CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ THI CÔNG CẦU

Có thể đề xuất 2 phương án thi công như sau: *Phương án 1: sử dụng giá long môn để lao lắp - Đặc điểm: + Lắp ghép kết cấu nhịp trên đà giáo hoặc trụ tạm nên đảm bảo tính an toàn và chất

Trang 1

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ THI CễNG

5.1 THIẾT KẾ THI CễNG HẠNG MỤC KẾT CẤU NHỊP

5.1.1 Đặc điểm cấu tạo hạng mục kết cấu nhịp và điều kiện thi cụng

a)Đặc điểm cấu tạo hạng mục kết cấu nhịp

+ Khẩu độ cầu L=49.10m Chọn cầu giản đơn giầm BTCT ứng suất trước 1 nhịp 33m

+ Nhịp cầu gồm 5 dầm chữ i đặt cỏch nhau 2.40m.Trờn chiều dài nhịp gồm 5 dầm ngang đổ tại chỗ cựng với mối nối bản cỏnh

+ Dầm bờ tụng cốt thộp ƯST căng sau dạng chữ I cú chiều cao h= 1.65m, bề rộng bầu dầm b=0.65m mỗi dầm cú 6 bú thộp cường độ cao, mỗi bú 7 tao cỏp F=12.7mm,theo chuẩn ASTM- A416(270K)

+ Cỏc phiến dầm chủ được chế tạo bằng phương phỏp đỳc sẵn liền khối dự ứng lực kộo sau

+ Cỏc dầm được đặt cốt thộp chờ để đổ bờ tụng dầm ngang và nối bản

+ Sau khi lắp đặt cỏc phiến dầm vào vị trớ ,hệ dầm được liờn kết bằng cỏc mối nối dọc và dầm ngang

+ Khi chế tạo dầm chủ chỳ ý đặt cỏc chi tiết thộp cho gờ chắn ,thoỏt nước ,khe co gión

2.2.2 Vật liệu.

+ Bờ tụng dầm chủ mỏc 400 Bờ tụng dầm ngang và mối nối dọc mỏc 300

+ Cốt thộp cường độ cao: Bú cỏp 7 tao F12.7 mm

+ Thộp thanh AI, AII

+ Neo OVM 13 - 7

+ Ống gien mạ kẽm F 67/60 mm

Bảng6.1 :Bảng khối lượng vật liệu cho 1 phiến dầm biờn

(m) (Kg)

Neo OVM 13-7 Bộ

Trọng lượng cẩu lắp

Bê tông M400 (m)

Trang 2

9000 3500

<tØ lÖ: 1/100>

1/4 mÆt b»ng

225 200/2

200 225 2475

4900 800

Trang 3

(trộn phụ gia chống thấm B=8)

Bê tông 30MPa lưới thép D10@100 dày 10cm

Hỡnh 6.2 : Cấu tạo chung dầm

b) Điều kiện thi cụng

-Cụng trỡnh xõy dựng cỏch cơ sở vật liệu khụng xa, đưởng vận chuyển tương đối thuận lợi, rất thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu bằng cơ giới

-Vật liệu ở đõy tận dụng tốt vật liệu địa phương, khai thỏc và đảm bảo yờu cầu về

kỹ thuật

- Đội ngũ cỏn bộ kỹ thuật của đơn vị cụng cú năng lực và dày dạn kinh nghiệm do

đó thi cụng nghiều cụng trỡnh lớn nhỏ, nhiệt tỡnh cụng tỏc Bờn cạnh đú, đội ngũ cụng nhõn lành nghề với số lượng đụng đảo cú thể đảm bảo tiến độ thi cụng và chất lượng

kỹ thuật của cụng trỡnh theo đỳng thời gian quy định Phương tiện và mỏy múc thi cụng khỏ đày đủ và phong phỳ, đủ năng lực thi cụng những cụng trỡnh lớn, đặc biệt là cú tớnh đồng bộ và hiện đại đảm bảo cơ giới húa cụng tỏc thi cụng ở cỏc hạng mục, cỏc cụng trỡnh khỏc nhau

- Việc thi cụng của đơn vị được sự giỳp đỡ của cỏc cơ quan hữu quan về mặt kinh tế cũng như tinh thần và đặc biệt là sự đồng tỡnh ủng hộ của đồng bào địa phương

5.1.2 Thiết kế thi cụng kết cấu nhịp dầm I 33m

5.1.2.1 Đề xuất phương ỏn thi cụng và lập biện phỏp thi cụng

a) Đề xuất phương ỏn thi cụng.

Cú thể đề xuất nhiều phương ỏn thi cụng nhịp, tuy nhiờn ta chỉ nờn đề xuất 2 phương ỏn khả thi nhất phự hợp với điều kiện thi cụng, để phõn tớch những ưu nhược

Trang 4

điểm của 2 phương án ( phân tích đảm bảo an toàn, đảm bảo kỹ thuật, đảm bảo kinh tế) Chọn ra phương án hợp lý nhất).

Cầu gồm 1 nhịp BTCT dự ứng lực, dầm chử I mỗi nhịp gồm 5 dầm mỗi dầm dài 33m cao 1,65m Dầm dặt cách nhau 2,40m Sông không thông thuyền trong cả thời gian thi công, cả trong mùa lũ Có thể đề xuất 2 phương án thi công như sau:

*)Phương án 1: sử dụng giá long môn để lao lắp

- Đặc điểm:

+ Lắp ghép kết cấu nhịp trên đà giáo hoặc trụ tạm nên đảm bảo tính an toàn và chất lượng công trình

+ Tốn phí xây dựng kéo dài thời thi công

+ Không dảm bảo vấn đề thông thuyền trong quá trình thi công, cản trở giao thông đừng thủy

- Phạm vi áp dụng:

+ Cầu có nhiều nhịp, nhịp giản đơn có L ≤ 40 m

+ Khi thi công không có các thiết bị chuyên dụng để lao lắp

+ Thi công tại lơi không yêu cầu về thông thuyền

* Trình tự thi công

- Tiến hành đúc dầm ngay tại bãi đức dầm đầu cầu

- Xây dựng trụ tạm tại vị trí trụ chính để làm chỗ đứng cho giá long môn

- Lắp dựng giá long môn và hệ giàn thép liên tục để di chuyển dầm

- Lắp hệ thống ray, xe goòng và di chuyển phiến dầm ra vị trí nhịp

- Dùng giá long môn để di chuyển sang ngang phiến dầm đã di chuyển ra nhịp và hạ xuống gối

- Tiến hành đổ bê tông dầm ngang đẻ liên kết các phiến dầm

- Sau khi đã thi công xong nhịp thứ nhất tiến hành di chuyển giá long môn sang nhịp tiếp theo để tiếp tục thi công

- Làm lớp phủ mặt cấu và hoàn thiện cầu

*)Phương án 2: sử dụng 2 cần cẩu để lao lắp

- Đặc điểm:

+ Tiến độ thi công nhanh chóng rút ngắn thời gian thi công, tính kinh tế cao

+ Chất lượng dầm được dảm bảo do dầm được đúc sẵn ở bãi đúc dầm đầu cầu

+ Không phải xây dựng đà giáo trụ tạm

- Phạm vi áp dụng:

+ Cần cẩu phải đủ sức nâng cần thiết

+ Có vị trí đứng cho cần cẩu để lấy các cụm dầm và dặt lên nhịp

Trình tự thi công:

- Đúc dầm tại bãi đúc dầm đầu cầu hoặc trong xưởng

- Lắp dụng hệ thống đường ray, xe goong để di chuyển các phiến dầm

Trang 5

- Di chuyển phiến dầm đến bên cạnh cần cẩu Không được đặt các cụm dầm ở phía

- Cần cẩu phải đứng trên đỉnh mố, mép dải xích hoặc mép chan đế của cần cầu chống cách tường đỉnh 1m và quay cần lấy từng phiến dầm dặt lên nhịp

- Tiến hành lắp các phiến dầm tại vi trí cần cẩu trước, phiến ở xa lắp sau

- Đặt các phiến dầm lên chồng nề sau đó dùng kích hạ KCN xuống gối, hạ xuống gối

có định trước và gối di động sau Trong trường hợp cần cẩu có sức nâng lớn thì có thể

hạ trực tiếp kết cấu nhịp xuống gối cầu mà không cần đặt lên chồng nề

- Tiến hành đổ bê tông dầm ngang để liên kết các phiến dầm

- Làm lớp phủ mặt cầu cà hoàn thiện cầu

Kết luận:

Do cầu có nhịp L= 33 m thi công tại nơi không có yêu cầu về thông thuyền nên sử dụng phương pháp 1 lao lắp kết cấu nhịp bằng giá long môn có nhiều ưu điểm thuận lợi hơn, đảm bảo an toàn và chất lượng công trình

b).Biện pháp thi công chủ đạo kết cấu nhịp:

cầu, gờ lan can

5.1.2.2 Thiết kế kết cấu bổ trợ thi công

+ Rải một lớp đá dăm dày 20 Cm trên toàn bộ chiều dài bệ đúc

+ Đổ lớp bê tông có chiều dày 20 Cm làm mặt bằng đúc dầm M200

Trang 6

+ Tại vị trí đầu và cuối bệ chứa dầm ta bố trí thêm tấm BTCT để tăng cường thêm khả năng chịu lực, các gối kê (KT 300x1200)mm đặt cách nhau 900 mm.

+ Chiều dài bệ đúc dầm 35m ,chiều rộng bệ đúc 2m

Các thanh căng bằng thép dặt tại vị trí giao nhau giữa nẹp đứng và nẹp ngang

A Xác định chiều cao của lớp bê tông tác dụng lên ván khuôn

Biểu đồ áp lực tác dụng lên ván khuôn

Hình 6.6:.Biểu đồ áp lực tác dụng lên ván khuôn

Trang 7

và mômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp được tính theo công thức:

 Mmax = α x PMax x b2

2000

500 500

Hình 6.7: Cấu tạo ván khuôn số TT1

Như trên hình vẽ ta thấy vị trí bất lợi nhất của ván khuôn là ở đoạn kích thước 550 x

315 Nên ta sẽ kiểm toán ván khuôn ở đoạn này

Ta có:

o α là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b có a/b = 0,550, 44 =1,24

Tra bảng ta có α = 0,0757

Trang 8

- Mômen kháng uốn của tấm thép bản là

1010

17× ×

= 1195,24 (kG/cm2 ) < Ru

Các thép sườn sang được xem như dầm liên tục kê lên các gối là các thép sườn đứng.Thép sườn ngang chịu áp lực bê tông lớn nhất trên cả chiều dài thanh thép Vì vậy moomen uốn ở các tiết diện của nó được xác đinh theo công thức:

Mtt

Max = 0,1 x Ptt x a2

Trong đó:

o a: là khoảng cách giữa các thanh thép sườn đứng, a = 0,5 m

- Chọn sườn ngang là loại thép góc: L75x75x5 có:

100178,

= 104,09 (kG/cm2) < Ru

 Điều kiện của thép sườn ngang được thỏa mãn

- Kiểm tra độ võng của thép sườn ngang

f =

EJ

a p

5051,5

 Điều kiện độ võng của thép sườn ngang được thỏa mãn

Trang 9

- Các thép sườn đứng được xem như dầm giản đơn kê lên hai gối là thép sườn ngang.

- Các thép sườn đúng chịu tải trọng phân bố đều

101413,

= 826,315 (kG/cm2) < Ru

f =

EJ

l p

15075,8

- Diện tích chịu áo lực ngang bê tông tươi của thanh cứng

10262,

 Vậy lực căng đủ khả năng chịu lực

D Kiểm toán ván khuôn số 2

Trang 10

Hình 6.8: Cấu tạo ván khuôn tấm TT2

Thép bản của ván khuôn được tính nhưn bản kê của 4 cạnh ngàm cứng và mômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp được tính theo công thức:

 Mmax = α x PMax x b2

Như trên hình vẽ ta thấy vị trí bất lợi nhất của ván khuôn là ở đoạn kích thước 550 x

315 Nên ta sẽ kiểm toán ván khuôn ở đoạn này

Ta có:

o α là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b có a/b =

315,0

5,0

=1,59Tra bảng ta có α = 0,0757

Các thép sườn sang được xem như dầm liên tục kê lên các gối là các thép sườn đứng

Trang 11

Thép sườn ngang chịu áp lực bê tông lớn nhất trên cả chiều dài thanh thép Vì vậy moomen uốn ở các tiết diện của nó được xác đinh theo công thức:

Mtt

Max = 0,1 x Ptt x a2

Trong đó:

- Chọn sườn ngang là loại thép góc: L75x75x6 có:

100178,

= 104,09 (kG/cm2) < Ru

f =

Ej

a p

509,4

- Các thép sườn đứng được xem như dầm giản đơn kê lên hai gối là thép sườn ngang

Trang 12

0 × 5

= 826,75 (kG/cm2) < Ru

f =

EJ

l p

1507,7

10262,

= 1125,5 (kG/cm2) < Ro

 Vậy lực căng đủ khả năng chịu lực

Các thép sườn sang được xem như dầm liên tục kê lên các gối là các thép sườn đứng

Thép sườn ngang chịu áp lực bê tông lớn nhất trên cả chiều dài thanh thép Vì vậy moomen uốn ở các tiết diện của nó được xác đinh theo công thức:

MttMax = 0,1 x Ptt x a2

Trong đó:

o Ptt : Áp lực bê tông phân bố đều trên thép sườn ngang

Ptt = PttMax x b với PttMax = 2,262 (T/m2)

 Ptt = 2,262x0,22 = 0,49 (T/m)

- Mômen lớn nhất tại giữa nhịp

Trang 13

= 255.73 (kG/cm2) < Ru

a p

- Các thép sườn đứng được xem như dầm giản đơn kê lên hai gối là thép sườn ngang

- Chiều dài nhịp tính toán Ltt = 1,0 m

Trang 14

 σMax = 3.05

101413,

= 826,315 (kG/cm2) < Ru

l p

Phải bố trí đủ số lượng đầm, bố trí 2 bên thành ván khuôn và đủ công suất theo thiết kế, phải có đánh số thứ tự

F Thiết kế thành phần bê tông

Để thuận tiện trong thi công nhiều hạng mục ( cọc khoan nhồi, mố , trụ cầu, kết cấu nhịp…) ta xây dựng một trạm trộn bê tông tươi ngay tại công trình với công suất

60 m3/h

Ngoài ra để đảm bảo tiến độ cũng như chất lượng công trình cần bố trí một trạm

dự phòng với công suất đảm bảo phục vụ thi công khi trạm chính gặp sự cố

Bê tông được vận chuyển bằng xe chuyên dụng ( có bom quay )

Thiết bị đổ bê tông ( tuỳ từng hạng mục ) có thể dùng bơm tĩnh, xe bơm cần trục, gầu máy xúc …

Trang 15

G Chọn máy trộn bê tông

Số lượng máy trộn cần thiết trên công trường được xác định theo công thức

n Q tt

W

=

n

trong đó: W là công suất của trạm trộn di động, W=10m3/h

Qtt là khối lương vữa bêtông thực tế

TT 1.25

n vc

a F Q

× ×

=

+ a: chiều dày của lớp đổ, a= 18m

+ F: diện tích mặt cắt ngang khối đổ, F= 0.5 m2

+ tn: thời gian ninh kết của vữa bêtông Với ximăng pooclăng ở nhiệt độ thi công 200c đến 300c thì tn=90’

+ tvc: thời gian vận chuyển của vữa bêtông Với ximăng pooclăng ở nhiệt độ thi công 200-300 thì tvc=45’

=> Chọn số lượng máy trộn n = 2máy

Thông số kĩ thuật máy trộn bê tông :

- Tên máy :CKLN-250L

- Công suất động cơ(W) :2000

- Trọng lượng máy :150 kg

- Kích thước máy :1600x800x1300(mm)

Năng suất máy :9 (m3/h)

H Thiết kế tỉ lệ phối hợp bê tông M400

Dựa vào các điều kiện khu vực cụ thể của công trình ta chọn vật liệu như sau:Đá: chọn đá dăm cấp phối tốt, đá 1x2 cm

Trang 16

δod = 1.6 (kg/dm3) : khối lượng thể tích của đá

Tính tỉ lệ N

X

ta có công thức kinh nghiệm

) 5 0 (

28 = × × −

X

N R A

-Lượng xi măng cần dùng cho 1m3 bê tông

N X

X

N R

A

R N

X

x bt

72.443462.0

205462

.0

462.0167

.25.0

×

=

-Khối lượng đá cần dùng cho 1m3 bê tông

( ) ( ) ( ) ( )

ad od

d

od

d ax

ac

ax ad ac

D D

a r và

tu

D a r N X C mà

N X D C

γγ

γ

γγγ

=+++

10002

1

2

11000

ad od

d a r D

γγ

Trang 17

( )kg D

r

ad

od d

1 1362 74

2

1 6

1

42 1 416 0 1000

416 0 74 2

6 1 1 1

= +

- Tính lượng cát cho 1m3 bê tông

N X D

ax ad

53 408

64 2 205 1

3

72 443 74

2

1 1362 1000

−

γγ

Vậy tỉ lệ phối hợp bê tông mác 400

462.0

;72.443

1.1362/72.443

53.408/1

72.443

;//1

⇔

X N X

D X C X

- Vật liệu dùng để tính toán thành phần hỗn hợp ở trạng thái khô hoàn toàn tức là độ

ẩm vật liệu W= 0% Trên thực tế cát và đá có độ ẩm nhất định khi thi công cần tiến hành làm thí nghiệm để tìm ra độ ẩm thực tế của vật liệu, từ đố ta điều chỉnh tỉ lệ vật liệu tương ứng với độ ẩm của vật liệu được xác định theo công thức

% 100

khô

khô uot

G

G G G

uot

khô

- Giả sử độ ẩm của cát Wc =4%, của đá Wđ =2% thì lượng vật liệu thực tế sản xuất 1m3 bê tông là:

+ lượng xi măng thực tế cần thiết

Trong đó:

F: diện tích mặt cắt ngang dầm Ld: chiều dài dầm

*) Dầm L=32,6 m có F=0.46 (m2)

Trang 18

V= 32,6 x 0.46 = 15 ( m3) Tính toàn năng suất 1 cối trộn:

+ Thành phần 1 cối trộn: Xi măng (bao); cát , đá, nước (thùng, hộc đong 15kg):

+ thùng XM :7 thùng

+ khối lượng đá: 23 thùng

+ Cát: 8 thùng cát

+ Nước: 70 lít)

I Tính toán giá pooctich , dầm dẫn

1 .Làm đường lao vận chuyển

a.Đường lao dọc

-Cấu tạo

Đường lao ngang được bố trí từ bãi đúc dầm ra đường lao dọc chiều dài đường

lao ngang là 25m so với đường lao dọc, đường lao ngang được thiết kế bằng 2

thanh ray P43 được bắt bu lông vào tà vẹt, tà vẹt có kích thước (25x25x150)cm

khoảng cách giữa các tà vẹt là 50cm.Được đặt lên lớp đá dăm cấp phốicm đệm

dầy 25cm ,mỗi bên rộng 100cm đầm chặt k98 với khối lượng đá dăm là 512 m3)

,số tà vẹt là 234 cái

1 2 3

4

1.thanh ray p43, 2.tà vẹt ,3 đá dăm, 4 xe goong

Hình1 8.Cấu tạo đường lao ngang

Trang 19

2.4.2 Cấu tạo của cầu dẫn:

Cầu dẫn được thiết kế bằng 4 thanh thép I 900 trên mặt cắt ngang gác lên 2

mố, cầu dẫn được liên kết ngang bằng thanh giằng U200, L=540mm

Sau khi lắp đặt xong dầm dẫn ta đặt tà vẹt (25x25x150)cm trên dầm dẫn,

khoảng cách các tà vẹt trên dầm là 0.5m, khi đặt tà vẹt xong tiến hành đặt 2 thanh ray làm đường di chuyển xe goòng

Hình 1.9 :Sơ đồ cấu tạo dầm dẫn

K Tính toán và kiểm tra khả năng chịu lực của dầm dẫn.

Tải trọng tác dụng lên dầm dẫn bao gồm:( tính cho 1m dầm dẫm )Với thép I600 ta tra bảng được :

Trang 20

*Kiểm tra điều kiện chịu uốn :

Coi dầm dẫn là dầm giản đơn, kê trên 2 gối tại mố, chiều dài tính toán 16,5m.+ Phản lực tại gối là:

Trọng lượng bản thân dầm dẫn : q1=216(kg/m) với n1=1,1

Trọng lượng bản thân dầm bản BTCT DƯL :q2=61551(kg) với n2=1,2

Trọng lượng xe goòng :q3=300(kg) với n3=1,3

2

1 1 2 2 3 3 max

L Tính toán giá Long môn

* Các căn cứ để tính chiều cao và chiều rộng giá long môn:

- Căn cứ để tính chiều cao:

Căn cứ vào chiều cao cầu dẫn

Căn cứ vào chiều dày của các thanh tà vẹt

Căn cứ vào chiều cao của các thanh ray

Căn cứ vào chiều cao xe goòng

Căn cứ vào chiều cao của dầm BTCT , chiều dài móc cẩu , palăng xích

Căn cứ để tính chiều rộng của giá long môn:

Căn cứ vào chiều rộng của bệ kê gối ,

căn cứ vào chiều rộng mặt cầu, khoảng cách giữa hai dầm biên, khoảng cách giữa các dầm, chiều rộng mũ mố

Theo thiết kế KT, mũ mố có chiều rộng: 11m, như vậy thì chân cột vướng dầm biên, phải bố trí chân cột ra ngoài

Do chân giá long môn tiếp xúc với mặt đất nên ta liên kết chân giá với khối BTCT (có cốt thép chờ 4phi 32 liên kết bằng các mối hàn)

Trang 21

2400 1200

têi ®iÖn

GI¸ LONG M¤N

2I300 2I300

VËN CHUYÓN NGANG

Hình 2.1.Bố chí giá long môn

Căn cứ vào vị trí đặt giá long môn: (coi cột giá như một thanh chịu nén đúng tâm;

xà ngang coi như 1 dầm giản đơn chịu uốn)

* Cấu tạo giá long môn.

Cột giá là 2 thép I300 và xà ngang là thép hình I40

-Kích thước: cao 7.5m, rộng 12.6m, mút thừa ra 40 cm,

* Tính toán xà ngang có khẩu độ tính toán: 9,8(m )

Trang 22

Tải trọng do palăng xích và cáp ( lấy bằng 100 kg/1chiếc)

,12

*7.622

txn L P Q

=18158,91 kg Mômen lớn nhất tại vị trí giũa xà :

*2

*L Q L2

6,12

*7.622

6,12

*91,

m Kg

=+

Vậy xà ngang đảm bảo về ứng suất pháp

* Kiểm tra cột giá long môn : chiều cao 7.5 m

Kiểm toán cột bất lợi nhất khi nhấc dầm biên đặt xuống gối

Kiểm tra điều kiện chịu nén của cọc

Trang 23

Liên kết giữa cột và xà ngang dung thép bản được khoét lỗ và hàn vào xà ngang

và đầu cột rồi dung bu long xiết chặt

Chân giá long môn tiếp xúc với mặt đất nên ta liên kết chân giá với khối BTCT (có cốt thép chờ 4phi 32 liên kết bằng các mối hàn)

Trên xà ngang hàn thêm sườn tăng cường để tránh phá hoại cục bộ

Liên kết ngang của 2 I300 cột giá bằng thép bản L =7.5 X 7.5 cm

- Trụ tạm được dùng để đơc dầm đẫn trong quá trinhg lao lắp dầm I33m

- Do chiều dài của dầm dẫn thép dài 33m Nên sẽ có độ võng ở giữa lớn sẽ ảnh hưởng trong quá trinhg lao lắp, để đảm bảo cường độ lắp dựng thêm trụ tạm trong quá trình thi công

M221 M8

M221 2M4

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	9,58 MB