Đồ án môn học thi công cầu

Phần I giới thiệu chung hai phơng án cầu A.ph ơng án cầu bêtông cốt thép liên tụcI.Cấu tạo cầu 1.sơ đồ cầu - Cầu có tổng chiều dài là 456 m sơ đồ: Theo sách thiết kế cầu bêtông cốt thép

Phần I giới thiệu chung hai phơng án cầu A.ph ơng án cầu bêtông cốt thép liên tục

I.Cấu tạo cầu

1.sơ đồ cầu

- Cầu có tổng chiều dài là 456 (m) sơ đồ:

Theo sách thiết kế cầu bêtông cốt thép T16-của thầy NGUYễN BìNHhà-phạm văn thái) ta lựa chọn cầu liên tục nhịp biên có chiều cao khôngthay đổi có

+Mômen nhỏ hơn so với dầm đơn giản cùng nhịp vợt đợc nhịp lớn hơn

+độ cứng lớn độ võng nhơ hơn,vợt đợc nhịp lớn hơn,ít trụ ,thoát nớc tốt,phù hợpvới sông có cấp thông thuyền lớn

+trên các trụ chỉ có một gối trụ chịu lực đúng tâm trụ nhỏ

+ít khe biến dạng,trong phạm vi dầm liên tục đờng đàn hồi không gãy khúc xechạy đợc êm thuận

a.Lựa chọn chiều cao tiết diện phần nhịp chính

T16- thiết kế cầu bêtông cốt thép T16-của thầy NGUYễN BìNH phạm văn thái

hà-+chiều cao đầm trên trụ H=5.84 nằm trong khoảng (1/15-1/20)L1

+chiều cao dầm tại giữa nhịp h=(1/30-1/40)L,không dợc nhỏ hơn 2m

+đối với tiết diện có chiều cao không đổi thi công bằng đúc hẫng H/L=(1/17-1/20)

+do công nghệ thi công,nên mômen âm xuất hiện hầu nh trên suốt chiều dài nhịp

và rất lớn tại gối,vì vậy biên dới chịu lực nén lớn tiết diện hộp (tiết diện kín)cobản biên duới làm việc tốt hơn các dạng tiết diện không co bản biên dới(tiết diệnhở)

+ổn định tĩnh và động của cầu với tiết diện hộp khi thi công theo phuơng pháphẫng cân bằng đợc đảm bảo tốt hơn do độ cứng chống xoắn của tiết diện hộp lớnhơn tiết diện hở)

-số lợng sờn phụ thựôc vào chiều rộng cầu: bề rộng cầu là 13.5 m trong khoảng B

14

 m do đó ta chọn 2 sờn

-sờn dầm là sờn nghiêng:độ dốc 1/6 nằm trong khoảng 1/4-1/6

u điểm:thoát gió tốt hơn,tính thẩm mỹ cao và giảm đợc chiều rộng trụ

Nhợc điểm cấu tạo và thi công phức tạp

-bản biên trên

+khoảng cách tim 2 sờn hộp(L2):L2=7 m nằm trong khoảng

+chiều dày bản tại mép ngoài cánh hẫng t3=200mm

+chiều dày bản tại giao điểm với sờn hộp t2=523 mm nằm trong khoảng (2-3)t2

+chiều dài vút (Lv) Lv=1.5m nằm trong khoảng (0.2-0.3)L2=(1.4-2.1)m

-bản biên dới

+chiều dày tại vị trí giữa nhịp là 300 mm

+chiều dày tại vị trí gối là 800 mmnằm trong khoảng

(1/75-1/1/200)Lnh=(450-1200)mm

-sờn dầm

Sờn dầm chịu lực cắt do hoạt tảI và tĩnh tảI,một phần của mômen uốn và mômenxoắn do tải trọng đặt lệch tâm.Do vạy chiều dày sờn dầm phảI đảm bảo đủu khảnăng chịu lực ,đủ không gian bố trí cốt thép thờng,cốt thép ứng suất trớc ,neo và đổbêtông đợc thuận lợi

Chiều dày sờn dầm tại gối là 750 mm nằm trong khoảng 500-600 mm

Tại giữa nhịp là 300 mm nằm trong khoảng 250-400 mm

2.Kết cấu nhịp

 phần nhịp dẫn :

- dầm super-T L4=35 m :(theo sách thiết kế cầu bêtông cốt thép của thầyNGUYễN BìNH hà-phạm văn thái)

30 844 30 673

7000

13500 500

60 1:10

Hình 5-mặt cắt ngang cầu tại tiết diện trên trụ P4-phần nhịp chính L1= 90 m có tiết diện thay đổi theo dạng đờng cong bậc 2 từ tiết diện trên trụ P4 đến tiết diện giữa nhịp

250

80 30

+Tĩnh tải 1 (g1): trọng lợng dầm, bản mặt cầu.

+Tĩnh tải 2 (g2): trọng lợng lớp phủ mặt cầu, gờ chắn, lan can

+Hoạt tải: ngời đi + ô tô HL93

-Giá trị của các tải trọng tính đợc nh sau:

+ Tĩnh tải 1: g1 = A.BTCT ( A-m2 là diện tích tiết diện ngang; BTCT = 2.5 T/m3)

T = 0.3 T/m2 : tải trọng ngời phân bố đều

Bng (m): bề rộng đờng ngời đi

+Ô tô: HL 93

*Về nguyên tắc, để tính áp lực lớn nhất lên trụ P4, ta cần thực hiện các bớc sau:+Vẽ đờng ảnh hởng (đah) của áp lực đó

+Tính giá trị áp lực do tĩnh tải: Ptt = g.

(g là giá trị phân bố đều của tĩnh tải,  là diện tích đah hởng tơng ứng)

+tính giá trị áp lực do hoạt tải:xếp tải ở vị trí bất lợi nhất rồi nhân với tung độ đ ờng

=218.53 KN=21.853 T áp lực do xe Truck:

PTruck=145x1+145x

90

7 85

+35x

90

4 81

=314.73 KN =31.473 T

P = *(m1*m2* R b*Fb + Ra *Fa)Trong đó :

 : hệ số uốn dọc  = 1

m1=0.85: hệ số điều kiện làm việc, do cọc đợc nhồi bêtông theo phơng đứng

m2 : hệ số điều kiện làm việc kể đến biện pháp thi công m2 = 0,7

Fb : Diện tích tiết diện cọc (m2)

Rb : Cờng độ chịu nén của bêtông cọc

Ra : Cờng độ của thép chịu lực

Fa : Diện tích cốt thép chịu lực Fa = 3%Fb (cm2)

Với cọc D=1m:

P c 1 *0 85 * 0 7 * 1250 * 0 785 24000 * 0 03 * 0 785 1149 (T)

c.Sức chịu tải của cọc theo đất nền

 Số liệu địa chất:

1.đất bùn :c=0.12( kg/cm2),   2(T/m3)

1 á sét φ=200, c=2 (kg/cm2), =0.6,  =1.9 (T/m3) ,B=0.3

2.cát sỏi sạn  =1.85 (T/m3)

3.đá gốc

Sức chịu tải của cọc khoan nhồi tính theo công thức:

P =0.7 m (RiFb + U i Li)Trong đó:

- P: sức chịu tải của cọc theo nền đất (T)

- m=0.9: hệ số cho cọc đài thấp, số cọc 6-10

- U: Chu vi tiết diện ngang cọc (m)

- i : Cờng độ tính toán của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh cọc, tra bảng theochiều sâu trung bình ( hi ) của lớp đất i

- Li : Chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc (m)

- Ri - Cờng độ chịu tải của đất dới mũi cọc

Sức chịu tải theo nền đất của cọc tại trụ P4 (cọc D=1m,

L=28.6m) : (tra sách nền và móng của thầy phan hồng quân)

Sơ đồ tính nh sau:

 Sức chịu tải cua cọc tại trụ tính theo đất nền trụ P4

=7.82Chọn 12 cọc khoan nhồi D=1m dài L= 28.5 m

-Bê tông có cấp độ bền :B40 dùng cho kết cấu nhịp

B25 dùng cho kết cấu mố , trụ, cọc khoan nhồi

-Thép thờng : AI có Ra = 225 MPa

AII có Ra = 280 MPa

Es = 2x106 kG/cm2- (5.4.3.2 – 22 TCN 272 - 05)-Thép cờng độ cao : Cờng độ chịu kéo : fpu = 18600 kG/cm2

Tính thể tích phần nhịp có chiều cao thay đổi, các nhịp đối xứng qua trụ do vậy chỉ cần tính toán thể tích 1/2 nhịp

Dầm liên tục có mặt cắt ngang là 2 hộp hai thành xiên có chiều cao thay đổi

+Trên gối : H = (1/15 – 1/20)Lnhịp

+Giữa nhịp : h = (1/30 – 1/ 45)Lnhịp

Với L=90 m, chọn H=5.84 m , h=1.97 m thoả mãn

s1 s2 s3 s4 s5 s6 s7 s8 s9 s10 s11 s12 s13 s14

Chọn K0 co chiều dài 12 m

K1,K2,K3,K4 chiều dài 3.5m

K5,K6,K7,K8,K9,K10 chièu dài 4m

K11-1/2 đốt hợp long có chiều dài 1m

+Đáy dầm biến thiên theo quy luật đờng cong có phơng trình:

Y = 2

L

h - H

X2 + h (m)(theo sách thiết kế cầu bêtông cốt thép T222-của thầynguyễn bình hà-phạm văn thái)

Với L là chiều dài cánh hẫng cong,L 42 5m.Vậy phơng trình đờng cong biên dới

đáy dầm hộp:

97 1 5

42

2.94 -

h-h

h X

Y  (m)

Trong đó:

h2: chiều dày bản đáy của tiết diện trên trụ,h2= 80 cm =0.8 m

h1: chiều dày bản đáy của tiết diện giữa nhịp,h1=30 cm = 0,3 m

Thay vào công thức ta có:

Chiều dày bản đáy: 0 3

5 2

0.3 -

+Chiều dày sờn dầm tại gối là 75cm

+Chiều dày sờn dầm tại giữa nhịp là 30cm

Thay vào công thức ta có:

Chiều dày bản sờn: 0 3

5 2

0.3 -

Trong đó : d – là chiều dài đốt

Si , Si+1 – là diện tích mặt cắt tơng ứng kề nhau

Bảng 3-thể tích các khối đúc hẫng

STT Tênđốt Tênmặt

cắt

Chiềudài

đốt(m) X(m)

Chiềucaohộp(m)

Chiềudàybản

đáy(m)

Chiềudàysờn(m)

Chiềurộngbản

đáy(m)

Diệntíchmặtcắt

m2

Thể tíchV(m3)

b.phần nhịp chuyển tiếp

chiều dài phần nhịp chuyển tiếp L2= 68m

chia đốt nh sau: thi công phần đúc hẫng có chiều dài 23 m,tiết diện không thay đổi+1/2 đốt K0 có chiều dài 6 m

s10

K8

Hình : chia đốt nhịp chuyển tiếp

+Thể tích khối đúc phần dầm hộp có chiều không cao thay đổi:

Vh không đổi = 2x 23x9.824 = 451.904 m3

b.phần nhịp biên

phần nhịp biên có tiết diện không đổi chiều dài 45 m

+Thể tích khối đúc phần dầm hộp có chiều không cao thay đổi:

toàn cầu = Vliên tục + Vnhip cầu dãn+Vbản=2253.06+659.4+ 1077.3=3989.76m3

2.2.Khối l ợng kết cấu phần d ới

b Khối l ợng trụ cầu:

Trụ Cao(m) Dài (m) Rộng(m) Vthântrụ(m3) Vđàicọc(m3) VTrụ(m3)

1

(T131-sách cầu GS.TS.Lê đình tâm)

L-chiều dài nhịp liên tục L=100m

50

1000 1000

11000

3000 3000

515

630 60

Sau khi xây dựng xong trụ tiến hành lắp đặt đà giáo mở rộng trụ nh:đà giáo

hẫng,đà giáo cố định…đà giáo này kết hợp với trụ phảI có chiều dài đủ để thi côngđà giáo này kết hợp với trụ phảI có chiều dài đủ để thi công

đốt trên trụ K0,chiều dài cần thiết của đốt K0 nằm trong khoảng 10-15 m mục đích

để đủ chiều dài bố trí đợc hai xe đúc Khi bêtông khối K0 đạt cờng độ ,tiến hành căng bó cáp của khối K0 đến lực căng thiết kế và đóng neo.Từ thời điểm này kết cấu nhịp (phần đốt Ko) có thể tự chịu trọng lợng bản thân của nó

Để đảm bảo ổn định trong quá trình thi công những đốt tiếp theo vì là cầu dầm liêntục nên khi xây dựng phảI giảI quyết vấn đề ổn định để đảm bảo suốt quá trình thi

công kết cấu nhịp không bị lật đổ.Vấn đề này có thể giảI quyết bằng các phơng án sau:

+Liên kết tạm đốt K0 với trụ bằng các thanh cờng độ cao

thanh DUL35 cao độ đỉnh trụ

Hình 9 –neo tạm kết cấu nhịp vào đỉnh trụ bằng các thanh cờng độ cao

 Bớc 2:thi công hẫng các đốt tiếp theo

Các đốt tiếp theo đợc thi công đối xứng qua trụ từ đốt K1 cho đến đốt cuối cùng của mút thừa,theo một chu trình lặp đI lặp lại : di chuyển xe đúc và điều chỉnh xe

đúc ,lắp đặt cố thép thờng và ống gien của cáp ứng suất trớc,đổ và bảo dỡng bêtông,luồn và căng kéo cáp ứng suất trớc,thời gian trung bình để thi công một đốt là 7

ngày.chiều dài của khối đúc theo Geard sauvagueoi(Bridge Enginerring

Hanbook) có thể là 3-6 m,chiều dài của khối đúc phụ thuộc vào năng lực của xe

đúc,chiều dài ngắn khi gần trụ cầu,chiều dài lớn hơn khi gần khoảng giữa nhịp,thi công xong cáp đốt nào căng cốt thép UST từ mút này sang mút kia.Khi thi công phải theo dõi chặt chẽ độ võng ,số luợng thép cần đảm bảo tại mỗi đốt ít nhất mỗi sờn có một bó đợc căng và neo ở cuối đốt Sau khi căng xong phải bơm vữa ngay

 Bớc 3:Xây dựng nhịp biên trên đà giáo cố định

Sử dụng đà giáo cố định kê trên các cọc bêtông cốt thép để đúc tại chỗ đoạn dầm dài 22 m.bêtông đoạn này sau khi đạt cờng độ sẽ đợc nối với cánh hẫng của nhịp biên bằng đốt hợp long,khi bêtông hợp long đạt cờng đoọ căng cốt thép chịu mômne dơng (sau khi bơm căng xong phảI bơm bêtông lấp đầy các lỗ rỗng)tháo

bỏ giàn giáo ,kê dầm vào gối chính thức và tháo bỏ trụ tạm

300 300

Hình 10-thi công nhịp biên

 Bớc 4:nối các cánh hẫng ở các nhịp giữa (hợp long nhịp giữa)

Lần lợt đúc các đốt nối giữa các cánh hẫng ở giữa nhịp (đốt hợp long) theo trình tự

đã dợc thiết kế,các đốt này dài khoảng 1.5-3 m đợc đúc trên ván khuôn.Sau khi các

đốt này đạt cờng độ tiến hành căng cốt thép ứng suất trớc qua đốt hơp long.Sau khithực hiện xong tiến hành tháo bỏ ván khuôn

Chú ý:Ta tiến hành hợp long từ nhịp biên vào

II.thi công phần nhịp dẫn

Hình 11-thi công nhịp dẫn+Đúc nhịp dẫn ở bãi đúc dầm , chuẩn bị thiết bị lao lắp

+Thi công đờng công tác sau mố

+Lắp dựng giá lao dầm chuyên dụng(loại giá lao mút thừa)

+Bố trí đờng ray cho xe goòng

+Dùng xe goòng vận chuyển dầm vào vị trí

+Dùng pa lăng kéo dầm ra khỏi xe goòng và lao dầm vào nhịp thi công bằng thiết

bị lao dầm chuyên dụng(loại giá lao mút thừa)

+Lao dầm và sàng ngang dầm vào vị trí thiết kế

+Hạ dầm xuống đỉnh trụ, cố định dầm và tiến hành lao các dầm tiếp theo

+Thi công phần bản mặt cầu đổ tại chỗ cho hệ dầm Super T

IV.Thi công trụ

 Bớc 1:

+dùng búa rung đóng cọc định vị,vòng vây cọc ván

+xác định tim trụ,tim các cọc tai vị trí móng

I Các số liệu tính toán:

- Cao độ đỉnh trụ: 11.6 m

- Cao độ đáy trụ: -5.7 m

- Cao độ đáy đài: 8.1 m

1 Tính toán chiều dày lớp bêtông bịt đáy:

Điều kiện tính toán : áp lực đẩy nổi của nớc phải nhỏ hơn ma sát giữa bê tông và cọc cộng với trọng lợng của lớp bê tông bịt đáy.(chọn lớp BT bịt đáy M200)

x U n F x n

F x

bt

n

1

)6.12(

x

) 6 14 3 12 79 93 5 2 9 0 ( 9

.

0

79 93 ) 6 12 ( 1

x x x

x x

x x





Ta chọn x = 3.50 m

Vậy chọn chiều dày lớp bêtông bịt đáy là 3.50 m

Cắt 1m bề rộng lớp bêtông có nhịp dài là khoảng cách giữa hai tờng cọc ván Hiệu số trọng lợng bêtông và lực đẩy nổi của nớc đợc xác định theo công thức:

 Điều kiện thoả mãn

2.tính toán độ chôn sâu của cọc ván :

a Trờng hợp không xét đến sự dịch chuyển của cọc ván :

P11 P12 P13

Hình 12-sơ đồ tính vòng vây cọc ván

 áp lực chủ động :

Hệ số áp lực đất chủ động,bị động :

49 0 ) 2

20 45 ( ) 2 45 (

0 2

04 2 ) 2

20 45 ( ) 2 45

* ) 7 2

* 1 9 8

* 1 (

* 49 0

* 2 1 ) 3 (

* ) 7 2

* 9

8

* (

* 36 3 ) 3 (

* 49 0

* 2

* 2

* 2 1 ) 3 (

2 2

1

7 n *K * 0 5 * * ( 3 t) 1 2 * 0 49 * 0 5 * 0 9 * ( 3 t) 0 26 * ( 3 t)

=2.34+1.56t+0.26t2

) 3 (

* 79 0 ) 3 (

* 5 1

* 9 0

* 49 0

* 2 1 ) 3 (

* 5 1

* 1

* 8 0

* 5 0 9 8

* 9 8

* 1

* 04 2

* 8 0 7 2

* 9 8

t K

t K c

n

-áp lực do đất dính gây ra :

2 2

2 2 2

2



t =0.95[P2*7.167+(P11+P12)*2.85+P13*2.4+(P4+P5)*0.75+P6*0.5+(P8+P9)*( 3 )

]Giải ra ta đợc t=4.04 (m)

b.Trờng hợp II : xét đến sự chuyển dịch của cọc ván

Với chiều sâu hố móng lớn nh vậy , ta sẽ sử dụng 1 tầng chống ngang

Sơ đồ tính toán nh sau :

2 1

t K

t K c

n

-áp lực do đất dính gây ra :

2 2

2 2 2

10 0 5 *n *K * *t 0 5 * 0 8 * 2 04 * 0 9 *t 0 73t

 Điều kiện kiểm tra : M l M g

Xét phơng trình : M l M g

6

* 2

 0.6(16.1+0.5*t)2*(

6

* 2 1

Vậy chiều sâu chôn cọc ván tính từ đáy đài cọc là : hv= 3.5+4.85 = 8.35 m

Vậy tổng chiều dài cọc ván là :Hv=12.6+3.5+4.85+0.7= 21.65 m Chọn Hv=22 m

 Do ta không hút nớc ra khỏi hố móng do đó ta không cần kiểm tra cho trờnghợp đảm bảo chiều sâu đóng cọc ván tối thiểu để không xảy ra hiện tợng đất bị

đẩy trồi

3 Tính toán và chọn loại vòng vây cọc ván.

 Tính toán nội lực vòng vây cọc ván :

Sơ đồ tính mômen của cọc ván và phản lực gối (tức lực dọc trong các thanh chống hoặc thanh néo),có gối trên là thanh chống ,gối dới đợc giả định ở độ sâu

0.5t’=0.5*4.85=2.43 m dới đáy hố móng.tảI trọng tác dụng lên dầm cũng chỉ xét

đến áp lực ngang chủ động của đất và nớc từ gối giả định dới trở lên.(theo Giáo trình thi công móng trụ mố cầu –trang 63 )

8.9 T/m 5.68 T/m

2.8 T/m 2.4 T/m

5.68 T/m 2.8 T/m

M=

8

42 5

* 36 10

 Tính toán lựa chọn loại vòng vây cọc ván :

-Thép sử dụng để làm vòng vây cọc ván là loại AII có giới hạn bền là chịu uốn là 250MPa= 25000 T/m2

+ Mômen kháng uốn cần thiết của cọc ván thép :

3 3

3 1902 10

* 902 1 25000

* 8 0

04 38 ]

Thèng kª viÖc sö dông cäc v¸n thÐp nh sau :

tæng chiÒu dµi träng lîngTæng

xét khung chống ngang ở dới cùng

Nẹp ngang coi nh cách dầm liên tục kê trên các gối chịu tải trọng phân bố đều:+Tải trọng tác dụng vào thanh nẹp là phản lực gối V1=28.07 T/m

* 07 28 8

3 2533 10

* 533 2 25000

* 8 0

67 50 ]

1.Cấu tạo ván khuôn nh hình vẽ

4

Nẹp đứng 16x20cm

Nẹp ngang 16 x 20cm Thanh căng 16

200

Ván khuôn đứng 20x4cm

200

Nẹp đứng 16x20cm Nẹp đứng 16x20cm

Chiều cao đài cọc là : l =2.5 m

Chọn máy bơm SYMTEC (công ty cổ phần công nghiệp NANO phân phối ở việt nam) của NHậT bản đã đợc dùng ở các công trình cầu lớn nh cầu b i ãi

cháy.cầu thanh trì công suất trộn bê tông là W=23-55 m3 /h

chọn W=40 m3/h

 Chiều cao lớp bê tông mà máy có thể trộn trong 1h là: h = 0.45 m/h

Khi trộn bê tông có đầm dùi có bán kính tác dụng là :R = 0.7 m

Chiều cao biểu đồ áp lực:

H=4h=4 x 0.45=1.8 m > l=0.8m

Máy trộn có dung tích của thùng V=0,6 m3:

Lực xung động do đổ bê tông gây ra: q= 0.400 T/m2

1 1 8 2 7 0 2

8 2 52 0

x



=2.4 (T/m2)

2 x 2 =0.15 (Tm)Chän gç lµm v¸n khu«n cã :Ru =180 kg/cm2 ; E = 105 kg/cm2

KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn bÒn cña v¸n :

10 15

.

0

cm x

2 2

cm x

x x

x x

12

3 100 10

127

80 10

Vậy thanh căng đã chọn thoả mãn điều kiện chịu lực

Hình 19-Sơ đồ bố trí các thanh giằng kiểu hoa mai

4.Tính nẹp ngang

Sơ đồ tính :

Nẹp ngang coi nh các dầm liên tục kê trên các gối chịu tải trọng phân bố đều:+ nhịp tính toán của các nẹp ngang a =2 m

Trong ván khuôn đứng,các nẹp ngang có cấu tạo là một khung nhỏ khépkín

Khung này chịu áp lực ngang của bêtông.Mômen uốn trong tiết diện của các nẹp ngang tính theo công thức:

l

H l

H a P

10

) 25 0 (

x x

x x

8 0 10

) 8 1 25 0 8 0 ( 8 1 2

Chọn tiết diện nẹp ngang 16 x 20 cm

+ Kiểm tra điều kiện bền: R u