Hướng dẫn giải bài tập kỹ thuật thi công cầu 1

c, Tính toán đối với ván khuôn thành Ván khuôn mố, trụ cầu * Các tải trọng tác dụng - Áp lực đẩy ngang của bê tông PBT - Lực xung kích khi dầm bê tông Pxk... Bài toán lựa chọn búa Diezel

1 Bài toán xác định chiều dài ống vách thép

a, Trường hợp trên cạn

- CDDO (Cao độ đỉnh ống) được xác định là giá trị lớn hơn trong 2 trường hợp:

+ Cao hơn CĐTN tối thiểu 0.3 m hoặc

+ Cao hơn MNN tối thiểu 2 m

- Giả thiết ống nằm trong một lớp đất, chiều dày lớp đất trên MNN là y:

+ a là khoảng cách từ CDTN tới CDDO: a = CDDO – CDTN

+ v là trọng lượng riêng của vữa sét, có thể lấy từ v= 10,5 tới 12 (kN/m3)

- Áp lực tại chân ống do áp lực ngang của đất:

Trong đó:

+ q là tải trọng trên mặt đất tự nhiên bao gồm:

1 Tải trọng thi công qtc = 2,5 kN/m2

2 Tải trọng do các thiết bị máy móc như máy khoan….qtb được lấy theo trọng lượng của thiết bị và được lấy theo bảng sau:

(Các giá trị trong bảng có đơn vị là kN/m2)

+ d là trọng lượng riêng của đất (kN/m3)

+ dn là trọng lượng đẩy nổi của đất (kN/m3)

- Ngoài ra, chiều sâu ống vách còn phải thỏa mãn điều kiện sau:

+ Nằm dưới chiều sâu xói cục bộ tối thiểu 1 m

+ Vượt qua phần nền đất yếu

+ H  2 Dongvach

- Suy ra chiều dài ống vách L = H + a

b, Trường hợp dưới nước

- Chiều sâu ngập nước:

Từ phương trình trên suy ra:

Cho biết địa chất tại vị trí thi công một móng cọc khoan nhồi với các tính chất cơ

lý như hình vẽ Để ổn định thành vách lỗ khoan, người ta sử dụng ống vách thép và vữasét Bentonit có  v 11 (kN m/ 3) Thiết bị khoan có tổng trọng lượng là Q = 250 kN, lấy

Cho biết địa chất tại vị trí thi công một móng cọc khoan nhồi với các tính chất cơ

lý như hình vẽ Để ổn định thành vách lỗ khoan, người ta sử dụng ống vách thép và vữasét Bentonit có  v 11.5 (kN m/ 3) Thiết bị khoan có tổng trọng lượng là Q = 350 kN, lấy

Cho biết địa chất tại vị trí thi công một móng cọc khoan nhồi với các tính chất cơ

lý như hình vẽ Để ổn định thành vách lỗ khoan, người ta sử dụng ống vách thép và vữasét Bentonit có  v 11.5 (kN m/ 3) Thiết bị khoan có tổng trọng lượng là Q = 320 kN, lấy

+ V là dung tích gầu đào (m3), V = (0.1 – 0.5) m3

+ n là số chu kỳ của hành trình đào và đổ một gầu của máy trong 1 phút, tính theocông thức:

n t

+ t là thời gian của một chu kỳ (phút) đối với máy đào, t = 0.5 phút

+ k1 là hệ số triết giảm do không lấy đầy gầu k1 = 0.95

+ k2 là hệ số triết giảm do thời gian di chuyển k2 = 0.85

+ k3 là hệ số sử dụng máy không liên tục k3 = 0.75

c, Xác định số lượng xe ô tô phối hợp với máy xúc:

- Lượng đất mỗi lần xe chở được:

xe d

G V



 (m3)Trong đó d là trọng lượng riêng của đất, thường (kN/m3)

- Thời gian vận chuyển của một chuyến bao gồm: thời gian di chuyển, thời gian lùi xe,thời gian trút đất Thời gian lùi xe + thời gian trút đất hết khoảng 5 phút Vận tốc dichuyển của xe ô tô khoảng 5 km/h

2 0.12 (5 phút)5

L

L  Với: + L là khoảng cách vận chuyển (km)

- Số xe ô tô phối hợp là:

1 0,9 xe

T P N

= 0,2 m3 kết hợp với xe ô tô có trọng tải G = 20 (tấn) vận chuyển đất đi đổ trong phạm vi

L = 5 km Hãy xác định kích thước hố móng cần phải đào, số lượng máy đào và số ô tôvận chuyển phối hợp với máy đào?

CDSS =2.1 m

CDDM = -0.8 m

Chú ý: Trọng tải của các xe lấy trong khoảng 10 tấn tới 30 tấn

3 Bài toán tính toán ván khuôn gỗ

a, Nguyên tắc tính toán chung

- Khi tính toán ván khuôn thi ta sẽ tính toán theo sơ đồ dầm giản đơn và ta sẽ tính toáncho 1 m bề rộng của ván lát

2 Với cấu kiện chịu kéo: k k

N R F

2 Với cấu kiện hở :

- Đối với THGH Cường độ:

+ n = 1,1 đối với các loại tải trọng là trọng lượng của đà giáo, ván khuôn

+ n = 1,2 đối với trọng lượng của vữa bê tông , cốt thép

+ n = 1,3 đối với các loại tải trọng khác

- Đối với THGH Sử dụng thì tất cả đều lấy hệ số là n = 1

c, Tính toán đối với ván khuôn thành (Ván khuôn mố, trụ cầu)

* Các tải trọng tác dụng

- Áp lực đẩy ngang của bê tông PBT

- Lực xung kích khi dầm bê tông Pxk

+ Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: q tc v 1*P BT td *1 (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tính toán: q v tt 1,3*(P BT td P xk)*1 (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tính toán: q v tt 1,3*(P BT td P xk)*1 (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: q tc v 1*P BT *1 (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tính toán: q v tt 1,3*(P BT P xk)*1 (kN/m)

- Sau khi tính toán được các giá trị qv, từ đó suy ra giá trị momen tại giữa nhịp của ván lát được tính theo công thức:

2

*8

+ Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: q tc n 1*P BT td * w (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tính toán: q n tt 1,3*(P BT td P xk)* w (kN/m)

+ Trường hợp 2: 2l v < H và (H – R) <2 l v

+ Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: q tc n 1*P BT td * w (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tính toán: q n tt 1,3*(P BT td P xk)* w (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: q tc n 1*P BT * w (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tính toán: q n tt 1,3*(P BT P xk)* w (kN/m)

- Sau khi tính toán được các giá trị qv, từ đó suy ra giá trị momen tại giữa nhịp của ván lát được tính theo công thức:

2

*8

Suy ra:

+ Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: q tc v 1*P BT *1 (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tính toán: q v tt 1,3*(P BT P xk)*1 (kN/m)

- Sau khi tính toán được các giá trị qv, từ đó suy ra giá trị momen tại giữa nhịp của ván lát được tính theo công thức:

2

*8

bê tông nên tải trọng vữa trên đường ảnh hưởng sẽ lấp hết đường ảnh hưởng hay nói cách khác tải trọng vữa sẽ được xếp lên toàn bộ dah.

+ Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: q tc n 1*P BT td * w (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tính toán: q n tt 1,3*(P BT td P xk)* w (kN/m)

+ Trường hợp 2:H > l n , H - R  l n

1 w

P BT

- Lúc này rải đều tác dụng lên nẹp đứng sẽ là:

+ Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: q tc n 1*P BT td * w (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tính toán: q n tt 1,3*(P BT td P xk)* w (kN/m)

+ Trường hợp 3:H > l n , H - R  l n

P BT

1 w

- Lúc này rải đều tác dụng lên nẹp đứng sẽ là:

* w

d BT

q P

- Suy ra:

+ Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: q tc n 1*P BT * w (kN/m)

+ Giá trị tải trọng tính toán: q n tt 1,3*(P BT P xk)* w (kN/m)

- Sau đó, để tính toán thì ta coi như tải trọng rải đều tác dụng trên toàn bộ chiều dài nhịptính toán tính toán của nẹp đứng Lúc đó, giá trị ứng suất và giá trị độ võng cũng tính toánnhư với nẹp ngang

d, Tính toán đối với ván khuôn đáy (Ván khuôn kết cấu nhịp)

* Các tải trọng tác dụng

- Trọng lượng bản thân của ván khuôn qvk

(Trọng lượng riêng của ván khuôn có thể lấy 600 – 700 (kg/cm3))

- Trọng lượng của vữa bê tông BT 25 kN/m3

- Trọng lượng của cốt thép (có thể lấy 100 kg/ 1m3 bê tông)

- Lực xung kích khi dầm bê tông Pxk

Pxk = 2 kN/m2

- Tải trọng của người và dụng cụ thi công

+ Khi tính toán ván lát sàn công tác thì lấy = 2,5 kN/m2

+ Khi tính toán nẹp sau mặt ván lấy = 1,5 kN/m2

+ Khi tính toán cột chống lấy = 1 kN/m2

Chú ý:

+ Khi tính toán TTGH Cường độ chỉ lấy 1 trong hai loại lực là lực xung kích hoặc chỉ lấy tải trọng người thi công nêu ở trên, lấy trường hợp nào có giá trị lớn hơn, không lấy đồng thời cả hai loại.

q v

Sơ đồ tính toán ván lát đáy

- Tải trọng tác dụng lên ván lát đáy:

Trong đó:

+ qTLBT là trọng lượng bản thân ván (có thể bỏ qua)

+ qBTCT là trọng lượng của bê tông cốt thép, q BTCT b h* *BTCT

- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên ván: q TC v 1* * *b h BTCT

- Tải trọng tính toán tác dụng lên ván: q TT v 1,1*q TLBT 1, 2*q BTCT 1,3*q xk

Với qxk = b*Pxk

- Giá trị momen tại mặt cắt giữa nhịp:

2

*8

a Một số đặc điểm tính toán của ván khuôn gỗ so với ván khuôn thép

+ Các tấm ván đơn liên kết với nhau và có thể truyền lực

+ Các thép ốp xung quanh ván truyền lực lên hệ nẹp ngoài của ván khuôn+ Sườn tăng cường theo cạnh dài A chịu lực cục bộ trong khoang a Sườn theo cạnh dài B chạy suốt chiều dài truyền lực trên cạnh mép

+ Tôn lát làm việc theo sơ đồ bản kê 4 cạnh

+ n là hệ số tải trọng thi công n = 1,3

+ ptd là giá trị áp lực tương đương được quy đổi từ hình thang ra hình chữ nhật, xem hình dưới đây:

Với : H là chiều cao biểu đồ áp lực vữa BT, H = 4.v (v là vận tốc đổ bê tông (m/h))

R là chiều sâu tác dụng của dầm, chiều sâu này được lấy từ bảng phụ lục ởcuối tài liệu này

+ a là cạnh dài của một ô của tấm ván khuôn

Lựa chọn chiều dày của tôn lát theo công thức:

Với các bài toán thiết kế, sau khi tính toán theo cường độ ta sẽ sơ bộ lựa chọnchiều dày của tôn lát, sau đó đưa vào công thức kiểm toán theo độ võng

Độ võng tại trung tâm của của ô a x b:

với:  là chiều dày của tôn lát

Kiểm toán độ võng của tôn lát:

c Tính toán nội lực và độ võng trong sườn đứng

Sơ đồ tính toán sườn đứng và tôn lát

d Tính toán nội lực sườn ngang

4 Bài toán lựa chọn búa Diezel đóng cọc

- Búa diezel đóng cọc được lựa chọn căn cứ vào hai chỉ tiêu sau:

+ Năng lượng xung kích của quả búa:

W 25 P gh

(daN.m)Trong đó:

+ Pgh là sức chịu tải của cọc theo đất nền (kN)

+ W là năng lượng đóng của quá búa (daN.m)

+ Trọng lượng của quá búa thông qua hệ số thích dụng

- Sau khi lựa chọn được quả búa cần phải xác định được độ chối khi đóng cọc:

Độ chối khi đóng cọc được xác định theo công thức như sau:

2 1 1

+ n là hệ số phụ thuộc vật liệu cọc và phương pháp đóng cọc (kN/cm2)

Có khúc gỗ đệm 0.15 0.2

+ F là diện tích của cọc (cm2)

+ Q là trọng lượng phần rơi của quả búa (kN)

+ H là chiều cao rơi của quả búa (m), xác định như sau:

+ m là hệ số phụ thuộc vào loại móng và số lượng cọc trong móng

Cho một móng cọc (bệ cao) chế sẵn BTCT với số lượng cọc là 21 cọc, chiều dài

một cọc là L = 30m, tiết diện ngang 30 x 30 (cm) Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điềukiện đất nền là Pgh = 1200 kN Để đóng các cọc trong móng (chỉ có cọc thẳng) người ta sử

dụng búa đóng cọc Diezel đơn động, kiểu ống dẫn và có sử dụng chụp đầu cọc có trọnglượng qchup = 15 (kg) Hãy lựa chọn búa đóng cọc và tính toán độ chối lý thuyết?

5 Bài toán xác định chiều dày lớp BT bịt đáy

- Chiều dày lớp bê tông bịt đáy được xác định phải thỏa mãn 3 điều kiện sau:

+ Điều kiện về mặt ổn định (điều kiện cân bằng lực)

+ Điều kiện về mặt cường độ

+ Yêu cầu về mặt cấu tạo

+ Lực đẩy nổi của nước tác dụng lên vòng vây

+ Lực chống đẩy nổi bao gồm: Trọng lượng của lớp bê tông bịt đáy, ma sát giữ lớp

bê tông bịt đáy với cọc, ma sát giứ lớp bê tông bịt đáy với vòng vây

- Gọi chiều dày lớp bê tông bịt đáy là h

- Chiều sâu ngập (chiều cao tác dụng của cột nước) của vòng vây tính từ đáy lớp bê tôngbịt đáy tới MNTC:

+ Fhm là diện tích của hố móng, Fhm = Bhm*Lhm (m2)

+ n là trọng lượng riêng của nước, lấy bằng 10 kN/m3

- Trọng lượng của toàn bộ các bộ phận của vòng vây: Trọng lượng cọc ván, vành đai,khung chống, bê tông bịt đáy….Ở đây, thiên về an toàn ta chỉ xét tới trọng lượng của bảnthân bê tông bịt đáy

P  m F h 

+ m là hệ số điều kiện làm việc khi có cọc, m = 0,95

+ bt là trọng lượng riêng của bê tông, lấy bằng 22,5 kN/m3

- Lực ma sát giữa bê tông bịt đáy với cọc khoan nhồi:

P  m k U h Với:

+ cvblà lực ma sát đơn vị giữa cọc ván thép và bê tông bịt đáy (kN/m2)

 Ta chọn chiều dày lớp bê tông bịt đáy theo điều kiện về mặt ổn định là hbd (m)

b, Điều kiện về mặt cường độ: Lớp bê tông bịt đáy cần phải không bị phá hoại dưới tác

dụng của các tải trọng bao gồm:

+ Trọng lượng bản thân của lớp bê tông bịt đáy đó

+ Lực đẩy nổi lên của nước

Để tính toán theo điều kiện về mặt cường độ ta sẽ tính toán gần đúng theo sơ đồdầm giản đơn kê trên 2 gối là 2 cọc với bề rộng mặt cắt ngang tính toán là b = 1m

- Ta tiến hành tách 1 m bề rộng (theo phương sao cho chiều dày tính toán của bê tông bịtđáy là lớn nhất) của lớp bê tông bịt đáy

- Coi tải tọng lớp bê tông bịt đáy là tải tọng rải đều:

* *

q  h b  (kN/m) (hbd là chiều cao lớp bê tông bịt đáy)

- Áp lực đẩy nổi của nước tác dụng lên 1 m bề rộng:

* *

bd

q  H b  (kN/m) (Hn

bd là chiều cao ngập nước bịt đáy)

- Giá trị mô men uốn trong bê tông bịt đáy:

2 /2

* (kN.m) 8

k

M

Nếu kiểm tra điều kiện trên không đạt thì cần chọn lại hbd và kiểm toán lại

c, Điều kiện về mặt cấu tạo: Lớp bê tông bịt đáy cần phải có chiều dày tối thiểu là 1 m

 Từ 3 giá trị chiều dày lớp bê tông bịt đáy ỏ trên ta chọn được chiều dày lớp bê tông bịtđáy

a, Tải trọng tác dụng lên vòng vây

Vòng vây cọc ván thép làm việc trong hai giai đoạn chính:

+ Giai đoạn trước khi đổ lớp bê tông bịt đáy chưa bơm cạn nước (Được sử dụng

khi tính toán ổn định của cọc ván thép)

+ Giai đoạn sau khi bơm cạn nước (Được sử dụng khi tính toán cường độ cọc ván

thép)

Tải trọng tác dụng lên cọc ván thép bao gồm:

- Áp lực thuy tĩnh:

+ Đối với đất rời: Tác dụng trên suốt chiều dài cọc ván thép

+ Đối với đất dính: Phụ thuộc vào điều kiện chuyển vị của chân cọc

1 Đối với cọc có chân cọc chuyển vị, không có tầng văng chống: Áp lực thủy tĩnh tácdụng xuống một chiều sâu 0,8*(Hm + t)

2 Đối với cọc có chân cọc chuyển vị, có 1 tầng văng chống: Áp lực thủy tĩnh tác

dụng xuống một chiều sâu 0,5*t (t là chiều sâu cọc ngập vào nền tính từ đáy hố

móng)

3 Đối với cọc không có chuyển vị: Áp lực thủy tĩnh chỉ tác dụng trên chiều cao cộtnước tính từ cao độ mực nước tới cao độ mặt nền không thấm

Biểu đồ áp lực thủy tĩnh lên vòng vây cọc ván thép.

+ Trong điều kiện trên cạn hoặc thoát nước:

1 Đối với đất rời: p p s*K p*t

2 Đối với đất dính: p p s*K p*t2* K p*c

+ Trong điều kiện trên ngập nước hoặc không thoát nước:

3 Đối với đất rời: p p dn*K p*t

4 Đối với đất dính bão hòa nước Kp = 1:

Với c là cường độ lực dính của nền đất đã thoát nước (kN/m2)

b, Tải trọng tác dụng lên vòng vây

Vòng vây cọc ván bị mất ổn định khi chân cọc bị đẩy bật khỏi nền do mômen lậtgây ra bởi chênh lệch áp lực trong và ngoài vòng vây

Hiện tượng mất ổn định còn xảy ra khi chân cọc bị xói lở không đủ ngàm vàotrong nền Do vậy mục đích của tính toán ổn định vòng vây CVT là xác định chiều sâu t cần đóng ngập chân cọc vào đất nền so với mặt đất phía có nguy cơ bị chân cọc đẩy lên.

- Sơ đồ tính toán vòng vây cọc ván thép không có tầng văng chống:

Vòng vây cọc ván không có văng chống sử dụng cho trường hợp nước ngập nông,đất trong vòng vây phải đào sâu xuống so với cao độ tự nhiên Giai đoạn dễ xảy ra mất ổnđịnh là khi mới đào xong hố móng, mực nước trong hố móng hạ thấp hơn so với bênngoài là 2m do nước chưa kịp chảy vào, chưa có lớp bê tông bịt đáy

a, Sơ đồ tính toán không văng chống đối với đất rời

CDDM CDTN

MNTC

b, Sơ đồ tính toán không văng chống đối với đất dính

- Sơ đồ tính toán vòng vây cọc ván thép có 1 tầng văng chống:

Đây là sơ đồ tính ổn định vòng vây phổ biến nhất Đối với vòng vây có nhiều tầngvăng chống thì giai đoạn đào lấy đất trong vòng vây mới chỉ lắp một tầng văng chống trêncùng, các tầng tiếp theo chỉ lắp khi đã có lớp bê tông bịt đáy và sau đó bơm cạn nước đếnđâu người ta mới lắp tiếp văng chống đến đó

Trạng thái tính ổn định là giai đoạn đào lấy đất trong vòng vây chưa có lớp bêtông bịt đáy, chênh cao mực nước trong và ngoài vòng vây là 2m

Để dễ dàng thiết lập phương trình cân bằng, trước hết nên chuyển tất cả các lựcchủ động phía trên cao độ đáy móng về điểm đặt lực tại vị trí cọc ván ngàm vào đáy hốmóng (điểm O) Các hợp lực bao gồm : áp lực phân bố q0, lực ngang Q0 và mô men M ,sau đó lập điều kiện cân bằng so với điểm đạt văng chống ( điểm A)

Trường hợp trong vòng vây không phải đào lấy đất mà ngược lại người ta đổ thêmđất vào trong vòng vây để tôn cao nền, khi đó văng chống làm việc như thanh giằng và áplực chủ động là áp lực ngang của đất đắp trong vòng vây Khi đổ đất vào trong vòng vâynước bên trong có thể dâng cao hơn nước ngoài sông nhưng để an toàn có thể coi mựcnước ở hai bên bằng nhau

Khi thành lập phương trình cân bằng, ta sẽ có được phương trình bậc 3 đối với t:

t3 + at2 + bt + c = 0 (*)Giải phương trình trên ta được giá trị của t và giá trị này phải lớn hơn tmin Cọc vánđóng sâu đạt đến độ sâu tính toán t là đảm bảo điều kiện ổn định