Tổng hợp các bài tập tính toán các biện pháp thi công cầu: Như tính độ ổn định của hệ khung cừ, tính ván khuôn, tính toán độ chối của cọc BTCT và chọn búa đóng cọc. Đây là các ví dụ tính toán thực tế để các bạn sinh viên tham khảo
Khoa cầu đờng Bài tập xây dựng cầu Bài tập Cọc BTCT 30ì 30(cm) dài 15m đóng qua lớp đát nh sau: +Lớp cát nhỏ chặt : h1=4m , τ1=2.3(T/m2) +Líp ¸ sÐt : h2=8m , τ2=1.5(T/m2) + Líp sÐt : h3=3.5m , R3=560(T/m2) Yªu cầu: 1.Chọn búa đóng cọc 2.Tính độ chối lý thuyết Bài làm 1.Chọn búa đóng cọc Xác định sức chịu tảI cọc theo đất nền:Po=Qs+Qc đó: +Qs ma sát cọc đất xung quanh cọc Q s = u ∑ m fiτ i hi Thay sè ta cã Qs=4× 0.3× (4× 2.3+8× 1.5+3× 3.5)=38.04(T) +Qc ma sát cọc đất xung quanh cäc Qc=mR× R× F=1× 560× 0.3× 0.3=50.4(T) Nh vËy Po=38.04+50.4=88.44(T) Pgh=Po/(k.m2)=88.44/(0.7ì 1)=126.34(T) Theo công thức kinh nghiệm chọn búa có lực xung kích : W 25Pgh Trong : + W lực xung kích búa (kg.m) + Pgh sức chịu tải giới hạn cọc (T) Vậy ta phải chọn búa có lực xung kÝch : W ≥ 25× 126.34 = 3158.5 kgm = 31.585 (KNm) Chọn búa Berminghamer có đặc trng sau : + Trọng lợng toàn búa Q = 73.4 KN + Trọng lợng phần xung kích Qy =30.7 KN + ChiỊu cao ®Ëp H = 3.66 m + Số lần đập /phút 4060 lần + Năng lỵng xung kÝch W = 101.7 KNm + ChiỊu cao qu¶ bóa h = 4,6 m * KiĨm tra hƯ sè hiƯu dơng cđa bóa Theo c«ng thøc : n= Q+q < n max W Trong ®ã : + Q : trọng lợng toàn búa Q = 73.4 KN + q : trọng lợng cọc, đệm cọc, đệm búa cọc dẫn q =1.1ì 0.3ì 0.3ì 15ì 25=37.125 KN + W : lực xung kích cđa bóa W = 101.7 KNm + HƯ sã hiƯu dụng lớn ; với búa điêzen cọc BTCT nmax = 73.4 + 37.125 n= = 1.08 < 101.7 Vậy búa chọn thoả mãn điều kiện hiệu dơng 2.TÝnh ®é chèi lý thut ®ãng cäc Ta dùng công thức tính độ chối gần : elt = 0,7 n.F W Q + K q × Q +q Pgh Pgh + n F 0,7 Trong ®ã : + n : hƯ sè phơ thc vµo vËt liƯu lµm cäc , cäc BTCT cã n = 150T/m + F : diÖn tÝch tiÕt diÖn cäc F = 0.3ì 0.3=0.09 m2 Bài tập xây dựng cầu Trang1 + + + + + Q : trọng lợng toàn cđa bóa Q = 73.4 (T) q : träng lỵng cọc, đệm cọc, đệm búa cọc dẫn q = 3.7125 (T) Pgh : sức chụ tải giới hạn cđa cäc Pgh = 126.34 T/m2 K : hƯ số phục hồi va chạm, cọc BTCT có đệm gỗ K = 0.2 W : lực xung kích tính toán búa W = 0.9ì 9.81ì QyH = 0.9ì 9.81ì 30.7ì 3.66=992.04(KNm) = 99.204(Tm) Thay số ta đợc : 0.7 × 150 × 0.09 × 99.204 7.34 + 0.2 × 3.7 e lt = × = 0.028(m) = 2.8(cm) 126.34 7.34 + 3.7 126.34( + 150 × 0.09) 0.7 Bài tập 2: Tính tờng cọc ván : + Tính độ chôn sâu cọc ván + Tính mômen uèn + TÝnh néi lùc chèng Cho γ đn =0.9(T/m2) Các kích thớc nh hình vẽ t 6m 3m 1m Bài làm I.Không có bê tông bịt đáy Trờng hợp 1: chống 1.1.Tính độ chôn sâu cọc ván Xét cho TH nguy hiểm hút cạn nớc vòng vây Trong TH đợc tính nh dầm conson ngàm đàn hồi điểm O đất Khi bị ổn định tờng cọc ván bị xoay quanh O áp lực nớc áp lực đất Sơ đồ tính toán nh sau: Trang hđ H Khoa cầu đờng n H t o đnt0 p n2 đn(hđ +t0 ) a n1 Tải trọng tác dụng lên tờng cọc ván bao gồm:áp lực nớc,tải trọng chủ động tải trọng bị động.Để đơn giản ta quy đổi tải trọng phía cao độ đáy móng , sơ đồ tính là: qo mo q0 en o t ea ep γ®nh®λa n1 γnH o b γ®nt0 a n1 đnt0 p n2 Trong : qo= đnì hđì n1 trọng lợng phần đất chênh ( dn h d λa n1 + H ) Mo = (γ dn h d λa n1 + H ) Qo = §iỊu kiƯn ổn định chống lật là: Mao-mMpo=0 Trong đó: Mao=M o+Qoì to+0.5to(Ea+En) t ΣMpo= o E p Ea=γ ®nh®λan1to ; En= nHto ; Ep=0.5ì bì to=0.5ì đnto(pn2-an1)ì to Với : m=0.9 hƯ sè λa=tg (45-ϕ/2)=tg2(45-30/2)=1/3 γ ®n=0.9(T/m3) λp=tg2(45+ϕ/2)=tg2(45+30/2)=3 n1=1.2 ; n2=0.8 hđ=3m ; H=6m Nh ta có: qo=0.9ì 3× 1.2=3.24(T/m) Qo=0.5× (0.9× 32× 1/3× 1.2+62)=19.62(T) Mo=(1/6)× (0.9× 33× 1/3× 1.2+63)=37.62(T.m) →ΣMa(O)=37.62+19.62× to+0.5t2o(0.9× 3× 1/3× 1.2+1× 6)=3.54to2+19.62to+37.6 →ΣMb(O)=1/6× to3ì 0.9ì (3ì 0.8-1/3ì 1.2)=0.3to3 Bài tập xây dựng cầu Trang3 Nh vËy ta cã: 3.54to2+19.62to+37.62-0.9× 0.3 to3=0 hay 0.27 to3-3.54to2-19.62to37.62=0 Giải ta có to=17.6 m.Chiều sâu chôn thực tế t=1.15t0=1.15ì 17.6 20(m) Ta thấy chiều sâu đóng cọc ván nh sâu ta dùng chống để giảm chiều sâu đóng cọc Trờng hợp 2: có tầng chống 2.1.Tính chiều sâu tờng cọc ván Khi có chống , bê tông bịt đáy,xét cho trờng hợp nguy hiểm 1m hút cạn nớc hố móng e1 H o e2 h® e3 e5 e6 t e4 γ®n(h+ t)λan1 ® h γ®nt λp n2 +¸p lùc níc: E =0.5× 1× 1=0.5(T) E =0.5(H-1)2=0.5× 52=12.5(T) E =1× (H-1)=5(T) E =Hì t +Do đất chủ động: E =0.5× n ×λ ×γ a × (h +t)2=0.5ì 1.2ì 1/3ì 0.9ì (3+t)2=0.18ì (3+t)2(T) đn đ +Do áp lực đất bị động: E =0.5ì n ì ì p ì t2 =0.5ì 0.8ì 3ì 0.9ì t2=1.08t2 đn Khi chịu áp lực cọc ván quay quanh O,điều kiện đảm bảo ổn định M(O)=0 Có Σ M(O)=0 hay t H −1 + E ( H + t − 1) − E ( H − + ) − E ( H − 1) − E − E ( H + t − hd ) = 3 3 Thay sè ta cã: E1 t × 0.5 + 1.08t (5 + t ) − 6t (5 + ) − 12.5 × × − × − 0.18 × (3 + t ) (6 − × + t ) = 3 3 Rót gän ta cã: 3.6t3+4.68t2-218.88t-372.6=0 Giải nghiệm t=7.96(m)chiều sâu đóng cọc ván thực tế là:t=1.15t 9(m) Ta thấy chiều sâu đóng cọc lớn lên ta thêm tầng cọc ván nữa,tầng cọc ván cách đáy móng đoạn 3m Trờng hợp 3: có hai tầng chống 3.1.Tính chiều sâu tờng cọc ván Trang Khoa cầu đờng Khi tâm xoay cọc ván điểm tựa tầng chống cuối Các lực tác dụng vào cọc ván bao gồm : áp lực nớc: E =0.5× 4× 4=8(T) E =4× 2=8(T) E =0.5ì 2ì 2=2(T) E =6ì t(T) áp lực đất: +Bị động E =n ì ì ì 1ì 1× 0.5=0.8× 3× 0.9× 1× 1× 0.5=1.08(T) p p p p E =n ×λ ×γ ’× t× t× 0.5=0.8ì 3ì 0.9ì tì tì 0.5=1.08t2(T) +Chủ động E =n ×λ ×γ ’× 1× (2+t)=1.2× 1/3× 0.9× (2+t)=0.36(2+t)(T) a a a a E =n ×λ ×γ ’× (2+t)2× 0.5=1.2ì 1/3ì 0.9ì (2+t)2ì 0.5=0.18(2+t)2(T) Viết phơng trình cân mômen với điểm O ta có:Ma=0.9Mp hay: 1ì 1.1 2×t 2× t 2+t + E5 × + E8 × = 0.9( E × + E + E × + E6 × + E7 (2 + t ) 3 3 2 Thay sè ta cã: E1 × 1× 1× 2×t 2× t 2+t + 1.08 + 1.08t × = 0.9(8 × + + 6t × + 0.36 × (2 + t ) × + 0.18 × × (2 + t ) ) 3 3 2 Hay: 11 02 + 0.72t = 0.9(10.66 + 3t + 0.18 × (2 + t ) + 0.12 × ( + t ) ) Rót gän ta đợc: 0.68t3-4.38t2-3.84t-0.1=0 Giải ta đợc t=7.2(m)chiều sâu đóng cọc thực tế t=1.15ì t 8.2(m) Nh ta chọn giải pháp đóng tầng cọc ván 3.2.Tính cờng độ tờng cọc ván Sơ đồ tính dầm conson ngàm O chịu tác dụng hai lực E E Mômen lớn chân ngàm M max = E1 ì + E5 ì = 11 02(Tm) , vào giá trị 3 mômen max ta chọn loại cọc v¸n Lacxen cã : KÝch thøc mm DiƯn tÝch TiÕt diÖn B H d t tiÕt diÖn Cm2 Lacxe 40 204 14 n 94.3 Khèi lợng Môđun đơn vị quán dài tính (kg/m) Ix(cm4) 74 4640/39 600 Môđun Nơi kháng sản Wx(cm3) xuất 405/2200 SNG Môđun kháng 1m tờng cọc ván Bài tập xây dựng cầu Trang5 Wx=2200(cm3)=M/W=11.02.105/2200=500.9(kg/cm2)