THIẾT kế tổ CHỨC THI CÔNG TRỤ t2

Tuy vậy ý tưởng xuyên suốt trong quá trình thiết kế thi công là phải đặt lên hàng đầu, do đó các hệ số an toàn khi thiết kế tổ chức thi công cao hơn nhiều khi thiết kế.. Trong khuôn khổ

CHƯƠNG I:

THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG

Thiết kế tổ chức thi công là một nội dung quan trọng trong công tác xây dựng cầu Quan điểm thiết kế và thi công luôn đi liền với nhau Người ta tính toán các nhân tố nảy sinh trong quá trình thi công và coi đó là hạt nhân trong quá trình thiết kế Đó là sự ra đời của trường phái thiết kế Chính sự bám sát thiết kế vào quá trình thi công đã tạo ưu thế đặc biệt so với các phương pháp khác Khi một công trình xây dựng thì phải nghiêm chỉnh tuân theo trình tự thi công đã thiết kế Bất kỳ sự thay đổi nào cũng cần được tính toán lại Do đó hiện nay người ta quan tâm hơn đến vấn đề công nghệ Coi việc cải tiến công nghệ là yếu tố quyết định, là chìa khóa mang lại sự thành công Xuất phát từ đó có hai hướng đi là cải tiến công nghệ vật liệu và công nghệ thi công, tuy nhiên hai hướng đi đó không tách rời nhau mà chúng có quan hệ mật thiết với nhau hỗ trợ nhau phát triển Nghiên cứu về công nghệ vật liệu là nhằm mục đích tìm ra các dạng vật liệu mới cho các kết cấu mới Cải tiến về công nghệ thi công là nhằm tìm ra các phương thức thi công phù hợp với vật liệu và thiết bị hiện có

Nói chung thiết kế thi công là công việc phức tạp nhằm mục đích xây dựng được công trình theo như thiết kế với chi phí nhỏ nhất Tuy vậy ý tưởng xuyên suốt trong quá trình thiết kế thi công là phải đặt lên hàng đầu, do đó các hệ số an toàn khi thiết kế tổ chức thi công cao hơn nhiều khi thiết kế

Thiết kế tổ chức thi công là công tác tổng hợp nhằm đảm bảo nguyên tắc : thi công nhanh, giá thành rẻ, chất lượng tốt Do đó cần đảm bảo các yêu cầu như :

• Hợp lí trong thi công

• Tính chất tiên tiến trong kỹ thuật

• Tính chất có thể thực hiện được trong quá trình thi công

Nội dung của công tác thiết kế tổ chức thi công gồm :

• Chọn phương án thi công

• Chọn máy móc dụng cụ thi công

• Lập tiến độ thi công

• Lên kế hoạch nhân lực

• Lập kế hoạch vận chuyển

• Kế hoạch thuê mượn các thiết bị bổ trợ

• Đề xuất ý kiến tới thiết kế kết cấu

• Bố trí mặt bằng công trường

• Thiết kế các công trình phụ tạm phục vụ thi công

Thiết kế tổ chức thi công gồm 3 công đoạn chủ yếu :

• Thiết kế tổ chức thi công sơ bộ

• Thiết kế tổ chức thi công chủ đạo

• Thiết kế tổ chức thi công chi tiết

Trong đó trong hai giai đoạn trên do đơn vị thiết kế kỹ thuật đảm nhiệm, còn thiết kế tổ chức thi công chi tiết do đơn vị thi công làm

Khối lượng công việc của 3 giai đoạn trên là rất nhiều, trong đó có nhiều vấn đề phức tạp Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, người thiết kế chỉ trình bày một vài nội dung cơ bản trong phần thiết kế thi công chỉ đạo bao gồm : chọn biện pháp thi công các bộ phận mố, trụ, kết cấu nhịp Lập tiến độ thi công tính toán một vài thiết bị phục vụ thi công như : tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy khi thi công móng trụ Tính toán ván khuôn thép đổ bê tông thân trụ

I Chọn phương án thi công các bộ phận cầu

Mố cầu dạng chữ U BTCT có chiều cao đất đắp không lớn lại được đặt trên cạn Cao độ đáy bệ ở trên cao độ mực nước ngầm

Do đó ta dự định thi công mố theo trình tự sau đây :

Bước 1: Công tác chuẩn bị, dọn dẹp mặt bằng

Bước 2: thi công cọc khoan nhồi

Định vị cọc, bố trí lắp đặt thiết bị khoan

Khoan đào đất, hạ ống vách đến cao độ thiết kế

Đào đất bằng gầu đào kết hợp với giữ thành bằng bằng dung dịch

Bentonite tới cao độ đáy

Vệ sinh hố khoan, lắp đặt lồng thép, đổ bêtông và làm các công tác chuẩn

bị khác

Đổ bêtông cọc đồng thời rút ống vách

Thao tác được lặp lại cho các cọc trong móng

Bước 3: thi công bệ cọc

Đào đất hố móng bằng máy đào gầu nghịch kết hợp với đào thủ công Lắp đặt thiết bị máy bơm nước mặt hoặc nước ngầm thấm lên

Rải lớp đệm đá dăm dày 10 cm, đập đầu cọc khoan nhồi, vệ sinh hố móng

Lắp đặt cốt thép ván khuôn bệ và đổ bêtông bệ bằng xe MIX hoặc bơm bêtông

Bước 4: thi công tường thân và giàn giáo

Lắp đặt cốt thép, ván khuôn tường thân và đổ bêtông tường thân (dùng bơm bêtông)

Xây dựng đà giáo

Lắp đặt đà giáo có thể bằng giàn YUKM hoặc được cấu tạo bằng các đoạn dầm trên đà giáo thiết kế, đặt kích và các nêmư

Thử tải đà giáo tạm, lắp đặt gối cầu trên tường thân

Lắp dựng ván khuôn cốt thép tường đỉnh, tường cánh và đổ bêtông

Đắp đất sau mố, đổ bêtông bản quá độ và làm các phương pháp hoàn thiện mố

Các trụ nhìn chung có cấu tạo như nhau Nên tranh thủ thi công vào mùa khô, mực nước thi công thấp tập trung nhân lực máy móc thiết bị thi công nhanh và dứt điểm

Trụ có cấu tạo thân đặc đơn giản, tiết diện không đổi Móng trụ có kích thước khá lớn, dự định hình thức thi công theo trình tự sau:

Bước 1 : công tác chuẩn bị

Nếu chuẩn bị được thi công vào mùa cạn, MNTC thấp nên dùng biện pháp thi công trên đảo cát

Định vị tim trụ, xác định phạm vị hố móng

Đóng các cọc định vị I400 dài 8m tới độ sâu thiết kế

Lắp hạ các đai chống ngoài và đóng cọc ván thép lấp kín vòng vây

Đổ cát vào vòng vây

Bước 2 : thi công cọc khoan nhồi

Di chuyển máy khoan lên đảo

Định vị tim cọc, rung hạ ống vách thép cắm sâu vào tầng đất sét

Đào đất bằng gầu đào kết hợp với giữ thành hố khoan bằng dung dịch Bentonite tới độ sâu đáy cọc

Thổi rữa vệ sinh hố khoan Chế tạo lắp hạ lồng cốt thép, ống rót bêtông Đặt các ống sonic kiểm tra chất lượng cọc Đổ bêtông cọc bằng các ống rót thẳng đứng tới cao độ thiết kế đồng thời với việc rút ống vách Nếu cần thiết có thể giữ lại ống vách

Bước 3 : thi công bệ cọc

Đào đất bằng gầu ngoạm (gầu dây) tới cao độ của lớp bêtông bịt đáy Bỏ đá hộc và lắp đặt các ống phụt vữa Làm các công tác chuẩn bị bêtông vữa dâng

Thực hiện bêtông vữa dâng, vữa dâng được phun lần lượt từng nhóm Trong quá trình đó cần kiểm tra chất lượng và lượng bêtông cung cấp Hút nước hố móng đồng thời với việc lắp đặt các hệ giằng chống trong Khoan phá đầu cọc tới cao độ thiết kế, vệ sinh hố móng

Lắp đặt cốt thép, ván khuôn và các công tác chuẩn bị bêtông bệ

Đổ bêtông bệ cọc

Bước 4 : thi công thân trụ

Thân trụ được chia thành từng đốt tương ứng với khả năng thi công

Dỡ ván khuôn bệ, lắp đặt đà giáo cốt thép ván khuôn từng đợt các đốt trụ Làm công tác chuẩn bị và đổ bêtông trụ

Đổ bêtông trụ và thực hiện bảo dưỡng

Khi bêtông đạt cường độ thì tháo dỡ ván khuôn và các thiết bị thi công Dựng ván khuôn xà mũ, lắp đặt cốt thép, tiến hành đổ bêtông mũ trụ Dựng ván khuôn, lắp cốt thép, tiến hành đổ bêtông đá kê gối

Hoàn thiện trụ

c) Thi công lao lắp kết cấu nhịp

Bước 1 : lắp dựng xe lao dầm và đường vận chuyển xe lao dầm Tập kết dầm

ở đầu cầu, dùng con lăn dich chuyển từng phiến dầm vào đúng vị trí Dùng xe lao dầm lao ra vị trí nhịp, hạ dầm kết hợp sàn ngang bằng thủ công đưa dầm vào vị trí Đổ bêtông liên kết các dầm

Bước 2 : làm đường vận chuyển xe lao dầm và đường vận chuyển trên nhịp 1

Di chuyển xe lao dầm sang vị trí nhịp 2 Dùng xe lao dầm lao ra vị trí hạ dầm kết hợp sàn ngang bằng thủ công đưa dầm vào vị trí gối Hàn nối các cốt thép chờ dầm ngang đổ bêtông liên kết các dầm

II THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T2

A Các số liệu tính toán

Cao độ đỉnh trụ : + 6.201 m

Cao độ đáy trụ : - 0.5 m

Cao độ đáy đài : - 2.5 m

Cao độ mực nước thi công : + 1.6 m

Cao độ đáy sông : + 1.301 m

Chiều rộng móng : 6 m

Chiều dài móng : 10 m

B Tính toán chiều dày lớp bêtông bịt đáy

Điều kiện tính toán : áp lực đẩy nổi của nước phải nhỏ hơn lực ma sát giữa bêtông và cọc cộng với trọng lượng của lớp bêtông bịt đáy

Công thức tính :

0

bt n

h F

γ

+

≥ Trong đó :

3

24,5 /

bt KN m

γ = : trọng lượng riêng của bêtông

3

10 /

n KN m

γ = : trọng lượng riêng của nước

x: chiều dày lớp bêtông bịt đáy (m)

F : diện tích mặt bằng vòng vây cọc ván

(6 2 (10 2) 96) 2

6

n= : số lượng cọc trong móng

100KN m/

τ = : lực ma sát đơn vị giữa cọc và bêtông bịt đáy 3,14.1 3,14

U =π D= = m: chu vi cọc 1,6 ( 2,5) 4,1

h= − − = m: chiều cao tính từ mực nước thi công đến đáy đài

n = : hệ số vượt tải 0,9

m= : hệ số điều kiện làm việc Vậy ta có :

1,0928 0,9 0,9.24,5.96 6.3,14.100

n bt

h F

γ

Ta chọn x=1,5m

 Kiểm tra cường độ bêtông bịt đáy chịu mômen uốn tác dụng áp lực nước đẩy lên và trọng lượng bêtông đè xuống

Cắt 1 m bề rộng lớp bêtông có nhịp dài là khoảng cách giữa 2 tường cọc ván

Hiệu số trọng lượng bêtông và lực đẩy nổi của nước được xác định như sau

10.4,1 24,5.1, 25 4, 25 /

tt n bt

Mômen lớn nhất tại giữa nhịp :

max

4, 25.(2 10)

76,5

tt

q l

Cường độ chịu kéo trong bêtông là :

76,5 76,5

1.1,5

c

M

b x S

⇒ Điều kiện được thỏa mãn

C Tính toán cọc ván thép

1) Xác định độ chôn sâu

Khi đào đất bằng vòng vây cọc ván bằng gầu ngoạm Vì mực nước trong vòng vây cọc và bên ngoài là như nhau nên áp lực nước hai bên cân bằng nhau

-4m

Eb Ea

+1,6m MNTC

 Các thông số của đất

Trọng lượng riêng của đất γ =d 21KN m/ 3

Góc ma sát ϕ =16, 48

 Aùp lực chủ động của đất

2 1

2

dn

h

Trọng lượng riêng đẩy nổi γdn =γd − =γn 21 10 11− = KN m/ 3

Hệ số áp lực chủ động k a =tg2(450−ϕ2) =0,558

 Aùp lực đất bị động

2

2

dn

h

Hệ số áp lực chủ động k p =tg2(450+ϕ2)=1,792

 Lấy mômen cân bằng tại điểm A

Rút gọn ta được phương trình bậc 3 theo h

6,57085 5,764 27,62 44,736 0

3

⇒ =

2) Tính toán cọc ván thép

Thời điểm tính là sau khi đã đổ bêtông bịt đáy và hút hết nước trong hố móng Lúc này ta tính cọc ván như dầm giản đơn kê trên hai gối 0 và

A, tải trọng tác dụng như hình vẽ Tính cho 1 m chiều rộng

2m 2,1m

0,699m

A O

q1 q2

Vị trí điểm 0 nằm cách bêtông bịt đáy 0,5 m

Ta có :

1 2,1 2 10 41 /

2 0, 699.11.0,588 4, 291 /

0

54,866

30, 684

A

=

=

max 11, 431

Từ điều kiện :

[ ]

4

3 max 11, 431.10

60,165 1900

M

f

Ta chọn cọc ván hình máng FSP-Vl1 của Nhật có S=3820cm3

3) Tính toán nẹp ngang

Nẹp ngang coi như các dầm liên tục kê trên các gối chịu tải trọng phân bố đều :

• Khoảng cách giữa các thanh chống : l=4m

• Tải trọng tác dụng vào thanh nẹp là phản lực gối :R A =54,866KN m/

• Sơ đồ tính có dạng như hình vẽ

R 4m

4m

12m 4m

• Ta tính gần đúng mômen lớn nhất theo công thức

max

54,866.4

87,785

A

R l

[ ]

4

3 max 87,785.10

462 1900

M

f

Chọn thanh nẹp ngang định hình I40

Các thông số của thanh nẹp A=138cm2

3

2560 23,6

=

=

4) Tính toán thanh chống

Thanh chống chịu lực tập trung R R l= A =54,866.4 219, 462= KN

Chọn thanh chống là thanh chữ I40

Công thức kiểm tra theo điều kiện ổn định

R f A

ϕ

=

ϕ : là hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh l

50,847 0, 4 23,6

l

l

[ ]

21946, 2

0, 4.138

R

A

ϕ

D Tính toán ván khuôn Trụ

• Diện tích trụ A=9,379m2

• Chiều cao trụ h=6,701m

• Chọn máy trộn bêtông loại C330 có công suất trộn bêtông là

3

10,5 /

Vậy trong 4 giờ có thể trộn được là V =42m3

Chiều cao lớp bêtông mà máy có thể trộn trong 4h là

42

4, 478 9,379

V

A

Khi đổ bêtông chọn đầm dùi có bán kính tác dụng R=0,75m

2

⇒ >

• Sơ đồ tải trọng tác dụng vào ván khuôn

qd q

• Tải trọng tác dụng vào ván khuôn

Aùp lực do đầm ngang gây ra q d =γ.R=24,5.0, 75 18,375= KN m/ 2

Lực xung kích khi đổ bêtông q=4KN m/ 2

Vậy áp lực tác dụng vào ván khuôn quy đổi là :

2 2

.(1,5.0,5 3,5)

19,62 / 5

1,3 1,3.19,619 25,504 /

tc d qd

tt tc

qd qd

q

+

a) Tính ván lát

Chọn ván lát bằng thép có chiều dày 0,8 cm

Các sườn tăng cường bằng thanh thép có tiết diện 1x5 cm đan thành ô vuông 20x25cm

Tính sơ bộ mômen quán tính cho 1m ván thép là :

6.1.5 1.0,8

1.0,8.2,5 67,543

25

Sườn tăng cường 1x5 cm Ván thép dày 0,8 cm

Các thép lá của ván khuôn được tính như bản kê 4 cạnh có 4 cạnh ngàm cứng

- Kiểm tra độ võng giữa nhịp của ván thép

tc qd

f

−

- Kiểm tra điều kiện bền của ván thép Mômen uốn lớn nhất được tính theo công thức

2

tt

qd

a: hệ số tra theo bảng phụ thuộc 2 cạnh của ván khuôn (a:b)=(1:25)

0,1

a

→ =

4

0,1.25,504.25.10 0,159

[ ]

4

0,159.10

25.0,8

b

b) Tính nẹp ngang

Các thanh nẹp ngang có cấu tạo là các khung nhỏ khép kín, khung này chịu áp lực ngang của bêtông

Mômen uốn trong tiết diện ngang của nẹp ngang được tính theo công thức :

.( 0, 25 ) 25,504.0, 25 5.(1, 75 0, 25.5)

0, 228

tt qd

l

Trong đó

a: chiều dài tính toán của thanh nẹp ngang

H: chiều cao lớp đổ bêtông trong 4h

l: nhịp của ván

Lực kéo trong thanh nẹp ngang là

.( 0,125 ) 25,504.1, 4.5.(1,75 0,125.5)

57,385

tt qd

l

Trong đó

B : bề rộng trụ

Chọn thanh nẹp I44 có A=18,9cm2

4

632

3

90, 286

Công thức kiểm tra :

[ ]

0, 228.10 57,385.10

90, 286 18,9

c) Tính thanh giằng

Thanh giằng chịu lực xác định theo công thức

tt 1,5.25,504 38, 257

al qd

Trong đó

25.6.10 1,5

al

Thanh giằng là thanh chịu kéo đúng tâm, ta chọn thanh thép φ20

Công thức kiểm tra bền :

[ ]

2

38, 257.10

3,142

T

A

Trong đó :

2

2

.2 3,142 4

A=π = cm : diện tích thanh thép