ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU ( thuyêt minh + bản vẽ )

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU 2 – Trình bày biện pháp thi công hệ móng cọc:  Tính toán phân đoạn cọc.. ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU CHƯƠ

Trang 1

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

MỤC LỤC

Chương 1 : Giới thiệu chung

1 Số liệu đầu vào : 3

2 Nội dung thiết kế : 3

1 - Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn: 3

2 – Trình bày biện pháp thi công hệ móng cọc: 4

3 – Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc: 4

4 – Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ: 4

3 Lựa chọn các số liệu còn lại : 4

Chương 2 : Sơ lược trình tự thi công 1 Công tác định vị hố móng : 5

2- Công tác chuẩn bị mặt bằng, bố trí công trường : 6

3 Thi công trụ cầu : 6

Chương 3 : Thiết kế thi công 1 Thiết kế vòng vây cọc ván : 7 1.1 Kích thước vòng vây : 7

1.2Chọn loại cọc ván: 8

1.3 Xác định bề dày lớp BT bịt đáy : 8

1.4 Tính độ ổn định của kết cấu vòng vây cọc ván trong các giai đoạn thi công : 9

1.4.1 Giai đoạn 1 : 9

1.4.2 Giai đoạn 2: 10

1.4.2.1 Aùp lực thủy tĩnh (P): 11

1.5.1 Kiểm tra cọc ván thép : 14

1.5.2 Tính toán khung vành đai : 16

1.5.3 Tính toán thanh chống 18

1.5.4 Chọn búa đóng cọc ván : 19

2 Biện pháp thi công hệ móng cọc đóng : 20

2.1 Tính toán phân đoạn cọc 20

2.2 Tính và chọn búa đóng cọc : 20

Trang 2

2.3 Mô tả biện pháp đóng cọc : 22

3 Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc: 24 3.1 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống và hệ đỡ ván khuôn: 24

3.2 Thiết kế ván khuôn : 25

4 Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ : 27

4.1 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống và hệ đỡ ván khuôn: 27

4.3.1 Kiểm tra ván thép : 30

4.3.2 Kiểm toán các bộ phận của khung và sừơn cứng tựa lên chu vi ván thép : 31

Chương 4 : Thiết kế kết cấu tự chọn 4 Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ : 32

4.3.1 Kiểm tra ván thép : 36

4 Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ : 37

Trang 3

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

1 Số liệu đầu vào :

- Phạm vi đồ án : Thiết kế thi công cho một trụ cầu dưới sông

- Nội dung thiết kế :

1 Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn

2 Trình bày biện pháp thi công hệ móng cọc

3 Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc

4 Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ

- Qui mô công trình :

+ Số hàng cọc: 8

+ Số lượng cọc: 24 (cọc)

+ Chiều sâu cọc đóng trong đất: Lc = 36m

+ Kích thước cọc: cọc vuông 30x30 cm (b=40cm)

- Loại địa chất DC2

 Lớp 1: Đất cát hạt vừa dày :

- Chiều cao thân trụ tính từ đỉnh bệ cọc : H2 = 6m

2 Nội dung thiết kế :

1 - Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn:

 Chọn loại cọc ván, kích thước vòng vây

 Tính chiều sâu đóng cọc ván, cân nhắc có dùng khung chống, bê tông bịt đáyhay không? nếu có thiết kế với cọc ván

 Tính và lựa chọn búa đóng cọc ván

Trang 4

2 – Trình bày biện pháp thi công hệ móng cọc:

 Tính toán phân đoạn cọc

 Tính và lựa chọn búa đóng cọc

 Mô tả biện pháp đóng cọc

3 – Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc:

 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống hoặc bệ đỡ ván khuôn

 Kiểm tra bài toán ván khuôn đáy theo cường độ và biến dạng

4 – Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ:

 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống, khung giằng

 Kiểm tra bài toán ván khuôn thành

3 Lựa chọn các số liệu còn lại :

Sơ đồ vị trí các cọc như hình vẽ :

Chiều sâu mực nước thi công tại tim trụ :Hn=3m

Chiều cao cọc phía trên mặt đất : Lc2 = Hn- H1-0,5= 1 m

Chiều cao bệ cọc : H1 = 1,5m

Kích thước thân trụ : 2,4 x 6,8 m

Kích thước mũ trụ : 2,4 x 6,8 m ( bằng thân trụ)

Cọc 30x30 Sức chịu tải Ptk = 2T/m

Trang 5

CHƯƠNG 2 :

SƠ LƯỢC TRÌNH TỰ THI CÔNG

1 Công tác định vị hố móng :

Vì ở đây mực nước thi công thay đổi khá lớn trên suốt mặt cắt ngang của sôngnên ở những nơi có mực nước nông, không có thông thuyền để xác định vị trí tim trụcó thể dựa trên những cầu tạm bằng gỗ, trên đó tiến hành đo đạc trực tiếp và đánhdấu vị trí dọc và ngang của móng Để tránh va chạm trong thi công làm sai lệch vị tríthì nên có các cọc định vị đóng cách xa tim móng Khi đo đạc bằng máy, có thể dựatrên những sàn đặt trên các cọc gỗ chắc chắn, đóng xung quanh các cọc định vị này.Với những móng đặt ở những chỗ nước sâu, công tác định vị phải làm gián tiếp.Tim của các trụ được xác định dựa vào các đường cơ tuyến nắm trên hai bờ sông vàcác góc ,  tính ra theo vị trí của từng trụ (Phương pháp tam giác ) Ta phải tiếnhành làm cẩn thận và kiểm tra bằng nhiều phương pháp để tránh sai số ảnh hưởng tớicấu tạo của công trình bên trên thi công sau này

Hình : Xác định tim trụ cầu bằng phương pháp tam giác

2- Công tác chuẩn bị mặt bằng, bố trí công trường :

- Cần bố trí mặt bằng hợp lý để công việc thi công được tiến hành thuận lợi

- Cần khảo sát địa hình hai bên bờ sông, xem xét hướng gió thổi và dự tính thờigian thi công để lập vị trí và kế hoạch tập kết vật liệu

- Chuẩn bị mặt bằng, bãi tập kết vật liệu như : Xi măng, đá, cát, sắt thép…

- Xây dựng hệ thống cơ sở hạ tầng,hệ thống đường công vụ, đường nộibộ,bãichứa vật liệu cho công trường.Cung cấp điện nước phục vụ cho công tácthi công và sinh hoạt

- Do công trình thi công có tính chất tập trung và xây dựng trong thời gian tươngđối dài Do đó tổ chức xây dựng lán trại, nhà nghỉ chỗ ăn, sinh hoạt cho côngnhân viên, xây dựng chỗ vui chơi giải trí, nhà vệ sinh

Trang 6

3 Thi công trụ cầu :

Sau khi đã tiến hành các bước tổng quát như trên như : xác định vị trí tim trụ cầu,chuẩn bị nguyên thiết bị vật liệu, …….quá trình thi công trụ được tiến hành theo cácbước sau:

Bước 1 :

- Định vị xà lan, nạo vét đất trong phạm vi thi công trụ

- Vận chuyển cọc, búa, và cần cẩu đến vị trí thi công, dựng khung định vị, làmcác hệ cụm đầu cọc ở các tầng của khung định vị

- Dùng cẩu lắp giá búa, tiến hành đóng cọc đến đúng cao độ thiết kế , đóng đúngsố cọc thiết kế Trong quá trình đóng cọc phải thường xuyên theo dõi độ nghiêng củacọc và độ chối của cọc

Bước 2 :

- Tiến hành đóng cọc ván thép làm vòng vây ngăn nước trong phạm vi bệ trụ

- Dùng bơm cao áp sói nước, vét bùn hố móng

- Đổ đá mi và cát tạo phẳng

Bước 3 :

- Tiến hành đổ bêtông bịt đáy theo phương pháp đổ bêtông trong nước (phương pháp vữa dâng)

- Kiểm tra cao độ các lớp cát đệm, đặt các lồng thép theo kỹ thuật

- Xếp đá 4x6 theo đúng qui trình kỹ thuật

- Kiểm tra cao độ của các lớp đá đã xếp, thả vòi bơm vào ống

- Bơm vữa theo các vị trí đã qui định, trong quá trình bơm luôn kiểm tra sự lan tỏacủa vữa xi măng thông qua các ống lồng

- Khi lớp bê tông đạt cường độ Tiến hành hút nước làm khô hố móng

Bước 4 :

- Đập đầu cọc và xử lý cốt thép đầu cọc, vệ sinh đáy móng

- Dựng ván khuôn, lắp cốt thép bệ cọc, tiến hành đổ bê tông bệ cọc

- Khi bê tông bệ cọc đạt 70% cường độ, tiến hành thi công phần thân trụ

Trang 7

- Trong suốt quá trình thi công phải tiến hành bảo dưỡng bê tông cho bến khi bê tông đạt cường độ thì tháo dỡ ván khuôn và các thiết bị thi công

Bước 5 :

- Dựng ván khuôn xà mũ, lắp cốt thép, tiến hành đổ bê tông mũ trụ

- Dựng ván khuôn, lắp cốt thép, tiến hành đổ bê tông đá kê gối

- Hoàn thiện trụ

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ THI CÔNG

1 Thiết kế vòng vây cọc ván :

1.1 Kích thước vòng vây :

Chiều sâu sâu mực nước thi công, chọn Hn =3m

Kích thước vòng vây cọc ván được chọn dựa trên kích thước móng, khoảng cáchtừ mặt trong của tường cọc ván đến mép bệ móng > 0,75m , chọn kích thước vòng vâycọc ván như sau :

10500 9000

vịng vây c?c ván

Trang 8

Trên mặt đứng, đỉnh vòng vây phải cao hơn mực nứơc thi công tối thiểu là 0,7m

Chọn là 1m Vậy cọc ván phải có chiều cao tính từ mặt đất là 4m.

1.2 Chọn loại cọc ván:

Tổng chiều dài cọc ván cần thiết là (10.5 + 4.5)x2=30 m chọn lọai cọc ván doHàn Quốc sản xuất Còn cụ thể loại nào thì sau khi xác định được nội lực ta sẽ chọnsau

1.3 Xác định bề dày lớp BT bịt đáy :

Lớp bê tông bịt đáy được xác định từ điều kiện : Áp lực đẩy nổi của nước lên lớpbê tông phải nhỏ hơn lực ma sát giữa bê tông với hệ cọc và trọng lượng lớp bê tôngbịt đáy

Bề dày lớp bêtông bịt đáy :

n

K.H.F

h(F n.U.f )





 Trong đó :

K :hệ số an toàn, K = 1.3

H :chiều sâu cột nước tính từ đáy lớp bêtông bịt đáy đến mực nước thi công

f : ma sát giữa cọc với bêtông bịt đáy, f 10T / m 2

U : chu vi một cọc,U 4 0,3  = 1,2 m

h>= (1.3x3x47.25x1)/(27x2.5+21x1.2x10)=0.58Chọn lớp bêtông bịt đáy dày 1m

* Phương pháp đổ bêtông bịt đáy :

Tiến hành đổ bêtông bịt đáy theo phương pháp vữa dâng :

Bán kính hoạt động của ống : R 2 m

Diện tích hoạt động của một ống : 2 2

Trang 9

+ Trọng lượng bản thân của lớp BTBD :

1 b, b.1 2,3.1.1 2,3 /

Trong đĩ : b=2,3 T/m3 :Dung trọng của lớp BTBD

Hb=1 m : Bề dầy của lớp BTBD1m : Bề rộng của dải BTBD đang xét

+ Áp lực đẩy của nước :

2 1 1.3.1 3 /

Trong đĩ : =1T/m3

:Dung trọng của nước

H=3m :Chiều sâu cột nước , từ lớp đáy BTBD đến mực nước thicơng

1m : Bề rộng của dải BTBD đang xét

Nội lực phát sinh trong dầm :

1 2 max

2,3 3

Momen kháng uốn của dầm :

Vậy lớp BTBD thỏa mãn điều kiện cường độ

1.4 Tính độ ổn định của kết cấu vòng vây cọc ván trong các giai đoạn thi công :

1.4.1 Giai đoạn 1 :

Vòng vây đã được đóng đến đáy sông, nhưng chưa đổ betông bịt đáy

Trang 10

hệ khung chống

cọc định vị L=8m

Trang 11

chống quay của tường cọc ván chung quanh trục tựa của nó vào điểm O nằm cáchmặt trên của lớp bêtông bịt đáy 1 m(trên hình vẽ)

Điều kiện để đảm bảo ổn định chống lật:

M m.MTrong đó:

Ml : mômen gây lật Do áp lực nước và áp lực chủ động

Mg: mômen giữ Do áp lực đất bị động

m : hệ số an toàn

1.4.2.1 Aùp lực thủy tĩnh (P):

Aùp lực nước có phạm vi ảnh hưởng từ lớp đất sét pha cát dẻo vừa đến mực nước thicông Giả sử cọc ván chỉ đóng đến lớp thứ hai, thì toàn bộ chiều cao cọc ván ngậptrong nứớc đều bị ảnh hưởng của lực thủy tĩnh vì cọc ván xuyên qua lớp đất sét nhão

1.4.2.2 Aùp lực thủy động (P n ):

Lực xung kích bình quân của nước chảy xác định theo công thức :

2

1 2

2

n bq

m v

g



Trang 12

K1=1.4 Hệsố xét đến hình dạng cọc ván thép

K2=1.0 Hệ số xét đến hình dạng của vòng vây CVT

m=1t/m3 khối lượng riêng của nứơc

v=2m/s vận tôùc dòng chảy

g=9.8 m/s2 gia tốc trọng trường

m v

g

Cách tâm O một đoạn : xn= H2 =1,5m

Momen gây lật đối với tâm O :

0, 285.1,5 0.4275( )

n

1.4.2.3 Aùp lực đất chủ động (E dc =P 6 ) :

Giả sử chiều sâu đóng cọc vẫn còn nằm trong lớp thứ hai (t <5m)

Hệ số áp lực đất chủ động :

n 1.2 :hệ số áp lực chủ động của đất

t =1 :Chiều sâu của cọc trong lớp 1

Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn :

Trang 13

1.4.2.5 Aùp lực đất bị động (E db =P 4 ):

Hệ số áp lực đất bị động :

n 0,8 :hệ số áp lực đất bị động

t =1 :Chiều sâu của cọc trong lớp 1

Trang 14

Momen gây lật :

M M M M M M 4,5 0,7t 0,17 0,4.(t 1)  0,4275Momen giữ :

M M M M 1,5t 0,17 0,4(t 1) Chọn t = 3,5 m (<5m), thay số vào ta có :

m.M 0,88.21,045 18,5 M  16,17(thoả)

Vậy chiều sâu đóng cọc ván cần thiết là 3,5m

1.5 Kiểm tra độ bền của các bộ phận vòng vây :

1.5.1 Kiểm tra cọc ván thép :

Kiểm tra về mặt cường độ của tường cọc ván, hay đi thiết kế tường cọc ván có cườngđộ để chịu lực do các áp lực gây ra

Cọc ván sử dụng là cọc cừ ván thép Larsen Sơ đồ tính là dầm đơn giản hai gối tựa,một gối tại vị trí tầng chống ngang, gối kia cách đáy lớp bêtông bịt đáy 1 m Sơ đồnhư hình dưới

Trang 15

Phản lực tại gối A :

Hei-Avg ing Area*

Coat-Thick - ness (T)

tional Area (A)

Sec- ght (W)

Wei-Moment of Inertia (Lx)

Setion Mod-ulus

tional Area

Sec- ght (W)

Wei-Moment of Inertia (Ix)

Section Mod-ulus (Zx)

Trang 16

Chu vi vòng vây là (9,3 + 4,5)x2=27,6 m Vậy ta đóng như sau :

Phương ngang ta đóng 24 cây

Phương dọc đóng 12 cây Tổng cộng đóng 72 cây

1.5.2 Tính toán khung vành đai :

Dưới tác dụng của áp lực thủy tĩnh thì cọc ván thép sẽ truyền lên hệ khung vành đai 1lực bằng với phản lực tại gối A : R A 1,5( / )T m :

Sơ đồ tính của vành đai cọc ván thép như hình vẽ dưới:

Đưa về sơ đồ tính vành đai như sau:

 Thanh vành đai dài:

Thanh vành đai ngắn

N2 N1

N3

Trang 17

 Thanh vành đai ngắn:

Biểu đồ nội lực được giải bằng Sap như sau :

 Thanh vành đai dài:

Momen (T.m)

Phản lực gối tựa (T)

 Thanh vành đai ngắn:

N3 N1

Trang 18

Phản lực gối tựa (T) Để đơn giản cho quá trình thi công ta chọn cùng loại vật liệu cho thanh vành đai dàivà ngắn Vì vậy ta thiết kế cho thanh nào có nội lực lớn hơn Từ biểu đồ nội lực talấy thanh vành đai dài để thiết kế

Mômen lớn nhất (tại gối tựa): M = 1,41(T.m)Lực dọc (do thanh ngắn truyền qua N3): N3 = 1,3(T)Chọn thép làm vành đai :

Thép sử dụng để làm vành đai là thép CT3, tiết diện chữ U mã hiệu No30 ghép lại :

100 20 100

11 6.5

300

x

Mômen quán tính : Ix= 2015 cm4

Diện tích tiết diện: F = 80,41 cm2

183,18111

Vậy chọn thép chữ U mã hiệu No30

1.5.3 Tính toán thanh chống.

Thanh chống được tính toán với sơ đồ một thanh chịu nén Lực tác dụng vàothanh chống chính bằng phản lực gối tựa của vành đai Lấy giá trị lớn nhất để tính, N

= 5,11 (T) Tiết diện thanh chống ta chọn giống với hệ thanh vành đai :

Trang 19

100 20 100

Vậy thanh chống thỏa điều kiện cường độ

1.5.4 Chọn búa đóng cọc ván :

Phương pháp sử dụng để hạ cọc ván ( cọc cừ Lassen) vào trong đất cát hiệu

quả nhất hiện nay vẫn là phương pháp rung Búa rung sử dụng là loại NVC-80SS của hãng Nipped IND có các thông số sau :

Q=4,7 : Trọng lượng búa

M=4100 kGcm : Momen lệch tâm lớn nhất

hi = 3,5m : chiều sâu cọc ngàm trong đất

a =1,0: Hệ số kể đến ảnh hưởng đàn hồi của đất (lấy đối với cọc ván thép)

Trang 20

+ Điều kiện 2 :

Biên độ chấn động phải thích hợp thì mới hạ cọc dễ dàng

Biên độ chấn động phụ thuộc vận tốc góc, loại cọc và loại đất

Với =1250 vòng/phút=130rad/s tra bảng 4.19 (Thiết kế thi công cầu _ Nguyễn HuyChính) => A = 0,8-1,0 cm

Vậy với A=9,5 mm là hợp lý

+ Điều kiện 3 : Tổng ngoại lực tác động lên cọc phải đủ lớn, đảm bảo hạ cọc và nhổcọc được nhanh

p p d

q=35,5kg/m 8,4m = 298,2kg :trọng lượng cọc

qp= 0 : trọng lượng các phần phụ tác dụng lên cọc

p=1,5 kG/cm2 : Trị số áp lực để hạ cọc

F=45,21cm2 : Diện tích tiết diện cọc

Qd= 55,72 T : Lực kích động của máy chấn động

Chọn búa như trên là hợp lý

2 Biện pháp thi công hệ móng cọc đóng :

2.1 Tính toán phân đoạn cọc.

Chiều sâu cọc trong đất là 42m, lớp bêtông bịt đáy dày 1m, đáy đài được đặt trênlớp BT bịt đáy, chiều sâu ngàm cọc trong đài (kể cả phần thép chờ) là 0.5m, tổngchiều dài cọc là 45m Cọc có tiết diện 30x30cm, do đó không thể chế tạo được mộtcọc có kích thước như trên mà phải ghép từ nhiều cọc nhỏ lại Ta dùng loại cọc là15m ghép lại Các vị trí mối nối không nên tập trung trên cùng một mặt phẳng

2.2 Tính và chọn búa đóng cọc :

Theo kinh nghiệm đóng cọc, để đóng được cọc vào trong đất phải chọn búa cónăng lượng xung kích lớn hơn hoặc bằng 25 lần sức chịu tải cực hạn của cọc đơn Sứcchịu tải của cọc đơn là Pgh Với E là năng lượng của búa:

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	3,35 MB
File đính kèm	9.rar (1 MB)