đồ án xây dựng cầu

Thi công móng - Dùng phao, giá định vị để đóng cọc bêtông cốt thép.. - Thi công cọc bêtông cốt thép trên hệ nổi phao KC.- Đóng cọc định vị, xỏ cọc ván, sau đó đóng cọc ván xỏ hết cọc ván

ĐỒ ÁN XÂY DỰNG CẦU

Đồ án xây dựng cầu

Phần I giới thiệu chung

Các đặc điểm cơ bản của cầu nh sau :

1 Cấu tạo cầu

- Cầu có tổng chiều dài là 128 (m) gồm 4 nhịp :

2 x 24 + 40 x 2 (m)

- Khổ cầu  7 + 2 x 0.75

- Cầu bêtông cốt thép ứng suất trớc, lắp ghép

a Kết cấu nhịp :

- Cầu gồm 4 nhịp 2 x 24 + 2 x 40 (m)

- Mặt cắt ngang gồm 4 dầm chữ T

- Kích thớc dầm :

 Chiều cao dầm h = 1.5 (m) với nhịp l = 24 (m)

h = 2.0 (m) với nhịp l = 40 (m)

 Chiều rộng cánh dầm 1.8 (m)

b Trụ mố :

 Trụ : trên nền cọc bêtông cốt thép, có tiết diện hình trụ tròn

- Trụ 1 : 100, cao 6 (m)

- Trụ 2 và 3 : 150, cao 8.5 (m)

 Mố :

Mố có cấu tạo dạng chữ U đặt trên nền cọc bêtông cốt thép

Trong phạm vi đồ án ta chỉ tính toán thi công cho trụ T2

c Móng :

- Móng của trụ T2 là móng cọc đài thấp Sử dụng cọc bêtông cốt thép, tiết diện 40x40(cm), gồm 21cọc, chiều dài mỗi cọc l = 12 (m)

- Địa chất : cọc đi qua 2 lớp địa chất

 Lớp 1 : cát pha sét dày 0.5 (m)

 Lớp 2 : sét dẻo pha cát

2 Ph ơng pháp và trình tự thi công :

a Thi công móng

- Dùng phao, giá định vị để đóng cọc bêtông cốt thép

- Đóng cọc ván thép, hút nớc, thi công đài cọc

b Thi công trụ : đổ bêtông tại chỗ

c Thi công kết cấu nhịp : lao dầm bằng giá lao mút thừa

phần II thiết kế tính toán

A Thi công móng trụ T2

 Trình tự thi công

- Thi công cọc bêtông cốt thép trên hệ nổi (phao KC).

- Đóng cọc định vị, xỏ cọc ván, sau đó đóng cọc ván (xỏ hết cọc ván rồi mới

đóng)

- Dùng gầu ngoạm để lấy đất trong vong vây cọc ván

- Hút nớc trong hố móng

- Xử lý bề mặt đáy hố móng (san phẳng, rải 1 lớp đá dăm, rải 1 lớp cát)

- Lắp ván khuôn xây dựng đài cọc

 Nội dung tính toán

- Tính toán chọn búa để đóng cọc

- Tính toán chọn cọc ván

- Tính toán chọn máy bơm

- Tính toán ván khuôn đài trụ

I Thi công cọc bêtông cốt thép tiết diện 40 x 40 (cm)

Cọc bêtông cốt thép đợc chế tạo sẵn trong nhà máy hay tại bãi đúc ở công tr-ờng đợc vận chuyển, cẩu lắp đến nơi cần thi công

Để đảm bảo ổn định cho cọc khi đóng cọc chiều dài của cọc không nên dài quá giới hạn cho phép Với cọc 40 x 40 (cm) chiều dài tối đa là 21 (m) do đó khi thi công cọc cho trụ T2 ta không phải xử lý công tác nối cọc

Khi nhấc cọc hoặc xách cọc, cần buộc cáp vào đúng vị trí móc cẩu hoặc lỗ xỏ

1 Chọn búa đóng cọc

Khi đóng cọc bằng búa, trên đỉnh cọc phải có đệm cọc để giảm nhẹ xung lực tác dụng trực tiếp lên đầu cọc và dàn đều ứng suất trên toàn bộ tiết diện cọc

Đệm cọc gồm : chụp đầu cọc và các tấm đệm lót

Chụp đầu cọc có tác dụng giữ cho tấm đệm giảm chấn bên trong lót trực tiếp trên đầu cọc khỏi bật ra, chụp đợc chế tạo bằng thép đúc dới dạng mũ, lắp hơi lỏng trên đầu cọc để cọc có thể xoay nhẹ, tự do, tránh những ứng suất phụ

nh-ng khônh-ng đợc rộnh-ng quá 1 (cm) mỗi bên Độ sâu của chụp là h = 1.5d = 1.5

0.4 = 0.6 (m)

Cấu tạo đệm đầu cọc (xem hình trang sau)

 Chọn búa

Theo kinh nghiệm, năng lợng E của 1 nhát búa ít nhất bằng 25 lần khả năng chịu lực Pgh : E 25.P

trong đó

m K

P

P  o (KN)

với K = 0.7 m = 1

Po : sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền, theo phơng pháp thống kê :





















n

1 i 1 n tc

P

có Kntc  1 4

m = 1

1 = 2 = 1

u = 40.4 = 1.6 (m)

n = 1

i = 3.56 (T/m2)

li = 12 (m)

R = 0.16

240

Ri  (T/m2)

từ đó  Po  1 41 6  3 56  12  0 16  240  149 45 (T)

Vậy P  1494 5 (KN)

Đồ án xây dựng cầu 2135

7

0

5 1494

Do đó E  25  2135  53375 (Nm)

Vì trụ 2 có cọc nghiêng (1:5) do đó khi đóng cọc nghiêng thì năng lợng búa giảm, do đó E cần phải tăng thêm các hệ số có xét tới độ nghiêng

5 58712 53375

1 1 E 1 1

Mặt khác ta đóng cọc trong đất sét chặt nên ta phải chọn búa có năng lợng lớn hơn nữa Ta chọn búa hơi đơn động loại RAYMOND 5/0 có các đặc trng nh sau :

Loại búa Trọng lợng(KN) Độ caorơi

(m)

Năng l-ợng (KNm)

Số nhát

1 phút Chiềucao

(m) toàn bộ phần

động

 Kiểm tra hệ số của búa theo công thức

max

K E

q Q 81

9

với Q = 117.6 (KN) = 11760 (Kg)

q = 78 (Kg)

E = 77.1 (KNm) = 77100 (Nm)

10 1 77

78 11760 81

9









 Tính toán độ chối của cọc

q Q

q K Q

F n m

P P

H Q R n m 81 9 e





































(m)

có Q = 11.76 (T)

q = 78 (Kg) = 0.078 (T)

m = 0.7

K = 0.2

n = 1470 (KPa) = 1470 (KN/m2)

H = 0.99 (m)

F = 0.16 (m2)

P = 2135 (KN)

Từ đó ta đợc :

e = 2.6710-3 (m) = 2.67 (mm) > eLT = 2 (mm) Vậy búa đã chọn thoả mãn độ chối của đất nền

2 Trình tự thi công cọc bêtông cốt thép bằng búa đơn động

a Sơ đồ thi công

Giá búa đặt trên sà lan ghép đôi (xem hình trang sau)

b Trình tự : Đóng cọc theo trình tự nh sau

- Sau khi bố trí đệm lót đầu cọc nhẹ nhàng hạ búa đặt trên đầu cọc, dới tác dụng của trọng lợng búa cọc sẽ lún xuống1 đoạn nhất định, chỉnh hớng và kiểm tra vị trí cọc lần cuối cùng bằng máy trắc đạc lấy tim cọc theo đờng bật mực ở cả 2 hớng

- 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 th-ờng

- Khi đóng cọc phải giữ cọc bằng dây thừng cho đến khi hạ búa, từ đó dây thừng mới đợc nới lỏng dần

- Trong quá trình đóng phải theo dõi thờng xuyên vị trí cọc, nếu phát hiện sai lệch cần chỉnh lại ngay Phải theo dõi tốc độ xuống của cọc : độ lún trong từng đoạn phải phù hợp với lát cắt địa chất Nếu đột nhiên cọc ngừng xuống hoặc độ lún giảm đột ngột và búa nẩy dội lên chứng tỏ cọc gặp chớng ngại vật Nếu không qua đợc vật cản đó cọc sẽ gãy, báo hiệu bởi hiện tợng cọc tụt xuống đột ngột và trục tim cọc bị chệch hớng, cọc gãy phải nhổ lên và thay cọc mới.Trong quá trình đóng cọc phải có nhật ký theo dõi các sự cố và những phát hiện tình hình cọc

II Tính toán vòng vây cọc ván

Khoảng cách từ mép cọc ván đến mép đáy đài lấy là 0.6 (m) Đỉnh cọc ván cao hơn MNTC 0.5 (m) để đề phòng sóng va đập (sơ đồ vòng vây cọc ván xem trang sau)

 Trình tự thi công vòng vây cọc ván

- Đóng cọc định vị

- Liên kết thanh nẹp với cọc định vị

- Xỏ cọc ván (xỏ toàn bộ), sau đó đóng cọc ván Quá trình đóng cọc ván đợc chia thành nhiều đợt Trong khi đóng luôn kiểm tra nếu thấy cọc ván nghiêng lệch thì phải điều chỉnh ngay

- Sau khi đóng vòng vây đến cao độ thiết kế tức là đạt độ chôn sâu t Do lớp trên cùng là lớp á cát nên ta hút nớc trong vòng vây rồi xói hút cho đến cao

độ thiết kế (cao độ đáy đài)

1 Tính toán độ chôn sâu t của cọc ván

Do lớp dới cùng là lớp đất dính (á sét) nên ta tính cho sơ đồ bất lợi nhất của cọc ván

Ta tính cọc ván theo 2 sơ đồ

 Sơ đồ 1: áp lực thuỷ tĩnh của nớc lên vòng vây của lớp đất dính bằng không

 Sơ đồ 2 : có xét tới khả năng chuyển vị của tờng cọc ván về phía hố móng

a Sơ đồ 1

- Lớp 1 là lớp á cát có  = 1.9 (T/m3), dày 0.5 (m)

- Lớp 2 là lớp á sét có  = 1.9 (T/m3), C = 2.0,  = 20o,  = 0.6

Khi tính áp lực chủ động ta coi là 1 lớp á sét với

5625 0 6 0 1

1 9 1







3.5m

En

Ec

49 0 2 45 tg













04 2 2 45 tg













t 0 5 1 4 0 5625 0 49t 0 5 0 386t 0 5 K

.

n



Đồ án xây dựng cầu

t 033 1 t K n

P

52 0 5 0 04 2 5625 0 9 0 5 0 K n

P

p dn 1

2

b

b dn 1

1

b

































2

1 4 P 2

1

t 0 5 0 192t t 0 25 P

2

1

t 52 0

E1b 

2 2

02

b t 0 516 t

2

1 033 1

Lớp đất đóng cọc ván là lớp đất dính có hệ số dính C tơng đối lớn nếu ta bỏ qua thì kết quả tính toán cọc ván sẽ sâu quá mức, theo thực nghiệm thì lực dính có xu hớng làm tăng áp lực bị động lên 2 C K p và làm giảm áp lực chủ

động (ta bỏ qua cho an toàn và cho Kc tơng đối nhỏ)

Do đó : E2b  E02b  2 C Kp  0 516 t2  5 71

 Cọc ván có khả năng mất ổn định quay quanh điểm O

- Tổng mômen chống lật quanh điểm O

  

















3

2 4 E t 5 0 4

E

b 1

b

cl

o

    



















3

2 4 71 5 t 516 0 t 5 0 4 t 52

.

84 22 t 89 5 t 324 2 t 344

.

0

- Tổng mômen lật quanh điểm O

n c

l

3

8 t 3

2 3

5 32

E















3

2 3

5 32 25 0 t t 192

.



















85 21 t 112 2 t 208 2 t 128

.

0

 Điều kiện ổn định chống lật :

l o cl

85 21 t 112 2 t 208 2 t 128 0 698 21 t 5955 5 t 2078 2 t

3268

.



0 16 0 t 484 3 t 0002 0 t

1988

.



Với t = 0.2 (m) có VT = 0.5 > 0

Vậy ta chọn chiều sâu chôn cọc t = 1.20.2 = 0.24 (m)

b Sơ đồ 2 : xét tới khả năng chuyển vị của tờng cọc ván về phía hố móng tạo ra khe hở thẳng đứng giữa đất và vòng vây trong phạm vi của lớp đất không thấm nớc

Nh vậy ở phía ngoài vòng vây sẽ xuất hiện áp lực ngang của nớc cho tới độ sâu ho nào đó tính từ đáy hố móng Hệ số ho có thể lấy gần đúng nh sau

ho = 0.5to = 0.5 (m)

Ta chọn to = 1 (m) suy ra tthực = 1.2to = 1.2 (m)

Trong sơ đồ 2 sẽ không có áp lực chủ động của đất dính lên tờng cọc

Sơ đồ tính

O

ho=0.5m

 Mômen chống lật là : Mclo  33 25 1.2m

 Mômen lật là : 30 375

3

5 4 5 4 5 4

 Điều kiện ổn định chống lật là : 0 95  Mclo  31 59  Mlo  30 375

Do vậy ta chọn độ chôn sâu của cọc ván là t = 1.2 (m)

Vậy tổng chiều dài của cọc ván là

l = 0.5 + 4 + 1.2 = 5.7 (m)

2 Tính toán thiết kế cọc ván

Sơ đồ tính nh hình vẽ (ta tính cho 1m rộng cọc ván)

có Pn = 4 (T/m)

0.5m 3.5m

0.5m 1.2m

Pn Pc Pb Pn

lấy mômen với điểm B ta có

0 6 0 2 1 4 4 3

1 2 1 4 4 2

1 V

2

.









































45 4

VA 

Gọi khoảng cách từ A đến điểm cần tính mômen là x

 0  x  4 có

6

x x 45 4 x 3

1 x x 2

1 x V

M

3



983 2 x 45 4 2

x 0 dx









tại x = 2.983 (m) có M = 8.85 (Tm)

 4  x  5 2

2

x 2 5 x 2 5 x 2 5 V

1125 3 x 45 12 x 0 dx

dM









 (m) loại vì x 4 , 5 2

Vậy Mmax = 8.85 (Tm) đạt đợc tại x = 2.983 (m)

5 442 2000

10 85 8 R

M W

5

yc     (cm3)

Chọn cọc ván hình lòng máng ký hiệu III K-1 có

W = 843 (cm3) cho 1 (m) dài cọc ván

Các đặc trng kỹ thuật của loại cọc ván chọn :

Tiết diện Kích thớc

(mm) diệntích khối l-ợng môđulkháng

Đồ án xây dựng cầu

tiết diện (cm2)

đơn vị dài (Kg/

m)

mođul quán tính

Ix (cm4)

Wx (cm3)

Nơi sản xuất

3 Tính toán thiết kế nẹp ngang

Thanh nẹp ngang đợc tính nh 1 dầm liên tục kê trên các gối là các thanh chống Do nhịp theo chiều dài hố móng là lớn hơn nên ta tính toán cho nhịp l

= 2.4 (m), tải trọng tác dụng chính là các phản lực VA

2.4m 2.4m

5632 2 10

4 2 45 4 10

l

q

M

2 2

16 128 2000

256320 R

M

N

Chọn thép I No18 có W = 148 (cm3)

Kiểm tra : 1731 9

148

256320





 < 2000 (Kg/cm2)

4 Tính thanh chống

Thanh chống chịu nén đúng tâm N= Ra2.4 = 10.68 (T)

Thanh chống ngang theo cấu tạo có chiều dài nhịp lớn hơn nên ta tính toán cho thanh chống ngang để dễ liên kết với nẹp ngang

Chọn thép I No18 có : F = 23.8 (cm2)

rx = 7.47 (cm)

ry = 1.99 (cm) Kiểm tra bền : 448 74

8 23

10680 F

N







 (Kg/cm2) < Rnén Kiểm tra ổn định

- Trong mặt phẳng chính 64 25

47 7

480



- Ngoài mặt phẳng chính 120

99 1

240



45 0

min 





2 997 8 23 45 0

10680 F

N













Vậy thanh chống đã chọn đủ bền và ổn định

III Thi công đài cọc

- Trớc khi thi công đài cọc, phải nghiệm thu cọc, xem xét nhật ký khi thi công cọc, xem xét vị trí cọc, sai số, sức chịu tải

- Dọn dẹp vệ sinh hố móng sau khi hút nớc (trải đá, cát)

- Tiến hành đập đầu cọc, hàn cốt thép chờ

- Lắp dặt ván khuôn và bố trí các lới cốt thép

- Tiến hành đổ bêtông bằng ống đổ

- Bảo dỡng và dỡ bỏ ván khuôn

* Thiết kế và tính toán ván khuôn đài theo cấu tạo (nh hình vẽ)

1 Tính ván lát

Ta chọn gỗ thông theo tiêu chuẩn của Nga (Liên Xô cũ) để làm ván khuôn Các ván lát đứng sẽ chịu tổ hợp tải trọng bao gồm : áp lực ngang của bêtông

t-ơi và áp lực xung kích do đầm bêtông

Khi tính toán biến dạng chỉ tính với tải trọng áp lực ngang của khối bêtông tơi

- áp lực xung kích do đầm bêtông

q1 = 400 (Kg/m2) = 0.4 (T/m2) n1 = 1.3

- áp lực ngang của khối bêtông tơi q2 n2 = 1.3

Ta dùng trạm trộn C333 có :

 công suất 8.5 (m3/h)

 dung tích thùng đổ 425 (l)

 trọng lợng 1.3 (T)

Sử dụng 2 máy trộn

Chiều cao bêtông tơi trong 4 (h) là

248 2 4 8 6 3

5 8 2 4 F

h V











Sử dụng đầm dùi để đầm bêtông, bán kính tác dụng R = 0.75 (m)

 q2 = .R = 2.50.75 = 1.875 (T/m2)

Đồ án xây dựng cầu

Sơ đồ tính toán nh hình vẽ để đơn giản ta quy đổi q2 về dạng chữ nhật (tải phân bố đều)

q1

1.25m qqđ

2 q1 1.25m

1.25m 1.25m 0.937m

56 1 248

2

875 1 2

78 0 498

.

1

















Vậy tải trọng tác dụng lên ván b

0 4 1 56 1 3 2 548 n

q n q

qtto  1 1 qd2 1    (T/m2)

Thông thờng, bề rộng cọc ván lấy 0.15  0.25 (m), nếu lấy lớn quá thì ván dễ

bị cong vênh, nếu nhỏ quá thì thi công vụn vặt khó khăn, ta chọn b = 20 (cm) Vậy tải trọng tính toán tác dụng lên 1 ván : qtt  qtto  0 2  0 5096 (T/m2)

Ta coi ván làm việc nh 1 dầm liên tục kê trên 2 nẹp ngang có

079625

0 10

25 1 5096 0 10

l q M

2 2

24 44 180

079625

0

6

20 6

b W

2 2

yc         (cm) Chọn ván L = 2.5 (m); b = 0.2 (m);  = 5(cm)

83 208 12

5 20 J

3







Kiểm tra võng q  qqd2  1 56 (T/m2)

 qván = 1.560.2=0.312 (T/m) = 3.12 (Kg/cm)

Độ võng 0 288

33 208 10

127

125 12 3 EJ

127

l q

4 4











Độ võng cho phép   0 3125

400

l

Vậy f 0.288 (cm) <  f  0 3125 (cm)  thoả mãn

2 Tính toán nẹp ngang

Nẹp ngang đợc tính toán nh 1 dầm liên tục kê trên các gối là các thanh nẹp

đứng Tải trọng tác dụng lên nẹp ngang là tải phân bố đều truyền xuống từ ván

a tt tt

q 

Trong đó : qtt : tải phân bố đều trên 1 (m) bề rộng ván

la : khoảng cách các thanh nẹp ngang = 1.25 (m)

185 3 25 1 548 2

Sơ đồ tính nh sau

03194 1 10

8 1 185 3 10

ql M

2 2

3 573 180

10 03194 1 R

M W

5

u

mặt khác : 573 3 d 14 98

6

d W

3

chọn d = 15 (cm)  J = 4218.75 (cm4)

có : q  q1tcmván 1 25  1 56  1 25  1 95 (T/m)

Kiểm tra độ võng

 f 38 0 75 4218 10

127

180 5 19 EJ

127

ql

4 4















với   0 45

400

180 400

l

f    (cm)  thoả mãn

3 Tính thanh nẹp đứng và thanh chống

- Nẹp đứng : dầm liên tục chịu lực tập trung từ các thanh nẹp ngang truyền xuống Nhng theo cấu tạo đều bố trí thanh chống lên tờng, cọc ván ở tất cả các vị trí chịu lực tập trung, do vậy chỉ cần bố trí để thuận tiện thi công Ta chọn thanh đứng tiết diện d=15 (cm)

- Thanh chống : vì chiều dài thanh chống ngắn do vậy chỉ cần bố trí theo cấu tạo, chọn tiết diện vuông có d = 15 (cm)

Đồ án xây dựng cầu

B Thi công thân trụ

Theo thiết kế trụ T3 là trụ đặc gồm 2 cột, bêtông toàn khối, do đó công tác chủ yếu khi thi công trụ là ván khuôn và công tác đổ bêtông, khối lợng công việc là tơng đối lớn Để đảm bảo việc lắp dựng ván khuôn đơn giản vànhanh chóng, ta

sử dụng ván khuôn lắp ghép Ván khuôn đợc chế tạo sẵn thành từng khối nhỏ trên bờ sau đó chở ra vị trí trụ và tiến hành lắp dựng

Công tác bêtông đợc thực hiện nhờ 1 máy trộncó công suất 3 (m3/h) Sử dụng

đầm dùi để đầm, đầm dùi có bán kính tác dụng là 0.75 (m)

I Trình tự thi công

1 Chở các ván khuôn đã lắp trên bờ ra vị trí trụ tiến hành lắp dựng ván khuôn theo đúng thiết kế và tính toán

2 Kiểm tra lại ván khuôn, sau đó tới nớc lên ván khuôn

3 Công tác đổ bêtông : đổ bêtông vào ống đổ, tiến hành đổ từng lớp trên toàn

bộ mặt trụ, bề dày mỗi lớp dày 40  60 (cm), đầm tại các vị trí cách nhau  1.75*R=1.3(m)

Mỗi vị trí đầm khoảng 50 (s) tới khi thấy nớc ximăng nổi lên là đợc

Chú ý khi đầm phải cắm sâu vào lớp cũ 4  5 (cm) và đầm liên tục, không nghỉ tránh phân tầng

4 Công tác bảo dỡng và tháo dỡ ván khuôn : sau khi đổ bêtông 12 (h) tiến hành tới nớc đều khắp bề mặt, những ngày đầu cứ 3 (h) tới nớc 1 lần Khi bêtông

đạt cờng độ 25 (Kg/cm2) cho phép đi lại, khi đạt 75 (Kg/cm2) có thể tháo dỡ ván khuôn phụ Khi tháo dỡ ván khuôn phải tháo dỡ từ từngợc với quá trình lắp dựng để tránh nứt