9,02712,4165,22899,0 16.5289 h = 2,24 chọn h = 2,5 m - Theo điều kiện về c-ờng độ: k R W M b Trong đó: + 8 . 2 lp M + p - hiệu số trọng l-ợng bê tông và lực đẩy nổi: p = 1 (5.6 + 2.5) 2.5x2.5 = 1.85 (T/m) + l - Chiều dài nhịp: l = 17m + 6 . 2 hb W = 6 5,21 2 = 1,042 (m 3 ) + b Chiều rộng khối tính (cắt 1m để tính) b = 1m + h - Chiều dày lớp bê tông bịt đáy h = 2,5m + R k - C-ờng độ chịu kéo của bê tông R k = 7,5 (KG/cm 2 ) 8 17.85,1 2 M = 66.83 (Tm) b = 66.83 (T/m 2 ) < R k = 75 (T/m 2 ) Kết luận: Chiều dày lớp bê tông bịt đáy h = 2,5m. 1.1.1. Tính độ chôn sâu cọc ván Giả sử có liên kết chặt giữa thanh chống trên của hố móng và cọc ván, khi đó không cần tính toán độ chôn sâu mà lấy độ chôn sâu t = 2m theo cấu tạo 1.2. Thi công kết cấu nhịp 1.2.1. Nguyên lý của ph-ơng pháp thi công hẫng Thi công hẫng là thi công kết cấu nhịp từng đốt đối xứng qua các trụ. Các đốt dầm đ-ợc đúc theo sơ đồ mút thừa đối xứng qua trụ làm xong đốt nào căng cốt thép đốt đấy. Các đốt đúc trên giàn giáo di động đảm bảo tính toàn khối của kết cấu tốt. Việc căng cốt thép đ-ợc tiến hành rất sớm khi bê tông còn non nên dễ gây ra sự cố và ảnh h-ởng của từ biến co ngót khá lớn. Công nghệ thi công hẫng có -u điểm cơ bản là ít sử dụng giàn giáo, có thể thiết kế kết cấu nhịp có chiếu cao thay đổi với sơ đồ đa dạng, tiết diện có thể là hình hộp, chữ nhật 1.2.2. Trình tự thi công B-ớc 1: Sau khi xây dựng xong trụ tiến hành xây dựng đốt đầu tiên trên trụ. B-ớc 2: Tiến hành đúc dầm đơn giản trên bãi đúc và lao lắp dầm giản đơn. B-ớc 3: Thi công các đốt tiếp theo đối xứng với nhau qua trụ cho đến đốt cuối cùng của mút thừa. Sau khi đúc xong một cặp đốt thì căng cốt thép ứng suất tr-ớc từ mút này sang mút kia. Khi thi công b-ớc này phải theo dõi chặt chẽ độ võng. Sau khi căng thép xong phải bơm vữa ngay. B-ớc 4: Xây dựng đoạn nhịp biên. Đoạn này có khoảng trống d-ới cầu không cao lắm do đó có thể dựng giàn giáo để đúc tại chỗ. Trong đoạn này kết cấu chịu mômen d-ơng nên phải căng cốt thép phía d-ới và sau đó bơm vữa bảo vệ cốt thép. B-ớc 5: Lần l-ợt đúc các khối hợp long theo trình tự thiết kế. Sau khi đúc xong căng các bó chịu mômen d-ơng ở d-ới đáy dầm. Các bó cốt thép này đ-ợc uốn xiên lên trên. Sau khi thực hiện xong các việc trên tháo bỏ ván khuôn treo, kích dầm tháo bỏ gối tạm kê dầm vào gối chính thức. B-ớc 6: Hoàn thiện công trình. 1.2.3. Thi công khối đỉnh trụ K0 Khối đỉnh trụ K 0 là khối lớn nhất của kết cấu nhịp dầm và nằm trên đỉnh của thân trụ. Để giữ ổn định tạm thời cho kết cấu hẫng trong quá trình thi công đúc hẫng cân bằng, ta phải dùng các khối bê tông kê tạm và các thanh DƯL 38 (đã tính toán ở trên) thẳng đứng để liên kết chặt cứng giữa khối đỉnh trụ và thân trụ. Giữa khối bê tông kê tạm và đỉnh trụ là lớp vữa mác 400 Kg/cm 2 . Lớp vữa này chính là vị trí mà sau này khoan phá để tháo các khối bê tông kê tạm. Sau khi hợp long nhịp biên thì các khối bê tông kê tạm đ-ợc tháo ra, lúc đó gối chính của kết cấu nhịp bắt đầu làm việc. Khối trên đỉnh trụ đ-ợc thi công đúc hẫng trên phần đà giáo mở rộng trụ. Đà giáo này đ-ợc cấu tạo từ thép hình đã gia công trong công x-ởng và đ-ợc lắp đặt khi thi công xong thân trụ. Đà giáo thi công khối đỉnh trụ đ-ợc chia làm 4 đợt sau: Công việc đổ bê tông cho khối đỉnh trụ đ-ợc chia ra làm 4 đợt sau: Đợt 1: Đổ bê tông bản đáy và một phần bản bên của hộp cao khoảng 30cm. Đợt 2: Đổ bê tông cho t-ờng ngăn: 2 t-ờng ngăn dầy 2m Đợt 3: Đổ bê tông cho 2 thành bên và thành giữa của hộp dầm Đợt 4: Đổ bê tông cho bản nắp hộp. Việc đổ bê tông nh- vậy tuân theo nguyên tắc không đổ bê tông đồng thời từng phần của kết cấu có khốí l-ợng bê tông lớn và những phần có khối l-ợng nhỏ và mỏng. Tránh đ-ợc các vết nứt do co ngót khác nhau, do toả nhiệt không giống nhau giữa các bộ phận đó. Các b-ớc tiến hành thi công khối K 0 nh- sau: + Lắp đà giáo : Lắp các thanh đứng sát thân trụ, luồn và xiết bulông (xuyên qua các lỗ đã bố trí sẵn ở thân trụ) với lực xiết 40T bằng kích căng kéo. Lắp các thanh chéo và thanh ngang. Lắp hệ thống giằng ngang, dầm dọc trên công xôn. + Đo đạc: Đo và vạch các đ-ờng tim của gối trên đỉnh trụ, kiểm tra cao độ đỉnh trụ tại các vị trí gối + Công tác trên đỉnh trụ bao gồm: Nối các thanh 38 và các ống tôn tráng kẽm từ trụ lên. Lắp ván khuôn cốt thép và đổ bê tông tại chỗ các gối kê, sai số cho phép cao độ các gối kê là 1mm. Xây dựng gờ chắn bao quanh bằng gạch xây quanh đỉnh trụ. Làm công tác hoàn thiện chuẩn bị để đặt gối cầu: vệ sinh bề mặt, đục thông và chỉnh lỗ bu lông neo gối. + Đặt gối cầu: Đặt gối tr-ợt (gối di động ở các trụ P3,P4,P5): Xiết bu lông vào tấm bệ (đặt đứng sao cho nó đ-ợc vặn chặt và không đ-ợc tr-ợt ra khỏi tấm) Đặt bu lông neo ngập vào trong tấm khoảng 1-2cm. Đặt tấm bệ, điều chỉnh độ cao, cố định bằng vữa không co ngót. sau khi vữa đông cứng thì đặt gối cao su, tẩy bụi bẩn ở phần bị lõm, đặt phần lồi vào gối cao su. Xiết bu lông neo vào tấm tr-ợt. Thực hiện điều chỉnh. Lắp khung kết cấu phần trên và cố định bằng bê tông. Tháo khung và hoàn thành. + Đặt gối cố định trên trụ P6: Xiết bu lông vào tấm bệ (đặt đứng sao cho nó đ-ợc vặn chặt và không đ-ợc tr-ợt ra khỏi tấm). Cố định bằng vữa không co ngót. Tháo khung và hoàn thành . + Lắp ván khuôn đáy và ván khuôn ngoài: Các ván khuôn để thi công khối đỉnh trụ đ-ợc đặt trên phần đà giáo mở rộng trụ (đã đ-ợc xây dựng từ khi thi công trụ) Công tác lắp đặt ván khuôn đ-ợc thực hiện bằng cẩu cố năng lực 25T và 4 palăng xích có năng lực 10T, làm nhiệm vụ chỉnh sơ bộ cao độ ván khuôn. Khi ván khuôn đã sơ bộ ổn định thì dùng các nêm gỗ điều chỉnh tiếp. Khi đặt các ván khuôn thành ngoài phải đảm bảo đ-ợc kích th-ớc của khối đỉnh trụ và độ nghiêng theo thiết kế của thành hộp. - Công tác cốt thép đ-ợc tiến hành sau khi đã nghiệm thu cao độ và kích th-ớc ván khuôn. - Công tác đổ bê tông tiến hành theo trình tự từ tim ngang cầu ra hai phía theo ph-ơng dọc cầu. Việc bảo d-ỡng bê tông đ-ợc tiến hành liên tục trong 7 ngày kể từ lúc đổ bê tông xong. N-ớc dùng để bảo d-ỡng bê tông phải là n-ớc sạch không chứa các thành phần có hại cho bê tông . - Lắp ván khuôn của dầm lên đỉnh trụ. - Điều chỉnh cao độ ván khuôn đáy bằng các nêm, đảm bảo độ chính xác 1mm. Cao độ đáy ván khuôn tại hai đầu gối cao hơn độ thiết kế 5mm do xét tới độ võng của đà giáo. - Lắp cốt thép bản đáy và một phần cốt thép của đáy dầm, cùng các kết cấu liên quan khác nh-: Các thanh neo 38 neo khối đỉnh trụ Các lỗ 70 để neo kết cấu xe đúc, kết cấu đ-ờng chạy xe đúc. Chi tiết kết cấu ống thoát n-ớc chôn sẵn. Đổ bê tông bản đáy đến cao độ đỉnh bản đáy và một phần thành bên cao 30cm. Dùng bê tông cấp A2 đổ thành từng lớp dầy 20-30cm theo 1 h-ớng - Lắp ván khuôn cốt thép dầm ngang và thành dầm: Thực hiện sau khi bê tông bản đáy đạt c-ờng độ >50KG/cm 2 , tr-ớc đó cần làm vệ sinh mặt tiếp giáp bằng hơi ép hoặc xói n-ớc cùng với các kết cấu liên quan khác. Xiết chặt các bu lông giằng ván khuôn, hàn cố định các đà giáo với hệ dầm dọc và ngang. - Đổ bê tông đồng thời phần dầm ngang và thành dầm: Đổ bê tông đến cao độ thấp hơn cao độ của đỉnh bản 60cm. Bê tông đ-ợc đổ thành từng lớp 30-40cm, đổ theo một h-ớng và đối xứng với tim cầu, để đổ bêtông thuận lợi cần mở một số ván khuôn trong (cửa sổ công tác). + Đặt ván khuôn, cốt thép phần cánh dầm: - Điều chỉnh cao độ ván khuôn trong và ván khuôn đáy bằng con nêm. - Kiểm tra cao độ của ván khuôn theo sơ đồ tại mặt cắt tim trụ và hai đầu khối . - Đặt cốt thép bản cánh dầm cùng với các kết cấu liên quan khác nh- sau: - Bố trí các hốc neo của thanh 32 neo khối K 0. - Bố trí các khối neo xe đúc trên cánh dầm. - Bố trí neo, ống gen cho cáp DƯL. Cần luồn các ống nhựa PVC có đ-ờng kính nhỏ hơn đ-ờng kính ống gen 5mm để ống gen không bị bẹp khi thi công. - Đổ bê tông cánh dầm. Bê tông đ-ợc đổ thành từng lớp cho đủ chiều cao h-ớng theo một phía. - Căng kéo cáp DƯL. - Công tác căng kéo cáp DƯL đ-ợc tiến hành sau khi bê tông đạt c-ờng độ lớn hơn 320 KG/cm 2 Lực căng kéo của cáp theo thiết kế. Kiểm tra số l-ợng cáp đ-ợc luồn . Kiểm tra vị trí cáp neo. Kiểm tra các đầu cáp để thừa ngoài neo có phù hợp với kích sử dụng không. Kiểm tra chất l-ợng bêtông xung quanh. Kiểm tra bơm thuỷ lực, đồng hồ áp lực, các dụng cụ căng kéo. Lập sẵn bảng tính áp lực trên đồng hồ kích t-ơng ứng với các cấp tải trọng 0.3P,0.5P,0.8P,0.9P,P. Thực hiện căng kéo dần theo từng cấp tải trọng 0.3P,0.5P,0.8P,0.9P,P cần ghi rõ độ giãn dài của cáp theo từng cấp tải trọng. 1.2.4. Tính toán ổn định cánh hẫng trong quá trình thi công Trong quá trình thi công đúc hẫng cân bằng từ trụ ra 2 phía chúng ta phải đảm bảo ổn định cánh hẫng trong suốt quá trình thi công. Hiện nay ở Việt Nam ch-a có 1 quy định cụ thể nào về việc tính ổn định cánh hẫng khi đúc dầm. Nh-ng cho đến nay đã có 3 kiểu đ-ợc áp dụng để tính cho các cầu đúc hẫng tại Việt Nam (2 kiểu đã áp dụng cho cầu Phú L-ơng và cầu Sông Gianh, 1 kiểu theo quy trình ASSHTO 94 dùng cho cầu thi công phân đoạn áp dụng cho các cầu Đuống, Đáp Cầu và Bắc Giang). Trên cơ sở tham khảo các cách tính trên và tình hình thực tế cầu X, kiến nghị tính toán ổn định cánh hẫng khi đúc dầm của cầu X theo tr-ờng hợp có thể coi là bất lợi nh- sau: 1.2.4.1. Sơ đồ và tải trọng Sơ đồ tính là sơ đồ một cánh hẫng đang thi công đúc đốt K12 đầu cánh hẫng, phía cánh hẫng bên kia thì ch-a di chuyển xe đúc để chuẩn bị đúc đốt K12 Đối với tr-ờng hợp này các tải trọng tác dụng gồm có: 1. Tĩnh tải xe đúc 800KN, xe đúc bên phải đặt tại khối 11, xe bên trái đặt tại khối 10 2. Trọng l-ợng bản thân cánh hẫng, trong đó cánh bên phải tăng 2%, cánh bên trái giảm 2% 3. Một khối đúc đặt lệch (khối bên phải đổ tr-ớc) 4. Mô men tập trung ở 2 đầu mút cánh hẫng do xe đúc sinh ra 2000KNm 5. Lực tập trung do thiết bị 200KN đặt tại đầu mút cánh hẫng phải. 6. Tải trọng thi công rải đều tác dụng lên cánh hẫng bên phải 0.2KN/m 2 , với cầu có bề rộng mặt cầu 12m thì tải trọng thi công rải đều là 2.4KN/m dài cầu. 7. Gió ng-ợc tác dụng lên cánh hẫng bên trái w = 0.6KN/m 2 , với cầu có bề rộng mặt cầu 12m thì tải trọng gió ng-ợc là 7.2KN/m dài cầu. Mô hình hoá sơ đồ kết cấu trong ch-ơng trình MIDAS CIVIL và gán các tải trọng lên sơ đồ ta có kết quả sau: Mômen gây lật tính đ-ợc: M lật = 375432.2 299125.2 = 76307 KNm Sơ đồ tính đ-ợc mô hình nh- ở hình vẽ d-ới k9 k9 k8 k7 k6 k3 k11 k10 k5 k4 k2 k1 k12 k11 k10 k8 k7 k6 k3 k2 k1 k0 k4 k5 P=800KN M=2000KNm M=2000KNm P=800KN qtc=2.4KN/m qgio=7.2KN/m qtb=200KN Giảm 2% TLBT Tăng 2% TLBT 1.2.4.2. Tính toán thép neo khối đỉnh trụ Mômen gây lật là M lật = 76307 KNm. Chọn thanh neo PC 38 có đặc tính sau: Đ-ờng kính danh định của thanh: 38mm Diện tích danh định: 1140mm 2 Giới hạn bền của thanh ứng suất: 10800 KG/cm 2 C-ờng độ giới hạn sử dụng: 8500 KG/cm 2 Bố trí mỗi bên 32 thanh PC38 thành 2 hàng cách nhau 20cm, hàng ngoài cùng có tim cách mép trụ 0.14m Khoảng cách từ trọng tâm của các thanh neo tới mép đỉnh trụ: 0.14 + 0.18/2 = 0.23m Khả năng giữ ổn định của những thanh thép này là: M = R.F.y Trong đó : R: C-ờng độ chịu kéo của thép R = 8500 KG/cm 2 F: Diện tích thép, F = 32 x 11,4 = 364.8 cm 2 y: Khoảng cách từ trọng tâm các thanh thép bên trái đến trọng tâm các thanh thép bên phải. y = 320 - 23x2 = 274 cm M = 8500 x 364.8 x 274 = 84342.10 4 KGcm = 84342 KNm >M lật = 76307 KNm Thoả mãn điều kiện Vậy mỗi trụ bố trí 64 thanh PC38 để đảm bảo ổn định trong quá trình thi công. . lông giằng ván khuôn, hàn cố định các đà giáo với hệ dầm dọc và ngang. - Đổ bê tông đồng thời phần dầm ngang và thành dầm: Đổ bê tông đến cao độ thấp hơn cao độ của đỉnh bản 60cm. Bê tông đ-ợc. và đối xứng với tim cầu, để đổ b tông thuận lợi cần mở một số ván khuôn trong (cửa sổ công tác). + Đặt ván khuôn, cốt thép phần cánh dầm: - Điều chỉnh cao độ ván khuôn trong và ván khuôn đáy. Chng 25: Tính toán chiều dày lớp b tông bịt đáy - Chiều dày của lớp bê tông bịt đáy xuất phát từ điều kiện: Trọng l-ợng của lớp bê tông bịt đáy và lực ma sát giữa cọc và bê tông bịt đáy