Đồ án Thiết kế cầu thép Khoa cầu đường đại học Bách Khoa TPHCM

Các bước tính toán:- Tính toán khối lượng đào đắp khi độ dốc ngang sườn dốc là is = 0, tức là xem như mặt đất bằng phẳng.. Hiệu chỉnh khối lượng đào đắp do kết cấu áo đường : Khối lượng

Trang 1

CHƯƠNG I THIẾT KẾ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG I.TÍNH KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP

1.1 Thiết kế trắc dọc sơ bộ:

- Sử dụng trắc dọc sơ bộ số 30

- Chiều dài đoạn thiết kế: 3577.51m

- Tỷ lệ trắc dọc:

- Tỷ lệ đứng 1:500

- Tỷ lệ ngang 1:5000

- Bản vẽ được trình bày trên giấy khổ A1 Phần trên vẽ trắc dọc, phần dưới vẽ biểu đồkhối lượng 100m và khối lượng tích lũy

Từ bình đồ tính độ dốc theo các mặt cắt ngang ở tất cả các cọc Do độ dốc ngang 5

1

1 <

n

nên ta coi như mặt đất có độ dốc bằng không (is = 0)

- Chiều dày lớp đất hữu cơ là như nhau trên toàn tuyến, lấy chiều dày là 26cm

- Mái dốc đắp taluy m bằng 1.5,taluy đào m bằng 1

- Xem hình dạng cơ bản của mặt cắt ngang là không đổi trên suốt chiều dài tuyến, nghĩa là không xét đến những dạng mặt cắt ngang tại những vị trí có Rsc

- Rãnh biên là hình thang có chiều sâu hrtb không đổi theo mỗi đoạn tuyến,hrtb = 0.55m ,br = 0.4m

Cao độ tính đào đắp là cao độ tại mép nền đường, trong khi cao độ thi cơng thể hiệntrên trắc dọc là cao độ tại tim đường Vì vậy ta cần chuyển cao độ thi cơng tại tim đường

về mép nền đường theo biểu thức:

+ Nền đường đắp: Hmép = Htim – 0.11m

+ Nền đường đào: Hmép = Htim + 0.11m

Trong đĩ 0.11m là chênh cao giữa tim đường và mép nền đường (đối với đườngcấp III miền núi):

Trang 2

Các bước tính toán:

- Tính toán khối lượng đào đắp khi độ dốc ngang sườn dốc là is = 0, tức là xem như mặt đất bằng phẳng

- Hiệu chỉnh khối lượng đào đắp do chênh lệch cao độ, do đào bỏ đất hữu cơ, do xây dựng áo đường và diện tích phần tam giác tạo mui luyện phía trên Dùng bảng tính Excel xâydựng theo các công thức sẽ chứng minh dưới đây để tính toán

1.2 Tính khối lượng đào đắp khi độ dốc ngang của sườn i s = 0 :

Khi độ dốc ngang của sườn i s <20% thì sườn được coi là bằng phẳng Khi đó khối lượng đào đắp được tính như sau :

1.2.1 Khối lượng đào đắp dọc theo chiều dài tuyến (chưa hiệu chỉnh) :

• Nền đào :

Diện tích đào : Fđào = (B1+mH tb)H tb+2ωk

(m 2) Diện tích rãnh biên : ωr =(b r +mh r)h r

m = 1 : hệ số mái dốc

Htb : cao độ thi công trung bình tại mép nền đường giữa 2 cọc liền nhau

Trang 3

H H cm

tim tk

tb = −11

hr : chiều cao trung bình của rãnh biên giữa 2 cọc liền nhau

br : chiều rộng đáy rãnh biên

Theo điều 9.3.2 trang 36 TCVN 4054-2005 thì ta chọn :

1.2.2 Hiệu chỉnh khối lượng đào đắp do kết cấu áo đường :

Khối lượng đào đắp được tính như trên là chưa xét đến khối lượng của kết cấu áođường, độ dốc ngang của mặt đường 2% và lề đất 6% Gọi khối lượng hiệu chỉnh làVađ trong đoạn chiều dài đoạn chiều dài L:

V ad = ( ωmd +ω∆ ) L

ωmđ : diện tích kết cấu mặt đường và lề gia cố.

ω∆ : diện tích phần ngũ giác ở mặt cắt ngang nằm trên cao độ mép nền đường

Trang 5

B n

leà gia coá H meùp nñ

Trang 6

H tk B

575,003,0892

108,082

1

m

=

×++

12

2 1

2 −

=

∆

(m 3)

1.2.4 Hiệu chỉnh khối lượng đào đắp do đào bỏ lớp đất hữu cơ :

Chiều dày lớp đất hữu cơ là 26cm Khối lượng hiệu chỉnh là :

Trang 7

Để phục vụ cho công tác thiết kế thi công chỉ đạo nền đường, ta cần vạch các đường điềuphối đất trên tuyến.

Giả thiết rằng đất nền đường trong đoạn tuyến thi công có đủ tiêu chuẩn để sử dụng đắpnền đường, nghĩa là có thể vận chuyển đất từ nền đào sang đắp ở nền đắp trên tuyến

Có hai loại điều phối:

 Điều phối dọc

Điều phối dọc là lấy đất từ nền đào sang đắp ở nền đắp

Nguyên tắc của điều phối dọc là phải đảm bảo sao cho công vận chuyển đất từ nền đàosang đắp ở nền đắp là nhỏ nhất

Trang 8

L1 L3

L4L2

l1

L1

B

Có hai trường hợp điều phối dọc:

-Đường điều phối cắt qua một số chẵn nhánh của đường cong tích lũy thì đường điều phối chocông vận chuyển nhỏ nhất phải thỏa mãn điều kiện:

chaün leû

∑ ∑ ⇔L2+L4+ + L2n =L L1+ 3 + + L2n 1+

Hình Đường điều phối chẵn.

-Đường điều phối cắt qua một số lẻ nhánh của đường cong tích lũy thì đường điều phối cho côngvận chuyển nhỏ nhất phải thỏa mãn điều kiện:

leû chaün kinh teá

Hình Đường điều phối lẻ

Nếu trong phạm vi điều phối dọc có cống thì nên làm cống trước để có thể chuyển đất quacống đắp nền đường

Nếu trong phạm vi điều phối dọc có cầu thì không nên điều phối đất từ bên này cầu sangbên kia cầu Nếu cần thiết phải sử dụng hình thức này thì nên so sánh kỹ lưỡng về mặt tiến độ

và chi phí vận chuyển đất qua công trình cầu

Khi khối lượng đất đắp lớn hơn khối lượng đất đào, nhất là đối với các đoạn có cầu thì cóthể đào nền đường mở rộng hơn thiết kế để đáp ứng đủ lượng đất thiếu

 Điều phối ngang

Hình thức điều phối ngang được sử dụng trong các trường hợp:

- Mặt cắt ngang đường có dạng nửa đào-nửa đắp Khi đó, đất từ phần nền đường đào sẽđược vận chuyển ngang sang đắp ở phần đường đắp Trong trường hợp này ta sử dụng biểu đồtích lũy đất trên đoạn 100m để điều phối đất

- Mặt cắt ngang đào hoàn toàn nhưng đất đào không được vận chuyển dọc mà được vậnchuyển ngang đắp thành đê đất thừa ở phía cao của sườn dốc hoặc cả hai phía nếu chiều sâuđào lớn Khi sử dụng hình thức này cần chú ý độ dốc ngang của địa hình

- Mặt cắt ngang đắp hoàn toàn nhưng đất đăp không được vận chuyển dọc mà được lấy từthùng đấu cạnh đường

Trang 9

 Trường hợp khác, ta có thể xem xét việc sử dụng các mỏ đất ở gần công trình và vận chuyểnbằng máy đào kết hợp ô tô tự đổ.

 Xét đoạn điều phối lẻ 3 đoạn trên bản vẽ:

leû chaün kinh teá

∑ ∑ ⇔(L L1+ 3) ( )− L2 =Lkinh teá

Trong đó:

• Lkinh tế =LVCN, A+LVCN,B

• LVCN,A và LVCN,B lần lượt là cự ly vận chuyển ngang (đào hoặc đắp) tại A và B

Hình Đường điều phối lẻ

Ta có kết quả điều phối đất trên tuyến

Trang 10

BC BC BC tb

BC tb

BC

S L V

− ABC là công vận chuyển đất trong đoạn BC

− SBC là diện tích được giới hạn bởi đường cong tích lũy và đường điều phối BC

− Ltb là cự ly vận chuyển dọc trung bình đoạn BC

− ∆VBC là chiều cao hình học của đa giác tạo bởi đường cong tích lũy đất và đường điều phối BC

2.2.2 Điều phối ngang:

Cự ly vận chuyển trung bình trong hình thức điều phối ngang được xác định theo các yếu

- Chiều dài đoạn vận chuyển ngang

Từ máy thi công và chiều dài đoạn vận chuyển ngang ta vẽ sơ đồ làm việc của máy để tìm

cự ly vận chuyển trung bình

 Đoạn I

− Vận chuyển ngang: đất đắp nền đường được vận chuyển từ 2 thùng đấu 2 bên

− Khối lượng đất cần vận chuyển ngang là : V= 5492.8 m3

− Chiều cao thi công nền đường đang xét trung bình H=1.62m, do đó chọn máy chính cho công tác đoạn này là máy ủi

Trang 11

− Do chiều sâu đào khá lớn, phải mở ta luy phục vụ cho việc đưa đất lên sườn đồi nên tadùng tổ hợp 3 máy ủi để vận chuyển ngang Sơ đồ làm việc của 3 máy ủi vận chuyểnngang như sau:

9.341.5 1 2 4.2 12.372

td td

Trang 12

 Đoạn VI

− Chiều cao thi công nền đường đang xét trung bình H=2.18m, do đó chọn máy chính cho công tác đoạn này là máy xúc chuyển Thông số của máy xúc chuyển được chọn là:

XCD-458

Dung tích thùng (trang 13 HD đồ án) V=2.75m3Chiều dài máy ( trang 97 XDND) Lm=9.5mChiều dài xén đất trung bình (trang 97 XDND) Lxđ = 8mBán kính quay vòng nhỏ nhất ( trang 25

Trang 13

− Từ các kích thước đó đo trên Cad ta được :

max( ;4.5 ) 4.922

7.93

1.5 1.5 max(2;4.5 1.5) 4.92 17.892

td td

L

3498.9117.89 2 15

3214.19m

 Đoạn IX

− Khối lượng đất cần vận chuyển ngang là : V= 13259.2m3

XCD-458

− Do Htc ≥ 1.5m nên theo trang 104 sách thi công nền đường ta chọn sơ đồ làm việc của máy vận chuyển ngang:

Trang 14

− Khi xây dựng nền đắp bằng đất ở thùng đấu ở hai bên đường, thì diện tích của thùng đấu mỗi bên được xác định trên cơ sở cân bằng khối lượng đất theo chiều dài của đường như

sau:

1

; 1.12

td

S = β βS =

− Chọn chiều cao thùng đấu lớn nhất là h=1.5m, dung hàm Goal seek ta được Btd=6.62m

>6m (thỏa)

− Với H+h=1.94+1.5 = 3.44m tra bảng trang 113 CTGT phần đường ta được b=2m

max( ;4.5 ) 4.612

6.62

1.5 1.5 max(2;4.5 1.5) 4.61 16.922

td td

L

3453.9316.92 2 15

3198.23m

 Đoạn XII

XCD-458

− Do Htc ≥ 1.5m nên theo trang 104 sách thi công nền đường ta chọn sơ đồ làm việc của máy vận chuyển ngang:

Trang 15

− Khi xây dựng nền đắp bằng đất ở thùng đấu ở hai bên đường, thì diện tích của thùng đấu mỗi bên được xác định trên cơ sở cân bằng khối lượng đất theo chiều dài của đường như

sau:

1

; 1.12

td

S = β βS =

− Chọn chiều cao thùng đấu lớn nhất là h=1.5m, dung hàm Goal seek ta được Btd=7.89m

>6m (thỏa)

− Với H+h=2.17+1.5 = 3.67m tra bảng trang 113 CTGT phần đường ta được b=2m

max( ;4.5 ) 4.912

7.89

1.5 1.5 max(2;4.5 1.5) 4.91 17.862

td td

Trang 16

td

S = β βS =

− Chọn chiều cao thùng đấu lớn nhất là h=1m, dung hàm Goal seek ta được Btd=10.76m

>6m (thỏa)

− Với H+h=1.8+1 = 2.8m tra bảng trang 113 CTGT phần đường ta được b=0m

max( ; 4.5 ) 4.912

10.76

1.5 1 max(0; 4.5 1) 4.91 16.292

Trang 17

 Cự ly trung bình của máy chính được tóm tắt trong bảng sau:

Loạiđiềuphối

Diện tích đường cong tích

lũy

Thểtích đất(m3)

Cự lyvậnchuyểntrungbình (m)Autocad Tỷ lệ DT thực

II H2 + 70.63 – H6 + 57.99 387.36 VCD 51039.0 16 816624 3301.28 247.37III H6 + 57.99 – H9 + 37.83

XVI H34 + 12.61 – H35 +77.51 64.88 VCD 297.6 16 4761.6 109.6 43.45

Trang 18

Diện tích đường cong tích

lũy

Thểtích đất(m3)

Cự lyvậnchuyểntrungbình (m)Autocad Tỷ lệ DT thực

2.3.Chọn máy thi công.

2.3.1 Chọn sơ bộ máy chính và máy phụ.

 Chọn máy chính.

Trong giai đoạn thiết kế thi công chỉ đạo, máy chính được chọn dựa vào các tiêu chí sau:

− Chiều cao thi công ( đào hoặc đắp):

+ Htc ≤ 2m: chọn máy ủi (trang 26 tiêu chuẩn nghiệm thu)

+ Htc > 2m: chọn máy xúc chuyển

− Cự ly vận chuyển trung bình:

Trang 19

+ Ltb ≤ 180m: chọn máy ủi (trang 26 TC nghiệm thu).

+ Ltb > 180m: chọn máy xúc chuyển

+ Với cự ly vận chuyển xa, có thể xét đến hình thức sử dụng ô tô tự đổ kết hợp với máy đào đất

 Chọn máy phụ.

Máy phụ được chọn dựa theo các công tác cần thực hiện trong đoạn thi công

Một số loại máy phụ và chức năng chủ yếu ( xét trong giai đoạn thiết kế thi công chủ đạo) như sau:

−Máy đầm chân cừu:lu sơ bộ nền đường khi xây dựng nền đường đắp

−Máy đầm bánh thép: lu hoàn thiện nền đường khi xây dựng nền đường đắp

2.3.2 Xác định số máy chính.

Số máy chính được quyết định dựa trên tiêu chí đảm bảo yêu cầu về tiến độ thi công:

− Giới hạn về thời gian thi công

− Phối hợp hợp lý về tiến độ thi công giữa các đoạn

 Năng suất máy chính.

− Dựa vào trang 7-11 sách hướng dẫn DA TC đường tra ra công suất máy ủi D271

− Dựa vào trang 13-15 sách hướng dẫn DA TC đường tra ra công suất máy xúc chuyển D485

− Ta tra theo đất cấp II với các tính chất như trang 6 sách thi công nền đường

− Trường hợp làm việc với khoảng giữa hai cự ly đã quy định năng suất thì tính theo công thức nội suy

Năng suất máy thi công đất tính cho đất cấp II

Trang 20

-Bảng tổng hợp tính năng suất máy chính.

Năng suấtmáy(m3/ca)

IX H22 + 80.77 – H27 + 34.7 Máy xúc chuyển D458 198.23 131.54

XII H29 + 85.06 – H31 + 05.96 Máy xúc chuyển D458 168.76 123.88

XIV H32 + 55.87 – H34 + 06.16 Máy xúc chuyển D458 94.27 133.49

XV H34 + 06.16 – H35 +12.61 Máy xúc chuyển D458 152.74 119.71

Trang 21

Số ca máy

Sốmáychính

Thời gianthi công (ca)

Trang 22

XII Máy xúcchuyển D458 3596.48 123.88 29.03 2 14.52

 Đoạn X và đoạn XI ta sử dụng máy ủi chạy kết hợp.

Số máy được xác định như sau:

+ Khối lượng thi công đoạn X :VX = 591.2 m3

+ Khối lượng thi công đoạn XI :VXI = 569.92 m3

• Trong giai đoạn 1 của phương pháp thi công kết hợp, khối lượng đất mà máy phải thực hiện là:

 Tính số máy phụ là máy ủi

Dựa vào định mức 1776 khi tra năng suất thì cứ 3 máy xúc chuyển cần tương ứng gần 1 máy ủi

Tra trong định mức 1776 số nhân công 3/7 trong công tác đào đất đối với máy xúc

chuyển (đất loại II ) là 6.75 công / 100m3, đối với máy ủi là 4.2 công / 100m3

Đoạ

n Loại máychính Mã hiệu lượngKhối Số máychính máy ủi (D271)Số máy phụ là Số nhân công 3/7

Trang 23

phối

đất thicông(m3)

Theotínhtoán Chọn

Tổng sốcông

Số nhâncông từng caứng với thờigian thicông máychính

 Đối với máy san:làm công việc san phẳng, cắt gọt và tạo độ dốc ngang cho taluy cũng

như nền đường.Ta chọn 1 máy san D-265 (cho năng suất cao lại rẻ tiền nhất-trang 46

sách HD thi công) trong mỗi đoạn (muốn tính chính xác số máy san là phải tính diện tích thi công của máy rồi chia cho năng suất của máy)

Trang 24

 Đối với máy đầm: đối với đoạn đường đắp tra trong định mức 1776 mục AB64000 ta có

thể sử dụng máy đầm 9T (WD-31 trang 48 sách HD thi công), với tương ứng 2 máy đầm WD-31 với 1 máy ủi

Đoạn điều phối Số máy ủi D271 Số máy đầm DW-31 Số máy san D-265

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	374,06 KB