Hướng dẫn giải bài tập kỹ thuật thi công cầu 1

1 Bài toán xác định chiều dài ống vách thép a, Trường hợp cạn - CDDO (Cao độ đỉnh ống) xác định giá trị lớn trường hợp: + Cao CĐTN tối thiểu 0.3 m + Cao MNN tối thiểu m - Giả thiết ống nằm lớp đất, chiều dày lớp đất MNN y: y = CDTN – MNN - Áp lực vữa sét gây chân cọc ống vách thép: (Tính tốn theo áp lưc thủy tĩnh) pv = ( H + a) * γ v Trong đó: + a khoảng cách từ CDTN tới CDDO: a = CDDO – CDTN γv γv + trọng lượng riêng vữa sét, lấy từ = 10,5 tới 12 (kN/m3) - Áp lực chân ống áp lực ngang đất: pd = [ ( q + y * γ d ) + ( H − y ) * γ dn ] * K a Trong đó: + q tải trọng mặt đất tự nhiên bao gồm: Tải trọng thi công qtc = 2,5 kN/m2 Tải trọng thiết bị máy móc máy khoan….qtb lấy theo trọng lượng thiết bị lấy theo bảng sau: (Các giá trị bảng có đơn vị kN/m2) γd + γ dn trọng lượng riêng đất (kN/m3) + trọng lượng đẩy đất (kN/m3) + Ka hệ số áp lực chủ động đất ϕ  K a = tg  450 − ÷ 2  - Phương trình cân áp lực chân ống vách thép: ( H + a) * γ v = [ ( q + y * γ d ) + ( H − y ) * γ dn ] * K a Từ phương trình suy ra: H= q + y * γ d − y * γ dn − γ v * a γ v − γ dn * K a - Ngồi ra, chiều sâu ống vách phải thỏa mãn điều kiện sau: + Nằm chiều sâu xói cục tối thiểu m + Vượt qua phần đất yếu H ≥ 2.Dongvach + - Suy chiều dài ống vách L = H + a b, Trường hợp nước - Chiều sâu ngập nước: Hn = MNTC – CĐTN - Áp lực vữa sét gây chân cọc ống vách thép: (Tính tốn theo áp lưc thủy tĩnh) pv = ( H + H n + 2) * γ v - Áp lực chân ống áp lực ngang đất: pd = [ H * γ dn + H n * γ n ] * K a - Phương trình cân áp lực chân ống vách thép: ( H + H n + 2) * γ v = [ H * γ dn + H n * γ n ] * K a Từ phương trình suy ra: H= H n * γ n * K a − ( H n + 2) * γ v γ v − γ dn * K a - Suy chiều dài ống vách L = H + Hn + Bài tốn ví dụ: Cho biết địa chất vị trí thi cơng móng cọc khoan nhồi với tính chất lý hình vẽ Để ổn định thành vách lỗ khoan, người ta sử dụng ống vách thép vữa sét Bentonit có γ v = 11 (kN / m3 ) Thiết bị khoan có tổng trọng lượng Q = 250 kN, lấy γ n = 10 (kN / m3 ) Hãy xác định chiều dài ống vách thép cần phải sử dụng để ổn định thành vách lỗ khoan? Cho biết địa chất vị trí thi cơng móng cọc khoan nhồi với tính chất lý hình vẽ Để ổn định thành vách lỗ khoan, người ta sử dụng ống vách thép vữa sét Bentonit có γ n = 10 (kN / m3 ) γ v = 11.5 (kN / m3 ) Thiết bị khoan có tổng trọng lượng Q = 350 kN, lấy Hãy xác định chiều dài ống vách thép cần phải sử dụng để ổn định thành vách lỗ khoan? Cho biết địa chất vị trí thi cơng móng cọc khoan nhồi với tính chất lý hình vẽ Để ổn định thành vách lỗ khoan, người ta sử dụng ống vách thép vữa sét Bentonit có γ v = 11.5 (kN / m3 ) Thiết bị khoan có tổng trọng lượng Q = 320 kN, lấy γ n = 10 (kN / m3 ) Hãy xác định chiều dài ống vách thép cần phải sử dụng để ổn định thành vách lỗ khoan? Bài tốn xác định kích thước hố móng đào đất hố móng a, Xác định kích thước hố móng: - Căn vào kích thước bệ móng, điều kiện địa chất móng mà ta xác định kích thước hố móng b, Xác định suất máy đào đất: P = V.n.k1.k2.k3 Trong đó: + V dung tích gầu đào (m3), V = (0.1 – 0.5) m3 + n số chu kỳ hành trình đào đổ gầu máy phút, tính theo cơng thức: n= 60 t + t thời gian chu kỳ (phút) máy đào, t = 0.5 phút + k1 hệ số triết giảm không lấy đầy gầu k1 = 0.95 + k2 hệ số triết giảm thời gian di chuyển k2 = 0.85 + k3 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 lần xe chở được: G Vxe = γd (m3) γd Trong trọng lượng riêng đất, thường (kN/m3) - Thời gian vận chuyển 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 phút Vận tốc di chuyển xe ô tô khoảng km/h L L = + 0.12 (5 phút) Với: + L khoảng cách vận chuyển (km) - Số xe ô tô phối hợp là: N= T P +1 0,9.Vxe + 0,9 hệ số đổ đầy ben + P suất máy đào (m3/h) Bài tốn ví dụ: Cho móng có bệ móng kích thước chiều sau BxLxh = 5x10x2 (m) Móng γd đặt vị trí có lớp đất đắp, độ ẩm tự nhiên, có trọng lượng riêng = 16,5 (kN/m3) Hố móng thi cơng theo biện pháp đào trần máy đào gầu nghịch có dung tích gầu V = 0,2 m3 kết hợp với xe tơ có trọng tải G = 20 (tấn) vận chuyển đất đổ phạm vi L = km Hãy xác định kích thước hố móng cần phải đào, số lượng máy đào số ô tô vận chuyển phối hợp với máy đào? CDSS =2.1 m CDDM = -0.8 m Chú ý: Trọng tải xe lấy khoảng 10 tới 30 Bài tốn tính tốn ván khn gỗ a, Ngun tắc tính tốn chung - Khi tính tốn ván khn thi ta tính tốn theo sơ đồ dầm giản đơn ta tính tốn cho m bề rộng ván lát qv - Cần xét trạng thái giới hạn: + THGH Cường độ: σu = M tt ≤ Ru W σk = N ≤ Rk F Với cấu kiện chịu uốn: Với cấu kiện chịu kéo: + THGH Sử dụng: Với cấu kiện kín (bị vùi lấp): f ql  f  = * ≤ = l 384 EJ  l  250 Với cấu kiện hở : f ql  f  = * ≤ = l 384 EJ  l  400 b, Các hệ số tải trọng sử dụng để tính toán - Đối với THGH Cường độ: + n = 1,1 loại tải trọng trọng lượng đà giáo, ván khuôn + n = 1,2 trọng lượng vữa bê tông , cốt thép + n = 1,3 loại tải trọng khác - Đối với THGH Sử dụng tất lấy hệ số n = c, Tính tốn ván khn thành (Ván khn mố, trụ cầu) * Các tải trọng tác dụng - Áp lực đẩy ngang bê tơng PBT - Lực xung kích dầm bê tông Pxk Pxk = kN/m2 - Lực xung kích đổ bê tơng Pxk + Pxk = kN/m2 thùng chứa tích V < 0,2 m3 ≤ ≤ + Pxk = kN/m2 thùng chứa tích 0.2 V 0,8 m3 + Pxk = kN/m2 thùng chứa tích V > 0,8 m3 Biểu đồ áp lực vữa bê tông lên ván thành a) Vữa không đầm b) Vữa có đầm c) Biểu đồ tính tốn Chú ý: + Khi tính tốn lấy hai loại lực xung kích nêu trên, lấy trường hợp có giá trị lớn hơn, khơng lấy đồng thời hai loại + Nếu chiều cao biểu đồ áp lực H >1 m khơng xét tới tác dụng lực xung kích - Tải trọng gió tiêu chuẩn: Chỉ xét tới kiểm tra ổn định chống lật ván khn có chiều cao lớn m * Tính tốn ván lát đứng - Khi tính tốn xảy trường hợp sau: + Trường hợp 1: lv ≤ H PBT Lúc ta phải quy đổi từ biểu đồ hình thang sang biểu đồ hình chữ nhật, suy giá trị PBTtd = Fbd (2 H − R )* γ BT * R = H 2* H Suy ra: + Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: qvtc = 1* PBTtd *1 (kN/m) qvtt = 1,3*( PBTtd + Pxk ) *1 (kN/m) + Giá trị tải trọng tính tốn: + Trường hợp 2: lv < H (H – R) < lv PBT Lúc ta phải quy đổi từ biểu đồ hình thang sang biểu đồ hình chữ nhật, suy giá trị PBTtd = Fbd (2 H − R ) * γ BT * R = H 2* H Suy ra: + Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: + Giá trị tải trọng tính tốn: + Trường hợp 3: lv < H (H – R) qvtc = 1* PBTtd *1 (kN/m) qvtt = 1,3*( PBTtd + Pxk ) *1 (kN/m) ≥ lv PBT Lúc ta quy đổi từ biểu đồ hình thang sang biểu đồ hình chữ nhật mà sử dụng giá trị PBT Suy ra: + Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: qvtc = 1* PBT *1 (kN/m) qvtt = 1,3*( PBT + Pxk ) *1 (kN/m) + Giá trị tải trọng tính tốn: - Sau tính tốn giá trị qv, từ suy giá trị momen nhịp ván lát tính theo cơng thức: qvtt * lv2 M tt = - Sức kháng uốn ván: b * δ 1* δ W= = 6 - Kiểm toán lại theo trạng thái giới hạn: σu = + TTGH Cường độ: M tt ≤ Ru W f qvtclv  f = * ≤ lv 384 EJ l   = 250 + TTGH Sử dụng: * Tính tốn nẹp ngang - Sơ đồ tính: Ta coi sơ đồ dầm giản đơn qn - Khi tính tốn xảy trường hợp sau: ≥ H dah R + Trường hợp 1: 2lv R a w=(a+1)*H/2 PBT qn Lúc ta phải quy đổi từ biểu đồ hình thang sang biểu đồ hình chữ nhật, suy giá trị PBTtd = Fbd (2 H − R )* γ BT * R = H 2* H Suy ra: + Giá trị tải trọng tiêu chuẩn: qntc = 1* PBTtd * w (kN/m) qntt = 1,3*( PBTtd + Pxk )* w (kN/m) + Giá trị tải trọng tính tốn: + Trường hợp 2: 2lv < H (H – R) 3a) Q p Biểu đồ phân bố dạng hình tam giác p= 2Q 3a + Trường hợp 3: Trường hợp có sử dụng trụ tạm Tiết diện quy ước phần hình chữ nhật có cạnh c 1, c2, c3 bề rộng lấy đơn vị Áp lực tính theo cơng thức sau: Q Q *e p= ± *ρ ∑ ci J Trong đó: ρ + khoảng cách từ trục trung hòa (TTH) tới điểm tìm áp lực + Điểm O trọng tâm tiết diện quy ước Q O p6 p5 p4 p3 p2 - Khoảng cách từ điểm mép đường lao tới trọng tâm tiết diện quy ước: ∑ Si = c1 * y1 + c2 * y2 + c3 * y3 eo = c1 + c2 + c3 ∑F - Độ lệch tâm e (khoảng cách từ vị trí điểm đặt hợp lực tới trọng tâm O): p1 e= l − eo - Mô men quán tính tiết diện quy ước trục thẳng đứng qua O: J = ∑ J i + ∑ Fi * ai2 = p1 = Q Q*e + * ρ1 ∑ ci J p2 = Q Q *e + * ρ2 ∑ ci J p3 = Q Q *e + * ρ3 ∑ ci J p4 = Q Q *e − * ρ4 c ∑ i J p5 = Q Q *e − * ρ5 c ∑ i J p6 = Q Q *e − * ρ6 c ∑ i J c2 c12 c2 + c1 * a12 + + c2 * a22 + + c3 * a32 12 12 12 Suy ra, số lăn tối thiểu đoạn đường lăn thứ i 1, 25* Qi ni = m* g Với Qi diện tích phần biểu đồ áp lực đoạn đường lăn thứ i - Trong thực tế người ta tính tốn số lăn trung bình m chiều dài cuối đường lao vị trí nguy hiểm nhất, lúc Qi = pi * (m) - Lực tác dụng lên trụ tạm diện tích phần biểu đồ áp lực tác dụng lên trụ tạm 7.2.4 Kiểm tra ổn định nhịp lao: + Điều kiện ổn định nhịp lao: Ml ≤ m = 0,8 Mg Trong đó: + Ml momen lực tác dụng để gây cho nhịp + Mg momen lực tác dụng để giữ ổn định cho nhịp MỌT SỐ BẢNG TRA Bảng tra chiều sâu tác dụng đầm Loại đầm Bán kính tác Ghi dụng R (m) Đầm bàn (đầm bề mặt) 0,4 Tính từ mặt bê tơng Đầm dùi (đầm rung trong) 0,7 (0,75) Tính từ mặt bê tơng Đầm gắn cạnh (đầm rung 1,0 Tính từ vị trí gần đầm ngồi) ... chọn vào hai tiêu sau: + Năng lượng xung kích búa: W ≥ 25Pgh (daN. m) Trong đó: + Pgh sức chịu tải cọc theo đất (kN) + W lượng đóng búa (daN. m) + Trọng lượng búa thông qua hệ số thích dụng Qbua +