chương 2 thiết kế thi công chi tiết - ĐATN thiết kế cầu dầm supper T

Đóng các cọc định vị dùng loại cọc thép I400, vị trí cọc được xác định bằng máy kinh vĩ.. Liên kết với cọc định vị bằng thép U, thép L tạo thành khung định hướng để phục vụ hi công cọc v

CHƯƠNG II THIẾT KẾ THI CÔNG CHI TIẾT

2.1 TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN:

2.1.1 Ván khuôn mố:

Sử dụng ván khuôn thép dày 10mm có:

Rut = 2800 KG/cm2

Et = 2100000 KG/cm2

Sườn tăng cường đứng: L100 x100 x12 Khoảng cách giữa các sườn tăng cường đứng là 2m

Sườn tăng cường ngang: L100 x 100 x 8 Khoảng cách các sườn tăng cường ngang là 1m

Diện tích mặt cắt ngang mố: A = 11.5 x 5 = 57.5 m2

Dùng xe trộn bê tông với tốc độ 6m3/giờ để dổ bê tông bệ mố

Chiều cao đổ bê tông trong 1 giờ của xe trộn:

0

A 57.5

Ta chọn 4 máy trộn bê tông để thi công

Chiều cao đổ bê tông trong 6 giờ:

h   4 6 h   4 6 0.104 2.496 m Tính ván khuôn thành:

Tính tải trọng tác dụng lên thành:

p     (q R)

Trong đó:

n = 1.25: Hệ số tải trọng

Tải trọng trên bề mặt tông gồm người, lực đầm, thiết bị vữa rơi

q = 650KG/cm2 = 0.65T/m2

c = 2.5T/m2

R = 0.7 – Bán kính tác dụng của đầm dùi

2 tt

p 1.25 (0.65 2.5 0.7) 3T / m

Ta có biểu đồ áp lực vữa như sau:

2

q

Ptt

H = 6 x h0 = 6 x 0.3428 =2.0568m Trong đó: h0 – Tốc độ đổ bê tông trong 1 giờ của cả 4 xe trộn

Xác định trị số áp lực tính đổi:

td

2

0.5 (q P ) R P (H R)

P h P

0.5 (0.65 3) 0.7 3 (2.0568 0.7)

2.6T / m 2.0568

     

 

     

Tính nội lực tại trọng tâm tấm:

Mô men tại trọng tâm tấm:

td

M P  a b 0.0829 2.6 2 1   0.431T.m

Độ võng của tấm:

tc 4 td 3

P b f

E



 



Trong đó:

,  hệ số phụ thuộc vào tỉ số a/b, với a = 2m, b = 1m  a/b = 2 tra được

 = 0.0829

 = 0.00277

Kiểm tra:

Bề dày tấm thép:

tt

6 M 6 0.431

0.0096m 9.6mm

b R 1 28000

Chọn  = 10mm = 1cm Ứng suất ở giữa tấm:

5

2

tt tt

M M 6 0.431 10 6

2586KG / cm

  = 2586 < R = 2800KG/cm2  thõa yêu cầu

Độ võng:

4

3

2.6 1

1.25 21000000 0.01



 f 1 0.0025m 0.25cm 400

 f = 0.027cm < [f] = 0.25cm  thõa điều kiện

2.1.2 Tính sườn tăng cường:

Sườn tăng cường được xem như cùng làm việc với tấm tôn lát

Mặt cắt ngang sườn tăng cường đứng:

Đặc trưng hình học:

A = 31.2cm2

Ix = 294cm2

ymax = 7.25cm

ymin = 2.75cm

Mặt cắt ngang sườn tăng cường ngang:

A = 38.4cm2

Ix = 358cm2

ymax = 7.17cm

ymin = 2.83cm

Sườn tăng cường đứng được xem như dầm giản đơn tựa trên các gối là các sườn tăng cường ngang có chiều dài tính toán 1m

Ta có: d

n

S 2

2

S  1

Nên ta xem như áp lực bê tông truyền lên sườn tăng cường đứng

max td

P P  a 2.6 2 5.2T / m 

Mô men giữa sườn: max 2 2

Phản lực gối: P P max b 5.2 1 5.2T 

Nội lực của sườn tăng cường có kể đến tính liên tục:

g u

P 0.7 P 0.7 5.2 3.64T   

1/ 2 u

P 0.5 P 0.5 5.2 2.6T   

g u

M 0.7 M 0.7 0.65 0.455T.m   

1/ 2 u

M 0.5 M 0.5 0.65 0.325T.m   

Kiểm tra:

2

g

M M y 0.455 10 2.75

425.6KG / cm

2

1/ 2

M M y 0.325 10 7.25

801KG / cm

20

2 max 801 R 2800KG / cm

      thõa điều kiện Sườn tăng cường ngang xem như 1 dầm giản đơn

Ta có: max td 2 2

      

Kiểm tra:

2

x

M M y 1.3 10 7.17

2603.6KG / cm

 = 2603.6KG/cm2 < R = 2800KG/cm2  thõa điều kiện

2.2 Tính toán vách chống hố móng:

Vách chống hố móng sử dụng vòng quây cọc ván thép

Đóng các cọc định vị dùng loại cọc thép I400, vị trí cọc được xác định bằng máy kinh vĩ

Liên kết với cọc định vị bằng thép U, thép L tạo thành khung định hướng để phục vụ hi công cọc ván thép

Trước khi hạ cọc ván thép phải kiểm tra khuyết tật của cọc ván thép cũng như độ đồng đều của khớp mộng bằng cách luồn thử vào khớp mộng một đoạn cọc ván chuẩn dài khoảng 1.5 – 2m Để xỏ và đóng cọc được dễ dàng khớp mộng của cọc phải được bôi trơn bằng dầu mỡ Phía khớp mộng tự phải bít chân lại bằng một miếng thép cho đỡ bị nhồi nhét đất vào rãnh mộng để khi xỏ và đóng cọc ván sau được dễ dàng

Trong quá trình thi công phải theo dõi tình hình hạ cọc ván nếu nghiêng hoặc lệch ra khỏi mặt phẳng tường cọc ván thì phải điều chỉnh bằng kích với dây neo.Nếu không đạt hiệu quả thì phải đóng những cọc ván định hình trên được chế tạo đặc biệt theo số liệu đo đạc cụ thể để khép kín vòng quây

2.2.1 Tính toán chiều sâu đóng cọc ván thép:

Sơ đồ tính vòng quay cọc ván thép 2 tầng có thanh chống ngang:

P 5

P 4 o

P 3

P 2

P 1 Lớp đất đắp

P 6

Lớp đất sét L1

Lớp đất sét L2

Hệ số áp lực chủ động của đất:

a

35

tg (45 ) tg (45 ) 0.271



       

Hệ số áp lực đất chủ động:

a

35

tg (45 ) tg (45 ) 3.69



       

Trong đó:

 = 35 Góc ma sát của các lớp đất

Xác định áp lực đất chủ động:

P 0.5  H 0.5 0.271 0.8 2   0.4336T

1 1

H 2

3 3

P   H H 0.271 0.8 2 2.5 1.084T   

2 2

H 2.5

P 0.5  H 0.5 0.271 0.475 2.5   0.4T

2 3

H 2.5

P   H H 0.271 2.5 1 t 0.6775tT   

6

t

2



Xác định áp lực đất bị động:

P   ( H   H ) t 3.69 (0.8 2 0.475 2.5) t 10.286tT       

4

t

2



P 0.5 (    )  t 0.5 (3.69 0.271) 0.952 t    1.627t T

5

t

3



Trong đó:

H1 = 2m – Chiều cao lớp đất đắp

H2 = 2.5m – Chiều cao lớp đất sét mềm tại vị trí trụ

t – Chiều sâu tính từ đáy lớp bê tông bịt đáy đến vị trí mũi cọc ván

thép

3

      

3 dn2 2 n 1.475 1 0.475T / m

      

3 dn3 3 n 1.952 1 0.952T / m

       Chiều cao t được xác định theo điều kiện sau:

g l

m M M

Trong đó:

m = 0.95:Hệ số điều kiện của cọc ván thép không có thanh chống ngang

Mg – Mô men giữ quay quanh điểm O

M  P (H e ) P e  P e P e

Ml – Mô men lật quanh điểm O

M P e P (t e ) 

Thay vào phương trình điều kiện ta được phương trình cân bằng sau:

0.5423 x t3 + 4.821 x t2 – 2.908 =0 Giải phương trình bậc 3 ta được : t = 0.764 m

Ta chọn: t = 1m

2.2.2 Tính toán cọc ván thép theo điều kiện cường độ:

1.5 (0.4336 (0.667 2.5) 1.084 1.25 0.4 0.833) 4.59T.m

       

Chọn cọc ván thép Larssen L-IV có mô men kháng uốn Wx = 2200cm3 Kiểm tra:

5

2

u max x

M 4.59 10

208.6KG / cm



    < R = 2800  thõa điều kiện

2.3 Tính chiều dày lớp bê tông bịt đáy

Chiều dày lơp bê tông bịt đáy được xác định trên cơ sở trọng lượng bê tông, áp lực đẩy nổi của đất, ma sát giữa cọc và lớp bê tông

Bề dày lớp bê tông bịt đáy được tính:

n c

H

  

     

Trong đó:

 = 98m2 –Diện tích đáy hố móng

K = 6 – Số cọc trong móng

U = 3.14m – Chu vi cọc

 = 2T/m2 – Lực ma sát giữa cọc với lớp bê tông bịt đáy

m =0.9 – Hệ số điều kiện làm việc

n =0.9 – Hệ số vượt tải

c = 2.5T/m3 – Trọng lượng riêng của bê tông

H = 2.5m – Chiều cao tính từ mực nước thi công đến đáy bệ

98 2.5 1

(0.9 98 2.5 6 3.14 2) 0.9

     

Vậy ta chọn lớp bê tông bịt đáy h = 1m

2.4 THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1

2.4.1 Các số liệu tính toán Cao độ đỉnh trụ : + 6.201 m

Cao độ đáy trụ : - 0.5 m

Cao độ đáy đài : - 2.5 m

Cao độ mực nước thi công : + 1.6 m

Cao độ đáy sông : + 1.301 m

Chiều rộng móng : 6 m

Chiều dài móng : 10 m

2.4.2 Tính toán chiều dày lớp bêtông bịt đáy

Điều kiện tính toán: áp lực đẩy nổi của nước phải nhỏ hơn lực ma sát giữa bêtông và cọc cộng với trọng lượng của lớp bêtông bịt đáy.

Công thức tính:  1 

0

bt n

h F

 







Trong đó :

3

24,5 /

  : trọng lượng riêng của bêtông

3

10 /

  : trọng lượng riêng của nước

x: chiều dày lớp bêtông bịt đáy (m)

F : diện tích mặt bằng vòng vây cọc ván

6 2 (10 2) 96 2

6

n  : số lượng cọc trong móng

2

100KN m/

  : lực ma sát đơn vị giữa cọc và bêtông bịt đáy

3,14.1 3,14

U  D  m: chu vi cọc

chiều cao tính từ mực nước thi công đến đáy đài:

1, 6 ( 2,5) 4,1

1 0,9

n  : hệ số vượt tải

0,9

m  : hệ số điều kiện làm việc Vậy ta có :

0.95 m 0,9 0,9.24,5.96 6.3,14.100

n bt

h F x



 

Ta chọn: x = 1 m

 Kiểm tra cường độ bêtông bịt đáy chịu mômen uốn tác dụng áp lực nước đẩy lên và trọng lượng bêtông đè xuống

Cắt 1 m bề rộng lớp bêtông có nhịp dài là khoảng cách giữa 2 tường cọc ván

Hiệu số trọng lượng bêtông và lực đẩy nổi của nước được xác định như sau:

10.4,1 24,5.1, 25 4, 25 /

q  h  x   KN m

Mômen lớn nhất tại giữa nhịp :

max

4, 25.(2 10)

76,5

tt

q l

Cường độ chịu kéo trong bêtông là :

76,5 76,5

204 / 0,5 0,5 30 274 / 1.1,5

c

M

b x S

 Điều kiện được thỏa mãn

2.4.3 Tính toán cọc ván thép 2.4.3.1 Xác định độ chôn sâu Khi đào đất bằng vòng vây cọc ván bằng gầu ngoạm Vì mực nước trong vòng vây cọc và bên ngoài là như nhau nên áp lực nước hai bên cân bằng nhau

-4m

Eb Ea

+1,6m MNTC

Các thông số của đất

Trọng lượng riêng của đất  d 21KN m/ 3

Góc ma sát  16, 48

Aùp lực chủ động của đất

2 1

2

dn

h

E  k

Trọng lượng riêng đẩy nổi dn d  n 21 10 11  KN m/ 3

Hệ số áp lực chủ động k a tg2450 2 0,558

Aùp lực đất bị động

2

2

dn

h

E  k

Hệ số áp lực chủ động k p tg24502 1,792

Lấy mômen cân bằng tại điểm A

Rút gọn ta được phương trình bậc 3 theo h

6,57085 5,764 27,62 44,736 0

3

 

2.4.3.2 Tính toán cọc ván thép

2m 2,1m

0,699m

A O

q1 q2

Thời điểm tính là sau khi đã đổ bêtông bịt đáy và hút hết nước trong hố móng Lúc này ta tính cọc ván như dầm giản đơn kê trên hai gối 0 và A, tải trọng tác dụng như hình vẽ Tính cho 1 m chiều rộng

Vị trí điểm 0 nằm cách bêtông bịt đáy 0,5 m

Ta có :

1 2,1 2 10 41 /

2 0,699.11.0,588 4, 291 /

0

54,866

30,684

A





max 11, 431

Từ điều kiện :

 

4

3 max 11, 431.10

60,165 1900

M

f

Ta chọn cọc ván hình máng FSP-Vl1 của Nhật có S 3820cm3

2.4.3.3 Tính toán nẹp ngang Nẹp ngang coi như các dầm liên tục kê trên các gối chịu tải trọng phân bố đều:

 Khoảng cách giữa các thanh chống: l=4m

 Tải trọng tác dụng vào thanh nẹp là phản lực gối:R A 54,866KN m/

 Sơ đồ tính có dạng như hình vẽ

A

R

4m 4m

12m4m

 Ta tính gần đúng mômen lớn nhất theo công thức

max

54,866.4

87,785

A

R l

 

4

3 max 87,785.10

462 1900

M

f

Chọn thanh nẹp ngang định hình I40

Các thông số của thanh nẹp A138cm2

3

2560

23, 6





2.4.3.4 Tính toán thanh chống Thanh chống chịu lực tập trung R R l A 54,866.4 219, 462 KN

Chọn thanh chống là thanh chữ I40

Công thức kiểm tra theo điều kiện ổn định

R

f

A





 : là hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh l

0 1200

50,847 0, 4 23,6

l

l

 

21946, 2

0, 4.138

R

A



2.4.4 Tính toán ván khuôn Trụ

 Diện tích trụ A9,379m2

 Chiều cao trụ h6,701m

 Chọn máy trộn bêtông loại C330 có công suất trộn bêtông là

3

10,5 /

Vậy trong 4 giờ có thể trộn được là V 42m3

Chiều cao lớp bêtông mà máy có thể trộn trong 4h là

42

4, 478 9,379

V

A

Khi đổ bêtông chọn đầm dùi có bán kính tác dụng R0,75m

2.

 Sơ đồ tải trọng tác dụng vào ván khuôn

qd q

 Tải trọng tác dụng vào ván khuôn

Aùp lực do đầm ngang gây ra q d .R24,5.0,75 18,375 KN m/ 2

Lực xung kích khi đổ bêtông q4KN m/ 2

Vậy áp lực tác dụng vào ván khuôn quy đổi là :

2

.(1,5.0,5 3,5)

19,62 / 5

1,3 1,3.19,619 25,504 /

qd

q



2.4.4.1 Tính ván lát Chọn ván lát bằng thép có chiều dày 0,8 cm

Các sườn tăng cường bằng thanh thép có tiết diện 1x5 cm đan thành ô vuông 20x25cm

Tính sơ bộ mômen quán tính cho 1m ván thép là :

6.1.5 1.0,8

1.0,8.2,5 67,543

5

25

Sườn tăng cường 1x5 cm Ván thép dày 0,8 cm

Các thép lá của ván khuôn được tính như bản kê 4 cạnh có 4 cạnh ngàm cứng

Kiểm tra độ võng giữa nhịp của ván thép

tc

qd

f

E 



Kiểm tra điều kiện bền của ván thép

Mômen uốn lớn nhất được tính theo công thức

2

tt

qd

M a q b

a: hệ số tra theo bảng phụ thuộc 2 cạnh của ván khuôn (a:b)=(1:25)

0,1

a

 

4

0,1.25,504.25.10 0,159

 

4

0,159.10

25.0,8

b

2.4.4.2 Tính nẹp ngang Các thanh nẹp ngang có cấu tạo là các khung nhỏ khép kín, khung này chịu áp lực ngang của bêtông

Mômen uốn trong tiết diện ngang của nẹp ngang được tính theo công thức :

.( 0, 25 ) 25,504.0, 25 5.(1,75 0, 25.5)

0, 228

tt qd

l

Trong đó:

a: chiều dài tính toán của thanh nẹp ngang

H: chiều cao lớp đổ bêtông trong 4h

l: nhịp của ván

Lực kéo trong thanh nẹp ngang là

.( 0,125 ) 25,504.1, 4.5.(1,75 0,125.5)

57,385

tt qd

l

Trong đó

B : bề rộng trụ

Chọn thanh nẹp I44 có A18,9cm2

4

632

3

90, 286

Công thức kiểm tra :

 

0, 228.10 57,385.10

90, 286 18,9

2.4.4.3 Tính thanh giằng Thanh giằng chịu lực xác định theo công thức

tt 1,5.25,504 38, 257

Trong đó:

25.6.10 1,5

al

Thanh giằng là thanh chịu kéo đúng tâm, ta chọn thanh thép 20

Công thức kiểm tra bền :

 

2

38, 257.10

1217,744 / 1900 / 3,142

T

A

Trong đó :

2

2

.2

3,142 4

A  cm : diện tích thanh thép