Giáo trình Thi công cầu: Phần 1 (Phạm Hương Huyền)

(NB) Giáo trình Thi công cầu: Phần 1 với các nội dung kết cấu phụ trợ và công tác đo đạc trong xây dựng cầu; xây dựng kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép.

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ II

PHẦN I

KẾT CẤU PHỤ TRỢ

VÀ CÔNG TÁC ĐO ĐẠC TRONG XÂY DỰNG CẦU

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CỦA MÔN HỌC

1.1.1 MỤC ĐÍCH

Môn học Xây dựng Cầu nhằm giới thiệu những kiến thức cơ bản về phương

pháp thi công, công nghệ xây dựng và phương pháp tính toán các thiết bị và kết cấu phụ trợ dùng trong thi công Cầu

1.1.2 YÊU CẦU

Qua môn học này, sinh viên cần nắm:

- Các phương pháp cơ bản và trình tự thi công một công trình Cầu

- Tính toán lựa chọn các kết cấu phụ trợ và thiết bị thi công Cầu

- Lập và lựa chọn phương án xây dựng cầu hợp lý

- Lập kế hoạch tổ chức thi công Cầu

1.1.3 NỘI DUNG CHỦ YẾU CỦA MÔN HỌC

Nội dung môn học bao gồm:

- Những vấn đề chung trong công tác xây dựng cầu như : Đo đạc, tổ chức thi công và quản lý xây dựng…

- Những phương pháp, công nghệ cụ thể như xây dựng mố trụ, xây dựng kết cấu nhịp cầu thép, cầu BTCT…

Môn học gồm 6 phần :

+ Phần I : Kết cấu phụ trợ và công tác đo đạc trong xây dựng cầu

+ Phần II : Xây dựng kết cấu mố trụ cầu

+ Phần III : Xây dựng kết cấu nhịp cầu BTCT

+ Phần IV : Xây dựng nhịp cầu thép và thép liên hợp bản BTCT

+ Phần V : Xây dựng cầu dây, cầu treo

+ Phần VI : Tổ chức và quản lý xây dựng cầu

Để học tốt môn học, yêu cầu sinh viên ngoài việc học tập ở trên lớp, đọc giáo trình, còn phải tham khảo thêm :

- Các quy trình về thi công và kiểm định

- Các quy định về khai thác quản lý cầu

- Các thiết kế thi công cầu

- Các báo cáo thử nghiệm cầu

- Các thiết kế sửa chữa, tăng cường cầu

1.2 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CẦU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.2.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH XÂY DỰNG CẦU TRÊN THẾ GIỚI

Cầu là một công trình nhân tạo nên lịch sử phát triển của nó gắn liền với lịch sử phát triển của xã hội loài người, chính vì vậy công trình cầu có từ rất cổ xưa Cùng với

sự phát triển của xã hội loài người, kỹ thuật xây dựng cầu dần dần được hoàn thiện qua quá trình lao động sáng tạo của con người từ trước cho tới nay

Hình I.1.1 Hình ảnh

cầu dầm thời sơ khai

Hình I.1.2 Hình ảnh cầu cầu phao sơ khai (minh hoạ)

Thời kỳ trước công nguyên, cầu làm bằng vật liệu gỗ, đá là chủ yếu

nghiệm hơn, người ta đã xây dựng các công trình bằng đá vượt nhịp lớn hơn như cung điện, đền đài, Đến thời kỳ La Mã, giao thông khá phát triển và đã có rất nhiều cầu

đá, đặc biệt là loại cầu có hình vòm bán nguyệt

Hình I.1.5 Cầu Kintaikyo (Nhật) Hình I.1.6 Cầu An Tế (Trung Quốc) năm

605

Hình I.1.7 Các cầu Florene (Italia)

Thời kỳ phong kiến, do tính chất nền kinh tế tự cung tự cấp cùng với sự cản trở tôn giáo nên ngành giao thông trong đó có công trình cầu hầu như không phát triển gì Đến giai đoạn cuối cùng của chế độ phong kiến do có sự buôn bán trao đổi hàng hoá

và chiến tranh nên công trình cầu được xây dựng nhiều Nói chung các kết cấu cầu thời kỳ này vẫn còn đặc điểm tương tự các kiểu cầu thời kỳ La Mã như nhịp ngắn, trụ lớn

Hình I.1.8 Cầu Busy ở Turin (Italia)

Thời kỳ thủ công nghiệp tư bản chủ nghĩa phát triển từ giữa thế kỷ 16 dẫn đến sự biến đổi lớn về khoa học kỹ thuật Trong những công trình đặc sắc phải kể đến công trình của anh em nhà Gubenman (Thụy Sỹ) làm năm 1757 có nhịp dài 29m qua sông Limat, cầu qua sông Rhin có 2 nhịp 59m và trên sông Limat cũng có cầu với nhịp 119m Đó là những chiếc cầu dài nhất từ trước tới thời điểm này Cầu đá cũng có những tiến bộ mới như kích thước giảm xuống, bề rộng lớn hơn Kết cầu vòm được xây dựng dạng mới hình elip như cầu Pont neuf

Hình I.1.9 Cầu Pon neuf dạng vòm ngắn (Pháp)

Cuối thế kỷ 18, nền đại công nghiệp tư bản chủ nghĩa phát triển mạnh với các ngành luyện kim, chế tạo máy móc, khoa học kỹ thuật, các phương tiện giao thông mới ra đời như đường sắt, đường thủy Với các phương pháp thí nghiệm mới, lý luận

về sức bền vật liệu, cơ học kết cấu, nhiều hệ thống cầu mới xuất hiện với nhịp lớn hơn

và chịu tải trọng lớn hơn nhiều Ở thời kỳ này đã xuất hiện cầu kim loại, cầu vòm bằng những thanh sắt được xây dựng đầu tiên ở Anh từ năm 1776 đến 1779, đó là cầu Ironbridge Năm 1755-1799 ở Pháp đã có bản thiết kế các cầu vòm gang Cầu Neva được xây dựng từ năm 1842-1850 có 7 nhịp, mỗi nhịp dài 45-47m

Hình I.1.10 Cầu IronBridge - cầu kim loại đầu tiên 1776-1779 (Anh)

Đồng thời với sự ra đời của cầu vòm gang, cầu treo bằng thép cũng bắt đầu phát triển, nhất là ở các nước Anh, Pháp, Mỹ Một số cầu treo lớn như: cầu qua vịnh Menai (Mỹ) xây dựng năm 1826 nhịp 177m, cầu Freiburg (Pháp) năm 1834 nhịp 265m, cầu qua sông Kiev (Ukrania) năm 1847-1853 dài 710m, mỗi nhịp 134m

Hình I.1.11 Cầu qua vịnh Menai năm 1826 dài nhịp 177m (Mỹ)

Trong thời kỳ đầu cầu vòm gang, cầu treo có ý nghĩa lớn nhưng chưa giải quyết được những tồn tại lớn như: độ võng lớn, nhịp chưa dài, không chịu được tải trọng lớn

vì lý luận tính toán còn hạn chế, chất lượng không cao Do vậy đã dẫn đến nhiều đáng tiếc xảy ra

Hình I.1.12 Cầu Tacoma sụp đổ

Khi vật liệu thép ra đời, cầu dàn thép phát triển nhiều Nước Nga là nước đầu tiên

áp dụng lý thuyết vào tính toán cầu Đến nửa thế kỷ 19, đây là giai đoạn phát triển nhanh nhất của khoa học lý thuyết, đã thúc đẩy ngành xây dựng cầu phát triển Thời kỳ này đã thiên về lý luận, cầu có dạng biên cong, gãy khúc, phức tạp về mặt chế tạo cũng như thi công

Hình I.1.13 Cầu Firth of Ford nhịp 521 m

Tóm lại, trong thế kỷ 19 đã có những tiến bộ rõ rệt về mặt lý luận, cấu tạo, vật liệu cũng như phương pháp xây dựng đã tạo điều kiện cho sự phát triển vượt bậc về kỹ thuật làm cầu cho thế kỷ 20

Đến thế kỷ 20 cùng với bước tiến lớn trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, các nền công nghiệp phát triển đã làm cho ngành xây dựng cầu không ngừng phát triển và đạt những thành tựu lớn Năm 1917 đã xây dựng cầu mút thừa nhịp dài nhất thế giới 549m

ở Canada

Năm 1932 cầu Sydney Harbor (Úc) là cầu vòm thép nhịp 503m, được đặt ở vị trí nhạy cảm và đẹp nhất so với các cầu lớn khác và đã trở thành biểu tượng của nước úc

Hình I.1.14 Cầu Quebec dàn mút thừa, nhịp 549m (Canada)

Hình I.1.15 Cầu Sydney biểu tượng của Úc

Hình I.1.16 Cầu Golden Gate nhịp 1280m, xây dựng năm 1937

Hình I.1.17 Cầu Brooklyn (NewYork)

Khi kết cấu bê tông ứng suất trước ra đời tạo ra khả năng mới cho sự phát triển của cầu bê tông ở nhiều nước trên thế giới cùng với lý thuyết ngày càng hoàn chỉnh và phát triển không ngừng Do vậy, ngành xây dựng cầu đạt được những bước tiến khổng

lồ

Hình I.1.19 Cầu Gateway 1986

Hình I.1.20 Cầu Stormasunset 1998

Cùng với sự phát triển của kết cấu bê tông, kết cấu thép vẫn được sử dụng mạnh

mẽ nhờ những ưu điểm của nó

Hình I.1.21 Cầu Verezano nhịp 1289m năm 1964, lớn nhất ở Mỹ hiện nay

Hình I.1.22 Cầu dây văng Tatara, nhịp 890 m lớn nhất thế giới, năm 1998

Trong những năm gần đây, nhiều dự án rất lớn về cầu đã hoàn thành Điển hình, cầu treo lớn nhất thế giới Gefyra đang được xây dựng bắc qua vịnh Corinh sẽ nối ở tây bắc Hy Lạp với Antirion ở Pelponnesia, đây là dự án khổng lồ tưởng chừng không thể thực hiện được nhưng đã khởi công năm 1998 có tổng chi phí đầu tư là 800 triệu Euro

và hoàn thành năm 2004 Cầu Millau là cầu dây văng cao nhất thế giới với chiều dài 2.5km và tháp cao nhất là 340m cũng hoàn thành năm 2004 tại Pháp

Hình I.1.23 Cầu dây văng Gerfyra khánh thành vào Olympic Athen 2004

Hình I.1.24 Cầu dây văng Milau cao nhất thế giới

Hình I.1.25 Cầu đường sắt Tây Tạng

Ngoài ra còn có thể kể đến các dự án đã và sắp được xây dựng như cầu dài nhất thế giới khoảng 12km nối giữa Thượng Hải và Côn Minh đã được khởi công Dự án cầu treo bắc qua eo biển Gibraltar đã được xây dựng mô hình với chiều dài nhịp kỷ lục lên đến 5000m, dự án cầu Messina (Italia) có nhịp chính đến 3300m khởi công năm

2005

Hình I.1.26 Cầu nối giữa Thượng Hải và Côn Minh 1.2 tỷ USD

Hình I.1.28 Cầu Giralta nhịp chính 5000m, 15 tỷ USD, tổng chiều dài cáp >30 lần

đường kính trái đất Nhìn chung, trên thế giới ngành xây dựng cầu đã có những tiến bộ vượt bậc trên các mặt như: chương trình tính toán được hỗ trợ rất mạnh từ ngành công nghệ máy tính phục vụ cho công tác thiết kế và thiết kế thi công; công nghệ thi công, máy móc thiết bị phục vụ thi công, vật liệu tiên tiến… và đã xây dựng thành công rất nhiều cầu lớn như trên

1.2.2 TÌNH HÌNH CHUNG CỦA NGÀNH XDC TRONG NƯỚC

Thời kỳ cổ xưa, người Việt đã biết làm cầu tre, cầu gỗ, cầu đá, cầu gạch có dạng đơn giản, vòm bán nguyệt bắc qua sông suối nhỏ

Hình I.1.29 Cầu tre Việt Nam Hình I.1.30 Cầu Thê Húc cổ kính

Hình I.1.31 Cầu chùa Hội An, trụ bằng đá, mặt cầu bằng gỗ

Thời kỳ Pháp thuộc, cuộc kháng chiến chống Pháp đã hình thành hệ thống giao thông đường bộ, đường sắt trong cả nước Về cầu thép có cầu Long Biên (Hà Nội) nhịp 130m với hình dáng con rồng nối bờ sông Hồng, cầu Hàm Rồng (Thanh Hoá) kết cấu 1 vòm thép 3 khớp dài 160m, cầu Tràng Tiền (Huế)

Hình I.1.32 Cầu Long Biên, năm 1902

Hình I.1.33 Cầu Tràng Tiền ( Huế)

Thời kỳ năm 1954 đến năm 1975, miền Bắc lập lại hoà bình, ta đã khôi phục và

mở rộng hệ thống giao thông Ta đã thiết kế được cầu bê tông cốt thép thường, ứng suất trước như cầu Phù Lỗ nhịp 18m Vào những năm 1970, Việt Nam đã làm được cầu khung T bê tông ứng suất trước có nhịp đeo vượt khẩu độ 63m như cầu Rào, cầu Niệm (Hải Phòng) Tuy nhiên do công nghệ còn hạn chế nên cầu Rào bị sập đã làm cho ngành xây dựng cầu chững lại để nghiên cứu cẩn thận hơn

Thời kỳ năm 1975 đến năm 1986, ta đã tự thiết kế cầu bê tông cốt thép ứng suất trước nhịp 24m và 33m, cầu khung dầm nhịp 63m, cầu Thăng Long được xem là lớn nhất Đông Nam Á thời đó

Hình I.1.34 Cầu Thăng Long, kết cấu nhịp 2 tầng, hoàn thành năm 1985

Từ năm 1986 đến nay, trong trào lưu hội nhập kinh tế quốc tế, nhiều dự án công trình cầu lớn đã, đang và sẽ được đầu tư xây dựng Nhiều cầu lớn đã được xây dựng xong như cầu Phú Lương (Hải Dương) dài 491m với 2 nhịp chính 102m được xem là mốc đánh dấu bước đột phá công nghệ đúc hẫng

Hình I.1.35 Cầu Phú Lương, thi công theo công nghệ đúc hẫng Nhật

Hình I.1.36 Cầu Hiền Lương, thi công theo công nghệ đúc đẩy

Hình I.1.37 Cầu dây văng Mỹ Thuận nối liên 2 bờ sông Tiền

Hình I.1.38 Cầu Kiền, thi công theo công nghệ lắp hẫng

Nhiều cầu lớn đã và đang được xây dựng như cầu Thanh Trì (Hà Nội), cầu Bãi Cháy (Quảng Ninh), cầu Cần Thơ,

Hình I.1.39 Cầu Bãi Cháy, 1 mặt phẳng dây

Hình I.1.40 Cầu Cần Thơ nhịp 550m lớn nhất Việt Nam, đang xây dựng

1.2.3 PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CẦU TRONG NƯỚC

* Phương pháp thi công cầu tiên tiến hiện đại là đi theo các hướng chủ yếu sau:

- Công nghiệp hóa xây dựng

- Tổ chức thi công theo phương pháp tiên tiến khoa học

- Tận dụng điều kiện tại chỗ như vật liệu địa phương, nhân lực kết hợp với biện pháp thi công tiên tiến, ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật với kinh nghiệm sẵn có

* Phương hướng phát triển của thi công cầu luôn gắn liền với sự phát triển chung của ngành cầu và ngành kết cấu và vật liệu mới:

- Nghiên cứu sử dụng vật liệu mới: bê tông chất lượng cao (HPC: High Performance Concrete), thép chất lượng cao (HPS: High Performance Steel), polymer cốt sợi (FRP: Fiber Reinforced Polymer),

- Tìm kết cấu mới, kết cấu tối ưu

- Nghiên cứu các phương pháp tính toán truyền thống để tính toán cho các kết cấu mới, các phương pháp tính toán mới,

- Áp dụng mạnh mẽ công nghệ thông tin: thiết kế tối ưu, tự động hóa thiết kế,

- Định hình hoá: dầm, mố trụ,

- Công nghiệp sản xuất và cơ giới hóa thi công

1.3 ĐIỀU KIỆN VÀ NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN TRONG XÂY DỰNG CẦU

1.3.1 ĐIỀU KIỆN THI CÔNG

1 Điều kiện địa lý, khí hậu và thủy văn

Nước ta có hình thù chữ S trải dài từ bắc đến nam, phía tây là núi, phía đông là

bờ biển nên có rất nhiều sông suối cắt ngang Các sông này có độ dốc lòng sông lớn, vận tốc, lưu lượng nước rất lớn nhất là về mua mưa lũ dâng lên rất cao và nhanh nhất là khu vực miền trung gọi là lũ quét gây rất nhiều thiệt hại cho nền kinh

tế thậm chí cả sinh mạng con người

Khí hậu gió mùa nhiệt đới ẩm gần biển nên mức độ ăn mòn và phá hoại của môi trường đến vật liệu xây dựng cầu rất nhanh và mạnh

Địa chất hết sức phức tạp, nhiều vùng có đá gốc xen kẽ đất yếu (Khu vực đồng bằng trung bộ) gây rất nhiều khó khăn khi thi công, nhiều vùng có chiều dày lớp đất yếu rất lớn nên khó có thể xây dựng hoặc phải có những loại thiết bị đặc chủng khi xây dựng công trình có quy mô lớn

2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Điều kiện xã hội nước ta hiện nay tương đối ổn định, kinh tế đang phát triển tạo điều kiện cho ngành xây dựng cầu phát triển

Nền kinh tế quốc dân phát triển, thu nhập bình quân đầu người tăng, nguồn vốn ngân sách tăng do đó nguồn vốn dùng cho xây dựng cơ bản (hạ tầng giao thông vận tải) tăng lên rất nhanh để đáp ứng nhu cầu phát triển cho trước mắt và tương lai, kèm

theo chính sách ưu tiên phát triển cơ sở hạ tầng coi giao thông vận tải là ngành quan trọng cần được ưu tiên phát triển làm tiền đề phát triển các ngành kinh tế khác

3 Điều kiện kỹ thuật, vật tư và thiết bị

a.Về mặt kỹ thuật : hiện nay nhìn chung đã tiếp thu được công nghệ kỹ thuật thi

công tiên tiến trên thế giới

b.Về vật tư : có điều kiện tương đối thuận lợi là chủ động được hầu hết các loại

vật tư dùng cho ngành cầu như cát, đá, xi măng, sắt thép còn những loại vật tư khác chúng ta chưa sản xuất được mà phải nhập từ nước ngoài như cáp DUL, neo, thì chỉ chiếm một phần nhỏ trong giá thành xây dựng

c.Về thiết bị thi công : đang gặp rất nhiều khó khăn cụ thể các thiết bị lớn,

chuyên dụng đang thiếu trầm trọng còn thiết bị nhỏ thì nhiều nhưng quá lạc hậu

1.3.2 YÊU CẦU CƠ BẢN TRONG XÂY DỰNG CẦU

1.Về mặt kỹ thuật, chất lượng: công trình cầu là công trình quan trọng, nó

liên quan đến khối lượng kinh phí rất lớn, sinh mạng nhiều người và có ảnh hưởng trực tiếp đến nền kinh tế - xã hội một cách to lớn

2.Về tiến độ: Tiến độ thi công công trình phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố chủ

quan lẫn khách quan, liên quan trực tiếp đến hiệu quả kinh tế chung cho cả xã hội

và liên quan trực tiếp đến chi phí của đơn vị thi công Do đó cần phải đưa công trình vào sử dụng sớm để thu được hiệu quả kinh tế cao nhất

3.Về mặt an toàn lao động: gồm an toàn lao động cho người, thiết bị và công

trình do đó khi xây dựng cầu cần phải có các biện pháp về an toàn lao động

4.Về mặt mỹ quan: ngoài ý nghĩa về mặt giao thông, công trình cầu còn mang

ý nghĩa về mặt xã hội, mỹ quan nhất là các công trình cầu trong thành phố và khu đông dân cư Do đó đòi hỏi khi thiết kế lẫn thi công thì yêu cầu mỹ quan đặt lên hàng đầu

5.Về mặt nhân lực: người cán bộ chỉ huy trên công trường cần phải có chuyên

môn vững vàng và kinh nghiệm thi công kết hợp với lòng yêu nghề Lực lượng công nhân cần có tay nghề cao

Chương 2

CÔNG TÁC ĐO ĐẠC TRONG XÂY DỰNG CẦU

2.1 NỘI DUNG VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÔNG TÁC ĐO ĐẠC

2.1.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÔNG TÁC ĐO ĐẠC

Công tác đo đạc giữ vị trí rất quan trọng trong quá trình thi công Nó được tiến hành từ khi bắt đầu thi công đến khi nghiệm thu để bàn giao công trình đưa vào sử dụng

Trong quá trình thi công, nếu đo đạc không chính xác thì xảy ra hậu quả rất nghiêm trọng làm ảnh hưởng đến quá trình thi công, có thể kéo dài thời gian thi công, làm tăng kinh phí xây dựng, có khi phải sửa đổi lại thiết kế hoặc phá bỏ bộ phận bị đo đạc sai

Chính vì vậy, trong quá trình xây dựng cầu tất cả các công tác đo đạc đều phải được tiến hành hết sức chính xác, nghiêm túc và phải được kiểm tra lại nhiều lần, nhất

là công tác định vị tim mố, trụ và cao độ mố trụ

2.1.2 NỘI DUNG CÔNG TÁC ĐO ĐẠC

Đo đạc định vị nhằm đảm bảo chính xác về vị trí, kích thước từng bộ phận hay toàn bộ công trình và được thực hiện trong suốt quá trình thi công, cụ thể:

- Xác định, kiểm tra lại các cọc mốc, cọc đỉnh, cọc tim cầu

- Cắm thêm các cọc mốc trên thực địa để định vị tim mố, trụ cầu

- Kiểm tra đo đạc trên thực địa từng phần riêng biệt của công trình để đảm bảo thi công đúng vị trí, kích thước theo hồ sơ thiết kế

- Kiểm tra lại hình dạng, kích thước các cấu kiện đúc sẵn được vận chuyển đến công trường

- Định vị trên thực địa để thi công các công trình phụ, tạm phục vụ thi công

- Công tác đo đạc còn được tiến hành cho từng phần cầu đã thi công xong để phục

vụ công tác nghiệm thu thanh toán từng giai đoạn và trong một số trường hợp địa chất xấu cần phải quan trắc lún, biến dạng của các phần công trình đã xây dựng xong

2.2 NHỮNG TÀI LIỆU LÀM CĂN CỨ ĐO ĐẠC

Công tác đo đạc định vị trên công trường cầu được tiến hành theo hồ sơ thiết kế là các tài liệu sau:

- Bình đồ khu vực cầu ghi rõ đường tim dọc cầu và đường vào cầu, tim mố, tim trụ

và các vị trí mốc cao độ, mốc đường sườn

- Bản sơ đồ bố trí các mốc đỉnh và mốc cao độ của mạng lưới đo đạc kèm theo chú thích tỉ mỉ các đặc điểm cần thiết để vạch ra đường trục theo góc ngắm giao hội tại các tim trụ và tim các công trình khác của cầu

Các tài liệu nói trên do cơ quan thiết kế lập ra và do ban quản lý dự án giao cho đơn

vị thi công sau khi trúng thầu

Các cọc đường sườn phải được lập ở những vị trí sao cho phải tồn tại suốt thời gian thi công Các cọc này có thể đóng bằng gỗ khi chiều dài cầu <100m và bằng cọc BTCT hoặc cọc thép khi chiều dài cầu thép khi chiều dài cầu >100m

Các mốc cao độ phải được chôn ở những nơi không bị ngập lụt và phải tồn tại không những trong thời gian thi công mà có còn phải sử dụng trong cả quá trình khai thác để quan trắc công trình Các cọc mốc cao độ có thể làm bằng bê tông hoặc ống thép chôn sâu vào đất 0.30.5m và cao hơn mặt đất khoảng 0.10.15m Với công trình lớn người ta còn phải làm che chắn bảo vệ

Đối với cầu có chiều dài <100m thì có thể xác định khoảng cách giữa các tim

mố, trụ bằng phương pháp đo trực tiếp bằng thước thép hoặc thước cuộn kết hợp ngắm thẳng bằng máy kinh vĩ Phương pháp đo trực tiếp chiều dài cầu và định vị tim mố, trụ cầu phụ thuộc loại cầu và điều kiện địa hình khu vực thi công Phần cầu ở dòng sông thì dùng cầu tạm để đo

2.3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ

1 Đo trực tiếp định vị cầu nhỏ, cầu lớn và cầu trung khi có thể đo trực tiếp được khoảng cách

Đường tim cầu được xác định từ các cọc tim do cơ quan thiết kế lập ra theo hồ

sơ thiết kế Chiều dài cầu và khoảng cách giữa các tim mố, trụ được đo trực tiếp từ các cọc tim đó

Khi đo tiến phải tiến hành đo hai lần đi và về sau đó hiệu chỉnh kết quả đo theo nhiệt độ và độ dốc địa hình Chú ý khi đo, trên hướng đo phải được dọn dẹp sạch

sẽ các bụi cây, mô đất hoặc các chướng ngại vật khác và phải dùng dây rọi để đánh dấu vị trí kéo thước gián đoạn

Tất cả các vị trí tim mố, trụ tốt nhất nên dẫn ra từ một cọc mốc tim cầu TC1 hoặc TC2 Tại các vị trí tim mố, trụ người ta đặt dụng cụ đo góc lấy góc vuông để định vị đường tim dọc mố, trụ sau đó đóng các cọc định vị ở thượng lưu và hạ lưu nếu mố, trụ nằm trên cạn hoặc đánh dấu trên sàn đạo khi mố, trụ nằm dưới nước

Hình I.2.2 Sơ đồ định vị mố trụ cầu nhỏ

2 Định vị cầu trung và cầu lớn khi có đà giáo hay cầu tạm bên cạnh

Khi thi công cầu ở khu vực mực nước nông mà nhất là cầu được thay mới trên tuyến đường đang lưu thông thì thông thường phải làm cầu tạm phục vụ đảm bảo giao thông Khi đó, sử dụng cầu tạm này để định vị

Tại các cọc tim mốc ban đầu là A, B ta đặt máy kinh vĩ tại A, B mở một góc 90o

ngắm hướng và đóng đinh trên cầu tạm xác định hai điểm A' và B' sao cho AA' = BB' Căn cứ và A' và B' trên cầu tạm người ta dùng thước thép đo khoảng cách đánh dấu được các điểm 1', 2', 3', 4'

Trong trường hợp cầu tạm song song với tim cầu chính thì tại các điểm 1', 2', 3', 4' ta đặt máy và mở góc 90o so với hướng A'B' khi đó giao điểm hướng ngắm này

và trục dọc cầu là tim mố, trụ cầu cần tìm (các điểm 1, 2, 3, 4)

Trong trường hợp cầu tạm xiên một góc so với cầu chính một góc  thì ta phải

đo thêm hai góc  và  để tính được góc

Hình I.2.3 Sơ đồ định vị tim cầu bằng cầu tạm

2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP

2.4.1 PHƯƠNG ĐO CHIỀU DÀI CẦU VÀ ĐỊNH VỊ TIM MỐ TRỤ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAM GIÁC ĐẠC

Nếu việc đo trực tiếp gặp nhiều khó khăn như sông sâu, chiều dài cầu lớn mà việc làm đà giáo, cầu tạm sẽ rất tốn kém khi đó chiều dài cầu, tim mố trụ được xác định bằng phương pháp tam giác đạc và máy kinh vĩ

Mạng lưới tam giác đạc phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

- Tùy theo điều kiện địa hình mạng lưới có thể là mạng tứ giác đạc hoặc khi có bãi nổi trên sông thì có thể dùng mạng lưới trung tâm

- Góc của các tam giác trong mạng lưới không được nhỏ hơn 25o và không được

>130o

- Mạng lưới cần phải bao gồm cả hai điểm định vị tim cầu ở hai bờ

- Các điểm của mạng lưới cần phải được đóng bằng cọc cố định mà tốt nhất là chôn bằng ụ bê tông như là mốc cao độ

Trong trường hợp chiều dài cầu <200m thì mạng lưới tam giác đạc cho phép chỉ cần lập 1 cơ tuyến, khi chiều dài cầu lớn hơn thì phải dùng 2 cơ tuyến trở lên Chiều dài cơ tuyến nên lấy >1/2 chiều dài cần xác định qua sông, độ chính xác khi đo cơ tuyến lấy gấp đôi khi đo thông thường

Khi định vị mỗi tim mố, trụ được định vị bằng phương pháp giao hội ít nhất là 3 đường ngắm từ 3 đỉnh của mạng lưới và định vị qua 2 giai đoạn:

- Định vị tạm thời: sau khi định vị ta dùng cọc tạm, bè, phao làm dấu

- Định vị chính xác: sau khi định vị thô ta đóng sàn đạo hoặc vòng vây ngăn nước

để thi công, lúc này ta tiến hành định vị và đánh dấu trên các kết cấu chắc chắn,

cố định này

Nếu gần nơi xây dựng cầu có cầu cũ hay bãi nổi thì nên tận dụng đặt cơ tuyến trên cầu cũ hoặc trên bãi giữa

Hình I.2.4 Các sơ đồ mạng lưới tam giác đạc

Ví dụ: Theo sơ đồ định vị trụ K ta có các số liệu thiết kế: chiều dài AK và các góc

1,2,1, 2; tiến hành định vị như sau: đặt hai máy kinh vĩ tại I và II ngắm về A sau đó

mở một góc 1,2, giao 2 đường ngắm này là tim trụ K Máy kinh vĩ thứ 3 đặt tại A để điều chỉnh hướng cho K luôn nằm trên tim dọc cầu Các điểm K' và K" được đóng bằng cọc gỗ tại những nơi chắc chắn hoặc đánh dấu trên sàn đạo

Hình I.2.5 Sơ đồ định vị tim trụ bằng phương pháp giao hội tia ngắm

x y

2.4.2 ĐO CHIỀU DÀI CẦU VÀ ĐỊNH VỊ TIM MỐ TRỤ CẦU CONG

Đường tim cầu cong sẽ được lấy theo phương trình đường cong trục cầu Đường trục dọc mố, trụ cầu thường được lấy theo hướng bán kính đường cong ngoại trừ một số trường hợp cá biệt

Để định vị tim mốc mố, trụ cầu cong ta cần căn cứ các số liệu sau:

- Các yếu tố đường cong trục dọc cầu

- Khoảng cách giữa các tim mố, trụ cầu

- Lý trình điểm đầu và cuối của cầu

- Đường tên của cung tương ứng với nhịp cầu

Tùy theo điều kiện địa hình và quy mô cầu mà có thể chọn một trong các phương pháp sau:

- Cầu nhỏ, cầu trung mà có số nhịp <3 thì dùng phương pháp đa giác (Hình a) hay phương pháp tiếp tuyến cắm tim mố trụ tương tự cắm các điểm chi tiết trong đường cong (Hình b)

- Đối với cầu cạn nên dùng phương pháp dây cung kéo thẳng (Hình c) hay phương pháp toạ độ cực (Hình d)

- Đối với cầu lớn thì dùng phương pháp giao hội tia ngắm từ các đỉnh của mạng lưới đo đạc

Khi dùng thước thép để định vị cầu cong thì sai số không được quá  0.5cm Khi dùng phương pháp giao hội tia ngắm thì giao điểm của ba tia ngắm không được lệch quá 3cm

2.4.3 PHƯƠNG PHÁP ĐO CAO ĐỘ MỐ, TRỤ CẦU

- Ngoài đo đạc định vị được thực hiện trước và trong suốt quá trình thi công còn phải đo đạc cao độ công trình

- Công tác đo cao được thực hiện bằng máy thủy bình

- Cao độ công trình phải thống nhất được dẫn về từ một mốc cao đạc

- Để việc dẫn cao đạc chính xác, nhanh chóng thì cần lập hệ thống mốc cao đạc bổ sung phân bố thuận tiện trên công trường Hệ thống mốc cao đạc chính và phụ liên hệ thống nhất với nhau Mỗi bên mố bắt buộc phải có một mốc cao đạc phụ

- Toàn bộ hệ thống mốc cao đạc với sai số theo quy trình là  20 L(mm) (L: khoảng cách cao đạc tính bằng Km) và <  10mm

- Việc đo cao độ được tiến hành đo 2 lần bằng máy thủy bình có độ chính xác theo yêu cầu tương ứng

2.5 ĐỘ CHÍNH XÁC KHI ĐO ĐẠC ĐỊNH VỊ

Khi đo đạc có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sai số Do đó trước khi đo phải chuẩn lại các dụng cụ đo và hiệu chỉnh chiều dài đo về các điểm sau:

- Hiệu chỉnh về kết quả số đo nhiều lần

- Hiệu chỉnh chênh lệch nhiệt độ khi đo và lúc chuẩn dụng cụ

- Hiệu chỉnh về độ dốc mặt bằng của đường đo

Sai số đo dài khi lập mạng lưới tam giác đạc của cầu

Chiều dài cầu

Sai số khi đo góc mạng lưới tam giác đạc phải tuân thủ theo bảng sau:

L<200m L=200m500m L=500m1000m L>1000m

Sai số khi khép góc trong

Đối với các cầu có L<100m, khi đo khoảng cách giữa các cọc mốc định vị tim cầu

và khoảng cách giữa các tim mố, trụ yêu cầu sai số không được lớn hơn 1/5000

Đối với các cầu có L>100m thì sai số l cho lấy như sau:

- Cầu dầm thép, BTCT thi cho phép xê dịch tim bệ gối với khoảng 5 cm

- Đối với cầu vòm, cầu khung kiểu cứng:

Mọi trị số đo khoảng cách phải được hiệu chỉnh về nhiệt độ và độ dốc mặt đất khu vực đo Chiều dài cơ tuyến khi đo bằng thước thép tính theo công thức sau:

d l n

h l n t t l

n

)(0000125

0.Trong đó: L : Chiều dài cơ tuyến

n : số lần kéo thước

l : Chiều dài thước đã chuẩn

t : nhiệt độ thước lúc đo

to : nhiệt độ thước lúc chuẩn

h : mức chênh lệch giữa các điểm đầu của thước trong mỗi lần kéo

d : đoạn dư

2.6 ĐO ĐẠC CHI TIẾT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG CẦU

Trong quá trình thi công cần phải định vị chính xác vị trí, xác định cao độ và kích thước từng bộ phận công trình, từng chi tiết để đảm bảo xây dựng công trình đúng vị trí, kích thước theo hồ sơ thiết kế được phê duyệt Để tiến hành chính xác và kịp thời công tác này cần phải thực hiện tốt các công tác sau:

- Nghiên cứu kỹ hồ sơ TKKT và hồ sơ TKBVTC để nắm rõ vị trí, hình dạng, kích thước và hình dạng của từng bộ phận công trình và yêu cầu tiến độ thi công

- Nghiên cứu kỹ tình hình địa hình, địa chất, thủy văn và mặt bằng thi công để lựa chọn phương án đo đạc tối ưu nhất, đảm bảo tính chủ động phục vụ kịp thời yêu cầu tiến độ thi công

- Xây dựng thêm các mốc cao độ phụ để làm căn cứ cho công tác đo đạc định vị, kiểm tra được nhanh chóng, thuận lợi và chính xác

- Làm sẵn các dụng cụ đo đạc mẫu, các thanh mẫu, khung định vị để công tác kiểm tra tiến hành được nhanh chóng

- Chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ đo đạc và kiểm tra độ chính xác của các dụng cụ đo đạc đảm bảo đo đạc nhanh chóng và chính xác

- Cần nắm vững được các sai số cho phép theo quy định để khống chế chặt chẽ được sai số trong quá trình đo

Sau khi thi công xong từng hạng mục công việc hoặc toàn bộ công trình đều phải

đo đạc các số liệu thực tế để phục vụ công tác nghiệm thu cầu và làm hồ sơ hoàn công Mọi số liệu đo đạc được ghi vào sổ nhật ký thi công công tác ngoại thiệp theo mẫu biểu đã quy định các văn bản viết về đo đạc Tất cả các sổ công tác ngoại nghiệp, các

sơ đồ, các số liệu công tác nội nghiệp sau khi hoàn thành được lập hồ sơ lưu trữ của cầu

Cần phải tiến hành đo đạc nghiệm thu ở các thời điểm sau:

- Sau khi định vị xong các tim mố trụ cầu cầu bằng phương pháp tam giác đạc

- Sau khi xây lắp xong các móng

- Sau khi xây lắp xong mố trụ tới cao độ thiết kế và đặt bệ kê gối

- Khi thi công xong toàn bộ công trình để nghiệm thu bàn giao cầu cho cơ quan quản lý

- Các số liệu về các mốc cao đạc và mốc đỉnh đặt ở khu vực cầu và tại các trụ

- Bản sao biểu mẫu ghi các số liệu khảo sát độ lún và biến dạng của mố trụ

2.6.1 ĐO ĐẠC TRONG THI CÔNG MÓNG NÔNG

- Đo đạc trong thi công móng nông cần đáp ứng cả hai giai đoạn thi công là : đào

hố móng và xây dựng móng

- Từ vị trí tim trụ, mố đã được xác định và dựa vào kích thước hố đào trong bản

vẽ thiết kế tổ chức thi công, đóng các cọc gỗ và dựng khung định vị xung quanh hố đào Theo trục dọc và theo trục ngang của móng, đóng những hàng đinh trên giá để khống chế vị trí Giao điểm của dây căng theo hai trục này là vị trí tim mố, trụ Ngoài ra còn phải đóng về hai phía của đường tim để xác định kích thước hố đào kích thước hố móng vị trí thực của hố móng được xác định bằng quả dọi, dọi xuống từ các giao điểm các dây căng tương ứng kéo theo các đinh lấy dấu đóng trên giá gỗ

- Sai số khi định vị móng khối là  5cm

- Sai số khi đào hố móng phải được đo đạc xác định lại để việc xây lắp được chính xác

- Đáy móng và đỉnh móng cần được cao đạc lại tất cả các góc

2.6.2 ĐO ĐẠC TRONG THI CÔNG MÓNG CỌC

1 Định vị khi thi công đóng cọc

- Thường dùng phương pháp giao hội tia ngắm để xác định vị trí và đóng 2 cọc đầu tiên, kết hợp với đo kiểm tra trực tiếp chiếu qua đường tim dọc và đường tim ngang của mố, trụ đã xác định từ trước

- Trong khi dựng cọc cần kiểm tra phương của cọc bằng máy kinh vĩ, trong suốt thời gian đóng cọc cần theo dõi vị trí của cọc để phát hiện sớm các sai lệch và

có biện pháp điều chỉnh kịp thời

- Gần vị trí nhóm cọc cần dựng mốc cao đạc phụ để theo dõi cao độ đầu cọc trong quá trình đóng

- Trường hợp đóng cọc ở trên phao, để điều chỉnh giá búa đang treo cọc đi vào đúng vị trí đóng, nên dùng hệ thống neo tời bố trí ở 4 góc của hệ nổi, khi đã vào đúng vị trí thì các tời được hãm lại và neo cố định giá búa ở một vị trí đóng

- Tương tự đối với cọc khoan nhồi

2 Định vị khi hạ cọc có khung dẫn hướng

Chủ yếu là đo đạc chế tạo khung và định vị khi lắp dựng nó tại vị trí móng

3 Đo đạc trong thi công móng cọc ống đường kính lớn và giếng chìm

Có hai nội dung là: Định vị đốt đầu tiên và theo dõi quá trình hạ

4 Đo đạc các kích thước kết cấu

- Bao gồm các công tác sau:

+ Đo đạc kích thước, cao độ của các phần móng, thân, mũ mố trụ, vị trí đặt gối, khoảng cách tim giữa các mố, trụ

+ Đo đạc kích thước, hình dạng của các kết cấu chế tạo sẵn được đưa tới công trường

+ Cao đạc những vị trí quan trọng, khống chế những vị trí khác của kết cấu nhịp như đáy dầm, đỉnh dầm, mặt cầu

+ Đo đạc xác định kích thước, hình dạng của các cấu kiện đúc tại công trường như nhịp dầm BTCT, bản mặt cầu, lề người đi, dải phân cách, cột lan can + Đo đạc những vị trí, kích thước ván khuôn, cự ly đặt cốt thép trong khi thi công

- Công tác đo đạc các bộ phận, chi tiết cần được tiến hành theo từng bước cùng với quá trình thi công

- Thường đo đạc định vị móng mố trụ thường chưa chính xác do điều kiện khó khăn Sau khi đào xong hố móng hoặc đóng cọc xong, tiến hành xây bệ phải xác định lại để hiệu chỉnh cho vị trí chính xác hơn Sau khi xây dựng xong bệ móng cũng tiến hành như vậy đối với thân mố và thân trụ Đối với cao độ cũng phải kiểm tra theo từng giai đoạn thi công để kịp thời điều chỉnh, đảm bảo kích thước xà mũ không bị thay đổi do sai số cộng dồn

- Với cầu thép lắp tại chỗ đòi hỏi đo đạc cự ly giữa các gối cầu thật chính xác Đo cao độ kê tại các chồng nề để kiểm tra tạo độ vồng Phải thường xuyên theo dõi

độ võng của nhịp trong quá trình lắp hẫng để kịp thời điều chỉnh Công tác đo đạc được tiến hành theo trình tự thiết kế đề ra, mỗi số liệu phải được đo ít nhất

2 lần

- Trong thi công đúc hẫng kết cấu nhịp BTCT, cần đo kiểm tra ngay khi lắp dựng

đà giáo và ván khuôn xác định chính xác các cao độ, hướng của nhịp và hình dạng kết cấu Sau khi đúc xong mỗi đốt, sau khi căng kéo mỗi đợt cốt thép đều phải kiểm tra lại cao độ và vị trí nhịp

- Trong thi công đúc đẩy cần chú ý:

+ Vị trí và cao độ bệ đúc

+ Vị trí và cao độ của các ụ trượt trên đỉnh trụ Độ chính xác lấy cao gấp 2 lần

so với đo đạc thông thường

Chương 3

KẾT CẤU PHỤ TRỢ TRONG THI CÔNG CẦU

3.1 VAI TRÒ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ TRONG THI CÔNG

Công trình phụ trợ là tên gọi chung cho những kết cấu hoặc công trình được xây dựng lên trong thời gian thi công và được tháo dỡ sau khi công trình đã hoàn thành để

hỗ trợ và phục vụ cho công tác thi công

Các công trình phụ trợ trong thi công cầu rất đa dạng và cần thiết trong tất cả các giai đoạn thi công, dùng để kè chống, làm đà giáo, làm sàn công tác và trong kích kéo, lao lắp kết cấu nhịp

Các công trình này không được coi là tạm vì vai trò của chúng quan trọng không kém công trình chính bởi những lý do sau:

 Chịu tải trọng thi công đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình thi công

 Chống đỡ công trình chính trong giai đoạn công trình chính chưa có khả năng chịu được trọng lượng bản thân

 Tạo mặt bằng thuận lợi cho thực hiện các bước công nghệ

Nếu công trình phụ trợ không đáp ứng yêu cầu chịu lực, công trình chính sẽ bị sụp đổ ngay trong giai đoạn thi công Công trình phụ trợ không đủ cứng sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng công trình thi công trên nó, đặc biệt là đối với kết cấu bê tông Một sàn công tác không chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến tiến độ và chất lượng thực hiện công việc

Thời gian dành để lắp dựng và tháo dỡ công trình phụ trợ cũng nằm trong tiến độ chung thi công công trình, vì vậy nếu chọn được kết cấu lắp dựng nhanh sẽ rút ngắn được tiến độ thi công

Giảm giá thành cho công trình phụ trợ là tăng thêm lợi nhuận trong thi công công trình Việc giảm giá thành phải trên cơ sở đáp ứng được các yêu cầu sử dụng

3.2 PHÂN LOẠI CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ TRONG THI CÔNG

Các công trình phụ trợ được phân ra các nhóm theo mục đích sử dụng:

 Cầu tạm: xây dựng để phục vụ cho vận chuyển qua sông hoặc từ bờ ra vị trí các trụ trong giai đoạn thi công Cầu tạm có thể nối hai bên bờ vừa phục vụ vận chuyển cho thi công vừa để đảm bảo giao thông Nếu cầu tạm chỉ phục vụ cho đi lại,vận chuyển thủ công thì còn có tên gọi khác là cầu công tác

 Đà giáo: là kết cấu được dựng lên để đỡ kết cấu nhịp chính trong giai đoạn kết cấu nhịp chưa có khả năng chịu được trọng lượng bản thân, ví dụ đà giáo dùng cho

đổ bê tông tại chỗ dầm chủ, đà giáo dùng cho đổ bê tông xà mũ trụ, đà giáo dùng cho lắp ráp tại chỗ dầm thép, dàn thép

 Trụ tạm: có vai trò làm trụ đỡ trong một thời hạn nhất định Trụ tạm là bộ phận của cầu tạm và đà giáo hoặc có thể là một kết cấu độc lập dùng để tạm thời đỡ kết cấu nhịp chính trong giai đoạn thi công

 Công trình công vụ: dùng cho mục đích tạo mặt bằng thi công trong những điều kiện phải thi công ở trên cao hoặc trong điều kiện ngập nước Các công trình này gồm những loại sau:

+ Đảo nhân tạo

 Công trình ngăn nước còn gọi là vòng vây: có tác dụng ngăn không cho nước thâm nhập vào trong khu vực thi công bệ móng Vòng vây thường kết hợp với lớp bê tông ngăn không cho nước thâm nhập vào hố móng từ phía dưới nền gọi là lớp bê tông bịt đáy

 Công trình phụ trợ công tác kích kéo: đó là hệ thống đường trượt, mũi dẫn,

hố thế, neo, giá long môn

 Công trình phục vụ cho công nghệ bê tông bao gồm: ván khuôn, bệ đúc Vật liệu dùng cho công trình phụ trợ rất đa dạng từ đất, gỗ, đá đến bê tông, sắt thép Cấu tạo của công trình phụ trợ có thể dùng loại có kết cấu định hình để sử dụng nhiều lần, nhưng trong nhiều trường hợp phải chế tạo đơn chiếc sử dụng một lần vì ít

có điều kiện sử dụng lại

3.3 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ

3.3.1 Những nguyên tắc cấu tạo

Để đáp ứng những yêu cầu sử dụng của công trình phụ trợ trong thi công cầu, khi thiết kế các công trình này phải chú ý đến những vấn đề mang tính nguyên tắc sau đây:

 Kết cấu phải đơn giản, hợp lý thể hiện ở chỗ ít các chi tiết, sơ đồ truyền lực

rõ ràng, dễ xác định nội lực và kiểm soát được các bước tính toán Trong khi lắp dựng những công trình phụ trợ như đà giáo, sàn công tác thường hay tận dụng vật liệu và thêm vào những điểm giằng chống, nhưng phải lưu ý một điều rằng không phải cứ thêm điểm chống hay điểm giằng vào cho kết cấu là kết cấu vững chắc thêm lên, mà nhiều khi có tác dụng ngượclại hoặc làm tăng tĩnh tải

 Kết cấu dễ lắp dựng và tháo dỡ thể hiện ở chỗ từng cấu kiện phải nhẹ, có thể mang vác thủ công, liên kết bằng bulông hoặc chốt, phải tháo hẫng được ra khỏi tải trọng đè lên nó Lắp và tháo dỡ dễ dàng sẽ đẩy nhanh tiến độ thi công, có khả năng quay vòng sử dụng kết cấu tạm và do đó tiết kiệm được chi phí

 Nếu kết cấu bằng thép phải chú ý đến khả năng sử dụng nhiều lần Có những dạng kết cấu do yêu cầu chịu lực phải làm bằng thép, khi đó ta chú ý đến việc sử dụng các dạng kết cấu vạn năng, hoặc kết cấu này phải được thiết kế sao cho có thể dùng cho các công trình khác, ít ra cũng có thể quay vòng sử dụng cho những hạng mục khác trên công trường Yếu tố sử dụng lại nhiều lần thể hiện ở tính có thể lắp lẫn giữa các bộ phận của kết cấu, tính nối ghép giữa các bộ phận, khả năng thay đổi kích thước,

khả năng thay đổi hình dạng Trong đơn giá dự toán các kết cấu phụ trợ cho thi công đều buộc phải tính khấu hao, ví dụ ván khuôn thép yêu cầu luân chuyển đến 40 lần, vì vậy nếu kết cấu chỉ sử dụng đượcmột lần sẽ thiệt hại đến lợi ích kinh tế

 Nếu kết cấu chỉ sử dụng một lần thì chú ý đến những loại vật tư tận dụng Khi công trình phụ trợ có dạng đặc biệt, rất ít có điều kiện sử dụng lại trong những lần sau, để tiết kiệm ta nên chú ý đến việc thiết kế cấu tạo sao cho có thể sử dụng được vật liệu tại chỗ gồm loại vật liệu khai thác ở địa phương như gỗ, đá hoặc tận dụng vật

tư sắt thép sẵn có trên công trường

 Những loại công trình phụ trợ xây dựng trên sông phải xét đến yêu cầu đảm bảo thông thuyền và an toàn giao thông đường thuỷ Những công trình phụ trợ có cho phép các phương tiện giao thông chạy phía dưới phải đảm bảo yêu cầu tĩnh không xây dựng như sau:

Tĩnh không tối thiểu đối với đáy cốp pha:

1- Cầu bản đúc tại chỗ vượt qua đường: 4,5m

2- Cầu dầm vượt qua đường: 5,0m

3- Cầu vượt bộ hành và xe thô sơ: 4,7m

4- Cầu đường sắt chạy qua đường: 4,5m

Từng loại công trình phụ trợ phải được đối chiếu xem xét với những qui định về cấu tạo và lắp dựng theo Quy phạm thi công và nghiệm thu cầu, cống hiện hành

3.3.2 Nguyên tắc thiết kế, tính toán công trình phụ trợ thi công cầu

Công trình phục vụ thi công phải đảm bảo yêu cầu:

 Hoàn thành xây dựng công trình chính

 Tiết kiệm vật liệu ở công trình phục vụ thi công

Công trình phục vụ thi công được tính theo các điều kiện sau:

 Trạng thái giới hạn về cường độ và độ ổn định

 Trạng thái giới hạn về biến dạng

Trạng thái giới hạn về cường độ, độ ổn định: Trạng thái này đảm bảo công trình

đủ khả năng chịu lực, ổn định hình dạng và vị trí kết cấu, độ bền nền móng trong quá trình thi công

 Độ bền

 Độ ổn định

 Độ ổn định, chống lật, chống trượt

Trạng thái giới hạn về biến dạng: Trạng thái này yêu cầu biến dạng kết cấu <

biến dạng cho phép để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của kết cấu khi thi công

 Về biến dạng lún đàn hồi tính như các phương pháp trong cơ học kết cấu, cơ học đất, nền móng

 Về biến dạng dư của công trình phụ tạm lấy theo quy định:

+ Biến dạng ép xít giữa 2 cấu kiện gỗ: 2mm

+ Biến dạng ép xít giữa 2 cấu kiện gỗ với thép: 1mm

+ Lún của palê gỗ:10mm

+ Lún của móng hộc cát:5mm

+ Biến dạng dư của liên kết thanh vạn năng: 3mm cho 1 mối nối

+ Biến dạng dư của phao KC: 1mm

3.3.3 Tải trọng và tác động trong thi công cầu

Quy trình thiết kế các công trình và thiết bị phụ trợ thi công cầu 22TCN 200:1989 quy định tải trọng như bảng I.3-1

BảngI.3-1

Tên tải trọng và lực tác dụng

1) Trọng lượng bản thân của các công trình phụ trợ

2) Áp lực do trọng lượng của đất

3) Áp lực thủy tĩnh của nước

4) Áp lực thủy động của nước (bao gồm cả sóng)

5) Tác dụng của việc điều chỉnh nhân tạo các ứng lực trong các công trình phụ trợ 6) Những tác động bởi các kết cấu được xây dựng (lắp ráp, đổ bê tông, hoặc được

di chuyển) tải trong gió, tải trọng cần cẩu và trọng lượng của các thiết bị) tác dụng vào kết cầu

7) Trọng lượng của các vật liệu xây và của các khối nặng thi công khác

8) Trọng lượng của búa, các thiết bị lắp ráp (hoặc thiết bị nâng tải) và của các thiết

bị vận tải

9) Trọng lượng của người, dụng cụ các thiết bị nhỏ

10) Lực ma sát khi chuyển kết cấu nhịp, máy móc và các kết cấu khác

11) Lực quán tính nằm ngang của cần cẩu, giá búa, xe ô tô

12) Tải trọng do đổ và đầm chấn động hỗn hợp BT

13) Tác dụng của kích khi điều chỉnh ứng suất hoặc điều chỉnh vị trí và độ vồng cấu

tạo của những kết cấu lắp ráp Lực tác dụng do căng cốt thép dự ứng lực

14) Ứng lực hông do sự xiên lệch của con lăn hoặc đường trượt không song song

hoặc độ lệch của chân cần cẩu

15) Lựa tác dụng do độ lún của đất,

16) Tải trọng gió

17) Tải trọng do sự va đập của tàu và hệ nổi

18) Tải trọng do gỗ, cây trôi

19) Tải trọng do sự va chạm của ô tô

20) Tải trọng do sự thay đổi nhiệt độ

1) Trọng lượng bản thân các công trình phụ tạm

Xác định theo bảng thống kê vật vật liệu trong thiết kế, trọng lượng đơn vị của vật liệu tham khảo trong Bảng I.3-2 Việc phân bố của tải trọng do trọng lượng bản thân lấy như sau:

 Trong ván lát, trong dầm ngang, dầm dọc, và trong các kết cấu kiện thẳng khác lấy theo phân bố đều trên chiều dài kết cấu nếu như mức độ không đều thực tế không vượt quá 10% trị số trung bình

 Trong các cột đứng của đà giáo trụ tạm, cầu cạn cho cần cẩu, dùng để đỡ thì tải trọng được coi là phân bố đều giữa tất cả các cột đứng của khung hay trụ

 Trong những kết cấu khác thì tải trọng được phân bố theo trọng lượng thực tế của từng bộ phận riêng biệt của nó

Bảng I.3-2

Loại vật liệu  (Tấn/m3) Thép

Gang

Chì

Nhôm và hợp kim nhôm

Bê tông không cốt thép

Bê tông cốt thép

Khối xây bằng đá đá hộc và bê tông đá hộc

Khối xây bằng gạch nung

Matit Atfan

Bê tông Atfan cốt liệu lớn là cát

Bê tông Atfan cốt liệu lớn là cuội, đá

2) Áp lực thẳng đứng do trọng lượng của đất

Trong đó:

: trọng lượng riêng của đất (t/m3)

H: chiều dày tính toán của lớp đất (m)

3) Áp lực ngang của đất

Áp lực chủ động của đất tác động lên vòng vây:

c c



Áp lực bị động của đất tác động lên vòng vây

b b

1 3 H

1 3 h

1 2 H

q

Hình I.3.1 Áp lực ngang tác dụng lên cọc ván

Áp lực ngang lê vòng vây do hoạt tải trên lăng thể trượt

Áp lực của nước theo phương bất kỳ: P = .H (I.3.5) Trong đó: : trọng lượng riêng của nước (T/m3)

H: chiều dày tính toán của lớp đất (m)

O: hệ số xét đến hình dạng của vật thể ngập nước Dạng mũi nhọn hay lượn tròn trên mặt bằng o = 0,75; dạng chữ nhật o = 1

Kg f

S: diện tích bề mặt ma sát (m2)

Đối với phao và sà lan: F = t.B và S = L(I.3t + B)

Đối với các loại thùng chụp: F = [H + (0,5 + 1)]B

và S = L [2(H + 0,5 + 1)+ B]

T: độ chìm của hệ phao hay sà lan (m);

H: chiều sâu nước ở chỗ hạ thùng chụp (m)

B: bề rộng hệ phao, sà lan, thùng chụp (m)

L: chiều dài hệ phao, sà lan thùng chụp (m)

Khi v > 2 m/s thì phải tính đến độ dềnh của

mực nước H ở vị trí công trình, khi đó

chiều sâu mực nước là H+H;

g

V H

.2

P n

bq

2

2 2 1

P

MNTC

Hình I.3.2: Biểu đồ áp lực thủy động

10: tốc độ gió ở cao độ +10m so với mặt sông (m/s)

Hình I.3.3 Biểu đồ cường độ sóng lên công trình

7) Tải trọng thẳng đứng của kết cấu cầu đang thi công cũng như vật liệu xây dựng, hay các vật thể khác xác định theo bảng thống kê vật liệu

 Trọng lượng của các kết cấu xây dựng truyền xuống các công trình phụ trợ cho phép tính là phân bố đều theo chiều dài nếu như chênh lệch thực tế không vượt quá 10%

 Khi đặt một số (nhiều hơn hai dầm dọc, hàng chồng nề lắp ráp, …) Theo phương ngang thì tải trọng do kết cấu được xây dựng lấy là phân bố đều theo phương ngang nếu độ cứng chống xoắn của chúng lớn hơn độ cứng chống xoắn của công trình phụ trợ

 Trọng lượng của các bộ phận và vật nặng được điều chỉnh hoặc đặt bằng cần cẩu lên công trình phụ trợ tính với hệ số xung kích 1.1

 Giá búa lấy hệ số xung kích 1.1 ; búa lấy là 1.2

8) Tải trọng của người, dụng cụ, thiết bị nhỏ

 Tác dụng thẳng đứng, phân bố đều với cường độ 250kg/m2 khi tính các tấm ván khuôn, ván lát sàn đà giáo thi công, lối đi, đường bộ hành hoặc các bộ phận trực tiếp chống đỡ chúng

 Tác dụng thẳng đứng phân bố đều với cường độ là 200kg/m2 khi tính đà giáo thi công trụ tạm, cầu tạm có chiều dài phần đặt tải bé hơn 60m, cường độ 100kg/m2 khi chiều dài phần đặt tải lớn hơn hay bằng 60m

 Tác dụng thẳng đứng phân bố đều với cường độ 75 kg/m2 đối với sự chất tải của kết cấu nhịp lắp ghép không có đường bộ hành (khi các định lực trên các trụ tạm)

 Tác dụng nằm ngang tập trung 70kg/m2 đặt ở điểm giữa cột lan can hoặc đặt vào mỗi cột lan can

 Những tấm ván khuôn và ván sàn đà giáo, bậc cầu thang và các kết cấu trực tiếp chống đỡ chúng khi chưa nêu ở trên được kiểm tra với tải trọng tập trung 130kg Khi bề rộng của tấm ván nhỏ hơn 15cm thì phải phân tải trọng đó cho hai tấm ván kề nhau (với điều kiện chúng được ghép với nhau bằng những thanh ngang)

 Tải trọng tính móc treo thang là 200kg, sàn treo thi công dùng cho một người 120kg, dùng cho hai người 250kg

9) Trị số lực ma sát khi dịch chuyển kết cấu nhịp theo mặt phẳng nằm ngang

 Khi di chuyển theo đường ray, tấm lót hoặc trên nền BT đất cứng, gỗ N = f1 P

 Khi di chuyển theo đường ray trên con lăn N=

1

2

R

P f

P: tải trọng tiêu chuẩn của kết cấu di chuyển (T)

f1: hệ số ma sát trượt lấy theo Bảng I.3-3

f2: hệ số ma sát lăn, tra Bảng I.3-4

f3: hệ số ma sát trượt trong ổ trượt bạc, có giá trị từ 0,05 đến 0,1

 Thép với thép (không gia công) 0.20 0.45 0.15

 Gỗ với gỗ

+ Khi các thớ song song với nhau

+ Khi các thớ vuông góc với nhau

0.70 0.71

0.65 0.10.75

0.10 0.25 0.25

0.40

0.15 0.20 0.20

0.25 0.20

0.07 0.06 Tấm đánh bóng + naftalen <100

>100

0.12 0.10

0.07 0.06 Tấm đánh bóng + kim loại dẻo chứa

flo

<100

>100 0.12 0.08 Tấm đánh bóng + plyêtylen <100

>100

0.18 0.12

0.10 0.06

10) Lực quán tính ngang theo phương dọc đường di chuyển của cần cẩu, giá búa, … lấy bằng 0,08 trọng lượng bản thân của bộ phận bất kỳ của cẩu và đặt tại trọng tâm của các bộ phận ấy

 Lực ngang tiêu chuẩn theo phương ngang đường di chuyển của cẩu khi hãm

xe treo lấy bằng 0.05 tổng trọng lượng vật nâng của xe treo, cáp và palăng nâng tải

 Lực quán tính ngang phát sinh do ngừng cơ cấu mâm quay của cẩu tính bằng: + Khi không nâng hàng:

g G

60

.

2

(m/s) n: tốc độ quay của cẩu (vòng/phút)

l: độ vươn của cần khi đang nâng hàng (m)

t: thời gian dừng của cẩu, tra Bảng I.3-6

Bảng I.3-6

11) Tải trọng do đổ và dầm hỗn hợp bê tông

 Tải trọng thẳng đứng: Do dầm chấn động lấy bằng 200 kg/m2 tác dụng lên

bề mặt nằm ngang của ván khuôn

 Tải trọng ngang: Áp lực ngang của bê tông mới đổ tác dụng vào thành ván

khuôn (chi tiết trong phần tính toán ván khuôn mố, trụ cầu)

 Tải trọng chấn động theo phương ngang do đổ vữa bê tông vào ván khuôn

 Đổ bằng máy, ống vòi voi hoặc từ ống

 Đổ trực tiếp từ thùng chứa có dung

 Khi lao trên cầu tạm có bộ chạy, một đầu kết cầu nhịp có giá kê di động: H= 0.015 P

 Như trên nhưng có thiết bị tựa cố định cả hai đầu cả hai đầu kết cấu nhịp: H = 0.15 P

 Khi lao dọc trên con lăn: H = 0.03 P

 Khi lao bằng thiết bị trượt polymer: H = 0.015 P