Thiết Kế Thi Công Cầu Dầm Thép Liên Hợp BTCT, Sơ Đồ Đơn Giản 4 Nhịp 48 M (Kèm Bản Vẽ CAD)

Với các giải pháp thi công đã được sử dụng cho việc thi công các công trình cómóng nằm dưới mực nước thi công MNTC, áp dụng trong điều kiện cụ thể đối với mố A, ta thấy hai giải pháp thi

Trang 1

CHƯƠNG I:

SƠ LƯỢC VỀ ĐẶC ĐIỂM XÂY DỰNG CẦU VÀ ĐIỀU KIỆN

THI CÔNG.

1 SỐ LIỆU THI CÔNG: Thi công cầu dầm thép liên hợp với bản BTCT, sơ đồ kết

cấu cầu: giản đơn gồm 4 nhịp 48(m)

*Thi công kết cấu hạ bộ: Thi công mố vùi bán lắp ghép:

Cao độ đáy bệ : +3.5 (m)Cao độ MNTC :+7.3(m)Cao độ MĐTN :+8.0(m) Địa chất khu vực mố gồm 2 lớp :

Lớp 1: Lớp cát pha dày 4 (m) Lớp 2: Đá phong hóa dày vô cùng (m)

*Thi công kết cấu thượng bộ: Thi công kết cấu nhịp dầm thép lien hợp 4x48m

2 CÁC ĐIỀU KIỆN THI CÔNG:

2.1 Vật liệu :

Công trình được xây dựng ở khu vực có nguồn nguyên liệu dồi dào, cự ly vậnchuyển không xa và thuận lợi Đá dăm được lấy tại mỏ đá cách chân công trình5Km, theo hợp đồng thì mỏ đá sẽ cung cấp đầy đủ các chuẩn loại đá đúng như yêucầu thiết kế, đảm bảo thời gian và tiến độ của công trình

Một số vật liêu khác như cốt thép, ximăng, phụ gia, được vận chuyển từthành phố với cự ly khoảng 10Km

Cát được vận chuyển từ mỏ với cự ly khoảng 10Km, trữ lượng cũng như chátlượng luôn đảm bảo

2.3 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn :

Khu vực xây dựng cầu thuộc vùng nhiệt đới, nóng ẩm, chia làm hai mùa rõrệt, nhiệt độ, mực nước chênh lệch các mùa tương đối lớn Do vậy thi công vào mùakhô là thuận lợi nhất (tức là thi công vào khoảng tháng 3 đến tháng 8 là thích hợp) vìlúc này mực nước trong sông ở mức thấp nhất

2.4 Tình hình dân cư :

Dân cư tập trung hai bên bờ sông nhiều nên có thể tận dụng nhân lực tại chỗ

2.5.Điều kiện ăn ở và sinh hoạt của công nhân:

Láng trại được xây dựng gần công trình Hệ thống điện nước và các yêu cầuyếi phẩm trong sinh hoạt được đảm bảo đầy đủ

Y tế cũng được đảm bảo do ở cạnh trạm y tế của địa phương không xa

3.CHỌN THỜI GIAN THI CÔNG:

Trang 2

Dựa vào các số liệu được khảo sát, thống kê về địa hình, địa mạo, địa chấtthuỷ văn, thời tiết khí hậu, điều kiện giao thông vận tẩit chọn thời gian thi công thừtháng 3 Nếu thi công vào mùa mưa sẽ không thuận lợi, điều kiện thi công sẽ gặpnhiều khó khăn, chất lượng công trình khó đạt được như thiết kế.

Trang 3

CHƯƠNG II:

THIẾT KẾ THI CÔNG MỐ A

*Điều kiện thi công mố A:

Địa chất khu vực mố A gồm 2 lớp :

Lớp 1: Lớp cát pha dày 4 (m) Lớp 2: Đá phong hóa dày vô cùng (m)

1 ĐỀ XUẤT VÀ CHỌN GIẢI PHÁP THI CÔNG:

1.1 Một số giải pháp thi công khả thi:

*Nhận xét : mố nằm trên cạn , bệ mố đặt trên nền đá phong hóa ,cao độ đáy bệnằm cao hơn mực nước thi công khá sâu (3.6m) , mặt đất tự nhiên cao hơn mựcnước thi công 0.4m địa chất lớp trên là cát thô Ta biết rằng các giải pháp thi côngđưa ra chỉ có tính khả thi, nếu:

- Ngăn nước hữu hiệu trong suốt quá trình thi công,

- Đảm bảo được ổn định

Dĩ nhiên đó mới chỉ là các yêu cầu về mặt kỹ thuật, thi công đơn giản, tính kinh

tế, v.vv cũng cần được cân nhắc kỹ trước khi đưa ra quyết định cuối cùng

Với các giải pháp thi công đã được sử dụng cho việc thi công các công trình cómóng nằm dưới mực nước thi công (MNTC), áp dụng trong điều kiện cụ thể đối với

mố A, ta thấy hai giải pháp thi công sau đây là có tính khả thi nhất:

-Dùng vòng vây hỗn hợp đất – gỗ

-Sử dụng vòng vây cọc ván thép

Trang 4

+Dùng vòng vây hỗn hợp đất- gỗ : Phương án này mặt dù khắc phục được nhượcđiểm của vòng vây đất là ngăn được nước thấm qua lớp cát thô ,

- Tuy nhiên khối lượng đất đắp vòng vây khá lớn

- Không có tính luân chuyển để thi công các trụ nằm sâu còn lại

- Tính ổn định cường độ vật liệu không cao

+ Thi công bằng vòng vây cọc ván thép có ưu điểm sau :

- Ổn định nước tốt

- Khối lượng đào đắp ít

- Rút ngắn được thời gian thi công

- Thi công tương đối đơn giản

Tuy nhiên phương pháp thi công này cùng còn một số nhược điểm như phải có thiết

bị thi công phụ trợ

1.2 Chọn giải pháp thi công:

Như đã phân tích ở trên, ta thấy việc thi công bằng vòng vây cọc ván tỏ ra hiệu

quả hơn Do đó, ta sẽ chọn làm giải pháp thi công cho mố A.

Cọc ván thép là loại cọc ván thép LACSEN , chiều dài tối đa là 12m.

400

- Chọn loại cọc ván kiểu Lacxen IV có các thông số kỹ thuật và kích thước như sau:

2.THIẾT KẾ THI CÔNG MỐ A:

Các bước tổng quát thi công mố A:

• Chuẩn bị mặt bằng thi công

• Thi công vòng vây cọc ván thép,đào hố móng

• Hút nước hố móng , thi công lớp đệm

• Lắp dựng ván khuôn bệ móng, đặt cốt thép, đổ bê tông bệ móng

• Lắp ghép tường than mố bằng cần trục

Trang 5

• Đắp đất đến cao độ đáy bệ ,Lắp dựng ván khuôn bệ mố , đặt cốt thép,

Vì mố A nằm gần bờ nhất nên công tác vận chuyển các trang thiết bị thi côngcũng tương đối thuận lợi

2.1.2 Công tác vận chuyển vật liệu:

Vật liệu được tập kết về kho bãi tại công trường Có thể dùng các phương tiệnôtô để vận chuyển vật liệu đến bãi thi công

-Cốt thép được vận chuyển đến công trường dưới dạng cuộn thanh Các cuộnthép, bó thép đều phải có kèm theo thẻ hàng có ghi các thông số của nhà sản xuất

-Kho vật liệu thép không được xa quá 100m

-Thép hình được xếp theo chuẩn loại, được thiết kế riêng

-Khi bốc xếp chú ý không quăng nặng, khi cẩu nặng cần có các phương phápbảo vệ chống cong vênh và bảo vệ sơn chống gỉ

-Xi măng được vận chuyển tới công trường Kho xi măng đảm bảo các yêucầu về chống ẩm, chứa nhiều loại xi măng khác nhau và tiện lợi cho việc vậnchuyển

+ Xác định lại và kiểm tra trên thực địa các mốc cao độ và mốc đỉnh

+ Cắm lại các mốc trên thực địa để định vị tim cầu, đường trục của mố vàđường dẫn đầu cầu

+ Định vị các công trình phụ tạm phục vụ thi công

+ Xác định tim mố cầu bằng phương pháp giao hội, phải có ít nhất 3 phươngngắm từ 3 mốc cố định của mạng lưới và kiểm tra lại bằng phương pháp như trên

- Cách xác định tim mố:

+ 2 điểm A,B cách nhau 280m là 2 mốc cao độ chuẩn cho trước, điểm A cách tim

mố một đoạn cố định 6.0m, ta tiến hành lập 2 cơ tuyến ABA1, ABA2

Trang 6

+ Tim mố (điểm C) được xỏc định như sau:

Dựng 3 mỏy kinh vĩ đặt tại 3 vị trớ A, A1, A2 để xỏc định tim mố

lấy 2 điểm A1,A2 cỏch điểm A một đoạn AA1 = AA2 = 10m

* Tại A1 hướng về A quay một gúc β1 cú:

* Tại A2 nhỡn về A quay một gúc α 1 cú:

+ Giao của 3 phương trựng nhau tại C đú là tim mố

- Kiểm tra lại tim mố:

Dựng 3 mỏy kinh vĩ đặt tại 3 vị trớ B, B1, B2 để xỏc định tim mố

lấy 2 điểm B1,B2 cỏch điểm B một đoạn BB1 = BB2 = 15m

* Tại B1 hướng về B quay một gúc β2 cú:

* Tại B2 nhỡn về B quay một gúc α 2 cú:

+ Giao của 3 phương trựng nhau tại C đú là tim mố

Để tăng độ chính xác khi đo góc trong cơ tuyến thì góc β phảinằm Trong giới hạn sau : 250 < β < 1500

Đo cơ tuyến phải đo 3 lần

2.2 Thi cụng khung vũng võy cọc vỏn thộp :

- Để tiến hành xõy dựng mố A ta phải tiến hành xõy dựng hệ thống ngăn đất cỏt chảy

Trang 7

chênh cao của mực nước thi công so với đáy móng là 3.8 m, mực nước chênh caonày là khá lớn Vì vậy chọn phương án thi công ngăn nước bằng vòng vây cọc vánthép là hợp lý và kinh tế nhất Đồng thời vòng vây cọc ván thép sử dung ở mố cũngđược sử dụng ở các trụ còn lại.

Công tác thi công khung vòng vây cọc ván thép bao gồm các giai đoạn sau :

- Thi công hệ chống

- Đóng cọc ván thép

2.2.1 Đóng cọc ván thép :

Để đảm bảo điều kiện hợp long cho vòng vây cọc ván được dễ dàng, ngay

từ đầu xỏ cọc ván theo từng nhóm : 6  12 thanh ăn khớp vào các nhóm đã đóngtrước Nhóm cọc trước sẽ là cọc dẫn cho nhóm sau Cứ tiếp tục lắp và đóng cọc vánquanh vòng vây cho đến khi hợp long với nhóm cọc đầu tiên

Trong quá trình thi công phải luôn chú ý theo dõi tình hình hạ cọc ván, nếunghiêng lệch ra khỏi mặt phẳng của tường vây, có thể dùng tời chỉnh lại vị trí cọcván thép hoặc đóng lệch tâm đối với cọc một độ lệch băng 1/6 chiều rộng cọc hoặcPalăng xích Nếu các phương pháp điều chỉnh dần không hiệu quả thì dùng nhữngcọc ván hình chêm được chế tạo đặc biệt theo các số liệu đo đạc chính xác để khépkín vòng vây

Trước khi đóng cọc phải kiểm tra độ khuyết tật của cọc ván cũng như độ thẳng

và đồng đều của khớp mộng bằng cách luồn thử vào khớp mộng một đoạn cọc vánchuẩn dài khoảng 1,5  2,0 m Để xỏ và đóng dễ dàng, các khớp mộng của cọc vánphải bôi trơn bằng dầu mở, phía khớp mộng tự do của cọc ván phải bít chân lại bằngmột miéng thép, cho đỡ bị đất nhồi vào rãnh mộng, để khi xỏ vào và đóng thanh cọcván sau được dễ dàng

Trong quá trình đóng cần phải bảo vệ đầu cọc Giữa búa và cọc ván thường cóđệm cọc bằng thép đúc hoặc bằng gỗ hoặc tấm chất dẻo

Thiết bị đóng cọc có thể dùng các loại búa để đóng kèm theo giá búa và cọcdẫn Trường hợp này có thể dùng búa chấn động Vibro-Mac12 để đóng cọc ván thép

vì đơn vị thi công có loại búa này

Cọc ván thép sẽ được nhổ lên sau khi vòng vây hoàn thành nhiệm vụ

2.2.2.Công tác đào đất hố móng:

- Dựa vào điều kiện địa chất ta chọn biện pháp thi công cơ giới để đào đất Với cao độđáy bệ trụ ta xác định được phạm vi đào đất trong lớp đất đầu tiên là lớp á cát trạng tháirời rạc, dùng máy đào gầu ngoạm đào đất Đất đào lên phải được vận chuyển vào bờ đổ

ở nơi khác để đảm bảo không thu hẹp dòng chảy

- Trong quá trình đào chú ý phải đảm bảo không phá hoại cấu trúc tự nhiên của đấtnền ở cao độ thiết kế Vì vậy khi đào đến cao độ cách cao độ thiết kế 0,3  0,5m thìdùng thiết bị nhỏ hơn để sửa san lại hố móng trước khi xây dựng công trình

Trang 8

*Chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất:

Trang 9

m : Hệ số điều kiện làm việc ( m= 0,95)

→ Ml : Tổng các momen gây lật đối với O

Vậy chiều sâu ngàm cọc 2,5m

Ta cần phải kiểm toán cường độ cọc ván thép và thanh chống trong trường hợp này

Trang 10

»»Tính toán thanh chống:

Sơ đồ tính phản lực thanh chống Xét cân bằng qua điểm O, ta có:

∑Mo, = ∑Ei.yi - Va.yA=0 ( i=1->9)

Với thanh có 2 đầu khớp thì μ=1

→max λ=204,46 tra bảng ta được φ = 0,205

Trang 11

Ta thấy đảm bảo cường độ.

»»Kiểm tra cường độ cọc vân thĩp:

Để thiên về an toàn ta bỏ qua các áp lực ngoài phạm

vi của 2 gối, tức là bỏ qua áp lực bị động và các áp lực

E6, E7, E8, E9

áp dụng nguyên lý cộng tác dụng để vẽ cho từng phần, rồi cộng các biểu đồ lại với nhau theo các giá trị max của từng phần

sẽ gây ra là lớn nhất:

=>Mmax=Va.ya-E2.y2-E4.y4

Va, E2, E4 đến vị trí đặt lực E5

Ứng suất lớn nhất mà cọc ván phải chịu

max =

Vậy cọc ván thép đảm bảo khả năng chịu lực

2.4 Thi công bệ móng:

Trang 12

- Tiến hành đổ bê tông.

2.4.2 Kỹ thuật đổ bê tông:

- Bêtông được trộn tại trạm trộn và vận chuyển đến vị trí đổ bêtông

- Khi bêtông vận chuyển từ trạm trộn đến, cần phải kiểm tra chất lượng củabêtông ( kiểm tra về độ sụt ) trước khi cho đổ bêtông

- Bêtông được đổ thông qua máy bơm bêtông Chiều dày mỗi lớp đổ bê tông30cm

- Bê tông đổ theo dải nghiêng với góc nghiêng α = 20÷25o

2.4.3 Chọn máy đầm và máy trộn bêtông:

- Dùng đầm dùi có các thông số kỹ thuật sau:

+ Đầu công tác dùi: 40cm+ Bán kính ảnh hưởng: R = 70cm+ Bước di chuyển của dùi không quá 1,5.R = 1,05m+ Khi đầm lớp trên phải cắm vào lớp dưới 10cm để bêtông được liền khối

- Chọn máy trộn bê tông:

+ Năng suất của máy trộn:

Trang 13

t1: thời gian đổ vật liệu vào thùng, t1 = 20(s)

t2: thời gian trộn vật liệu, t2 = 150(s)

t3: thời gian đổ bê tông ra, t3 = 20(s)

 nck = 19 (mẻ trộn/h)

 N = 1.0,7.19.0,8 = 10,64 (m3/h)

2.4.4 Tính toán ván khuôn:

a/ Cấu tạo ván khuôn bệ trụ:

- Sử dụng ván khuôn lắp ghép bằng thép có chiều dày 5mm

Hình: Cấu tạo ván khuôn bệ trụ.

b Xác định chiều cao của lớp bêtông tác dụng lên ván khuôn:

- Ván khuôn chịu áp lực của bê tông tươi Cường độ áp lực này có thể thayđổi trong phạm vi lớn, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như độ sệt của bê tông,trọng lượng cốt liệu, phương pháp đổ và đầm bê tông

- Trong quá trình đầm cường độ áp lực ngang tại vùng ảnh hưởng của đầm sẽtăng lên

- Áp lực của bê tông tươi thay đổi rõ rệt khi thay đổi công cụ và phương phápđầm Trong quá trình đông kết thì áp lực của bê tông sẽ giảm dần và sau một thờigian bê tông hình thành cường độ thì áp lực đó sẽ mất đi hoàn toàn Song ứng suất

và biến dạng trong các bộ phận của ván khuôn do áp lực ngang của bê tông tươi gây

ra vẫn giữ nguyên

Trang 14

- Hỗn hợp bê tông tươi dưới tác dụng của đầm rung có cấu tạo như đất á cátbão hòa nước, không có dính kết Chiều cao H của biểu đồ áp lực ngang phụ thuộcvào thời gian đông kết và chiều cao của lớp bê tông tươi.

Hình 3.1.13: Biểu đồ áp lực bê tông lên ván khuôn.

(a): Áp lực bêtông giả định(b): Áp lực bêtông khi không đầm rung(c): Áp lực bêtông khi có đầm rung

- Tốc độ tăng chiều cao lớp bê tông ván khuôn phụ thuộc vào công suất máytrộn và diện tích đổ bê tông Thời gian đông kết của bê tông phụ thuộc vào chấtlượng xi măng, các tạp chất hóa học, nhiệt độ không khí và các yếu tố khác Khi tínhván khuôn ta lấy thời gian đông kết là 4h kể từ lúc trộn Như vậy chiều cao áp lực là: H = 4h0

Với ho: Chiều cao của lớp bê tông đổ trong 1 giờ

Trang 15

- Hiện nay đổ bê tông các kết cấu khác nhau đều dùng đầm rung khi đó hỗnhợp bê tông tươi nằm trong vùng tác động của đầm có những tính chất gần với tínhchất của chất lỏng có nghĩa là sự liên kết giữa các phần tử bị phá vỡ, hỗn hợp bêtông trong vùng này hoàn toàn lỏng và gây ra một áp lực ngang lên ván khuôn giốngnhư áp lực thủy tĩnh của nước.

- Áp lực của hỗn hợp bê tông phía dưới vùng tác dụng của đầm phụ thuộc vào

độ sệt và các tính chất khác của hỗn hợp, song trị số áp lực này không thể lớn hơngiá trị cực đại của áp lực bê tông trong vùng bị tác động của dầm.Vì thế có thể lấybằng giá trị cực đại nói trên, khi đổ bê tông những kết cấu lớn hơn hoặc tường mỏng

mà dùng đầm thì áp lực ngang của bê tông tươi được tính theo công thức:

Pmax= (q + .R).nTrong đó:

+ q = 200 (kG/m2): áp lực xung kích do đổ bê tông

+  = 2500 (kG/m3): trọng lượng riêng của bê tông

+ R = 0,7 (m): bán kính tác dụng của đầm

+ n = 1,3: hệ số vượt tải

 Pmax = 1,3.(200 + 2500.0,7) = 2535 (kG/m2)

d Tính toán thép bản của ván khuôn:

- Bệ móng có 1 loại ván khuôn, nên ta phải kiểm toán với ván khuôn số I

- Thép bản của ván khuôn được tính như bản kê bốn cạnh ngàm cứng vàmômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp được xác định theo công thức:

Mmax = α.Pqđ.b2

Trong đó:

+ α: là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b Có a/b = 0,5/0,375 = 1,333

=> Tra bảng 2.1/62 sách THI CÔNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP

Ta có: α = 0,0688 (nội suy )+ Pqđ: Áp lực ngang qui đổi trên chiều cao biểu đồ áp lực

Trang 16

Đồ Án Môn Học: Xây Dựng Cầu

= 2985,25(kG/m)

=> Vậy điều kiện về cường độ của thép bản được thoả mãn

- Kiểm tra độ võng của thép bản:

cầu bê tong cốt thép )

+ β là hệ số phụ thuộc tỷ số a/b, có a/b = 0,5/0,375 = 1,33 => β =0,0212

+ b = 375cm = 0,375m+δ = 0,5cm là chiều dày của thép bản

+ E là môđuyl đàn hồi của ván thép E = 2,1.106(kG/cm2)

=> f = [f] = Có: f = 0,101cm < [f] = 0,2cm

Vậy điều kiện độ võng giữa nhịp của ván thép được đảm bảo.

e Kiểm toán khả năng chịu lực của thép sườn ngang:

- Các thép sườn ngang được xem như dầm liên tục kê trên các gối là các thépsườn đứng

Pmax

Trang 17

- Thép sườn ngang chịu áp lực bêtông lớn nhất trên cả chiều dài thanh thép.

Vì vậy mômen uốn ở các tiết diện của nó (trên 1m bề rộng) được xác định theo côngthức:

Mtt

Trong đó:

+ Ptt : Áp lực của bêtông phân bố đều trên thép sườn ngang

Ptt = 1(trên 1m bề rộng)Với = 2,535(T/m2): là áp lực ngang lớn nhất của bê tông tươi tácdụng lên ván thép

Vậy điều kiện cường độ của thép sườn ngang được thỏa mãn

- Kiểm tra độ võng của thép sườn ngang:

f =

+ Pmax = 2,535(T/m2)+ Jx = 39,5 (cm4)+ E = 2,1.106(kG/cm2)

=> f =

Trang 18

Vậy điều kiện độ võng của thép sườn ngang được thỏa mãn.

f Kiểm toán khả năng chịu lực của thép sườn đứng:

- Các thép sườn đứng được xem như dầm giản đơn kê trên hai gối là các thépsườn ngang

- Chiều dài nhịp tính toán: ltt= 0,375m

- Các thép sườn đứng chịu tải trọng phân bố đều: Ptt = a

= 2 (T/m2) là áp lực ngang qui đổi của bê tông tươi tác dụng lênván thép

Vậy điều kiện cường độ của thép sườn đứng được đảm bảo

- Kiểm tra độ võng của thép sườn đứng:

f =

+ Pqđ = 2 (T/m2)

+ Jx = 39,5 (cm4)+ E = 2,1.106(kG/cm2)

=> f =

Vậy điều kiện độ võng của thép sườn đứng được thỏa mãn.

Trang 19

g/Kiểm toán khả năng chịu lực của thanh căng:

- Thanh căng được bố trí tại các vị trí giao nhau của sườn đứng và ngang

(Bố trí theo dạng hoa mai)

Hình 1.6.7: Sơ đồ bố trí thanh giằng.

-Diện tích chịu áp lực ngang bê tông tươi của thanh căng:

Vậy thanh căng đủ khả năng chịu lực.

2.5.Thi công tường thân mố:

Trang 20

-Lắp đặt các tầng thanh chống để cố định các tường thân mố

- Đổ bê tông lấp đầy các khe hở ở chân tường thân mố

- Sau khi bê tông đạt cường độ tiến hành lấp đất đến cao độ bệ mố

- Tiến hành đổ bê tông