đồ án môn học thi công cầu

CHƯƠNG II - BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠOII.1 - THI CÔNG HỆ MÓNG CỌC + Dùng máy kinh vĩ và máy thủy bình để định vị.. + Dùng cẩn cẩu 20T treo búa rung đứng trên sà lan 200T có đối trọng đó

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

4- TCXDVN 391:2007 : “Bê tông-Yêu cầu dưỡng ẩm tự nhiên”.

5- TCXDVN 325:2004 : “Phụ gia hóa học cho bê tông”

6- TCVN 3106:1993 : “Hỗn hợp bê tông nặng-Phương pháp xác định độsụt”

7- TCXDVN 302:2004 : “Nước trộn bê tông và vữa-Yêu cầu kỹ thuật”

Tài liệu tham khảo:

1- Tính toán thiết kế các công trình phụ tạm để thi công cầu

Tác giả: Phạm Huy Chính NXB Xây Dựng.2- Thi công cọc đóng

Tác giả: Phạm Huy Chính NXB Xây Dựng.3- Sổ tay chọn máy thi công xây dựng

Tác giả: Nguyễn Tiến Thụ NXB Xây Dựng.4- Thi công móng trụ mố cầu

Tác giả: Nguyễn Trâm, Nguyễn Tiến Oanh, …NXB Xây Dựng

CHƯƠNG I - SỐ LIỆU ĐỒ ÁN+ Số liệu đồ án như các bản vẽ dưới đây.

CHƯƠNG II - BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO

II.1 - THI CÔNG HỆ MÓNG CỌC

+ Dùng máy kinh vĩ và máy thủy bình để định vị

+ Dùng cẩn cẩu 20T treo búa rung đứng trên sà lan 200T có đối trọng đóng cọcthép hình chữ I làm cột định vị và để lắp dựng hệ khung dẫn hướng bằng các dầm gỗ.+ Dùng cần cẩu 20T treo giá búa diezen kiểu cột ống dẫn đứng trên sà lan 200T cóđối trọng để thi công đóng cọc

II.2 - THI CÔNG ĐÀI CỌC

+ Dùng máy kinh vĩ và máy thủy bình để định vị

+ Dùng cẩn cẩu 20T treo búa rung đứng trên sà lan 200T có đối trọng đóng cọc vánthép hình lòng máng để làm hệ vòng vây ngăn nước Hệ cọc ván được đóng sâu xuốngdưới lớp đất sét pha cát trạng thái dẻo vừa, không dùng bê tông bịt đáy

+ Bố trí hệ ván khuôn thép cho đài cọc

+ Tổ chức trạm trộn bê tông tại bờ sông và dùng ô tô trộn bê tông đứng trên sà lan200T đổ bê tông thân trụ bằng máng

II.3 - THI CÔNG THÂN TRỤ VÀ XÀ MŨ

+ Dùng máy kinh vĩ và máy thủy bình để định vị

+ Bê tông thân trụ được chia làm 2 phân đoạn đổ là 3m + 4m

+ Lắp đặt hệ ván khuôn thép để đổ thân trụ

+ Tổ chức trạm trộn bê tông tại bờ sông và dùng ô tô trộn bê tông đứng trên sà lan200T đổ bê tông thân trụ bằng máng với phân đoạn 1 Với phân đoạn hai thì kết hợpdùng bơm bê tông

CHƯƠNG III - THIẾT KẾ HỆ VÒNG VÂY CỌC VÁN THÉP

III.1 - CHỌN LOẠI CỌC VÁN VÀ KÍCH THƯỚC VÒNG VÂY

III.2 - TÍNH TOÁN CHIỀU SÂU ĐÓNG CỌC VÁN

+ Sơ đồ tính, tải trọng tác dụng lấy theo mục 4F ; 4G và phụ lục 4 của quy trình22TCN 200-89

+ Áp lực chủ động của đất bên ngoài vòng vây:

- Áp lực thủy động của nước được xác định với giả thiết giảm tuyến tính tới 0 từtrên mặt nước xuống đáy sông Áp lực thủy động trên mặt nước chảy:

  - Tốc độ gió bình quân ở cao độ 1 m trên mặt sông

D = 50 m = 0.05 km – Chiều dài thổi sóng

+ Kiểm toán ổn định của tường cọc ván:

- Công thức kiểm toán: M l m M g

+ Tính chiều sâu phụ thêm t khi đóng cọc ván:

- chiều sâu phụ thêm khi đóng cọc ván tính theo công thức:

+ Kiểm toán độ bền của cọc ván thép:

- Mômen max phát sinh trong cọc ván thép (tính với 1m dài tường cọc ván) đượctính với sơ đồ kết cấu là congxol có một đầu ngàm tại chiều sâu đóng cọc ván to và đầutrên tự do chịu các tải trọng tác dụng như hình đã tính Giải nội lực ta được giá trị mômen tính toán là:

III.3 - TÍNH VÀ CHỌN BÚA RUNG ĐÓNG CỌC VÁN THÉP

III.3.1 - Tính sức chịu tải của cọc ván thép làm vòng vây

+ Lấy cọc ván thép ở góc vòng vây để tính để chọn búa đóng cọc Cọc được gép từ

1 cọc ván thép nguyên và ½ cọc ván thép khác bằng đường hàn góc như trong bản vẽ.+ Các đặc trưng của cọc:

- Diện tích mặt cắt ngang: 132.4 cm2

- Cường độ thép: 225 MPa

- Khối lượng trên 1 m dài cọc: 104 Kg/m  Khối lượng toàn cọc dài 11 m là104*11 = 1144 kg.

- Diện tích bề mặt trên 1m dài cọc: 1.08 m2/m (hay chu vi tiết diện ngang thâncọc là 2.16 m)

+ Sức chịu tải theo đất nền:

+ Khối lượng toàn cọc ván thép dài 11 m là Q coc 1144kG

+ Chọn sơ bộ búa có trọng lượng Q bua 4700kG, tần số rung lớn nhất là 1100 vòng/

 

1*981*24400

60.3 /6575

g T

rad s M

M = 6575 kG.cm – Mômen cục lệch tâm của búa

+ Xác định trọng lượng búa tối thiểu:

P = 2.5 kG/cm2 – Áp suất cần thiết lên cọc

F = 132.4 cm2 – Diện tích thiết diện cọc

CHƯƠNG IV - THI CÔNG HỆ MÓNG CỌC ĐÓNG

IV.1 - PHÂN ĐOẠN CỌC VÀ MỐI NỐI CỌC

+ Mỗi cọc được phân đoạn gồm đốt cọc là 1 đốt 8m, hai đốt 9m và một đốt 10m Đốt 9m và 10 mét được sử dụng ở trên, đốt 8m làm đốt mũi cọc Các cọc gần nhau thìcác đốt 9m và 10 mét trên cùng được hoán đổi để cho các mối nối cọc không cùng cao

độ gây khả năng chịu lực ngang của hệ móng cọc bị giảm yếu

+ Mối nối giữa các cọc được thực hiện bằng đường hàn góc tại công trường bởicác tấm thép góc như bản vẽ

+ Tính tóan mối nối cọc:

- Đầu các đốt cọc được nối bằng phương pháp hàn nối.Các bản nối ốp góc là thépgóc 4L75x75x8, các bản mã ốp là thép tấm 500x100x10 mm, chiều dày đường hàn là

8 mm, các kích thước khác xem chi tiết trong bản vẽ Việc tính toán đường hàn là tiếnhành kiểm toán lại cường độ của đường hàn khi chịu lực dọc thiên về an tòan là sứcchịu tải của cọc

- Công thức kiểm toán : tt tt

1.75* * * 1.75*25*108*1 4725 4725* 9.81*10 46.4

K  - Hệ số chọn búa để đóng cọc xiên (không có cọc xiên)

+ Chọn loại búa đóng cọc có năng lượng một nhát đập là E tt 61kJ, trọng lượngtoàn phần của búa Q n 7650kG, trọng lượng phần đập của búa Q3500kG, độ caonâng búa lớn nhất H  3m

+ Kiểm tra hệ số thích dụng của búa:

7650 4000

1.9 66100

n tt

k E

IV.3 - MÔ TẢ BIỆN PHÁP ĐÓNG CỌC

+ Dùng máy kinh vĩ và máy thủy bình để định vị

+ Dùng cẩn cẩu 20T treo búa rung đứng trên sà lan 200 Tấn có đối trọng để đóng

hệ cọc định vị Loại búa rung sử dụng có trọng lượng Q bua 4.7T, mômen lệch tâm

n

Q  kG, trọng lượng phần đập của búa Q3500kG, độ cao nâng búa lớn nhất

3

H  m Kiến nghị dùng loại búa SP-48A của Nga Chú ý khi đóng cọc nhất thiết phải

có đệm đầu cọc để tránh phá hủy đầu cọc

+ Đóng cọc theo sơ đồ sau:

+ Cọc được đóng đến độ chối thiết kế và cho nghỉ 3-4 ngày sau đó sẽ tiến hànhđóng lại để kiểm tra độ chối giả

CHƯƠNG V - THIẾT KẾ VÁN KHUÔN ĐỔ BỆ CỌC

V.1 - CHỌN VÀ BỐ TRÍ VÁN KHUÔN, KHUNG CHỐNG

+ Quy cách ván khuôn và khung chống xem trong bản vẽ

+ Biện pháp ván khuôn mô tả như dưới đây:

+ Lấy loại ván khuôn thép tiêu biểu có kích thước 1m x 1m để tính tóan Các đặctrưng của tấm ván như hình dưới đây

+ Gỗ chống sử dụng tối thiểu phải là gỗ nhóm III, có ứng suất cho phép với ép dọcthớ và uốn tĩnh đều là:

 2

, * *1 2 120*1.5*1.2 216 /

V.2 - KIỂM TOÁN VÁN KHUÔN

V.2.1 - Kiểm toán ván khuôn thành

+ Cắt 1 m dài thành ván theo chiều ngang, theo chiều đứng được đỡ bởi hai dầm gỗnhư bản vẽ biện pháp ván khuôn bệ cọc

+ Sơ đồ tính:

+ Áp lực của bê tông lên mặt bên của ván khuôn theo Bảng 6:

 2 2350*(4*0.25) 2350 /

Trong đó:

3

2350kG m/

  - Khối lượng thể tích của bê tông tươi

H – Chiều cao khối đổ bê tông, nhưng lấy không lớn hơn chiều cao dâng

bê tông đổ trong 4h với vận tốc đổ bê tông dâng cao V = 0.3 m/h < 0.5 m/h và sử dụngđầm dùi có bán kính ảnh hưởng 0.75 m > H

+ Áp lực do chấn động khi đổ bê tông tươi (xả bê tông theo máng hoặc ống bơm),theo điều 2.14: 2

+ Các hệ số tổ hợp lấy theo Bảng 19 của mục 5B đều có giá trị  c 1

+ Các hệ số vượt tải lấy theo Bảng 13 Ta có: n p 1;n q 1.3;n f 1.3

E = 200000 N/mm2 – Mô đun đàn hồi của thép.

I = 1117454 mm4 – Mô men quán tính của tiết diện 1m ván khuôn

L = 500 mm – Nhịp tính toán

P = 2350 kG/m2 = 0.02350 N/mm2 – Áp lực của bê tông tươi

V.2.2 - Kiểm toán thanh gỗ chống

+ Các thanh chống gỗ được bố trí với khoảng cách là 500 mm theo cả hai phươngtheo hình trên Ta gom tải theo 2 phương ngang và phương đứng thì mỗi thanh chống

gỗ chịu trọn phần tải trọng tác dụng lên 1 m2 ván khuôn thành trở thành lực nén trongthanh chống

+ Ứng suất nén trong thanh:

V.3 - THIẾT KẾ CÔNG TÁC ĐỔ BÊ TÔNG BỆ CỌC

+ Chọn vận tốc đổ dâng bê tông là : V = 0.3 m/h

+ Vậy 1h cần có thể tích bê tông là :  3

T tc

- Thể tích xuất liệu: V xl k V* hh 0.6*6 3.6  m3 ( Hệ số xuất liệu k = 0.6)

- Thời gian đổ bê tông ra: 10 phút

+ Chọn thờig gian ô tô di chuyển vào sà lan và ra khỏi sà lan trung bình là 10 phút

+ Sà lan dài 30 m, do đó ta bố trí một lúc 2 ô tô tiến vào đổ bê tông xuống đài cọcbằng máng đổ.

+ Một giờ cần thiết phải có số ô tô vào sà lan là :

1 1

12.96

3.6 43.6

h oto h

xl

V n

- Vậy thời gian còn lại trong 1 h cho việc đầm bê tông là 20 phút với mỗi lần đầm

- Giả thiết một vị trí cắm đầm dùi mất 30s, bán kính ảnh hường R = 0.5 m

- Khi nghỉ xả bê tông, thời gian dùng cho công tác đầm là 10 phút Để hoànthành được công tác đầm cần có tối thiểu số đầm là :

1

43.2

2.860*10

* 3.14

30

dc damdui

d diem

S n

t

R t

CHƯƠNG VI - THIẾT KẾ VÁN KHUÔN ĐỔ THÂN TRỤ

VI.1 - CHỌN LOẠI VÁN KHUÔN, CỘT CHỐNG, KHUNG GIẰNG

+ Quy cách ván khuôn sử dụng cùng loại với ván khuôn đổ đài cọc

VI.2 - KIỂM TOÁN VÁN KHUÔN THÀNH

+ Ván khuôn thành của thân trụ sử dụng cùng quy cách với ván khuôn bệ cọc, tínhtoán như ở phần bệ cọc với các tải trọng không thay đổi nên không phải tính lại

VI.3 - THIẾT KẾ CÔNG TÁC ĐỔ BÊ TÔNG THÂN TRỤ

+ Công tác bê tông phân đoạn 1 tính toán tương tự như phần bê tông bệ cọc Tatính toán cho phần phân đoạn 2

+ Chọn vận tốc đổ dâng bê tông là : V = 0.47 m/h

+ Vậy 1h cần có thể tích bê tông là :

T tc

- Thời gian đổ bê tông ra: 10 phút

+ Chọn thờig gian ô tô di chuyển vào và ra khỏi vị trí đổ và tiến hành đầm trungbình là 10 phút

+ Một giờ cần thiết phải có số ô tô là :

1 1

7.223.6

h oto h

xl

V n

- Thời gian trong 1 h cho việc đầm bê tông là 20 phút với mỗi lần đầm là 10 phútkhi ô tô ra khỏi vị trí đổ Xét thêm thời gian còn lại 20 phút tính đến việc san bêtông

và mất mát thời gian do phải di chuyển ống đổ bê tông

- Kết luận: Với vận tốc đổ dâng bê tông 0.47 m/h và với loại ô tô trộn bê tông đã

trọn cùng với cách bố trí là đạt

+ Tính toán số đầm dùi cần thiết:

- Tổng diện tích đài cọc là: S dc 8.4*1.63.14*0.8216 m2

- Giả thiết một vị trí cắm đầm dùi mất 30s, bán kính ảnh hường R = 0.5 m

- Khi nghỉ xả bê tông, thời gian dùng cho công tác đầm là 10 phút Để hoànthành được công tác đầm cần có tối thiểu số đầm là :

1

16

160*10

* 3.14

30

dc damdui

d diem

S n

t

R t

+ Chọn máy bơm bê tông:

- Máy bơm bê tông phải có năng suất kỹ thuật tương ứng với vận tốc đổ bêtông trung bình của ô tô trong 1 h Loại ô tô mà ta chọn trung bình đổ 3.6 m3 trong 10phút, tức là 21 m3 trong 1h Năng suất bơm tối thiểu của máy bơm phải đạt 21 m3/h

- Chọn máy bơm bê tông loại SB95-A có năng suất kỹ thuật là 30m3/h Đồngthời tham khảo thêm trong sổ tay số liệu thống kê năng suất thực tế của loại bơm này

là 13 m3/h hoàn toàn đáp ứng được khối lượng bê tông mà ta đổ trong 1h là 7.2 m3

CHƯƠNG VII - TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ NỔI

- Chọn xà lan có kích như sau :

- Thể tích phần chìm của xà lan

1 - Xác định khả năng nổi của xà lan :

+ Trong đó :

- n = T/m3 : Trọng lượng riêng của nước

- S Qi : Tổng trọng lượng đặt trên xà lan và phần xà chìm xuống

+ Q6 = T : Trọng lượng các thiết bị khác

156.1870.00

2 - Độ nghiêng của phao theo trục thẳng đứng :

- S M = T.m : Tổng momen do lực gio,ù lực nước chảy và các lực

ngang khác gây ra đối với tâm nổi, xem phần tính neo

- = : Hệ số xung kích của gió

- = m3: Thể tích phần chìm của xà lan

- : Bán kính ổn định từ tâm nổi đến tâm ổn định

+ J : Mômen quán tính của tiết diện hệ nổi ở cao độ đường mép nước

của các trụ nổi đến trục quay nó khi phần nổi nằm ngang

- Điều kiện ổn định của xà lan :

- Thay giá trị vào công thức trên ta được :

= 0.013.07

a

FS

1.00 360.00

m

1637.33

3 – Tính độ chìm lớn nhất :

- Điều kiện độ chìm :

+ Trong đó :

- Thay giá trị vào công thức trên ta được :

Vậy xà lan đảm bảo điều kiện độ chìm.

+ f = : Hệ số ma sát giữa nước và xà lan

+ F : Diện tích chắn nước của xà lan

Thay giá trị vào ta được :

tgq 2

Trong thi công, để đảm bảo ổn định cho xà lan do lực gió và nước chảycó thể làm trôi xà lan vì vậy ta phải neo xà lan cố định

- R2 : Lực cản của gió

+ K = : Hệ số ma sát giữa gió và xà lan

+  : diện tích chắn gió của xà lan trên mặt nước, lấy chiều cao trung

bình của các thiết bị trên xà lan là m

- Trọng lượng neo :

Lòng sông là bùn sét chảy sẽo nên ta chọn neo hải quân Trọng lượng :

5  6 Chọn neo có trọng lượng N =

4.2 - Tính dây neo :

- Chiều dài đoạn xích nối đầu neo với dây cáp là :

- Chiều dài tối thiểu của neo :

2 h Rq