Bài giảng thi công cầu kết cấu phụ tạm phục vụ thi công cầu

Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Chơng Các công trình phụ tạm phục vụ thi công 2.1 Kết cấu đà giáo, cầu tạm, trụ tạm thi công cầu Các kết cấu đà giáo làm công trình phụ tạm thời phục vụ thi công cầu làm vật liệu gỗ hay thép Trong thực tế xây dựng cầu nớc ta thờng dùng loại kết cấu thép vạn nớc chế tạo chủ yếu loại sau đây: - Dầm T - 66 Trung Quốc - Dầm quân dụng Nhật - Dầm Bailey Mỹ, Anh, Tiệp Khắc - Dầm yukm Nga - Các loại dầm I nớc sản xuất - Các loại phao sà lan, sà lan tự hành - Phao thép KC Nga sản xuất - Các sà lan trọng tải 100T, 150T, 200T, 300T nớc ta sản xuất - Sà lan tự hành 400T mặt c dọ c dầm T-66 a a mặt c ng ang dầm T-66 a-a Hình 2.1 Dầm T-66 Trung Quốc 2.1.1 Kết cấu UAK Kết cấu UAK lắp đợc thành đà giáo giá vòm phục vụ cho thi công cầu vòm từ 40 200m Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Kết cấu UAK đợc cấu tạo từ kết cấu Hình vẽ Khi chiều dài nhịp lớn, tải trọng tác dụng lớn, để tránh biến dạng ngời ta chồng UAK để chiều cao giàn vòm h = 6m Tính toán đà giáo giá vòm UAK: - Tải trọng tác dụng: + Trọng lợng thân đà giáo giá vòm + Trọng lợng bêtông hay đá xây + trọng lợng ngời, thiết bị đặt đà giáo - Sơ đồ tính toán: Vòm chốt, chốt, không chốt Tính toán xác định nội lực vòm theo chốt xác định nội lực Si 2.1.2 Kết cấu YuKM Bộ cấu kiện yukm chủ yếu bao gồm phụ kiện thuận tiện cho việc lắp ghép thành khung trụ không gian giàn không gian theo nhiều sơ đồ đa dạng Ngoài có cấu kiện dầm dùng để lắp nên hệ mạng dầm phân bố lực công trình phụ tạm Kích thớc chủ yếu kết cấu lắp yukm đợc tính nh sau: - Bề rộng đo theo đờng tim B=2n, m - Bề rộng phủ bì B=2n+0.25, m - Chiều cao toàn H=2n+0.25+0.55K, m Trong n - số ô vuông kết cấu đợc thiết kế K - Số tầng xà đế xà mũ đỉnh palebằng thép hình I550 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Hình 2.2 Cấu tạo đà giáo vạn YUKM 2.1.2.1 Các cấu kiện CủA Bộ yukm Các cấu kiện lắp thành hệ kết cấu dàn không gian theo sơ đồ ứng với nút dàn bố trí thành mạng lới 2x2m Có dàn chủ dài để lắp liền khoang mét hay khoang m kết cấu dạng dàn nh thờng dùng làm trụ đỡ tạm hay đà giáo nằm ngang Các yukm thép góc L ghép lại nhờ bu lông đệm thành dạng mặt cắt tổ hợp khác Số thép góc mặt cắt chịu lực đợc lấy tuỳ theo tính toán Để lắp biên dàn, đứng dàn hay cột trụ palê dùng hai loại mặt cắt loại chịu lực chủ lớn thép góc L120x120x10 hay L120x120x10, có dài suốt (4m) có dài (2m) Loại chịu lực phụ nhỏ để làm không chịu lực dùng hệ liên kết thép góc nhỏ L75x75x8 Để lắp chéo có loại: chéo chịu lực chủ làm thép góc lớn L90x90x9 Các chéo hệ liên kết dùng thép góc nhỏ L75x75x8 Để lắp chống ngang dùng loại thép góc L75x75x8 Khe hở thép góc cột liên dàn mặt cắt tổ hợp 10mm để đảm bảo khả đặt nút đệm theo hai hớng vuông góc với Khe hở thép góc ghép nên mặt cắt tổ hợp chéo 20mm để cần hàn chúng vào nút Trong yukm có loại nút sau: - Các nút làm thép dày 10-12mm ,có lỗ đinh đợc khoan phù hợp với đầu nối vào nút Có loại nút nơi Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu giao hớng nh M12H, hớng nh M2N hớng nh M26 - Các nút nhỏ dùng để liên kết thép góc tổ hợp nh M20, M28, M30 Đối với kết cấu công trình phụ tạm xét mặt phẳng vuông góc với lúc thiết kế tính toán bố trí mặt phẳng chịu lực khoẻ mặt phẳng chịu lực yếu hơn.Ví dụ mặt phẳng thẳng đứng giàn chịu tác động tải trọng phải khoẻ mặt phẳng nằm ngang giàn chịu áp lực gió Việc bố trí nút mặt phẳng vuông góc với theo nguyên tắc tơng tự Tại nút giàn không gian nút nằm mặt phẳng chịu lực đợc liên tục xuyên qua mặt cắt cột trụ hay biên giàn có nút nằm mặt phẳng chịu lực phụ bị gián đoạn Do khác nút hai mặt phẳng vuông góc với nên đặc điểm bố trí bu lông chúng khác Để thuận tiện tháo lắp bu lông lỗ bu lông hai nhánh thép góc lệch nửa khoảng cách bớc đặt bulông cấu tạo nút mặt phẳng chịu lực bảo đảm khả liên kết với xiên có mặt cắt tổ hợp thép góc ghép thành dạng dấu cộng cấu tạo nút mặt phẳng phụ đủ khả liên kết với xiên có mặt cắt tổ hợp thép góc ghép thành dạng chữ T Chẳng hạn hình 4-3a vẽ tiếp điểm nối xiên chống ngang vào biên nút lớn nằm mặt phẳng chịu lực liên tục qua khoang dàn nối với hai xiên với biên hai nút phụ nhỏ đặt vuông góc với nút nối chống ngang mặt phẳng chịu lực phụ vào nút Các thép góc liên dàn thuộc hai khoảng kề đợc nối với qua nút lớn phải đặt thêm đoạn thép góc nối loại L100x100x10mm Nếu nút giàn chịu lực tập trung từ phần kết cấu bên xuống phải đặt đoạn thép góc nối nh hình 4-3a cho cánh nằm ngang quay lên nh tạo bề mặt tựa đỉnh cột chân cột kết cấu palê trụ tạm có cấu kiện đế cột đặc biệt (thờng gọi đầu bò, đế cánh bớm, hình 4-3b) đợc chế tạo cánh hàn loại nút vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng hàn thêm phẳng làm mặt tựa nằm ngang, xỉên chống ngang đợc nối vào đế cột theo cách giống nh nối vào tiếp điểm khác Bản phẳng nằm ngang đế cột có lỗ bu lông để nối vào dầm I550 dầm I đặt đỉnh cột trụ dới chân cột trụ Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Hình 2.3a Tiết điểm nối đà giáo YUKM Để nối cấu kiện tiết điểm dùng loại bulông đờng kính 22 mm dài l = 65mm 27,23,28 mm Độ dơ lỗ bulông nh dễ dàng cho việc lắp bulông nhng làm tăng biến dạng d liên kết Chẳng hạn độ định vị d mối nối cột đạt đến 2-3 mm Khi tính toán coi cấu kiện đợc nối chốt với nút Bởi phải bố trí cấu tạo cho tải trọng truyền lên nút nên cấu kiện đợc tính toán chịu lực dọc trục tải trọng tính toán trị số lực dọc đợc so sánh với ứng lực giới hạn Sgh đợc lấy tuỳ theo cấu tạo mặt cắt chiều dài tự dấu lực tính xiên đợc liên kết bulông chịu cắt mặt Sgh phụ thuộc vào chiều dày nút hay nói phụ thuộc vào có mặt hay mặt đệm Các trị số ứng lực giới hạn cấu kiện đợc ghi bảng 4-1 Hình 2.4 Chi tiết nối kết cấu dầm yukm 2.1.2.2 Các cấu kiện dầm yukm Các cấu kiện dầm yukm gồm dầm thép hình I550 với chiều dài đảm bảo tơng ứng với khoảng cách tâm mối nối chúng 3.0m, 5.0m, 11.0m Ngoài có chi tiết bổ xung nối chống ngang sờn tăng còng cứng nối ghép chúng lại theo cách khác nhận đợc dầm chiều dài khác tuỳ dạng cụ thể dạng kết cấu Bulông nối loại 27mm bụng cánh dầm I có khoan nhiều hàng lỗ 28 cách 100mm để tuỳ ý nối dầm với cấu kiện phụ Để nối cánh phải dùng nối nh nối Các nối ngang dùng để nối ghép dầm I riêng lẻ thành bó hay vài dầm tổ hợp với khoảng cách trục dầm I550 200 mm, Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu nối ngang sờn tăng cờng đứng đảm bảo ổn định bụng dầm chỗ đặt lực tập trung Trong yukm có hai loại chống ngang loại chống ngang thép hình I 300 (hình 2-4b) dùng làm liên kết ngang dầm I550 đặt riêng lẻ cách 2m (bằng kích thớc khoang dàn yukm ) Một loại chống ngang khác thép hình I550 (hình 2-4c) dùng để nối ngang dầm làm dầm ngang trực tiếp chịu tải trọng truyền cho dầm chủ Khi cần thiết có thể nối dầm dặt cách m liên kết kiểu dàn chéo cấu kiện yukm chống ngang I-300 nói để liên kết vào dầm chủ thông qua tăng cờng nằm ngang bụng dầm (hình 2-4b) Trị số ứng lực giới hạn cấu kiện dầm yukm trị số mômen lực cắt, mômen giới hạn đợc ghi cho trờng hợp Mghmax lực cắt Mgh lực cắt đạt lớn Qmaxgh Tơng tự ghi trị số giới hạn lực cắt Qmaxgh M=0 Qgh Mmaxgh Các ứng lực giới hạn đợc xác định theo kết kiểm toán ứng suất pháp ứng suất tiếp ứng suất chủ mặt cắt dầm đợc ghi bẳng 2-3 Trong bảng đợc ghi lực cắt giới hạn Qgh chỗ liên kết với chống ngang Trong bảng 2-4 cho trị số lực tập trung giới hạn lên dầm Tất cấu kiện cấu kiện dầm YUKM cho phép lắp ghép chúng theo sơ đồ khác thành cấu kiện công trình phụ tạm dầm dùng để phân bố tải trọng lên tiếp điểm hệ dàn cấu kiện chịu lực dọc trục Ưu điểm yukm có tính vạn nhng khuyết điểm kết cấu dàn không gian phải lắp từ nhiều chi tiết nhỏ, nhiều bulông tốn công lao động thời gian lắp nh tháo dỡ Tính trung bình kết cấu yukm có tới 53 loại chi tiết 130160 bulông Do yukm liên kết bulông thô nên kết cấu có biến dạng lớn khó tính toán xác trớc cần thiết phải chất tải trọng dằn trớc để làm cho kết cấu yukm xuất hết biến dạng d độ dơ lỗ bulông Bảng 2-1 Danh mục cấu kiện yukm Tên gọi Số hiệu Mặt cắt hay chiều dày mm Chiều dài mm hay diện tích m2 Trọng lợng kg Cột biên dàn 201 202 L125x125x10 L125x125x10 3994 1994 76.4 38.2 Thanh chéo 7H L125x125x10 594 10.9 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu 203 5H L90x90x10 L75x75x8 2290 2418 28.0 21.8 Chống ngang 16H L75x75x8 L75x75x8 1730 3730 15.6 33.7 Bản nútcủa cột 211 510 W=0.491 W=0.056 W=0.491 W=0.0187 W=0.330 610 610 W=0.764 10.6 47.3 124 144 22 26 229 265x10 590x10 200x5 (590x10) 380x10 440x10 420x10 610x10 870x10 Bản nút dàn liên kết 17 18 23 217 370X10 325X10 290X10 290X10 W=0.233 W=0.075 W=0.160 W=0.173 18.6 5.9 12.5 13.6 Bản nútcủa hệ mạng dầm 258 500X10 W=0.255 19.8 221 540X10 460X10 400X10 200X10 45X10 W=0.484 W=0.224 W=0.131 W=0.056 Đế cột (47.3) 14.7 26.0 20.6 29.2 77.6 103.0 Dầm 231 232 I55 I55 2990 4990 265 442 Dầm 233 I55 10990 974 234 30 70x8 I55 140x90x10 45x12 I55 140x90x10 45x22 1930 W=0.008 1970 514 350 1770 514 350 62.6 L100* 100x10 450x12 L100* 100x10 450x12 510 dầm ngang chống 259 260 Thanh ngang 135 235 (214.0) 196.0 17.0 350 514 17.0 350 Sờn cứng 136 236 L100x100x10 L100x100x10 510 514 8.0 8.0 Thanh đệm nối cột 6H L100x100x10 780 11.8 Bản đệm nối 137 380x10 390 12.0 Bản đệm 15H 80x1 580 3.6 Bản nối cột 19 180x10 220 3.1 Bản nối 20 160x10 180 2.3 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu chéo chống ngang Bản nối chống ngang 30 160x10 260 3.3 Các 138 238 160x10 160x5 W=0.038 W=0.038 3.0 1.5 Thép góc nối 206 L100x100x10 780 11.8 24 25 M22 M22 65 85 0.55 0.87 Bulông thô êcu vòng đệm Ghi : W diện tích Bảng 2-2 ứng lực cho phép (Ncp)của cấu kiện YKM - 60 lực tính theo phơng pháp ứng suất cho phép ứng lực giới hạn (Ngh) tính theo phơng pháp TTGH (trị số ghi ngoặc) Bài giảng Thi công cầu Cấu kiện số hiệu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Thành phần mặt cắt cấu kiện Sơ đồ mặ t cắt cấu kiệ n Khoản g cách tiếp điểm l,cm Chiề u dài tự uốn mặt phẳ ng dầm Chiề u dày chỗ liên kết nút lo,cm Độ mảnh lớn Khi nén Khi kéo Theo liên kết Ncp (Ngh), T Ncp (Ngh), T Số hiệu núthay đé cột mà cấu kiện đợc nối vào 10 11 Thanh chéo 5H 346 L75x75x 283 283 283 283 228 114* * 228 114 1 2 173 100 173 100 không cho phép 3.38(5.00) không cho phép 12.56(3.70)* * 4.86(6.00) 4.86(6.00) 3.7694.6) 3.76(4.6) Bất kỳ 8.4(9.9) 8.4(9.9) 12.6(14.8) 12.6(14.8) 283 283 566 566 228 2 100 100 100 100 9.05(11,10) 9.43(11.70) 9.05(11.10)* * 9.43(11.70)* * 11.70(14.5 0) 11.70(13.8 0) 11.70(14.5 0) 11.70(13.8 0) Bất kỳ 11.80(15.00) 11.80(15.00) 11.80(15.00) 11.80(15.00) 1 2 138** * 81 138** * 81 3.45(3.70)** * 4.03(5.00)** * 2.92(3.20)** * 3.43(4.200** 4.25(5.20) 4.25(5.20) 3.5894.40) 3.58(4.40) Bất kỳ 18.9(22.4) 18.9(22.4) 18.9(22.4) 18.9(22.4) Thanh chéo 203;344;3 45 L90 x90x9 283 283 283 283 228* 204 102* * 204 102* * ứng lực Ncp (Ngh), T Bài giảng Thi công cầu 2L 90x90x9 Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu 283 283 204 204 87 85 37.60(46.40) 33.00939.10 ) 44.40(54.8 0) 35.00943.1 0) Bất kỳ 37.8(44.7) 37.8(44.7) 283 283 102* * 102* * 67 67 22.70(28.10) ** 19.50924.10 0** 22.70(28.2 0) 19.50(24.2 0) Bất kỳ 37.8(44.7) 37.8(44.7) Thanh chéo 203;344;3 45 4L 90x90x9 283 283 204 204 85 80 76.40(94.20) 68.00984.20 ) 89.00(109 8) 73.00(90.2 0) 14 114;29;121;347 348;211;351;352 353;354;355;229 43.5(59.2) 75.6(89.5) Thanh chéo 3H L 100x75x 10 283 283 283 283 204 102 204 102 1 2 161 99 161 99 không cho phép 3.81(4.50) không cho phép 3.35(4.10)** 4.13(5.10) 4.13(5.10) 3.62(4.50) 3.62(4.50) Bất kỳ 18.90(22.40) 18.90(22.40) 18.90(22.40) 18.90(22.40) 2L 100x75x 10 283 283 204 204 105 100 31.80(35.60) 29.58(32.10) 47.20(58.4 0) 35.00(43.2 0) Bất kỳ 37.80(44.20) 37.80(44.20) 283 283 102* * 102* * 85 85 24.20(29.80) ** 20.00(24.06 0** 21.50(30.2 0) 20.40(25.2 0) Bất kỳ 37.80(44.20) 37.80(44.20) 4L 100x75x 10 283 283 204 204 103 95 66.50(81.00) 67.20(79.70) 94.50(116 80) 74.20(91.5 0) 14 11;29;121;221;347;348;211;351;352;353;3 54;355;299 43.50(55.20) 75.60(89.50) L75x75x 200 400 200 400 135 270 2.59(2.70) không cho phép 3.02(3.70) 3.02(3.70) Bất kỳ Bất kỳ 8.4(9.9) 8.4(9.9) Thanh chống ngang 4;16 10 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu 2.2 Vòng vây cọc ván 2.2.1 Vòng vây cọc ván gỗ 2.2.2 Vòng vây cọc ván thép Nội dung tính toán vòng vây cọc ván thép bao gồm: - Tính chiều dày lớp bê tông bịt đáy - Tính ổn định chống lật tờng cọc ván - Tính độ bền phận vòng vây : cọc ván thép, vành đai khung chống a Xác định kiện để tính toán: Để có sở thiết kế vòng vây cọc ván thép phải vào yếu tố: - Kích thớc móng, cao độ đặt đáy móng - Tình hình địa chất lòng sông - Điều kiện thuỷ văn: mực nớc thi công, mực nớc cao nhất, mực nớc thấp nhất, vận tốc nớc, mức xói chung xói cục - Những đặc trng kỹ thuật cọc ván thép - Điều kiện thông thuyền sông - Điều kiện cung ứng vật t thiết bị thi công b Xác định sơ đồ hình dạng kích thớc vòng vây cọc ván thép - Kích thớc vòng vây CVT mặt đợc xác định chủ yếu từ kích thớc thiết kế bệ móng, đồng thời để xết điều kiện thi công ( lắp đặt ván khuôn, cốt thép bệ ) phải đảm bảo khoảng cách từ mép bệ móng đến chân CVT 0,75 -1,0M Trờng hợp móng có cọc xiên phải đảm bảo chân CVT không chạm vào cọc xiên - Kích thớc vòng vây CVT mặt đứng đợc xác định dựa vào mực nớc thi công, chiều cao bệ móng Cao độ đỉnh vòng vây phải cao mực nớc thi công tối thiểu 0,7M Khoảng cách tầng vành đai đợc xác định vào khả chịu lực CVT Cao độ châu CVT định tuỳ thuộc vào mức xói cục bộ, điều kiện địa chất lòng sông tối thiểu phải đắp dới đờng xói cục 2M c Tải trọng tính toán Tải trọng tác dụng vào vòng vây CVT chủ yếu lực ngang Trờng hợp sàn công tác có đặt máy móc, thiết bị thi công, phải tính thêm lực đứng trọng lợng thân máy móc, thiết bị Việc tính toán vòng vây CVT thờng xét theo giai đoạn thi công: 28 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Giai đoạn 1: Vòng vây hạ xuống đáy sông, nhng cha đổ bê tông bịt đáy giai đoạn ổn định vòng vây chủ yếu dựa vào hệ cột chống Giai đoạn 2: Vòng vây hạ đến cao độ thiết kế, đổ xong bê tông bịt đáy tiến hành hút nớc vòng vây để thi công bệ Tuỳ theo điều kiện cụ thể giai đoạn thi công mà chọn tổ hợp lực tính toán bất lợi từ lực sau: áp lực thuỷ tĩnh áp lực thuỷ tĩnh nớc xác định theo công thức (2.1.2 ) áp lực thuỷ động: áp lực thuỷ động nớc đợc xác định với giả thiết chỗ nớc chảy lực xung kích nớc lần lực xung kích nớc chảy bình quân, đáy sông, lực xung kích nớc chảy (h 2.3.2 ) Lực xung kích nớc chảy bình quân xác định theo công thức: Pbqn = K1 K mv ; 2g (2.3.1) Trong : K1: Hệ số xét đến hình dạng CVT: - cọc ván thép dạng K1=1,0 - cọc ván thép dạng máng K1=1,4 K2: Hệ số xét đến hình dạng vòng vây:-Vòng vây hình chữ nhật :K2=1,0 - vòng vây tròn elíp K2=0,73 m- Khối lợng riêng nớc m=1,0 v- vận tốc nớc (m/s) g- gia tốc trọng trờng g=9,8M/ áp lực ngang đất: Biểu đồ áp lực ngang ( áp lực ngang chủ động áp lực ngang bị động, đất có dạng tam giác (xem hình 2.3.3 ) Biểu đồ áp lực ngang ( áp lực ngang chủ động áp lực ngang bị động, đất có dạng tam giác (xem hình 2.3.3 ) Pnmax = MNTC n bq 2P E C b đ đ đ H.2.3.2 Biểu đồ áp lực 1/3 hcđ 1/3 hbđ hb Pnbq H.2.3.2 Biểu đồ áp lực thuỷ động đ Đáycủa đất ngang sông hc E Pbđ Pcđ 29 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu áp lực chủ động đất xác định theo công thức: Pdc = nc dn hdc tg (45 ) ; (2-3-2) Trong đó: nc: Hệ số áp lực chủ động đất, lấy 1,2 dn = ( n ) ; đn - Dung trọng đẩy đất : 1+ - Hệ số rỗng đất c - Trọng lợng đơn vị đất, lấy 2.7 T/m3 n - Dung trọng nớc lấy T/m3 hcđ - Chiều cao cột đất , gây áp lực chủ động, (m) - Góc nội ma sát đất (độ) Hợp lực áp lực chủ động có trị số : E dc = Pdc hdc ; điểm đặt 1/3 chiều cao cột đất áp lực áp lực bị động xác định theo công thức : Pdb = nb dn hdb tg (45 + ) ; (2-3-3) nb: Hệ số áp lực bị động đất, lấy 0.8 dn = ( n ) ; đn - Dung trọng đẩy đất : 1+ hbđ - Chiều cao cột đất , gây áp lực bị động, (m) b b b Hợp lực áp lực bị động E d = Pd hd ; điểm đặt 1/3 chiều cao cột đất áp lực Lực sóng Theo thực nghiệm chiều sâu ảnh hởng sóng 10 lần chiều cao sóng Biểu đồ áp lực sóng : hs qs MNTC 10hs Biểu đồ áp lực sóng ; Cờng độ sóng xác định theo công thức Lavzovxki : qs = (10/11)* hs 30 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Trong : hs - Chiều cao sóng , phụ thuộc vào vậ tốc gió, chiểu sâu nớc , chiều dài thổi sóng: hs = 0.073 10 K D ; (2-3-5) 14 ; = + 19e w10 ; e w10- Tốc độ gió cao độ bình quân 10 m mặt sông (m/s) D - Chiều dài thổi sóng (Km) Trong : K = 1+ 0.4 D w10 Lực gió: xác định theo công thức (2.1.18 ) Lực va: Lực va lực tập trung, tác dụng va chạm tầu, thuyền, trôi Trị số phụ thuộc vào cấp sông, lấy khoảng 10 đến 20T d Các bớc tính toán: Tính chiều dày lớp bê tông bịt đáy Trờng hợp 1: Xét toàn vòng vây chịu tác dụng lực đẩy - Lực đẩy vòng vây: H- Chiều sâu cột nớc tính từ đáy lớp bê tông bịt đáyđến mực nớc thi công (M) F- Diện tích chịu lực tác dụng lực đẩy nổi, tính theo đờng tim vòng vây CVT (M2) + Trọng lợng thân phận vòng vây ( P1 ): cọc vàn thép, vành đai, khung chống, bê tông bịt đáy + Lực ma sát cọc công trình với bê tông bịt đáy (p2 ) n- số cọc Ftx- Diện tích tiếp xúcgiữa mặt bên cọc với bê tông bịt đáy f1- Lực ma sát đơn vị cọc bê tông bê tông bịt đáy, lấy 6T/M2 Lực ma sát chân cọc ván thép đất( P3) P3= C.h.f3; (3.3.8) C- chu vi vòng vây tính theo đờng tim CVT(M) h- chiều sâu ngập đất cọc ván thép (M) f2- lực ma sát đơn vị đất phạm vi cắm cọc ván thép (T/M2) Pg = P1+ P2+P3; Điều kiện an toàn vòng vây: Pg k Pđn; (2.3.9) k- hệ số an toàn lấy từ 1,3 đến 1,5 Trờng hợp 2: tách dải bê tông bịt đáy rộng 1m dọc theo đờng tim trục theo hớng thợng, hạ lu coi nh dầm đầu ngâm tim hàng cọc biên đầu hẫng chỗ tiếp giáp với cọc ván thép Tải trọng tác dụng lên dầm bao gồm: +Trọng lợng thân bê tông bịt đáy, tải trọng phân bố đều: q1= b Hb 1M ; (T/M) 31 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Hb - chiều dầy dự kiến lớp bê tông bịt đáy(M) b dung trọng bê tông bịt đáy, lấy 2,3 T/M3 1M - bề rộng bê tông bịt đáy tách +áp lực đẩy nớc: q= - H 1M ; (T/M) dung trọng nớc 1T/M3 H- chiều sâu cột nớc từ đáy lớp bê tông bịt đáy đến mức nớc bê tông (M) 1M- bề rộng dải bê tông bịt đáy tách +ở đầu hẫng dầm chịu lực tập trung P có lực ma sát với cọc ván thép P = bhbf3 b- bề rộng dải bê tông bịt đáy tách ra, lấy 1M hb- chiều dầy bê tông bịt đáy f3- lực ma sát đơn vị bê tông bịt đáy cọc ván thép lấy bằng3,5 ~ 4T/M2 Nh sơ đồ tính toán ( xem hình2.3.5) q1 l P q2 Nội lực phát sinh dầm: Mmax = Momen kháng uốn dầm: W = (q q1) l Pl bhb2 M k [ ] Betong W Từ hai trờng hợp tính toán xác định đợc chiều dày bê tông bịt đáy cần thiết Tính ổn định chống lật tờng cọc ván: - Xét giai đoạn trớc đổ bê tông bịt đáy với giả thiết sau: + Lòng sông bị xói đến đờng xói cục + Vòng vây khép kín cọc ván thép, cọc ván thép hạ đến đáy sông - Xác định áp lực ngang tác dụng lên tờng cọc ván từ tổ hợp lực bất lợi lực ngang trình bày mục 1,c - Điều kiện ổn định chống lật tờng cọc ván xác định theo công thức 2-1-23 Tính toán độ bền phận vòng vây CVT - Kiểm toán độ bền CVT Xét giai đoạn sau đổ bê tông bịt đáy, hút cạn nớc bên vòng vây để thi công bệ + Sơ đồ tính: Keo = 32 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Cách giải tờng cọc ván theo phơng đứng với bề rộng 1M theo chu vi vòng vây coi dầm liên tục nhiều nhịp, bị ngàm đầu đờng xói lở cục kê gối tựa điểm tỳ CVT vào vành đai gối tựa vào lớp bê tông bịt đáy điểm cách mặt bê tông 0,5M + Tải trọng tác dụng lên tờng cọc ván tổ hợp lực bất lợi lực ngang Từ sơ đồ kết cấu sơ đồ tải trọng xác định đợc momen gối Mi, phản lực gối tựa Ri.Đối chiếu phản lực phát sinh CVT với khả chịu lực CVT khẳng định đợc CVT có đảm bảo bảo độ bền hay không - Tính toán vành đai: Sau xác định đợc phản lực gối tựa Ri xác định đợc tải trọng tác dụng vào vành đai từ tính đợc nội lực phát sinh vành đai Thông thờng có dạng vành đai: Vành đai tròn, vành đai chữ nhật vành đai hình elíp * Kiểm toán vành đai tròn: Tải trọng tác dụng lên vành đai thứ i: pi = Ri R TimCVT RiTimV / d ; (2.3.10) Lực dọc trục vành đai thứ i : N i = pi RiTimv / d ; (T) (2.3.11) Độ bền vành đai theo điều kiện cờng độ đợc kiểm tra theo công thức : N i = thi [ ] ThepV / d Fi Trong : i : ứng suất phát sinh vành đai thứ i Fi th : Diện tích thu hẹp tiết diện vành đai thứ i [ ] ThepV / d : ứng suất cho phép thép làm vành đai Độ bền vành đai theo điều kiện ổn định đợc kiểm tra theo công thức: Ni ThepV / d i = [ ] ng i Fi i - Hệ số triết giảm uốn dọc, tra bảng phụ thuộc vào độ mảnh vành đai i i = li0 ri li0 - Chiều dài chịu uốn vành đai thứ i ri - bán kính quán tính vành đai thứ i 33 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu 2.2.3 Tính toán vòng vây cọc ván 2.2.3.1 Vòng vây cọc ván đơn b) Hàng rào cọc ván thep có khung chống ngang MNTC l1 l2 h1 E1 lb h E1 h2 t Tính toán: + Kiểm toán vòng vây cọc ván thoả mãn điều kiện ổn định M0lật = E1ì l1 + E2ì l2 M0chống lật = Ebì lb Điều kiện ổn định Mlật Mchống lật 0.95 Xác định t chiều sâu cọc ván so với đáy hố móng + Tính cọc ván thép t/2 Chốt (hoặc ngàm) Ngàm Khi đất cứng (cọc ván vị trí t/2) Chốt Khi sấu, cát, sỏi (cọc ván vị trí t/2) W= M1 / lnhịp [Ru ] [W] + Kiểm toán khung ngang: nh dầm chịu nén uốn Công thức kiểm tra: = N M + [Ruốn] Fng Wkhungngang Kiểm toán chống ngang: t/2 34 Bài giảng Thi công cầu = Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu N [Rnén] Fng c) Hàng rào cọc ván có nhiều khung chống ngang Khi chiều sâu đáy hố móng so với mặt đất thiên nhiên Khi có hay nhiều khung chống việc kiểm tra ổn định hàng rào cọc ván nh Khi kết cấu ta dầm liên tục Mômen uốn tờng cọc ván nội lực tầng chống ngang đợc tính toán với giả thiết coi cọc ván nh dầm liên tục chịu tác dụng áp lực đất nớc, có gối tựa tầng khung chống ngang Còn chân cọc ván đợc coi chốt, ngàm tuỳ thuộc vào tính chất đất 2.2.3.2 Vòng vây cọc ván kép Khi thi công hố móng có chiều sâu lớn phải dùng vòng vây cọc ván kép Thờng đợc cấu tạo cách nối hàng cọc lại với kéo đỉnh Nếu vòng vây đợc ngàm chặt phần đầu cắm sâu vào đất cọc ván chịu uốn dới tác dụng đất nớc Khi hàng rào cọc ván hàng cọc ván chịu uốn khác Khi làm vòng vây cọc ván ngời ta cố gắng không làm nớc thấm qua lớp ván vào đất Nhng việc khó Vì lớp cọc ván chịu tác dụng đất nớc S S h Đ ất P1 P2 Nh vậy, hàng cọc ván chịu phần áp lực nớc Coi hàng cọc chịu nửa áp lực nớc Sơ đồ tính coi nh dầm côngson chịu lực tập trung đỉnh áp lực phân bố chiều dài cọc ván theo quy luật tâm giác + Hàng rào cọc ván P1 = - H.tg2 (45 / 2) + S/ + Hàng rào cọc ván P1 = H.tg2 (45 / 2) + S/ , - dung trọng góc ma sát củ vòng vây đất - Xác định mômen xuất cọc ván Giả thiết: chuyển vị đỉnh cọc ván = 35 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu SH3 P1 H ( + ) = E1 I 30 = SH3 P2 H ( + ) E2 I 30 S= H E1 I P2 E2 I P1 ( ) 10 E1 I + E2 I Nếu vòng vây dùng loại cọc ván thì: S = H (P2 10 P1) Mômen lớn vòng vây cọc ván: + Với vòng vây Mngoàimax = SH + P1 H + Với vòng vây M max P2 H = SH + 2.3 Các hình thức chống vách hố móng a) Dùng ván khuôn dày để chống vách hố móng (đặt nằm ngang) S1 l2 S2 h l2 S3 l1 l1 q Trong trờng hợp ván thành coi nh dầm giản đơn, hay liên tục có chiều dài l1 Khi tính toán tính cho ván cuối chịu áp lực ngang lớn Tải trọng tác dụng lên ván bề rộng b q q = Pmaxtb ì b = Pmaxtb ì b ì tg2(450 - /2) M1/2 = = q ì l1 10 M1 / Ru Wgỗ gỗ 36 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Để giữ vững dùng cột đợc tính nh dầm liên tục Các chống ngang chịu lực nén phản lực gối cột Kiểm toán chống chịu lực nén: = = Kiểm toán cột: M1/ 2l2 Wcột S Rnén Fng gỗ Ruốn 2.4 Đà giáo ván khuôn Khi thi công móng mố trụ hay kết cấu nhịp ta phải làm đà giáo ván khuôn để đổ bêtông phận cầu Vật liệu làm đà giáo ván khuôn: + gỗ + thép a) Gỗ: Hầu hết vật liệu gỗ, có thép hình Loại rẻ tiền, dễ làm công trờng nhng sử dụng đợc vài lần Vì xét mặt kinh tế lợi Loại đà giáo ván khuôn thờng đợc dùng miền núi, thi công phận đặc biệt Dùng đơn vị không chuyên thi công cầu Nhợc điểm chịu lực kém, khe hở giữa ván làm ván khuôn không khít để bêtông vữa ximăng dễ chảy mất, làm cho bề mặt bêtông sau đổ không đợc đẹp Tính toán: + Xác định tải trọng thẳng đứng: Trong lợng thân P; Trọng lợng BT CT; Trọng lợng ngời làm việc + thiết bị thi công Pxk, Lực xung kích thẳng đứng phụ thuộc vào phơng pháp dổ bêtông phơng pháp đầm bêtông; + Tải trọng nằm ngang áp lực ngang bêtông áp lực xung kích ngang bêtông + Tải trọng gió ngang: xét đến đà giáo ván khuôn lắp dựng xong nhng cha đổ bêtông Chỉ tính ổn định cho đà giáo b) Thép đội cầu chuyên nghiệp để sử dụng đợc nhiều lần ngời ta dùng loại đà giáo ván khuôn lắp ghép thép Loại vốn đầu t ban đầu lớn nhng đợc khấu hao nhiều lần vào nhiều công trình hiệu 37 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu lớn Thời gian thi công nhanh hơn, giảm bớt đợc lợng công nhân máy móc cần thiết công trình xây dựng Yêu cầu với ván khuôn thép: + Lắp ghép phải dễ dàng, chắn + Các khe hở vị trí nỗi phải khít + Sau tháo ván khuôn bị h hỏng, sử dụng đợc nhiều lần Các phận chủ yếu đợc tính toán là: + Ván khuôn đáy + Ván khuôn thành + Sờn tăng cờng + Thanh căng dây căng + Dụng cụ tháo dỡ ván khuôn + Tính toán tháo dỡ chốt Việc tính toán ván khuôn sờn tăng cờng cần phải đợc tiến hành tính toán theo phơng pháp đơn giản hoá thông thờng Theo phơng pháp ô ván khuôn ván mỏng đặt sờn đứng sờn ngang, sờn đứng ngang đợc coi nh gối kê Dạng gối kê ván phụ thuộc vào sờn tăng cờng Với sờn tăng cờng đặt biên đặt đợc coi làliên kết khớp Với sờn tăng cờng đặt đợc coi liên kết ngàm 4.6 Cầu tạm phục vụ thi công 4.6.1 Nguyên tắc cấu tạo Cầu tạm thi công dùng cho phơng tiện vân chuyển, máy móc xây dựng máy nâng hàng lại làm việc Cầu tạm thi công theo mặt phải thẳng, có độ dốc dọc không 5% nên đợc bố trí phía hạ lu cầu đợc xây dựng Cầu tạm thi công cho xe phải có chiều rộng (khoảng cách dầm chắn bánh) < 3,8 m Chỗ tiếp giáp cầu tạm phục vụ thi công với đuờng làm theo kiểu đờng dốc kê đỡ lối vào Trong phạm vi phần xe chạy cầu tạm phục vụ thi công nên đặt băng lăn dầm ngang Dầm ngang đợc chế tạo từ gỗ tròn xẻ mặt với bề rộng mặt 0,8m Khoảng hở vệt bánh xe nên dùng 38 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu lát kín bố trí gờ chắn bánh phía Cùng với ván lát vệt bánh xe, đợc phép làm lớp mặt sỏi dầy 10cm, rải sỏi mặt lát kín dầm ngang (loại cầu tạm thích dụng cho xe bánh xích lại) Trên cầu tạm thi công dùng cho công nhân lại phải đặt lề ngời bên, rộng bên 0,8 m có lan can bảo hiểm Trong cấu tạo cầu tạm phục vụ thi công dùng cho loại cẩu tự hành kiểu có cần vơn, cần thiết phải dự phòng trớc cấu để đặt chân chống chìa cẩu chỗ mà sơ đồ công nghệ lắp ráp ấn định Kết cấu nhịp cầu tạm phục vụ thi công nên loại dầm giản đơn thép, tốt dùng loại dầm luân chuyển đợc.,ví dụ loại dầm quân dụng Trụ cầu tạm thi công cần làm theo dạng trụ móng cọc, hay móng cọc có kết cấu phần cấu kiện vạn năng, khả đóng cọc dùng kiểu lồng gỗ Trờng hợp đặc biệt cho phép làm trụ chồng nề Kết cấu nhịp cầu tạm thi công đợc phép đặt xà mũ gỗ, đặt dầm đinh kết cấu vạn Kết cấu nhịp phải đợc cố định xà mũ gỗ đinh vấu đầu nhịp, cố định vào xà mũ thép bu lông xuyên qua lỗ hình ô van để kết cấu nhịp chuyển vị nhiệt độ đợc Để bảo đảm độ ổn định tổng thể dầm (dầm dọc, bó dầm) trờng hợp cần thiết theo tính toán phải đặt "liên kết cứng" chống chuyển vị ngang mạ chịu nén Trong sơ đồ tính toán coi nút dàn liên kết dọc bất biến hình, liên kết ngang cứng chống quay tiết diện dầm, mặt cầu cứng "liên kết cứng" Các giằng mạ chịu nén đợc coi giằng cứng trờng hợp chúng hệ giằng dọc giằng ngang bất biến hình Đối với dầm cao 50 cm, không nên coi ván gỗ lát mặt dọc ngang "liên kết cứng" Đợc phép coi chỗ bắt bu lông bó dầm I thông qua gỗ đệm đặt theo toàn chiều cao bụng dầm "liên kết cứng" 4.6.2 Tính toán Cầu tạm thi công phải đợc tính toán theo hoạt tải thực tế tác dụng Với hệ số xung kích 1,05 dầm chủ thép kết cấu nhịp (xe chạy với tốc độ hạn chế 10 Km/h) Các tổ hợp tải trọng dùng tính toán cầu tạm thi công ghi bảng 17 Độ võng kết cấu nhịp cầu tạm thi công không hạn chế Chỉ //// nhịp chế tạo thép CT3 thép hợp kim thấp cờng độ đảm bảo trị số cho phép, độ võng lớn 39 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Bảng 17 TT Tải trọng lực tác dụng Tải Ti trọng Bộ phận kết không đợc tính trọng tổ cấu Nhịp Trụ &Nền hợp với tải trọng thứ a/ b/ Tải trọng lực tác dụng tĩnh Trọng lợng thân kết cấu áp lực trọng lợng đất Hoạt tải lực tác dụng hoạt tải Tải trọng thẳng đứng phơng - + - + + + + tiện vận chuyển sinh áp lực đất tác dụng hoạt tải - + c/ thẳng đứng Lực hãm Các hoạt tải lực tác dụng khác Lực gió Tải trọng thi công 6,7 - + - + + + + Ghi chú: Có thể không tính lực hãm hạn chế tốc độ xe chạy km/h Khi xác định tải trọng tác dụng lên bánh xe lên chân chống chìa cần cẩu, phải để cần vị trí bất lợi cách (vơn xa với tải trọng nhẹ vơn gần với tải trọng lớn nhất) Nếu kết cấu nhịp gối lên xà mũ đợc phép coi lực hãm đợc phân bố cho trụ 40 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công công cầu B - b A - A A B L 63 x6 L=1200 c c [] 10x2000x6000 [ 100 L=540 [] 10x200x1800 Tà vẹt 16x22x250cm 3% 1:1 [] Rọ đá 0.5x0.5x1m 10 A bảng khố i l ợ ng c ầu t m xe ô t ô B L L L L L I 160 L=6000 [ 100 L=1480 2 [ 75 x8 L=3100 Tên Qui cách Đ ơn vị Khối l ợ ng I 160 L=6000 Tấn 0.191 [ 100 L=1480 Tấn 0.038 L75 x8 - L=3100 Tấn 0.056 [] - tăng c ờng Tấn 0.0036 [ 100 L=540 Tấn 0.046 L63 x6 - L=1200 Tấn 0.069 Suốt 10 - L=6000 Tấn 0.015 [] 10x2000x6000 Thanh 0.940 [] 10x200x1800 Tấn 0.056 Tà vẹt 16x22x250(cm) Thanh 10 Rọ đá 0.5mx0.5mx1m Rọ 16 m3 100 11 Đ ất đào 12 Đ ất đắp m3 Thép (Kg) t c ộ ng Rọ đá Bê tông (m3) t hực c c ic KCS TCT 05 70 1.415 Tấn 16 rọ (4 m3 đá hộc) 20/04/2000 SOá T ký hiệu CNĐ A t ỷ l ệ: 1/1000 vẽ s ố : Hình 2.11 Cấu tạo cầu tạm phục vụ thi công 42 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công công cầu 42 ... rơmooc 22 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Hình 2.7 Dàn Bailey làm cầu tạm 23 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu. .. 6.5 7.25 14.5 7.45 15 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu 16 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu Mặt c hính Mặt bê... kéo 11 Bài giảng Thi công cầu Chơng 2: Các công trình phụ tạm phục vụ thi công cầu *** Chỉ cho phép dùng làm cấu kiện liên kết **** Khi đảm bảo nén tâm hay kéo tâm 12 Bài giảng Thi công cầu Chơng