Thiết kế cầu số 26/P

g cọc: Kiểm tra điều kiện: h ³ 0,7hmin Trong đó: h - chiều sâu của đáy đài. Với g và j -trọng lượng thể tích và góc nội ma sát của đất trên đáy đài. SH - Tổng tải trọng nằm ngang. b - Cạnh của đáy đài theo phương thẳng góc với SH. g= 1.85 (T/m3) ; j = 360 với lớp đất á sét SH=745.010 kN=74.501: Lực ngang tác dụng lên đáy đài (Tổ hợp CĐII mặt cắt II-II) => = 1.95 (m) h = 1.5 m : Chiều sâu chôn móng trong đất. => h > 0,7hmin = 0,7×1.95 = 1.365 (m) Vậy ta tính móng theo móng cọc đài thấp. 3.1.1 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc. Khi móng cọc chịu lực lệch tâm thì xảy ra hiện tượng một số cọc trong móng chịu tải trọng lớn và một số khác chịu tải trọng bé thậm chí có thể có một số chịu kéo. Ta tiến hành kiểm tra theo điều kiện: Đối với cọc chịu nén: Đối với cọc chịu kéo: Trong đó: :Tải trọng tác dụng lên cọc chịu nén nhiều nhất và cọc chịu kéo nhiều nhất. Pn và Pk :Sức chịu tải tính toán của cọc khi chịu nén và khi chịu kéo. Trị số :được xác định theo công thức sau đây: Trong đó: N : Tổng tải trọng thẳng đứng tại cao trình đáy đài; N = 12380.107 (kN). (TTGH cường độ I) n : Số lượng cọc trong móng; n = 18. M : Tổng môment của tải trọng ngoài so với trục đi qua trọng tâm của các tiết diện cọc tại cao trình đáy đài (trục y-y trên hình vẽ). M = 3.472 (kN.m). Khoảng cách từ trọng tâm cọc chịu nén nhiều nhất và chịu kéo nhiều nhất đến trục y’-y’; :Khoảng cách từ trọng tâm trục thứ i bất kỳ tới trục y’-y’. x1 = x1' 0.75 m x2 = x2' 1.95 m x3 = x3' 3.15 m xmax= 3.15 m Σxi2 = 85.73 m y1 = y1' 0 m y2 = y2' 0.75 m ymax= 0.75 m Σyi2 = 6.75 m n = 18 cọc Trạng thái giới hạn Lực dọc Dọc cầu Ngang cầu Pomax Pomin Ptt Kết luận N(kN) Mx My (kN) (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) Sử dụng 8172.388 5369.396 1220.548 901.410 125.261 984.78 Đạt Cường độ I 12380.107 0.000 3.472 688.170 687.398 984.78 Đạt Vì > 0 Þ cả ba hàng cọc đều chịu nén, do đó không cần phải kiểm tra điều kiện này. 3.1.2. Kiểm tra cường độ của nền đất và làm việc của móng. Kiểm tra cường độ của đất tại đáy móng khối quy ước: Kiểm tra móng cọc như móng khối tương đương đặt tại phần ba độ sâu chôn cọc Tính diện tích đáy móng tương đương: Kích thước theo phương dọc cầu : B = 8.67 (m) . Kích thước theo phương ngang cầu : L = 11.19 (m) . Þ Diện tích của đáy móng khối quy ước là : Fqu = L.B = 11.19x8.67 = 97.01 (m2 ) Mômen chống uốn của móng theo phương dọc cầu : W = = Tải trọng thẳng đứng tại đáy móng khối quy ước : Khối lượng của cọc trong móng : Vc = 18×0,4×0,4×14.5 = 41.76 (m3) . Khối lượng của đất trong móng khối quy ước là :( Trừ một phần của móng ) Vđ = Fqu.H =97.01×14.5 = 1406.645 (m3). ® Khối lượng đất trừ khối lượng cọc là : Vđ - Vc = 1406.645 – 41.76 = 1364.885(m3) Dung trọng tính đổi của các lớp đất lấy trung bình : gtb = 18.5 (KN/m3) . Vậy trọng lượng của khối đất là : Mđ = 1364.885×18.5 = 25250.37 (kN) . Duyệt ứng suất lớn nhất tại đáy móng khối quy ước: Tổ hợp cường độ I có N = 12380.107(kN); M = 3.472( kN.m ); Þ Lực thẳng đứng tại đáy móng khối quy ước là : NTT = 25250.37 + 12380.107 + 41.76×25 = 38723.702 (KN) Ứng suất tại mặt phẳng đáy đài là : dtb = = = 399.172 (kN/m2) dmax = = = 420.269 (kN/m2) Cường độ của đất nền tại đáy móng khối quy ước là : Rtc = qp Trong đó: qp = 6,166 MPa. Sức kháng của đất nền tại cao độ mũi cọc phụ thuộc vào chỉ số SPT đã tính ở phần sơ bộ. Rtc = 984.78 (kN/m2) Điều kiện kiểm tra: có Vậy điều kiện kiểm tra được thỏa mãn. 3.2. Tính toán, kiểm tra độ lún móng cọc: . Điều kiện kiểm tra : S ≤ Độ lún của nhóm cọc trong đất rời có thể tính như sau: Sử dụng SPT (10.7.2.3.3-1) Trong đó: (10.7.2.3.3-3) X: Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm). X=2900 (mm) r: Độ lún của nhóm cọc (mm). I: Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chon có hiệu của nhóm. D’: Độ sâu có hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm). Db: Độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực: Ncorr : Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ trên độ sâu X phía dưới đế móng tương đương (Búa/300mm). N: Số đếm SPT đo trong khoảng lún (Búa /300mm). sv’: Ứng suất thẳng đứng có hiệu (MPa). Trong đó: : dung trọng của lớp đất thứ i (T/m3) lấy giá trị trung bình 18.5 KN/m3. hi : chiều sâu của lớp đất thứ i (m) lấy toàn bộ gần đúng 14.5 m. N : số đếm SPT trong khoảng lún (búa/300mm) lấy giá trị trung bình kết quả từ phụ lục ta có N = 38. q : Áp lực móng tính tác dụng tại 2Db/3 . Áp lực này bằng bằng với tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm cọc chia bởi diện tích móng tương đương và không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa các cọc (MPa). Tính ứng suất hữu hiệu dưới đáy móng tương đương Lớp đất chiều dày(m) γ(kN/m3) σ'v(Mpa) 1 5 18.5 0.273 2 9.5 19 Tính toán độ lún của nhóm cọc q(Mpa) X(mm) Db(mm) D' I N(búa/300mm) NCOIT σ'v(MPa) ρ(mm) 0.1 2900 14500 9666.66 0.58 38 23.67 0.273 47.50 Độ lún cho phép: Theo phụ bảng 19 - phụ lục VII , sách tính toán móng cọc (Lê Đức Thắng) Ta lấy : = 1,5( cm ) . Vậy ρ = 47.50 thoả mãn độ lún cho phép. 3.3.Tính toán đài cọc: * Tính toán đài cọc gồm : Tính toán chọc thủng . Tính toán phá hoại theo mặt phẳng nghiêng . Tính toán chịu uốn . Địa chất các lớp đất mà cọc đi qua là : Lớp 1 : lớp á sét . Góc ma sát trong j = 380 . Lớp 2 : lớp sét nữa cứng . Góc ma sát trong j = 360 . Qua sơ đồ tính của bệ móng ta thấy cọc bố trí trong lăng thể phá hoại nên không xảy ra hiện tượng chọc thủng. Tính toán nội lực tại các mặt cắt : Mômen tại mặt cắt B- B và C-C do các phản lực đầu cọc gây ra Mặt cắt B- B cách mép ngoài thân trụ một khoảng R/3 = 60/3 = 20 cm Momen và lực cắt do phản lực đầu cọc gây ra tại các tiết diện như sau: M = ; V = Trong đó: Poi - là phản lực đầu cọc thứ i ri – là khoảng cách từ cọc thứ i đến mặt cắt đang xét Để đơn giản và thiên về an toàn lấy Poi = Pomax để tính toán Tính toán mômen và lực cắt tại mặt cắt B-B do phản lực đầu cọc gây ra Trạng thái giới hạn Pomax(kN) Số cọc trong hàng K/C từ tim hàng cọcđến mặt cắt B-B(m) Nội lực tại mặt cắt C-C V(kN) M(kN.m) Sử dụng 901.410 3 0.4 2704.230 1081.692 Cường độ I 688.170 3 0.4 2492.322 996.929 Cường độ II 925.120 3 0.4 2775.360 1110.144 Cường độ III 752.285 3 0.4 2256.855 902.742 Tính toán mômen và lực cắt tại mặt cắt C-C do phản lực đầu cọc gây ra Trạng thái giới hạn Pomax(kN) Số cọc trong hàng K/C từ tim hàng cọcđến mặt cắt B-B(m) Nội lực tại mặt cắt C-C V(kN) M(kN.m) Sử dụng 901.410 6 0.0 5408.460 0.000 Cường độ I 688.170 6 0.0 4984.644 0.000 Cường độ II 925.120 6 0.0 5550.720 0.000 Cường độ III 752.285 6 0.0 4513.710 0.000 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn mặt cắt B-B: Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị Bề rộng mặt cắt b,bw 7.00 m Chiều cao mặt cắt d 1.50 m Chiều cao có hiệu của mặt cắt h 1.40 m Chiều dày lớp phủ bê tông dc 0.1 m Cường độ thép fy 420 MPa Môđun đàn hồi của thép Es 200000 MPa Cường độ bê tông f'c 30 MPa Trọng lượng riêng của bê tông γc 25 kN/m3 Môđun đàn hồi của bê tông Ec 28561 MPa 3.4.Kiểm tra cấu kiện chịu uốn: Tổ hợp dùng để kiểm tra là Cường độ I Mx =996.929(kN.m) N = 2492.322(kN) Hệ số sức kháng f = 0.9 Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất b1 = 0.85 Diện tích cốt thép thường chịu kéo = 13 D16; AS = 201.1x13=2614.3mm2. Ta có : Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén : c = = 20.26 mm Hệ số sức kháng f = 0.9 Chiều dày khối ứng suất tương đương : a = c . b1 = 20.26 x0,85 = 1.72 (cm). Kiểm tra tiết diện chịu uốn : Sức kháng uốn : Mr = fMn Mn = AS.fy. = 26.14.3x42x = 1573.88 (kN.m) hay Mn = 1573.88 (kN.m) Þ Mr = 0,9. 1573.88= 1416.49 (kN.m) Vậy ta có : Mr = 1416.49 (kN.m) > Mu = 996.929(kN.m) Þ Đạt. Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa : Hàm lượng thép tối đa phải được giới hạn sao cho : £ 0.42 Trong đó: c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà (mm) de : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm lực kéo của cốt thép chịu kéo (mm), de = (1500-50-16/2) =1442mm. Ta có : = = 0.014 < 0.42 Þ Đạt. 3.5.Kiểm tra cấu kiện chịu cắt: Tổ hợp dùng để kiểm tra là Cường độ I. Mx= 996.929(kN.m) Vu =N = 2492.322(kN) Sức kháng cắt của cấu kiện: Vr=f.Vn. f:Hệ số sức kháng. f = 0,9 Vn:Sức kháng cắt danh định. Sức kháng cắt danh định lấy giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị sau: Vn = Vc + Vs (5.8.3.3-1) Vn = 0,25.f’c.bv.dv (5.8.3.3-2) Trong đó: Sức kháng danh định của mặt cắt bê tông: Vc= 0,083.β..bv.dv Sức kháng danh định do cốt thép chịu cắt: dv: dv = max(ds - ; 0,9.de ; 0,72.h) dv = 1442 mm. bv: Bề rộng bụng hữu hiệu được lấy bằng bề rộng bụng nhỏ nhất trong phạm vi chiều cao dv. bv = bw= 4000 mm. s: Cự ly cốt thép đai (mm). s = 200 mm. β: Hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo được quy định trong điều 5.8.3.4. b = 2,0 θ: Góc nghiêng của ứng suất nén chéo được xác định trong điều 5.8.3.4 (độ). q = 45o Av:Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm2). Thay các giá trị vào các công thức ta có: Vc = 19622.66 (kN) Þ 0,9.Vc = 17660.39 (kN) Thấy 0,9.Vc = 17660.39 kN > Vu = 2492.322 (kN) nên bê tông đã đủ khả năng chịu cắt. Ta chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo. Kiểm tra khả năng chịu cắt: Vr > Vu Đạt. 3.6. Kiểm tra nứt: Tổ hợp dung để kiểm tra là:Sử dụng. Mx= 1081.692 (kN.m) Các cấu kiện phải được cấu tạo sao cho ứng suất kéo trong cốt thép thường ở trạng thái giới hạn sử dụng fsa không vượt quá: Và fsa£ fs= Trong đó: dc : Chiều cao phần bê tông tính từ thớ ngoài cùng chịu kéo đến trọng tâm cốt thép đặt gần nhất (mm), nhằm mục đích tính toán phải lấy chiều dày tịnh của lớp bêtông bảo vệ không được lớn hơn 50mm. A: Diện tích bêtông ở vùng chịu kéo có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo chia cho số thanh cốt thép =bt/n (mm2), trong đó n là số thanh thép ở vùng chịu kéo, t=2ds với 2 lớp thép. Z: Thông số bề rộng vết nứt (N/mm), đại lượng Z không được lấy vượt quá 30000N/mm đối với các cấu kiện trong điều kiện môi trường thông thường. Lấy Z=25000 N/m. Ms:Mô men lớn nhất của tổ hợp tải trọng sử dụng. As:Tổng diện tích cốt thép chịu kéo: As = 2614.3 mm2. n:Tỉ số mô đun đàn hồi. n=Es/Ec =200000/28561 = 7.7 r:Hàm lượng cốt thép. = 0.069(%). j = 1- k/3 dc = 58 mm. A=1500x58x2/13= 13384.61 mm2 n r k j Ms As fs 0,6.fy fas Kiểm tra % kN.m mm2 MPa MPa MPa fas<0,6fy fas<fs 7.7 0.069 0.648 0.784 1081.692 2614.3 351.83 252 212.01 ĐẠT ĐẠT Kiểm tra cấu kiện chịu uốn mặt cắt C-C: Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị Bề rộng mặt cắt b,bw 7.0 m Chiều cao mặt cắt d 1.5 m Chiều cao có hiệu của mặt cắt h 1.4 m Chiều dày lớp phủ bê tông dc 0.1 m Cường độ thép fy 420 MPa Môđun đàn hồi của thép Es 200000 MPa Cường độ bê tông f'c 30 MPa Trọng lượng riêng của bê tông γc 25 kN/m3 Môđun đàn hồi của bê tông Ec 28561 MPa * Kiểm tra cấu kiện chịu uốn: Tổ hợp dùng để kiểm tra là Cường độ I Mx = 0.00 (kN.m) N = 4984.644(kN) Vì ta có Mx = 0.00 (kN.m) nên không cần kiểm tra chịu uốn. Kiểm tra cấu kiện chịu cắt: Tổ hợp dùng để kiểm tra là Cường độ I. Vu =N = 4984.644(kN) Sức kháng cắt của cấu kiện: Vr=f.Vn. f:Hệ số sức kháng. f = 0,9 Vn:Sức kháng cắt danh định. Sức kháng cắt danh định lấy giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị sau: Vn = Vc + Vs (5.8.3.3-1) Vn = 0,25.f’c.bv.dv (5.8.3.3-2) Trong đó: Sức kháng danh định của mặt cắt bê tông: Vc= 0,083.β..bv.dv Sức kháng danh định do cốt thép chịu cắt: dv: dv = max(ds - ; 0,9.de ; 0,72.h) dv = 1442 mm. bv: Bề rộng bụng hữu hiệu được lấy bằng bề rộng bụng nhỏ nhất trong phạm vi chiều cao dv. bv = bw= 7000 mm. s: Cự ly cốt thép đai (mm). s = 200 mm. β: Hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo được quy định trong điều 5.8.3.4. b = 2,0 θ: Góc nghiêng của ứng suất nén chéo được xác định trong điều 5.8.3.4 (độ). q = 45o Av:Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm2). Thay các giá trị vào các công thức ta có: Vc = 34339.66(kN) Þ 0,9.Vc = 30905.69 (kN) Thấy 0,9.Vc = 30905.69 kN > Vu = 4984.644(kN) nên bê tông đã đủ khả năng chịu cắt. Ta chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo. Kiểm tra khả năng chịu cắt: Vr > Vu Đạt. V.Kiểm tra cường độ của cọc khi vận chuyển và treo lên giá búa: Sơ đồ tính cọc và biểu đồ nội lực Dùng cọc có tiết diện 40x40 (cm); bê tông cọc có f’c =30MPa, chiều dài cọc L=15.00(m), trong đó phần đập đầu cọc và phần cọc ngàm vào trong đài là 0.5(m). Để thuận tiện trong thi công, cọc được phân làm 2 đoạn: đoạn 1 dài 8.0m, đoạn 2 dài 7.0 m Khi vận chuyển ta làm 2 móc cẩu cách đều 2 đầu cọc 1 khoảng (a), tính cọc L=8.0m .Þ a = 0.207xL = 0.207×8.0 = 1.65(m) Khi treo cọc lên giá búa để đóng ta làm 1 móc cẩu cách đầu trên của cọc 1 khoảng bằng (b) Þ b = 0.294xL = 0.294×8 = 2.35 (m) Để kiểm toán ta lấy trường hợp bất lợi nhất là khi treo cọc lên giá búa để đóng. Khi cẩu cọc thì trong cọc phát sinh ra một nội lực: Mmax = 0.043ql2 = 0.043x4.0x82 = 11.008 (kN.m) Với q=25x(0.4x0.4)=4.00 kN/m Khi dựng cọc thì trong cọc phát sinh ra một nội lực: Mmax = 0.086ql2 = 0.086x4.0x82 = 22.016(kN.m) Theo sản xuất và thiết kế ta dùng As = 8f20=2513 mm2, do đó tại biên dưới ta đặt thành 3 thanh f20 có diện tích cốt thép là A’s = 942mm2) Hệ số sức kháng f = 0.9 Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất b1 = 0.85 Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén : Chiều dày khối ứng suất tương đương: a = c . b1 = 0.45x0.85 = 0.382(cm). 1. Kiểm tra tiết diện chịu uốn : Sức kháng uốn: Mr = fMn Mn = AS.fy. = 9x42 =13535.80(kN.cm) Mn = 135.35 (kN.m)Þ Mr = 0.9x135.35=121.815 (kN.m) Vậy ta có : Mr = 121.815(kN.m) > Mu = 22.016 (kN.m) Þ Đạt. PHẦN 3 THIẾT KẾ THI CÔNG 20% NỘI DUNG: -THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T4 -THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP CHƯƠNG I. THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1 I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ - Cao độ mũi cọc : -11.30 (m) - Cao độ đáy bệ : +3.20 (m) - Mực nước thấp nhất : +5.00 (m) - Mực nước thông thuyền : +7.50 (m) - Mực nước cao nhất : +11.50 (m) - Mực nước thi công : +5.00 (m) Đại chất khu vực đặt trụ : - Lớp 1 : Á sét - Lớp 2 : Sét nữa cứng - Lớp 3 : Á cát dày vô cùng II. SƠ LƯỢC VỀ ĐẶC ĐIỂM XÂY DỰNG 1. Các đặc điểm thi công : 1.1. Vật liệu : Qua khảo sát và thăm dò thì vật liệu như đá, cát, sỏi ở địa phương đủ đảm bảo về yêu cầu khai thác và chất lượng để phục vụ cho công trình , giá thành khá rẻ đáp ứng được nhu cầu xây dựng công trình. Bên cạnh thuận lợi trên còn có thuận lợi nữa là công trình gần cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng chủ yếu như xăng và các loại vật liệu bán thành phẩm. Các con đường dẩn đến công trình còn khai thác được , thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu đến công trình , ở hai đầu bải sông còn rộng thuận lợi cho việc xây dựng lán trại, công trình phụ, bải đúc cọc. Nguồn điện chiếu sáng phục vụ cho việc xây dựng và sinh hoạt được đảm bảo và cung cấp đầy đủ 24/24. - Tình hình dân cư khu vực này không nhiều nhưng rất ý thức tự giác và tinh thần bảo vệ cao sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng và bảo vệ tài sản công trình. 1.2. Nhân lực và máy móc - thiết bị : Là đơn vị thi công cầu có nhiều kinh nghiệm trong việc xây dựng cầu, đã thi công được nhiều công trình và đang hoạt động tốt. Đơn vị có đội ngủ cán bộ và công nhân trình độ có kinh nghiệm và tay nghề cao, lực lượng công nhân lao động giàu kinh nghiệm, số lượng và chất lượng đảm bảo phục vụ công trình đến ngày hoàn thành. Phượng tiện và máy móc thi công khá đầy đủ và phong phú, đủ năng lực thi công những công trình lớn đặc biệt là tính đồng bộ và hiện đại đảm bảo cơ giới hóa công tác thi công ở các hạng mục, các công trình khác nhau .. 1.3. Điều kiện khí hậu và dân cư : - Khu vực xây dựng cầu thuộc vùng khí hậu nhiệt đới, gió mùa, nóng ẩm. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đến tháng giêng năm sau, các tháng còn lại là tháng nắng. Nhiệt độ giữa mùa mưa và mùa nắng chênh lệch khá lớn. Thời gian thi công cầu thuận lợi nhất trong năm là từ tháng 3 đến tháng 9. - Dân cư nơi xây dựng cầu có mật độ trung bình. Hầu hết nhân dân khu vực này làm nông nghiệp nên đơn vị thi công có thuận lợi thuê mướn lao động tại chỗ khi nông nhàn để thi công những công việc đơn giản, không yêu cầu cao về kỹ thuật, giá thuê lao động không cao. Thời gian thi công khá dài nên việc tổ chức kho bãi, lán trại là rất cần thiết. Xây dựng kho bãi nơi khô ráo, chắc chắn, đảm bảo an toàn và gần công trường nhằm đảm bảo bảo quản nguyên vật liệu tốt trong quá trình thi công công trình. Láng trại được xây dựng gần nơi làm việc tạo điều kiện sinh hoạt thoải mái cho cán bộ, công nhân trong thời gian thi công. Mặt bằng xây dựng với diện tích đủ rộng cho thi công, bằng phẳng có đường tạm dành cho lưu thông trong phạm vi thi công, công trường dễ dàng di chuyển máy móc xe cộ , vật liệu và nguyên vật liệu bán thành phẩm. Xây dựng bãi đúc cọc, nền làm bằng CPĐD đầm chặt dày 10cm. Đây là công trình trọng điểm của tỉnh nên được các cơ quan giúp đở về mọi mặt tạo điều kiện tốt nhất để đơn vị thi công hoàn thành tốt công trình. Dân cư trong khu vưc ổn định, an ninh xã hội đảm bảo chính quyền tạo điều kiện thuận lợi cho nơi ăn ở sinh hoạt của cán bộ và công nhân, tổ chức giúp đỡ việc bảo vệ tài sản công trình. - Với những đặc điểm nêu trên công trình xây dựng có những điều kiện thuận lợi về kinh tế, kỹ thuật, những thuận lợi trên là rất cơ bản và cần thiết, bên cạnh những thuận lợi trên còn tồn tại những khó khăn nhưng đơn vị sẽ khắc phục được vì vậy công trình sẽ xây dựng đúng tiến độ và đảm bảo an toàn, và công trình đạt chất lượng cao. III.ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THI CÔNG: 1.Thi công bằng phương pháp đào trần: Theo phương pháp này ta có thể dùng máy đào gàu nghịch để đào hố móng .Với chiều cao đào 1.5 m (không quá lớn),đất á sét nên ta có thể dùng phương pháp này được. 2.Thi công bằng phương pháp đào trần có chống vách: Theo phương pháp này ta có thể dùng cọc ván đóng vây xung quanh rồi dùng máy đào gàu nghịch để đào đất trong hố móng. 3. So sánh chọn phương án thi công: Cả hai phương án thi công trên đều có những ưu,nhược điểm riêng.Vì vậy để đảm bảo tính hiệu quả , hợp lý nhất ta đi phân tích so sánh 2 phương án trên: Điều kiện thi công là trên thành hố móng có đất đắp và có phương tiện máy móc và con người nên đòi hỏi thành hố móng phải đảm bảo độ ổn định cao. Địa chất của lớp đất đào móng là á sét , vì vậy đòi hỏi phải chọn phương pháp thi công sao cho hố móng đạt yêu cầu thi công. *Phương án 1: thi công bằng phương pháp đào trần -Ưu điểm : +Thi công đơn giản,không đòi hỏi thiết bị thi công phức tạp +Thời gian thi công nhanh, thích hợp với mọi đơn vị thi công +Không yêu cầu cao về trình độ kỹ thuật -Nhược điểm : +Trong quá trính thi công phải đặc biệt chú ý đến độ ổn định mái dốc +Khối lượng đào đất lớn *Phương án 2:thi công bằng phương pháp đào trần có chống vách -Ưu điểm : +Khối lượng đất đào nhỏ +Độ ổn định của thành hố cao -Nhược điểm : +Thi công phức tạp hơn,yêu cầu độ chính xác cao +Đòi hỏi phải có thiết bị thi công chuyên dụng +Kéo dài thời gian thi công +Chi phí thi công lớn -Kết luận: từ những so sánh trên , ta chọn phương án 1 để thi công hố móng. IV. TRÌNH TỰ THI CÔNG CHUNG : Trụ số 1 là dạng trụ thân hẹp móng cọc đài thấp, phần bệ trụ nằm trong mặt đất tự nhiên là 1.30 m, khi thi công để làm móng thì ta đào lớp đất này đi kết hợp đê quai ngăn dòng , thi công xong bệ trụ ta sẽ dùng đất đắp lại. Cọc đóng cho trụ là dạng cọc ma sát dài 15m, kể từ đáy bệ, tiết diện cọc là 40×40(cm), vì cọc dài nên sản xuất thành 2 đốt để đóng. Ở đây với lớp đất không lớn lắm và mực nước mặt rát thấp, qua đo đạc mực nước tại thời điểm thi công +5.0 m. Với mực nước như vậy để thi công bệ cọc ta không cần phải dùng biện pháp chắn nước chỉ đắp đất tạo đường dẫn ra vị trí thi công, ở đây phần bệ móng nằm trong lớp á sét khi thi công phần bệ móng ta chỉ cần làm lớp bê tông đệm dày 20cm là đủ để chắn nước thấm và làm vệ sinh hố móng trước khi thi công đài. Ở đây ta tiến hành đóng cọc bằng búa diezen sau đó đào đất hố móng bằng máy đào gàu nghịch kết hợp đắp đê quai ngăn dòng, bơm nước ra hết hố móng, sau đó tiến hành đập đầu cọc bằng nhân công, đổ bê tông lớp đệm sau đó tiến hành lắp dựng ván khuôn, cốt thép rồi đổ bê tông bệ móng. Khi thi công ta cho cọc ngàm vào bệ móng một đoạn là 0,15m và phần đầu cọc cần xử lý là 0,35m. Việc thi công móng cọc trước tiên phải chuẩn bị vật liệu, vật liệu bán thành phẩm, đặc biệt là cọc. - Chuẩn bị lán trại làm nơi ở cho cán bộ và công nhân, kho, bãi chứa vật tư, vật liệu; chuẩn bị mặt bằng thi công, mặt bằng để đúc cọc và các cấu kiện khác...... Có thể hình dung quá trình thi công trụ qua các bước như sau: - Đúc cọc - Định vị tim, trụ cầu. - Làm đường dẫn. - Thi công đóng cọc (sau khi đã đóng thử). - Đào đất đến cao độ đáy trụ theo thiết kế. Kết hợp đắp đê quai ngăn dòng. - Đập đầu cọc, uốn cốt thép và làm lớp đệm. - Lắp đặt ván khuôn, lắp đặt cốt thép, đổ bê tông lần lượt bệ móng, thân trụ, xà mũ. - Tiến hành công tác hoàn thiện. V. THI CÔNG CÁC HẠNG MỤC 1. Dọn dẹp mặt bằng thi công : Trong nội dung này cần tiến hành san lấp, dọn dẹp mặt bằng cho phẳng, tăng cường độ nền đất tại nơi đúc cọc cần gia cố thêm lớp đất tốt, lu lèn tăng cường lớp đất gia cố đủ chặt để đúc cọc và đặt giá búa trong quá trình đóng cọc. Bãi đúc cọc cần tiến hành rải 1 lớp cát đệm để tạo mặt phẳng. 2. Xây dựng nhà ở ,lán trại cho công nhân: Công tác này tiến hành sau khi dọn dẹp mặt bằng xong.Vận chuyển gỗ,tôn,...để xây dựng lán trại cho công nhân và xây dựng kho bãi chứa vật liệu.Kết nối và xây dựng hệ thống điện ,nước phục vụ trong quá trình thi công. 3. Chuẩn bị vật liệu và đúc cọc : Vật liệu sau khi được vận chuyển đến công trường được tập kết ở kho bãi cách công trình không xa. Vật liệu gồm : Sắt thép, xi măng, đá các loại, cát.......và khuôn đúc đủ và đúng chủng loại phục vụ cho thi công. Sau khi chuẩn bị các điều kiện về vật liệu, ta tiến hành đúc cọc bằng cách đúc xen kẽ giữa các cọc. Khi bê tông đúc cọc đạt 25% cường độ theo thiết kế, ta tiến hành tháo ván khuôn và tiếp tục đúc các cọc tiếp theo. Trong quá trình đúc các cọc tiếp theo, ta tiến hành tưới nước bảo dưỡng các cọc đã gỡ ván khuôn để đảm bảo cho các hạt xi măng còn lại chưa thuỷ phân hết trong quá trình trộn cấp phối đúc cọc tiếp tục thuỷ phân hết và đảm bảo cho cọc không nứt. SƠ ĐỒ ĐÚC CỌC Khi bê tông đúc cọc đạt 75% cường độ theo thiết kế mới được tiến hành di chuyển cọc đến nơi tập kết trong phạm vi ngắn. Khi cọc đạt 100% cường độ mới vận chuyển tới chân công trình và tiến hành dựng, đóng cọc. 180m 15m 900 900 B1 B B2 900 900 600 600 103,92m 103,92m 20m 20m A1 A A2 600 600 4. Định vị tim trụ : - AA1, AA2 : Là các đường chuẩn đo chính xác. Cách xác định : Dùng 3 máy kinh vĩ xác định tim trụ, cụ thể : + Đặt 1 máy tại A nhìn về điểm B (theo hướng tim cầu) + Đặt 1 máy tại A1 nhìn về A và quay 1 góc 600. + Đặt 1 máy tại A2 nhìn về A và cũng quay 1 góc 600. (A Cách A1 và A cách A2 bằng nhau và bàng 20.0(m) ) Giao hộicủa 3 hướng là tim trụ T1 Tại điểm B, ta tiến hành tương tự, sau đó tiến hành bình sai. 5. Thi công đóng cọc : Sau khi đúc cọc đã đủ 100% cường độ theo thiết kế và đã xác định chính xác tim trụ cầu, ta tiến hành thi công đóng cọc trụ bằng búa đóng cọc Diezel. Khi chọn búa đóng cọc ta phải căn cứ vào các yếu tố sau : Loại búa sử dụng rất ảnh hưởng đến hiệu quả công tác đóng cọc, tùy theo trọng lượng cọc, độ sâu đóng cọc, yêu cầu khả năng chịu lực của cọc và điều kiện thi công để chọn búa cho hợp lý. Theo công thức kinh nghiệm năng lượng W của một nhát búa ít nhất phải lớn hơn 25 lần sức chịu tải giới hạn của cọc. - Năng lượng xung kích của búa phải đảm bảo : W ³ 25 Pgh (N.m) Trong đó : W : Năng lượng xung kích của búa. Pgh : Khả năng chịu lực giới hạn của cọc, Pgh = Với P0 : sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền (KN) (tính ở sơ bộ) P0 = 984.78 (KN) K : Hệ số đồng nhất của đất, K = 0,70 m : Hệ số điều kiện làm việc, phụ thuộc vào số lượng cọc, cấu tạo bệ móng m = 1. Þ Pgh = = 1094.15 (KN) Vậy : W 25x1094.15 = 27353.75 (KN.m) Với số liệu tính toán trên, ta chọn búa Diezel kiểu ống đứng SP – 41A . Búa có các thông kỹ thuật sau : + Trọng lượng búa : 1,8 (T) + Trọng lượng toàn bộ : 5 (T) + Kích thước giới hạn : cao 4,35 (m), rộng 0,55 (m) + Năng lượng xung kích : 32 (kN.m) + Tần số va đập : (44 ¸ 55) lần/phút + Độ cao nâng búa lớn nhất : 3(m) - Hệ số thích dụng của búa : K=9,81 £ Kmax Trong đó : Q : Trọng lượng toàn bộ của búa (Q = 5 (T) = 5000(KG)) q : Trọng lượng của cọc, đệm đầu cọc, đệm búa, cọc đệm q= 2.5x0,42x8 + 2 + 2 = 7,2 (T) = 7200 (KG) W : Năng lượng xung kích của búa đã chọn. W = 32000 (N.m) Ta có : K = 9,81. = 3,74 Kmax là hệ số tra bảng , ứng với cọc BTCT Kmax = 6 > K = 3,74 Þ Đạt yêu cầu về hệ số sử dụng búa. - Tính toán độ chối của cọc : Trước khi cẩu cọc vào giá búa để đóng cần đánh dấu cọc theo chiều dài bằng các vệt sơn đỏ để tiện cho việc theo giỏi độ lún xuống của cọc trong quá trình đóng, ở đuôi cọc đánh các vệt sơn với khoảng cách độ 1(m) và càng giảm dần về đầu cọc đến 20; 10; 5 (cm). Cọc phải đóng cho đến khi đạt được cao độ thiết kế. Độ chối của cọc được tính theo công thức : e = . Trong đó : Q : Trọng lượng toàn bộ của búa; Q = 5 (T) q : Trọng lượng của cọc, đệm cọc, đệm búa, cọc dẫn ; q = 7,2 (T) m : Hệ số an toàn ; m = 0,5 cho công trình vĩnh cửu . n : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cọc và hạ cọc : n = 1470 . k : Hệ số phục hồi phụ thuộc vào vật liệu làm cọc : k = 0,2 . F : Diện tích tiết diện của cọc : F = 0,4×0,4 = 0,16 (m2). P : Tải trọng giới hạn của cọc. P = 984.74 kN H : Độ cao rơi của búa : H = 3 m. e = x = 0.0042 (m) = 4.20 (mm) Trong quá trình đóng cọc cần phải theo dõi độ chối của búa. Tuy nhiên cũng cần chú ý đến hiện tượng chối giả khi đóng cọc. Nếu sau khi đóng cọc xong mà tiến hành kiểm tra ngay độ chối thì sẽ cho kết quả không chính xác, đó là hiện tượng chối giả. Cọc được đóng vào lớp á sét do đó sẽ thu được độ chối < độ chối thực tế. Cần phải cho nghỉ 2 - 3 ngày cho tính chất cuả đất phục hồi thì mới đóng cọc. Độ chối không được nhỏ quá mà cũng không được lớn quá, thực tế từ 2 - 5 mm. Nếu nhỏ hơn 2 mm thì cần chọn lại búa nặng hơn. Trong thực tế có thể xảy ra các trường hợp sau: Khi đóng đến cao độ thiết kế mà chưa đạt độ chối (> etk ) thì phải tiếp tục đóng nữa cho đến khi đủ độ chối. Nếu đóng chưa đến cao độ thiết kế mà đủ độ chối thì có thể không cần đóng nữa nhưng phải đúng với loại búa tính độ chối và đúng với năng lực xung kích tính toán. -Chọn giá búa: Giá búa dùng để hạ cọc, nhắc đặt búa, định hướng chiều di chuyển của hệ cọc và búa trong quá trình đóng cọc. Chiều cao cần thiết của giá búa xác định theo công thức: H = h1 + h2 + h3 + h4 » h1 + h2 + h3 Trong đó: h1 : chiều dài cọc cần đóng; h1 = 8 m (Vì đóng từng đoạn và nối cọc) h2 : chiều cao của búa; h2 = 4,35 m h3 : chiều cao nâng búa; h3 = 3 m h4 : Chiều cao treo buộc. Þ H = 8 + 4,35 + 3 = 15,35 (m) Chọn giá búa hiệu SP-33A chạy trên ray có các thông số sau: Chiều cao tháp: 20,4 m Sức nâng trọng lượng cọc và quả búa: 10 T Công suất toàn bộ của động cơ điện: 31,5 KW Trọng lượng: 25T Chiều rộng đường ray: 4,5 m. Tầm với : 6,2 m. Độ nghiêng góc về phía trước : 1/8, về phía sau : 1/3. Kích thước giới hạn : H = 20,4 m, B = 5 m, L = 9,6 m Khi đóng cọc trên đỉnh cọc phải có đệm cọc để giảm nhẹ lực xung kích tác dụng trục tiếp lên đầu cọc và dần đến ứng suất trùm toàn bộ tiết diện cọc. Có thể dùng chụp đầu cọc làm bằng thép đúc dưới dạng mũ, đòi hỏi lượng quanh đầu cọc, để cho cọc có thể xoay tự do tránh những ứng suất phụ và không được rộng quá mỗi bên 1cm. Độ sâu của chụp khoảng 1,5 - 2 lần cạnh cọc. -Kỹ thuật đóng cọc: Sau khi bố trí đệm lót, ta hạ búa đặt trên đầu cọc. Chỉnh hướng và kiểm tra vị trí cọc lần cuối cùng bằng máy trắc đạt “lấy tim cọc” theo đường bật mực ở cả hai hướng. Sau đó cho búa đóng nhẹ vài nhát để cọc cắm vào đất và để kiểm tra cọc, búa, hệ thống dây và độ ổn định của giá búa. Cuối cùng cho búa hoạt động bình thường. Trong quá trình đóng cọc phải theo dõi thường xuyên vị trí cọc, nếu phát hiện sai lệch cần chỉnh lại ngay. Theo dõi tốc độ xuống của cọc phải phù hợp với lớp cắt địa chất. Nếu đột nhiên cọc ngừng xuống hoặc độ lún giảm đột ngột và búa nảy dội lên, chứng tỏ cọc đã gặp chướng ngại. Nếu không qua được vật cản đó cọc sẽ gãy, báo hiệu bởi hiện tượng cọc tụt xuống đột ngột và trục tim cọc bị chệch hướng. Khi mũi cọc bị gãy, sẽ xảy ra hiện tượng cọc xuống không đều, khi nhiều khi ít. Cọc gãy phải nhổ lên thay cọc mới. Trong quá trình đóng cọc phải có nhật ký theo dõi các sự cố và những phát hiện tình hình cọc xuống không bình thường phải ghi rõ. Năng suất đóng cọc phụ thuộc vào các yếu tố sau như thời gian di chuyển của giá búa từ cọc này đến cọc tiếp theo, nâng và dựng cọc vào vị trí đóng, điều chỉnh và định vị cho toàn hệ trước khi đóng. Phần lớn thời gian đều dành cho khâu chuẩn bị, động tác đóng cọc trực tiếp chỉ chiếm khoảng 20 - 30% thời gian. Vì vậy phải tính để cho giá búa di chuyển hợp lí, việc cung ứng và định vị nhanh nhất theo nguyên tắc: đóng cọc trước không ảnh hưởng đến việc đóng cọc sau, đường di chuyển giá búa thuận lợi nhất. Công tác đóng cọc : Nguyên tắc đóng cọc : Đóng theo trình tự sao cho thời gian đóng và di chuyển giá búa là ít nhất. Di chuyển giá búa sao cho các cọc đóng rồi không làm ảnh hưởng đến các cọc đóng sau . +Sau khi bố trí đệm lót,hạ búa đặt trên đầu cọc.Chỉnh hướng và kiểm tra vị trí cọc lần cuối cùng bằng máy trắc địa. +Cho búa đóng nhẹ vài nhát để cọc cắm vào đất và để kiểm tra cọc,búa,hệ thống dây&độ ổn định giá búa.Cuối cùng cho búa hoạt động bình thường. +Đối với lớp trên cùng là lớp á sét thì khi đóng phải giữ cọc bằng dây thừng cho đến khi qua lớp Cát hạt trung thì nới dây thừng. Chú ý: -Trong quá trính đóng cọc phải định vị tim cọc trong mặt bằng bằng thước kẹp và máy kinh vĩ. Trong quá trình đóng cọc dùng dây dọi,thước tam giác để kiểm tra độ thẳng đứng của cọc để kịp thời điều chỉnh. Cần chú ý đến công tác an toàn và ổn định giá búa. -Trong suốt quá trình đóng cọc phải theo dõi độ chối của cọc.Nếu trị số nhỏ hơn 2(mm/nhát búa) thì phải thay búa. - Trình tự đóng cọc: Quá trình đóng cọc phải tuân theo những nguyên tắc sau: + Đưa ra sơ đồ sao cho hành trình di chuyển thiết bị nhỏ nhất và dễ dàng nhất,an toàn + Các cọc hạ trước không cản trở các cọc đóng sau + Các cọc hạ trước không chén ép,không làm xô lệch các cọc sau -Sơ đồ đóng cọc: 6. Đào đất hố móng : Biện pháp thi công hố móng đào trần không chống vách trong điều kiện khô ráo không chịu ảnh hưởng của nước mặt và nước ngầm có thể được thực hiện bằng nhân lực, máy ủi, máy đào ...Do ta chọn phương pháp thi công cọc là đóng cọc rồi mới đào hố móng và chiều cao hố móng là 1.5 m cho nên ta sử dụng máy nhân công để thi công đào đất hố móng. Trong quá trình thi công cần có biện pháp thoát nước mặt không cho nước chảy vào hố móng. Ta có thể bố trí các rảnh đỉnh một cách hợp lí ngoài phạm vi hố móng. Kích thước hố móng phụ thuộc vào kích thước móng và kích thước dự trữ. Kích thước dự trữ cho mỗi bên hố móng là ³ 0,5m ở mỗi bên cho công tác lắp đặt ván khuôn, phương pháp đổ bê tông vì vậy ta chọn kích thước dự trữ mỗi bên là 0,5m Tải trọng tạm thời phải đưa ra cách mép hố móng 1 m để tránh bị lật mấy và phá huỷ ta luy. Do lớp đất cát nên kể từ 0,5m từ đáy móng trở lên ta tiến hành vát theo tỉ lệ 1:1 để đảm bảo ổn định mái dốc. Sơ đồ thi công hố móng + Đối với kết cấu vòng vây đất. Điều kiện ổn định chống trượt sẽ được tính cho một mét dài và bảo đảm khi thỏa mãn bất đẳng thức sau: + Trọng lượng của bản thân vòng vây: G=0.5x(B+b)xhx=0.5x(7.25+1.0)x2.50x18.5=190.78 kN. + Áp lực thủy tĩnh Ht=0.5x=0.5x22x10=20.0 kN. + Áp lực động của nước: Hđ===13.78 kN. Trong đó: - b, B chiều nằm ngắn và dài của hình thang tiết diện vòng vây (m) - h chiều cao vòng vây (m) - trọng lượng đơn vị của đất đắp đã trừ lực đẩy nổi. - hW độ sâu của nước mặt (m) - V lưu tốc của dòng chảy : 2.60 m/s. - g gia tốc trọng trường :9.81 (m/s). - f hệ số ma sát tùy theo mặt trượt lấy khoảng 0.3-0.5. - Trọng lượng đơn vị của nước. + Để đảm bảo hố móng luôn luôn khô ráo suốt trong quá trình thi công ta phải tính lưu lượng thấm qua vóng vây để chọn biện pháp hút nước và số máy bơm cho hợp lý. - Để tính lưu lượng nước thấm qua thân vòng vây ta có thể sử dụng công thức sau: q===4.7x10-3 m3/s. - lưu lượng nước thấm bổ sung qua nền đất dưới vòng vây sẽ bằng: q1==8.4x10-7 m3/s. trong đó: kt kt1 hệ số thấm tương ứng (m/s) kt : đất đắp vóng vây : kt (1x10-1-:-1x10-4) m/s kt1 : lớp đất dưới vóng vây á sét: kt1 (1x10-5-:-1x10-8) m/s L, L1 : Hình chiếu bằng của đường thấm (m). Z : Độ dày của lớp á sét thấm nước dưới vòng vây (m). m1 : hệ số kéo dài đường thấm tùy theo tỷ số L1/Z L1/Z 2 7.25/5=1.45 1 mt1 1.44 1.63 1.87 Vậy lưu lượng thấm: q+q1 = 4.7x10-3+8.4x10-7 = 4.7 x10-3 m3/s 7. Thi công bệ trụ : Sau khi đóng cọc xong, tiến hành đập đầu cọc, uốn cốt thép cọc Làm lớp đệm bệ cọc bằng 1 lớp bê tông dày 20(cm) để tạo độ bằng phẳng, làm vệ sinh sạch sẽ, tiến hành lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông bệ trụ 7.1. Chọn máy trộn bê tông : Công tác thi công trụ 1 được chia làm 3 giai đoạn Thi công đài cọc . Thi công thân trụ . Thi công xà mũ . Khối lượng bê tông đài cọc : V = 7.3,2.1,5 = 33,6 (m3) . Chọn máy trộn bê tông loại quả lê (loại trọng lực ) . Mã hiệu máy SB - 10V.(Loại này trộn ở trạm trộn sau đó vận chuyển đến nơi thi công và đổ bê tông bằng vòi hoặc cần cẩu). Có dung tích hình học của thùng trộn 1200 (lít ) Dung tích xuất liệu V = 800 (lít ). Máy có các thông số kỹ thuật sau: Nquay thùng = 17 vòng/phút . Công suất động cơ : 13 kW. Kích thước giới hạn : Dài : 3,37 (m) Rộng : 2,67 (m). Cao : 2,525 (m). Năng suất máy trộn được tính theo công thức: N = Vsx.Kxl.Nck.Ktg Trong đó : Vsx : Dung tích sản xuất thùng trộn Vsx = 0,8 (m3) . Ktg = 0,85 : Hệ số sử dụng thời gian . Kxl = 0,7: Hệ số xuất liệu của máy . Nck : Số mẻ trộn trong 1 giờ, được tính theo công thức : Nck = . Tck = Tđổ vào + Ttrộn + Tđổ ra . Trong đó : Tđổ vào = 18 (s) Tđổ ra = 18 (s) Ttrộn = 100 (s) . => Tck = 18 + 100 +18 = 136 (s) . => Nck = = 26,47 (thùng/giờ) Suy ra năng suất của máy trộn là : N = 0.7x0.8x26.47x0.85 = 12,6 (m3/giờ) . Khối lượng bê tông bệ trụ là : V = 7.0x2.5x1.5=26.25 (m3). Ta dự tính đổ bê tông trong 1 ca . Với năng suất máy đã chọn thì trong 1 ca khối lượng bê tông đổ dược là : V = 12.6x7 = 88.2 m3/ca. 7.2. Kỹ thuật đổ bê tông : -Tiến hành đổ bê tông thành nhiều lớp - Bề dày mỗi lớp đổ bê tông dày 30(cm) - Đổ bê tông theo dây chuyền nghiêng một góc a = 250. - Đổ bê tông đến đâu, tiến hành đầm nén bằng đầm dùi đến đó. Trong quá trình đổ cần chú ý: -Không làm sai lệch vị trí cốt thép -Không dùng đầm dùi dịch chuyển ngang bê tông -Bê tông phải được đổ liên tục cho đến khi hoàn thành,tránh hiện tượng phân tầng. 7.3. Tính toán ván khuôn bệ trụ : - Kích thước của bệ trụ : (7x2.5x1.5)m - Thể tích bê tông bệ trụ T1 : V = 7x2.5x1.5 = 26.25 (m3) Ván khuôn chịu áp lực của bê tông tươi, cường độ này có thể thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ sệt, trọng lượng khung cốt liệu, phương pháp đầm và đổ bê tông... Gọi H: chiều cao áp lực lớp bê tông tác dụng lên ván khuôn : H = 4.h0 Với: h0 : Chiều cao đổ bê tông trong 1h. 4: Thời gian (tính theo giờ) kể từ lúc trộn bê tông đến lúc bê tông bắt đầu ninh kết. Ta có : h0 ==0.72 (m) Þ H = 4.h0 = 4x0.72 =2.88 (m) Xác định áp lực ngang của bê tông tươi lên ván khuôn: P=n.(.R) Trong đó: n là hệ số vượt tải n=1,3 q là lực xung động khi đỗ bê tông q = 200kg/m2=0,2T/m2 R là bán kính tác dụng của đầm dùi R = 0,7m là dung trọng riêng của bê tông tươi =2,5T/m3 => P= 1.3x(2.5×0.7) = 2.275T/m2 q R H=1,5m H=1,5m R tc P max tt P max Biãøu âäö aïp læûc tênh toaïn Biãøu âäö aïp læûc tiãu chuáøn Tính ván khuôn: Tính ván khuôn số 1. Thép lá của ván khuôn được tính như bản kê bốn cạnh ngàm cứng (tính với ván khuôn số 1 có a = 0.5 m, b = 0.5 m) và mômen uốn lớn nhất theo công thức. Mmax=.p.b2 + Có H - R =1,5 - 0,7 = 0,8 m > l = 0.80 m => Lấy p = P để tính toán. P = 2.275(T/m2) là hệ số phụ thuột vào tỷ số a/b có : a/b = 0.5/0.5 = 1.0 Tra bảng 2.1 sách thi công cầu ta được: α = 0.0513 =>Mmax = 0.0513x2.275x0.502 = 0.029 (T.m) Mômen kháng uốn của 1 m bề rộng thép bản: Wx == Kiểm tra điều kiện ổn định của ván thép: Trong đó : Ru là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn Ru=21kN/cm2 =0.69 (kN/cm2) smax < Ru = 21 (kN/cm2) Kiểm tra điều kiện độ võng của ván thép: f = Trong đó : Ptcmax = q+g.R=2+25x0.7=19.5 (kN/m2) là hệ số phụ thuộc tỷ số a/b, có : a/b = 0.5/0.5 =1.0 => = 0.0138 b = 50 cm = 0.50 m = 0.5 cm là chiều dày của ván thép E là mô đun đàn hồi của ván thép E = 2,1×106 (Kg/cm2) => f = =0.00064(cm) [f] = có f = 0.00064 cm < [f] = 0.20 cm Vậy điều kiện độ võng giữa nhịp của ván thép được đảm bảo. -Ván khuôn bệ trụ: +Ván khuôn số 1 *Tính toán sườn tăng cường đứng: Sườn tăng cường đứng được xem như dầm liên tục kê lên sườn ngang âah M(l/2) 0.125 0.50m q Mômen lớn nhất của sườn đứng: Mmax=q.ω Áp lực bê tông tươi tác dụng lên sườn đứng: Pmax 1 âah aïp læûc lãn sæåìn âæïng 0.50m 0.50m Q = Pmax.ω’ = 2.275x(x1.5x1)=1901.25 (kg/m) Mmax= q.ω = 1901.25x(x0.125x0.50)= 59.41 (kg.m) Chọn thép sườn tăng cường đứng : L50x50x5 có: + F = 4,80cm2 + Jx = 11,0cm4 + ix = 1,51cm + Wx = 17,167cm3 Ứng suất pháp lớn nhất trong sườn tăng cường: σ = = = 337.23 (kg/cm2) σ = 337.23 (kg/cm2) <=2100(kg/cm2) Vậy điều kiện cường độ thoã -Độ võng lớn nhất của sườn: fmax===0,056(cm) trong đó: Mtc = qtc.l =(Ptcmax’).l = 1950x0.50x0.0513 = 50.01 (kg.m) fmax = 0,056(cm) < = = = 0,125(cm) Vậy điều kiện độ võng được thoã mãn *Tính sườn tăng cường ngang: Sườn tăng cường ngang được xem như dầm liên tục kê lên sườn đứng âah M(l/2) 0.125 0.5m q Mômen lớn nhất của sườn đứng: Mmax=q.ω Áp lực bê tông tươi tác dụng lên sườn đứng: Pmax 1 âah aïp læûc lãn sæåìn âæïng 0.5m 0.5m Ta có biểu đồ áp lực giống như sườn tăng cường đứng nên ta không cần kiểm tra Vậy điều kiện độ võng được thoã mãn. +Ván khuôn số 2 Với ván khuôn số 2 ta có các thanh chọn như đối với ván khuôn số 1, kích thước ván khuôn số 2 nhỏ hơn ván khuôn số 1 cho nên ta không cần kiểm tra các điều kiện. Điều kiện kiểm tra ván khuôn số 2 thoả mãn. * Tính toán thanh căng: Thanh căng được bố trí theo dạng ô vuông như sau: Fgi =a.b = 0.5x0.5 = 0.25 (m2) Pmax = 2535 (T/m2) đã tính. Ta có lực dọc trong thanh căng là: T = 0.25x2275 = 633.75 (kG) Ứng suất trong thanh giằng: (kG/cm2) Như vậy: =0,736 (cm) = 7.36 (mm). Chọn thanh căng là thanh thép . * Để tăng ổn định cho hệ thống ván khuôn ta có bố trí thêm các thanh chống. Thanh chống được chọn theo cấu tạo. Là các tăng đơ được gắn vào ván khuôn thép. 8.Thi công thân trụ : 8.1.Các bước thi công -Lắp dựng ván khuôn, cốt thép. -Tiến hành đổ bê tông 8.2. Chọn máy trộn bê tông : Tương tự phần bệ trụ Ta chọn máy trộn bê tông mã hiệu SB-10Vcó : N = 12,6 (m3/h) 8.3. Kỹ thuật đổ bê tông : -Tiến hành đổ bê tông thành nhiều lớp - Bề dày mỗi lớp đổ bê tông dày 30(cm) - Đổ bê tông theo dây chuyền nghiêng một góc a = 250. - Đổ bê tông đến đâu, tiến hành đầm nén bằng đầm dùi đến đó. Trong quá trình đổ cần chú ý: -Không làm sai lệch vị trí cốt thép -Không dùng đầm dùi dịch chuyển ngang bê tông -Bê tông phải được đổ liên tục cho đến khi hoàn thành,tránh hiện tượng phân tầng. 8.4. Tính toán ván khuôn thân trụ : - Kích thước của thân trụ : (4.20x1.5x+3.14x0.752) =8.066(m2) - Thể tích bê tông thân trụ M2 : V = 8.066x6.0= 48.39 (m3) Ván khuôn chịu áp lực của bê tông tươi cường độ nầy thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ sệt, trọng lượng khung cốt liệu, phương pháp đầm và đổ bê tông... Gọi H: chiều cao áp lực lớp bê tông tác dụng lên ván khuôn : H = 4.h0 Với: h0 : Chiều cao đổ bê tông trong 1h. 4: Thời gian (tính theo giờ) kể từ lúc trộn bê tông đến lúc bê tông bắt đầu ninh kết. Ta có : h0=(m) Þ H = 4.h0 = 4x1.56 = 6.24(m) Biểu đồ áp lực ngang của bê tông tươi : q R H=6.24m H=6.24m R tc P max tt P max Biãøu âäö aïp læûc tênh toaïn Biãøu âäö aïp læûc tiãu chuáøn Áp lực ngang của bê tông tươi tác dụng lên ván khuôn : Pmax = n.(gR) Trong đó : n : Hệ số vượt tải, n = 1,3 q : Lực xung kích khi đổ bê tông gây ra, q = 200(Kg/m2) g : Trọng lượng riêng của bê tông, g = 2,5(T/m3)=2500(Kg/m3) R : Bán kính tác dụng của đầm dùi, R = 0,7(m) Þ Pmax = 1.3(2500x0,7 ) =2275 (KG/m2) -Ván khuôn thân trụ: +Ván khuôn số 1 +Ván khuôn số 3 +Ván khuôn số 4 * Tính toán thép tấm làm ván khuôn: Ta thấy thép tấm của ván khuôn số 1 làm việc bất lợi hơn.Do đó ta chỉ cần tính toán cho ván khuôn số 1. Do ván khuôn số 1 đã được kiểm tra ở phần bệ trụ nên đạt yêu cầu. 9.Thi công xá mũ : 9.1.Các bước thi công -Lắp dựng cốt thép,ván khuôn -Tiến hành đổ bê tông 9.2. Chọn máy trộn bê tông : Tương tự phần bệ trụ Ta chọn máy trộn bê tông mã hiệu SB-10Vcó : N = 12,6 (m3/h) 9.3. Kỹ thuật đổ bê tông : -Tiến hành đổ bê tông thành nhiều lớp - Bề dày mỗi lớp đổ bê tông dày 30(cm) - Đổ bê tông theo dây chuyền nghiêng một góc a = 250. - Đổ bê tông đến đâu, tiến hành đầm nén bằng đầm dùi đến đó. Trong quá trình đổ cần chú ý: -Không làm sai lệch vị trí cốt thép -Không dùng đầm dùi dịch chuyển ngang bê tông -Bê tông phải được đổ liên tục cho đến khi hoàn thành,tránh hiện tượng phân tầng. 9.4. Tính toán ván khuôn : - Kích thước của xà mũ : 10.30x1.90+8.00x1.90 m - Thể tích bê tông xà mũ : V = (10.30x1.90x0.7+8.0x1.90x0.8)=25.85 (m3) Áp lực ngang của bê tông tươi tác dụng lên ván khuôn : Pmax = n.(gR) Trong đó : n : Hệ số vượt tải, n = 1,3 g : Trọng lượng riêng của bê tông, g = 2.5(T/m3)=2500(Kg/m3) R : Bán kính tác dụng của đầm dùi, R = 0.7(m) Þ Pmax = 1.3(2500x0.7 ) =2275 (KG/m2) - Ván khuôn thép đáy được tính như bản có 4 cạnh ngàm cứng. - Khi tính ván thép đáy ta xét cho 1m rộng ván thép. - Xác định góc nghiêng của ván khuôn so với phương ngang: Có: tg=4 => =16,50 < 200 => Vậy khi tính toán ván khuôn đáy ta xem như nằm ngang -Ván khuôn xà mũ: ta thấy ván khuôn số 1 làm việc bất lợi nhất nên ta chỉ cần tính toán cho ván khuôn số 1. +Ván khuôn số 1: Ta thấy ván khuôn số 1 đã tính cho nên thoã mãn các điều kiện kiểm tra. CHƯƠNG II: THIẾT KẾ THI CÔNG NHỊP I.Chọn giải pháp thi công: Hiện nay công nghệ thi công cầu thép nói chung và thi công cầu dầm thép liên hợp-Bản BTCT nói riêng là rất đa dạng và việc áp dụng các công nghệ đó cũng khá đơn giản. Có thể điểm qua một số giải pháp thi công như sau: - Cẩu lắp trực tiếp - Lao kéo dọc (kết hợp với trụ tạm, mũi dẫn, thanh căng, v.vv..) - Lắp trên sàn đạo, trụ tạm - Lắp hẫng - Bán hẫng, v.vv.. Việc chọn giải pháp (hay công nghệ) thi công nào là tùy thuộc vào từng điều kiện cụ thể. Đối với cầu dầm liên hợp bản bê tông cốt thép, việc áp dụng giải pháp Lao kéo dọc đã rất phổ biến và tỏ ra rất hợp lý. Do đó, ở đây ta chọn giải pháp thi công kết cấu nhịp là lao kéo dọc kết hợp với tạm và mũi dẫn. II.Các bước thi công Với việc chọn giải pháp thi công như vậy, công tác thi công kết cấu nhịp có thể tóm lược qua hai giai đoạn dưới đây: 1. Giai đoạn 1 Sau khi thi công xong mố trụ cầu, ta tiến hành đắp đất đầu cầu đến cao độ của tường đỉnh mố, đồng thời tiến hành công tác chuẩn bị mặt bằng lắp đặt lao lắp kết cấu nhịp (mặt bằng lắp đặt bàn lăn và đường trượt, mặt bằng để tạm dầm thép trong quá trình lao lắp, v.vv.). Tiến hành lắp ráp dầm thép trên bãi lắp theo sơ đồ mặt bằng, sử dụng cần cẩu để lắp ráp các thanh cấu kiện. để giảm nhẹ khối lượng cẩu lắp trong quá trình lắp ráp và cũng như khi lao lắp sau này, ta chỉ lắp ráp một phần cấu kiện chủ yếu của kết cấu nhịp như: dầm, hệ liên kết ngang và liên kết dọc, còn riêng hệ dầm mặt cầu sẽ được lắp đặt khi công tác lao lắp đã hoàn tất (tức kết cấu nhịp đã được hạ lên gối). Tiến hành lắp ghép trụ tạm bằng các thanh YUKM. Lắp đặt bàn lăn, đường trượt dưới, đường trượt trên (thép I.55). 2. Giai đoạn 2 Lao kéo dọc nhịp cầu thép trên đường đầu cầu bằng tời kéo, kết cấu nhịp và các thiết bị lao lắp di chuyển trên các con lăn hình trụ bằng thép đặc. Theo đó, ở lần (1) số lượng dầm trong mặt cắt ngang là hai, ở lần (2) số lượng dầm trong mặt cắt ngang là ba. Tiến hành kích hạ dầm xuống gối nhờ các kích và con kê kích đặt trên các trụ và mố. Lắp đặt ván khuôn và khung thép đối với bản và đổ bê tông bản mặt cầu. Bố trí đá vỉa và hệ thống cột lan can tay vịn. tiến hành công các hoàn thiện cầu. III.Thiết kế thi công chi tiết 1. Tính toán lao kéo dọc 1.1. Tính lực kéo, Tk Khi lao kéo bằng con lăn, lực kéo được xác định theo công thức dưới đây: Tk = kP ± Pi Trong đó: P = trọng lượng kết cấu nhịp, kN; f = hệ số ma sát lăn (giữa con lăn và đường trượt) f = 0,07; R = bán kính của con lăn, cm; Sử dụng con lăn có d = 120 mm→R = 60 mm = 6,0 cm; i = độ dốc của đường trượt; i = 0; k = hệ số tính đến ảnh hưởng của sự cố gồ ghề cục bộ của đường ray và con lăn, gió ngược và những nhân tố khác làm tăng lực cản; k = 2,0; Xác định P Như đã nói, việc lao kéo tiến hành hai lần, trong đó có một lần số dầm trong mặt cắt ngang là 2, một lần số lượng dầm trong mặt cắt ngang là 3. vậy để đảm bảo ta sẽ tính P với ứng với trường hợp có 3 dầm trong mặt cắt ngang. - Trọng lượng của một dầm thép: 3.744x44 = 164.736 kN (xem phần thiết kế kỹ thuật). → trọng lượng của 3 dầm: 3 x164.736= 494.208 kN; - trọng lượng thép liên kết (dọc và ngang): 0.12 x494.208= 59.30 kN; tổng cộng: Pdth = 3 x(494.208 + 59.30) = 1660.52 kN; - Trọng lượng của đường trượt trên: Đường trượt trên được cấu tạo bằng thép ray bố trí liên tục. trọng lượng của đường trượt trên được xác định như sau: Fray= 0.01 m2 Pdtr = (0.01x78.5)x4x3x44= 414.48 kN - Trọng lượng mũi dẫn: chiều dài mũi dẫn lấy bằng (0.25-:-0.5) Lnhịp=0.25x44.0=11.0m trọng lượng mũi dẫn trên một m dài lấy bằng 0.8 trọng lượng kết cấu nhịp trên m. Pmũi dẫn( 1 met dài) = 1660.52/44=37.73 kN. vậy trọng lượng mũi dẫn: Pmũi dẫn( 1 met dài) x 11=37.73x11=415.03 kN - Trọng lượng của xà gồ gỗ: Vì khối lượng không đáng kể nên ta bỏ qua thành phần này. Vậy: P = Pdth + Pdtr +Pm dẫn = 1660.52+414.48+415.03 = 2490.03 kN; Tk = kP ± Pi = 2,0x2490.03x= 58.10 kN; 1.2. Tính lực hãm, Th Lực hãm được xác định theo công thức dưới đây: Th =Tmi-W Trong đó: W = áp lực gió tác dụng theo phương kéo, kN; W = p(kω +ω1)x0,4 Với: p = cường độ gió khi lao kéo dọc. Ở đây ta tính với trường hợp gió cấp 6, V = 49 km/h, khi đó p được xác định như sau: p = 0,1V2 = 0,1 x492 = 220 kG/m2 = 2158,20 Pa; k = hệ số chắn gió; k = 0,4; ω = diện tích chắn gió của kết cấu nhịp khi lao, m2; ω = 3x(2.1+2.1) x2.00 = 25.2 m2; ω1 = diện tích chắn gió của hệ mặt cầu. Do khi lao kéo dọc thì bản mặt cầu chưa được lắp đặt→ trị số này bằng không. ω1 = 0; → W = p(kω +ω1)x0,4 = 2158,20 x(0,4 x25.2 +0) x0,4 = 67.01 kN; Tmi = P[0,01-(1/n)] Với: P = trọng lượng kết cấu nhịp lao kéo, kN; P = 2490.07 kN; (1/n) = độ dốc, bằng 0; → Tmi = P[0,01-(1/n)] = 2490.07 x0,01 = 24.90 kN; vậy lực hãm sẽ là: Th = W+Tmi = 67.01+24.90 = 91.91 kN; 1.3. Tính toán số con lăn trên 1m dài đường trượt Số con lăn bố trí trên bàn trượt trên đoạn đầu cầu m = trong đó:P = trọng lượng dầm; P = 2075 x103 N; n = số ray đường trượt; n = 4; l = độ dài tiếp xúc của ray với con lăn, cm; l = 4 x5 = 20 cm; d = đường kính của con lăn, cm; d =12 cm; σ = ứng lực ép của con lăn với đường trượt; σ = 50 kG/cm2 = 4,90 MPa; vậy ta có: m = = = 0.84 ; Tính số con lăn tại các bàn trượt trên trụ m = trong đó:p = tải trọng tác dụng trên 1m dài đường trượt, được xác định như dưới đây: p = với: Rmax = phản lực tác dụng lên trụ, tính với trường hợp khi lao dầm ra đến trụ gần nhất nhưng chưa ăn vào con lăn đặt ở bàn trượt trên trụ đó. Rmax = qL1 q = tải trọng rải đều trên kết cấu nhịp khi lao, kN/m; q = P/L = (2490.27/3x44) = 18.86 kN/m; L1 = 22 m; → Rmax = qL1 = 18.86 x22 = 414.92 kN; a = chiều dài của bàn trượt, m; a = 1,2 m; → p = = = 345.76 kN/m; s = ứng lực ép giữa con lăn và đường trượt Ta có: Đường trượt làm bằng thép I.55 Đường kính con lăn, d = 120 mm, →s = 5 T = 88,260 kN; n = số ray trên đường trượt; n = 4; → m = = = 0.970 (trên 1m dài); vậy mỗi trụ ta bố trí 1 bàn trượt chạy 2 con lăn là đủ. Tính tời, múp, cáp Tời, múp, cáp kéo: - Lực kéo: Tk = 58.10 kN; Dùng một múp 2 mỗi đường dây chịu: = 19.36 kN; Dùng dây cáp Ø18, sức chịu kéo cho phép 29,0 kN→ Dùng 1 tời 30,0 kN; Tời, múp, cáp hãm: Lực hãm: Th = 66.26 kN; Dùng một múp 2, mỗi đường dây chịu: = 30.63 kN; Dùng dây cáp Ø18, sức chịu kéo cho phép 29,0 kN→ Dùng 1 tời 30,0 kN; IV.Tính đối trọng Vì 3 nhịp nối liên tục dài 132 m, trong khi khẩu độ lao hẫng lớn nhất là 22.0 m→ không cần đối trọng. V. Tính toán độ võng của dầm: Độ võng của dầm hẫng khi chưa kê lên trụ tạm (là lúc dầm có độ hẫng lớn nhất) Sơ đồ tính: Độ võng của dầm: Trong đó: E:môdunl đàn hồi của thép = 2,1.105 (T/m2) I: Mômen quán tính mặt cắt ngang dầm (3 dầm) I= 3x25.726x106 =75x106 (m4). S1=hxl===6383.13 m2 S2=hxl== m2 S2=hxl==(415.03x3.60)x10.05=15015.78 m2 x(6383.13x0.75+20959.53x0.66+15015.78x0.50)=0.16 m Vậy f=0.16 < -Độ võng này nhỏ đủ để mủi dẩn trượt vào con lăn dể dàng khi lao. Vậy điều kiện độ võng đảm bảo.