Thiết kế cầu qua sông M3/07

ng 2.3.12 Kiểm tra tải trọng theo các phương : Theo phương dọc cầu : - Kiểm tra tính toán theo lực dọc N: åN » N = 994,925 (T). - Kiểm tra theo M: - åNixi- åMi » M = 443,37 (T.m). Theo phương ngang cầu : - Kiểm tra tính toán theo lực dọc N: åN » N = 994,925 (T). - Kiểm tra theo M: - åNixi- åMi » M = 61,53 (T.m). Dọc cầu N=5 Tên cọc x (m) Ni Mi ∑Nixi - ∑Nixi-∑Mi 1 -1 306.085 5.918 -306.085 300.166 2 -1 306.085 5.918 -306.085 300.166 0 0 198.985 5.918 0.000 -5.918 1’ 1 91.885 5.918 91.885 -97.804 2’ 1 91.885 5.918 91.885 -97.804 Ngang cầu N=5 29.592 -428.399 335.087 1 -2.60 207.917 2.075 -540.583 538.508 2 -2.60 207.917 2.075 -540.583 538.508 0 0.00 198.985 2.075 0.000 -2.075 1' 2.60 190.053 2.075 494.139 -496.214 2' 2.60 190.053 2.075 494.139 -496.214 994.925 10.376 -92.889 85.201 Bảng 2.3.13 Theo phương ngang cầu. Þ Vậy chuyển vị đỉnh trụ được thỏa mãn điều kiện. III.8.Kiểm tra độ nén lún của móng cọc. Điều kiện: Theo phụ bảng 19- phụ lục VII sách Tính toán móng cọc(Lê Đức Thắng) Ta lấy : l: Chiều dài nhịp(m) S: Độ lún của móng cọc Các thông số về lớp địa chất: Lớp đất g (g/cm3) gk (g/cm3) ơ A B j (độ) C(T/m2) h(m) 1 1,9 0,56 0,600 8,01 0,240 34 1,8 1 2 1,9 0,56 0,615 15,93 0,287 36 2,0 3 3 1,9 0,55 0,605 19,09 0,263 37 2,1 ¥ Bảng 2.3.14 jtb = ==36,65(độ) Góc mở a của móng khối quy ước: a = (độ) -Chiều dài đáy móng khối quy ước: AM = 6 + 2´ 13´ tg(9,16) = 9,767 (m) -Chiều rộng đáy móng khối quy ước: BM = 4 + 2´ 13´ tg(9,16) = 7,767 (m) ®Diện tích đáy móng khối quy ước. F = A ´ B = 9,767 ´ 7,767 = 75,860 (m2) + Tải trọng thẳng tiêu chuẩn lớn nhất trong các tổ hợp: Ntc = 994,925 (T) ứng với tổ hợp chính số1 tại mặt cắt đáy bệ cọc . ® tải trọng thẳng đứng lớn nhất gây lún. N = Ntc + h ´ F ´ gtb h: chiều sâu từ mặt đất đến đáy móng khối quy ước. F: diện tích đáy móng khối quy ước gtb : Dung trọng trung bình của các lớp đất : Ntc = 994,925+75,760.0,56.13,5= 1452,744 (T) -Cường độ áp lực tại đáy móng khối quy ước. P= (T/m2) -Cường độ áp lực gây lún: p = P - gtb´ h = 19,150 - 0,56´ 13,5 = 11,590(T/m2) : Trọng lượng thể tích trung bình của những lớp đất từ mũi cọc trở lên: g=0,56 (T/m) h : Khoảng cách từ mặt đất tính toán đến đáy móng khối quy ước, h=13,5(m) Khi tính lún ta sử dụng trị số tải trọng tiêu chuẩn. -Xác định ứng suất do trọng lượng bản thân gây ra trong nền đất trên trục đi qua tâm móng. -Chia đất nền dưới đáy móng thành các lớp phân tố có chiều dày hi£ 0,4 b = 0,4´ 7,767 =3,1 (m) (với b là bề rộng đáy móng) Chọn hi = 2 (m) sg (zi) = Pđm + å(gi´ hi); s p ( zi) = K0 ´ p Với: a: chiều dài móng khối quy ước; b: chiều rộng móng khối quy ước K0 : tra bảng và nội suy (a/b và 2Z/b) Zi: độ sâu tính từ đáy móng đến điểm i đang xét. Pđm : áp lực đất gây ra tại đáy móng khối móng quy ước. Pđm = 0,56´ 0,5+13´ 0,56= 7,43 (T/m2) Dùng hệ số K0 để tính ứng suất gây lún trong nền đất. Lớp Điểm Zi (m) a/b 2Z/b Ko sg zi(T/m2) s p zi(T/m2) 3 0 0 1.25 0.00 1.000 11.590 7.430 1 2 1.25 0.51 0.958 11.103 8.270 2 4 1.25 1.03 0.664 7.696 9.110 3 6 1.25 1.54 0.501 5.807 9.950 4 8 1.25 2.06 0.389 4.509 10.790 5 10 1.25 2.57 0.291 3.373 11.630 6 12 1.25 3.09 0.209 2.422 12.470 Bảng 2.3.15 Qua bảng kết quả tính toán sg z = 12,470> 5´ s p zi = 5 ´ 2,422 = 12,11 tại điểm 6 Trong đó : S: tổng độ lún của trụ. Si = hi : chiều dày các lớp phân tố (hi = 200cm) Trong vi pham [23] cho phép lấy đ = 0,8. Theo số liệu thí nghiệm tra bảng ta có trị số mođun biến dạng Ei của lớp đất tự nhiên Ei = 365 (kG/cm2) Do các lớp phân tố gây lún cùng lớp đất 3 ® E xem như không đổi. S = =1,73 (cm) < [S] = 7,94 cm. III.9.Tính toán đài cọc : + Tính toán đài cọc gồm : Tính toán chọc thủng . Tính toán phá hoại theo mặt phẳng nghiêng. Tính toán chịu uốn . a). Tính toán chọc thủng: Tải trọng tác dụng lên bệ cọc xác định theo điều kiện: + b < ak + 2ho ® Pnp £ (ak+b)´ h0 ´ k ´ Rk + b > ak + 2ho ® Pnp £ (ak+h0)´ h0 ´ k ´ Rk Trong đó: b: cạnh đáy đài, song song với ak ak : cạnh của tiết diện trụ song song với lăng thể chọc thủng. Pnp = Tổng nội lực tác dụng lên các cọc nằm giữa đáy tháp chọc thủng và đáy bệ cọc. k: hệ số phụ thuộc vào c/h0 (lấy theo bảng 5-13) trang 164 Theo [5] c: khoảng cách từ thân trụ đến mép hàng cọc đang xét. Góc mở đáy tháp chọc thủng a =450 đáy tháp chọc thủng như sau: Hình 2.3.2 ® Đáy tháp không bị chọc thủng bởi các cọc trong phần diện tích đáy tháp chọc thủng. b.)Tính toán theo điều kiện chịu uốn: Tính toán chịu uốn theo mô men phát sinh trong bệ tại mặt cắt mép cọc Hình 2.3.3 Diện tích cốt thép cần thiết trên toàn bộ bề rộng mặt cắt: Fa= Trong đó: Fa diện tích cốt thép(cm2) M: Mô men uốn tại tiết diện tính toán: ho : chiều cao làm việc của tiết diện bệ. ho = 200 - 10 = 190 (m) Rt: cường độ tính toán của cốt thép dùng thép AII Rt = 2400(KG/cm2) Dùng tổ hợp bất lợi tải trọng phụ ngang cầu số IX. Như đã tính ở phân trên lực dọc trong cọc. N1 = 640,975(T) N2 = 560,542(T) . Tính cho tiết diện I-I a. Xét với tổ hợp ngang cầu. Mtt = (N1+N2) ´ X X: Cánh tay đòn X = 0,25(m) = 2x301,848x0,25 = 150,924 T.m ®Fa = = 36,744 (cm2 Bố trí cốt thép: + Số thanh thép bố trí theo phương ngang cầu: Chọn thép f 16® diện tích 1 thanh f = 2,47 (cm2) n= (Thanh) ®chọn n = 31 thanh, a =200 mm. Xác định lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi Ø 100 dài 10,3m. Cọc chịu tải trọng bất lợi: Ntt = 262.857 (T); M tt = 1,119(T.m) Sơ đồ tính cho cọc như sau : ( tính theo sách Nền và móng công trình cấu đường -NXBXD-2005) Hình 2.3.4: Sơ đồ liên kết giả định của cọc. + Tính toán độ lệch tâm. ; ; Xét ảnh hưởng uốn dọc. ® Vậy không kể đến ảnh hưởng của uốn dọc. Độ lệch tâm ® h.eo= 1x0,044=0,044(m) ® n= ; B= n =0,295 < 0,77 +0,645.0,11 =0,771 B £ 0,67 +Với ma = 0 Û 0,026 £ 0,67 (1) x = (2) +với ma =1,6(1-1,55.x) .x £ 1 x = (2’) Giải hệ (1) và (2) Ta tìm được x » 0,8779 ; a = -1.12 (loại) Giải hệ (1) và (2’) Ta tìm được x » 0,9055 ; a = 0,161. ® n = 0.984 £ 0,77+ 0,645´ 0,161 =0,874 ® thỏa mãn điều kiện. ® Fa= Trong cấu tạo trụ tính theo vật liệu chịu nén ta chọn 20Ø20 là đủ PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT THI CÔNG (25%) CHƯƠNG I: THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ P1 I. Đặc điểm cấu tạo của trụ P1: Hình 1.1.1: Cấu tạo trụ. - Phần móng: gồm 5 cọc khoan nhồi bêtông cốt thép có đường kính D =1m, chiều dài cọc L = 10,50m. II. Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu: II.1. Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu: - Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu. Đá được vận chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện. Đá ở đây đảm bảo cường độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu. - Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độ sạch, cường độ và số lượng. - Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc các loại thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý lớn ở các khu vực lân cận. - Xi măng: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng. Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xây dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra. Nhìn chung các nguồn cung cấp nguyên vật liệu ở đây đầy đủ, cự ly vận chuyển nhỏ và thuận lợi. Đảm bảo cung cấp kịp thời để hoàn thành tiến độ thi công công trình đã đặt ra. II.2. Nhân lực và máy móc: - Hiện nay trên cả nước nói chung và các tỉnh miền Trung nói riêng có rất nhiều đơn vị thi công xây dựng cầu mà gần nhất là Tổng Công Ty Xây Dựng Công Trình Giao Thông V... với đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ cao, công nhân lành nghề .. - Máy móc thi công đầy đủ, đảm bảo tiến độ thi công và thời hạn thi công theo qui định. II.3. Điều kiện địa chất thuỷ văn: - Về địa chất: Lớp 1: Cát hạt nhỏ dày 2m. Lớp 2: Cát hạt trung dày 3m. Lớp 3: Cuội sỏi dày vô cùng. - Về thuỷ văn: MNCN: +9,0m. MNTT: +6,0m. MNTN: 0m. - Ta giả thiết tại thời điểm thi công trụ P1 thì MNTC chính bằng MNTN là 0,0m. II.4. Tình hình dân cư: - Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 3km nên dân cư tập trung xung quanh cầu tương đối nhiều. Do vậy cần phải kết hợp chặt chẽ với các tổ chức chính quyền, đoàn thể của xã, phường ..nhằm đảm bảo an ninh trật tự và an toàn trong khu vực xây dựng cầu. II.5. Điều kiện ăn ở và sinh hoạt của công nhân: - Lán trại được xây dựng ở gần công trình. - Hệ thống điện, nước, thông tin liên lạc và các nhu yếu phẩm trong sinh hoạt được đảm bảo đầy đủ. II.6. Chọn thời gian thi công: -Dựa vào các số liệu được khảo sát thống kê về địa hình, địa mạo, địa chất thuỷ văn, thời tiết khí hậu, điều kiện giao thông, vận tải ta chọn thời gian thi công từ đầu tháng hai. -Thi công sớm hơn sẽ gặp mưa và gió rét, còn thi công muộn hơn sẽ gặp mưa ở cuối giai đoạn xây dựng cầu. -Nếu như vậy vào mùa mưa sẽ không tiện, tiến độ thi công sẽ không đảm bảo, điều kiện thi công sẽ gặp nhiều khó khăn, chất lượng công trình khó đạt được như thiết kế. III. Đề xuất phương án thi công trụ P1: Hình 1.3.1: Địa chất thi công hố móng. * Phản ánh đặc điểm, điều kiện địa chất thủy văn: - Theo số liệu khảo sát thì tại vị trí thi công trụ có những đặc điểm ảnh hưởng đến phương án thi công như sau: + Lớp địa chất đầu tiên là lớp cát hạt nhỏ dày 2m. + Lớp địa chất thứ 2 là lớp cát hạt trung dày 3m. + Lớp địa chất thứ 3 là lớp cuội sỏi dày vô cùng Þ Vì địa chất của lớp 1 và lớp 2 là các lớp đất rời, có nước ngầm do nước thấm qua các lớp cát vì vậy khi thi công khoan tạo lỗ phải kèm theo ống vách. - Chênh cao từ MNTC đến CĐĐM là 0,8m, chênh cao từ MNTC đến MĐTN là 1,68m do vậy khi thi công hố móng có ảnh hưởng của nước ngầm. * Với các hiện trạng đã nêu ở trên ta chọn phương án thi công hố móng là hố móng đào trần kết hợp dùng bơm hút nước trong hố móng. IV. Trình tự thi chung công trụ P1: -Trình tự thi công trụ P1 gồm các bước như sau: - Tập kết vật tư thiết bị thi công. - Làm đường công vụ, san dọn mặt bằng thi công. - Định vị tim trụ (dùng máy + nhân công) - Gia công lồng thép. - Thi công cọc khoan nhồi. - Đào đất hố móng bằng máy kết hợp nhân công đến cao độ thiết kế. - Hút nước và vệ sinh lại hố móng. - Nghiệm thu hố móng. - Đập đầu cọc và tiến hành đổ lớp bêtông đệm. - Lắp dựng cốt thép, ván khuôn và tiến hành đổ bêtông bệ trụ. - Khi bêtông bệ trụ đã đạt cường độ, tháo dở ván khuôn, lấp đất hố móng đến cao độ đỉnh bệ móng. - Lắp dựng cốt thép, ván khuôn và tiến hành đổ bêtông thân trụ P1. - Khi bêtông thân trụ đạt cường độ, tiến hành tháo dở ván khuôn. - Lắp dựng cốt thép, ván khuôn và tiến hành đổ bêtông xà mũ. - Khi bêtông xà mũ đạt cường độ, tiến hành tháo dỡ ván khuôn và hoàn thiện trụ P1. V. Các công tác chính trong quá trình thi công trụ: V.1. Công tác chuẩn bị: V.1.1. Lán trại kho bãi: - Do thời gian thi công khá dài, nên việc tổ chức kho bãi lán trại là rất cần thiết. Kho bãi lán trại phải được xây dựng ở nơi khô ráo, an toàn và gần công trình nhằm đảm bảo việc quản lí, bảo quản nguyên vật liệu và máy móc thi công. - Dùng máy san, máy ủi kết hợp nhân công để dọn dẹp mặt bằng bãi thi công. Mặt bằng phải bằng phẳng, đủ rộng để bố trí vật liệu, máy móc thi công. V.1.2. Nguyên vật liệu: - Các loại vật liệu được vận chuyển đến công trường và tập kết vào kho bãi, quá trình cung ứng vật liệu phải đảm bảo tính liên tục, đảm bảo các thông số kỹ thuật về yêu cầu vật liệu. V.1.3. Nhân lực và máy móc: - Nhân lực máy móc được huy động đầy đủ đảm bảo cho công trình kịp tiến độ xây dựng. -Về nhân lực:Bên cạnh đội ngũ kỹ sư có trình độ và công nhân lành nghề, đơn vị thi công còn có thể tuyển thêm nguồn nhân công tại địa phương để đẩy nhanh tiến độ thi công. - Về máy móc: Đơn vị thi công có đủ các thiết bị thi công, từ các loại máy nhỏ như máy hàn, máy cắt, máy phát điện đến các loại máy lớn như máy cẩu, máy khoan, máy trộn và bơm bêtông… V.2. Công tác định vị tim trụ: - Mục đích: Nhằm đảm bảo đúng vị trí, kích thước của toàn bộ công trình cũng như các bộ phận kết cấu được thực hiện trong suốt thời gian thi công. - Nội dung: + Xác định lại và kiểm tra trên thực địa các mốc cao độ và mốc đỉnh. + Cắm lại các mốc trên thực địa để định vị tim cầu, đường trục của các trụ mố và đường dẫn đầu cầu. + Kiểm tra lại hình dạng và kích thước các cấu kiện chế tạo tại công trường. + Định vị các công trình phụ tạm phục vụ thi công. - Cách xác định tim trụ: Công tác định vị tim trụ nhằm đảm bảo cho trụ nằm đúng vị trí thiết kế. Khi thi công thì công việc này được tiến hành đầu tiên và luôn kiểm tra trong quá trình thi công. Để xác định được chính xác ta dùng phương pháp tứ giác đo đạc để định vị, trình tự như sau: -Trước hết cắm đường trục của trụ qua hai điểm chuẩn là mốc đã cho ( là điểm A và B). -Từ A đặt máy kinh vĩ ngắm B mở 1 gốc 900 so với phương của trục cầu về 2 phía , lấy A1 và A2 cách A một khoảng AA1 = AA2 = 20m. -Từ B mở 1 gốc 900 so với phương của trục cầu về 2 phía , lấy B1 và B2 cách B một khoảng BB1 = BB2 = 20m. -Ta được tứ giác đạc AA1B1BB2A2 -Gọi C là tim của trụ số 1 ta có : Hình 1.3.2: Sơ đồ định vị tim trụ. -Vậy đặt máy kinh vĩ I tại vị trí A hướng theo tim cầu; đặt máy kinh vĩ II tại A1 hướng về A, sau đó mở một góc . Giao 2 hướng này tại C là tim trụ số 1. -Tương tự đặt máy kinh vĩ I tại vị trí B hướng theo tim cầu; đặt máy kinh vĩ II tại B2 hướng về B, sau đó mở một góc . Giao 2 hướng này tại C là tim trụ số 1. -Kiểm tra lại vị trí C bằng cách đặt máy kinh vĩ số II tại A2 hướng máy về A rồi mở một góc và đặt máy tại B1 hướng về B rồi mở góc . Giao 2 hướng của máy I và máy II ta được vị trí tim của trụ số 1. Công tác định vị tim trụ nhằm đảm bảo đúng vị trí và kích thước của trụ cần thi công, được thực hiện trong quá trình thi công. V.3. Thi công cọc khoan nhồi: - Theo điều kiện địa chất: lớp trên là lớp cát hạt nhỏ, lớp thứ 2 là lớp cát hạt trung, lớp thứ 3 là lớp cuội sỏi dày vô cùng và vị trí trụ thi công ở nơi có nước ngầm có thể gây sụt lỡ khi thi công nên ta chọn phương pháp khoan tạo lỗ dùng ống vách. Trình tự thi công cọc khoan nhồi gồm các bước sau: V.3.1. Công tác chuẩn bị thi công: * Khi thiết kế tổ chức thi công cọc khoan nhồi phải điều tra và thu thập các tài liệu sau: - Bản vẽ thiết kế móng cọc khoan nhồi, khả năng chịu tải, các yêu cầu thử tải và phương pháp kiểm tra nghiệm thu. - Tài liệu điều tra về mặt địa chất, thủy văn nước ngầm. - Tài liệu về bình đồ, địa hình nơi thi công, các công trình hạ tầng tại chổ như đường giao thông, mạng điện, nguồn nước phục vụ thi công. - Nguồn vật liệu cung cấp cho công trình, vị trí đổ đất khoan. - Tính năng và số lượng thiết bị máy thi công có thể huy động cho công trình. - Các ảnh hưởng có thể tác động đến môi trường và công trình lân cận. - Trình độ công nghệ và kỹ năng của đơn vị thi công. - Các yêu cầu về kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi. * Công tác tổ chức thi công cọc khoan nhồi cần thực hiện các hạng mục sau : - Lập bản vẽ mặt bằng thi công tổng thể bao gồm: vị trí cọc, bố trí các công trình phụ tạm như trạm bêtông. Dây chuyền thiết bị công nghệ thi công như máy khoan, các thiết bị đồng bộ đi kèm, hệ thống cung cấp tuần hoàn vữa sét, hệ thống cáp và xả nước, hệ thống cấp điện và đường công vụ. - Các biện pháp đảm bảo an toàn lao động và chất lượng công trình. V.3.2. Yêu cầu về vật liệu, thiết bị: - Các vật liệu, thiết bị dùng trong thi công cọc khoan nhồi phải được tập kết đầy đủ theo đúng yêu cầu của hồ sơ thiết kế và các tiêu chuẩn hiện hành. - Các thiết bị sử dụng như cần trục, máy khoan ... phải có đầy đủ tài liệu về tính năng kỹ thuật, cũng như chứng chỉ về chất lượng đảm bảo an toàn kỹ thuật của nhà chế tạo và phải được kiểm tra an toàn theo đúng các qui tắc kỹ thuật an toàn hiện hành. - Vật liệu sử dụng vào các công trình cọc khoan nhồi như ximăng, cốt thép, phụ gia ... phải có đầy đủ hướng dẫn sử dụng và các chứng chỉ chất lượng của nhà sản xuất. Các vật liệu như cát, đá, nước, bêtông phải có các kết quả thí nghiệm đánh giá chất lượng, kết quả ép mẫu ... trước khi đưa vào sử dụng. V.3.3. Thi công các công trình phụ trợ: - Trước khi thi công cọc khoan nhồi phải căn cứ vào các bản vẽ thiết kế thi công để tiến hành xây dựng các công trình phụ trợ như : + Đường công vụ để vận chuyển máy móc, thiết bị, vật tư phục vụ thi công . + Hệ thống cấp thoát nước và cấp điện khi thi công. + Hệ thống cung cấp bêtông gồm các trạm bêtông, các kho chứa ximăng, các máy bơm bê tông và hệ thống đường ống . + Lập bản vẽ thể hiện các bước thi công, các tài liệu hướng dẫn các thao tác thi công đối với các thiết bị chủ yếu, lập qui trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi để hướng dẫn, phổ biến cho cán bộ, công nhân tham gia thi công làm chủ công nghệ . - Mặt bằng thi công phụ thuộc vào địa hình: ở đây ta sử dụng đường tạm ra vị trí thi công, mặt bằng thi công được san dọn bằng máy ủi trước khi tiến hành thi công trụ. V.3.4. Công tác khoan tạo lỗ dùng ống vách: - Ống vách có tác dụng ngăn không cho đất bên ngoài sạt lở vào hố móng, ống vách thường lắp chân xén bằng hợp kim cứng và sắt. - Dùng thiết bị khoan, đưa ống vách vào đất và chuyển đất từ cọc nhồi ra bằng thiết bị khoan tự hành. - Đáy ống vách được hạ đến cao độ của lớp cuội sỏi +1m, miệng ống vách ở trên mặt đất. V.3.5. Định vị lắp đặt ống vách: - Ngoài việc sử dụng các lọai máy móc thiết bị trên để đo đạc và định vị cần dùng thêm hệ thống khung dẫn hướng. Khung dẫn hướng dùng để định vị ống vách phải đảm bảo ổn định dưới tác dụng của lực thủy động. V.3.6. Thiết bị hạ ống vách: - Sử dụng búa rung đóng ống vách xuống kết hợp với việc lấy đất bên trong lồng ống vách bằng máy khoan. V.3.7. Chuẩn bị khoan: * Trước khi thi công cọc khoan nhồi, cần phải chuẩn bị đầy đủ hồ sơ tài liệu, thiết bị máy móc và mặt bằng thi công đảm bảo yêu cầu sau: - Khoan thăm dò địa chất tại vị trí có lỗ khoan - Chế tạo lồng thép. - Lập quy trình công nghệ khoan nhồi cụ thể để hướng dẫn phổ biến cho cán bộ, công nhân tham gia thi công cọc nhồi làm chủ công nghệ. - Các chân máy phải được kê cứng và cân bằng để khi khoan không bị nghiêng hoặc di động. - Đầu khoan được treo bằng giá khoan hoặc cần cẩu, trước khi khoan phải định vị giá khoan cân bằng, đúng tim cọc thiết kế. V.3.8. Khoan lỗ: - Phải lựa chọn thiết bị khoan đủ năng lực và phù hợp với điều kiện địa chất, thủy văn của công trình để đảm bảo cho việc tạo lỗ khoan đạt yêu cầu thiết kế. - Phải chờ đến khi bêtông cọc bên cạnh trong cùng một móng đạt tối thiểu 70% cường độ thiết kế mới được khoan tiếp. V.3.9. Công tác cốt thép: * Gia công lồng cốt thép: - Lồng cốt thép phải gia công đảm bảo yêu cầu thiết kế về: quy cách, chủng loại cốt thép, phẩm cấp que hàn, quy cách mối hàn, độ dài đường hàn. - Cốt thép được chế tạo sẵn ở công trường hoặc nhà máy. Lồng cốt thép gia công đúng thiết kế. Các cốt thép dọc và ngang ghép thành lồng cốt thép bằng cách hàn. - Các ống thăm dò được hàn trực tiếp lên vành đai hoặc dùng thanh thép hàn kẹp ống vào đai. - Đối với những cọc có đường kính lớn, không được nâng chuyển lồng cốt thép tại 1 hoặc 2 điểm, phải giữ lồng cốt thép tại nhiều điểm để tránh biến dạng . - Lồng cốt thép phải được giữ cách đáy lỗ khoan 10cm. - Lồng cốt thép sau khi hạ và ống thăm dò phải thẳng và thông suốt . V.3.10. Đổ bêtông cọc theo phương pháp di chuyển thẳng đứng ống dẫn: * Khi đổ bêtông cần tuân thủ các quy định sau: - Trước khi đổ bêtông cọc khoan nhồi ta tiến hành vệ sinh sạch sẽ lổ khoan tránh không để đất đá bẩn trong lổ. - Hệ thống ống dẫn được hạ xuống cách đáy hố khoan 20cm. Lắp phểu đổ vào đầu trên ống dẫn. Treo quả cầu đổ bêtông bằng dây thép hoặc dây thừng. Quả cầu được đặt thăng bằng trong ống dẫn tại vị trí dưới cổ phểu khoảng 20-40cm và phải tiếp xúc kín khít với thành ống dẫn. - Dùng máy bơm rót dần bêtông vào cạnh phểu, không được rót trực tiếp bêtông lên cầu làm lật cầu. - Khi bêtông đầy phểu, thả sơi dây thép giữ cầu để bêtông ép cầu xuống và tiếp tục cấp bêtông vào phểu. - Phải đổ bêtông với tốc độ chậm để không làm dịch chuyển lồng thép và tránh bêtông bị phân tầng. - Trong quá trình đổ bêtông phải giữ mũi ống dẫn luông ngập vào trong bêtông tối thiểu là 2m và không vượt quá 5m. Không được cho ống chuyển động ngang. Tốc độ rút hạ ống khống chế khoảng 1,5m/phút. - Bêtông tươi trước khi xả vào máy bơm phải được thí nghiệm kiểm tra chất lượng bằng mắt và bằng cách đo độ sụt. - Nếu độ sụt không đảm bảo phải điều chỉnh nhưng không được cho thêm nước vào vữa. - Trong quá trình đổ bêtông, nếu tắc ống cấm không được lắc ngang, cấm dùng đòn kim loại đập vào vách ống làm méo ống, phải sử dụng vồ gỗ để gõ hoặc dùng biện pháp kéo lên hạ xuống nhanh để bêtông trong ống tụt ra. - Khi đổ bêtông cọc ở giai đoạn cuối thường gặp vữa hạt nhỏ nỗi lên, vì vậy phải tiếp tục đổ bêtông để toàn bộ vữa đồng nhất dâng lên đến cao độ đỉnh cọc. V.3.11. Nghiệm thu cọc khoan nhồi: - Cọc khoan nhồi phải được kiểm tra trong tất cả các công đoạn làm cọc, việc kiểm tra cọc khoan nhồi nhằm mục đích khẳng định chất lượng bêtông cũng như sự tiếp xúc giữa bêtông và đất nền tại mũi cọc. Công việc này không liên quan tới việc thử tải trọng tĩnh cọc mà chỉ đơn thuần là xác định kích thước hình học cọc. - Để kiểm tra cọc, hiện nay người ta hay sử dụng các biện pháp thăm dò phát hiện các khuyết tật của thân cọc và mũi cọc. * Phương pháp kiểm tra bằng truyền âm (siêu âm): - Với phương pháp này có thể khảo sát những thay đổi về chất lượng bêtông trên toàn bộ chiều dài cọc và vị trí cục bộ khuyết tật có thể xảy ra. - Nguyên lí: + Phát một chấn động siêu âm trong một ống nhựa đầy nước đặt trong thân cọc. + Đầu thu đặt cùng mức trong một ống khác cũng chứa đầy nước, được bố trí trong thân cọc. + Đo thời gian hành trình và biểu lộ độ dao động thu được. - Tuy nhiên về tổng thể phương pháp đo chỉ khảo sát phần lõi cọc bao quanh các ống để sẵn, bởi vậy nó bỏ qua các khuyết tật ở thành biên cọc. V.4.Đào đất hố móng: -Chiều cao đào đất nhỏ h = 2,5m, khối lượng đào đất vừa phải, có nước nên ta dùng máy kết hợp với nhân công để đào đất hố móng. Ta dùng máy đào gàu ngoạm đào phần lớn lượng đất trong hố móng còn chừa lại một lớp 30cm, phần này ta dùng nhân công để đào. -Đất đào hố móng phải được vận chuyển ra xa khỏi phạm vi móng tránh sạt lở taluy gây bất lợi cản trở thi công, chỉ để lại một phần đủ để lấp hố móng sau này. -Mổi công nhân làm việc trong khu vực có diện tích từ 5-10m² để đảm bảo năng suất và an toàn lao động. -Do chiều cao đào >2m nên công nhân đào đất đổ vào xô, thùng rồi dùng tời hoặc cần vọt để vận chuyển lên trên. V.5.Hút nước hố móng: -Sau khi đóng cọc xong ta tiến hành hút nước. Nước trong hố móng bao gồm: lượng nước có sẵn trong hố móng, lượng nước thấm. Lượng nước có sẵn trong hố móng: V = 6,3×13,5×1,1 = 61,712 (m3) Lượng nước do thấm: Qth = 1,6.q’.F = 1,6×0,05×6,6×10,6 = 5,597 (m3) q = 0,05m3/m2: Lượng nước thấm vào trong hố móng trên 1m2. -Khi chọn máy bơm cần căn cứ trên các yêu cầu sau: Năng suất máy bơm lớn hơn lượng nước cần hút theo dự kiến là 1,5-2 lần, phải được chính xác hoá bằng cách thử nghiệm tại hố móng. Máy bơm phải nhỏ, gọn nhẹ, làm việc ổn định. Nên dùng máy bơm kiểu ly tâm. Để tăng hiệu số hiệu dụng của máy bơm năng suất nhỏ hơn là dùng máy bơm năng suất lớn. => Căn cứ các yêu cầu trên ta chọn 1 máy bơm C203 có các thông số sau: Năng suất 24m3/h. Chiều cao hút nước: 6m Chiều cao bơm nước: 9m Đường kính ống dẫn 50mm (hút nước và bơm nước) Công suất động cơ : 1,5KW Trọng lượng máy bơm: 155kg Hình 1.5.1: Bơm hút nước hố móng sau khi đào. V.6.Nghiệm thu hố móng: -Các công việc kiểm tra nghiệm thu hố móng: +Kiểm tra bề dày thực tế của lớp đất chịu lực bằng cách khoan dò, kiểm tra với chiều sâu tối thiểu 4m tính từ cao độ thực tế của đáy móng. +Nếu thấy có khả năng xuất hiện nước áp lực thì phải khoan dò kiểm tra ngoài phạm vi hố móng. +Nếu móng đặt trên nền đá hoặc đối với móng công trính nhỏ thì chỉ cần khoan dò khi có yêu cầu của ban nghiệm thu. +Kiểm tra khối lượng, kích thước và vị trí hố móng có phù hợp với thực tế không. VI. Thi công bệ cọc, thân trụ: VI.1. Thi công bệ cọc: VI.1.1. Trình tự thi công: - Hố móng đã được hút hết nước, tiến hành đập đầu cọc để lộ cốt thép ra ngoài và uốn cốt thép theo thiết kế, làm lớp đệm bằng đá 4x6 dày 10cm, làm lớp bêtông đệm dày 20cm, vệ sinh sạch sẽ hố móng. - Lắp dựng cốt thép cho đài cọc. - Lắp dựng ván khuôn bệ cọc. - Tiến hành đổ bê tông. VI.1.2. Kỹ thuật đổ bê tông: - Bêtông được trộn tại trạm trộn và vận chuyển đến vị trí đổ bêtông. - Khi bêtông vận chuyển từ trạm trộn đến, cần phải kiểm tra chất lượng của bêtông ( kiểm tra về độ sụt ) trước khi cho đổ bêtông. - Bêtông được đổ thông qua máy bơm bêtông. Chiều dày mỗi lớp đổ bê tông 30cm. - Bê tông đổ theo dải nghiêng với góc nghiêng α = 20÷25o VI.1.3. Chọn máy đầm và máy trộn bêtông: - Dùng đầm dùi có các thông số kỹ thuật sau: + Đầu công tác dùi: 40cm + Bán kính ảnh hưởng: R = 70cm + Bước di chuyển của dùi không quá 1,5.R = 1,05m + Khi đầm lớp trên phải cắm vào lớp dưới 10cm để bêtông được liền khối. - Chọn máy trộn bê tông: + Năng suất của máy trộn: N = Vsx . f . nck . Ktg Trong đó: Vsx: dung tích sản xuất của thùng trộn, V = 1m3 f : hệ số xuất liệu, f = 0,7. Ktg = 0,8 : hệ số sử dụng thời gian. nck = : số mẻ trộn được trong một giờ tck = t1 + t2 + t3 . Trong đó: t1: thời gian đổ vật liệu vào thùng, t1 = 20(s) t2: thời gian trộn vật liệu, t2 = 150(s) t3: thời gian đổ bê tông ra, t3 = 20(s) Þ nck = 19 (mẻ trộn/h). Þ N = 1.0,7.19.0,8 = 10,64 (m3/h) VI.1.4. Tính toán ván khuôn: VI.1.4.1. Cấu tạo ván khuôn bệ trụ: - Sử dụng ván khuôn lắp ghép bằng thép có chiều dày 5mm. - Kích thước bệ móng: 3,6.8,2.2,0. - Các nẹp đứng và ngang là các thép hình L75x75x5, các sườn tăng cường 5x75. - Các thanh căng bằng thép F = 10 đặt tại ví trí giao nhau giữa stc đứng và stc ngang. - Sơ đồ bố trí ván khuôn: Hình 1.6.1:Sơ đồ bố trí ván khuôn mặt trước và mặt bên bệ móng. Hình 1.6.2: Ván khuôn số I và ván khuôn số II. VI.1.4.2. Xác định chiều cao của lớp bêtông tác dụng lên ván khuôn: - Ván khuôn chịu áp lực của bê tông tươi. Cường độ áp lực này có thể thay đổi trong phạm vi lớn, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như độ sệt của bê tông, trọng lượng cốt liệu, phương pháp đổ và đầm bê tông. - Trong quá trình đầm cường độ áp lực ngang tại vùng ảnh hưởng của đầm sẽ tăng lên. - Áp lực của bê tông tươi thay đổi rõ rệt khi thay đổi công cụ và phương pháp đầm. Trong quá trình đông kết thì áp lực của bê tông sẽ giảm dần và sau một thời gian bê tông hình thành cường độ thì áp lực đó sẽ mất đi hoàn toàn. Song ứng suất và biến dạng trong các bộ phận của ván khuôn do áp lực ngang của bê tông tươi gây ra vẫn giữ nguyên. - Hỗn hợp bê tông tươi dưới tác dụng của đầm rung có cấu tạo như đất á cát bão hòa nước, không có dính kết. Chiều cao H của biểu đồ áp lực ngang phụ thuộc vào thời gian đông kết và chiều cao của lớp bê tông tươi. Hình 1.6.3: Biểu đồ áp lực ngang của bêtông tươi. (a): Áp lực bêtông giả định (b): Áp lực bêtông khi không đầm rung (c): Áp lực bêtông khi có đầm rung - Tốc độ tăng chiều cao lớp bê tông ván khuôn phụ thuộc vào công suất máy trộn và diện tích đổ bê tông. Thời gian đông kết của bê tông phụ thuộc vào chất lượng xi măng, các tạp chất hóa học, nhiệt độ không khí và các yếu tố khác. Khi tính ván khuôn ta lấy thời gian đông kết là 4h kể từ lúc trộn. Như vậy chiều cao áp lực là : H = 4h0. Với ho: Chiều cao của lớp bê tông đổ trong 1 giờ . (Dùng 1 máy trộn bêtông) Trong đó: F: diện tích đổ bêtông, F = 3,6.8,2 = 29,52(m2) N: Năng xuất của máy trộn bê tông có dung tích thùng trộn 1m3; N=10,64 m3/h => H = 4.ho = 4.0,36 = 1,44(m). VI.1.4.3. Xác định áp lực ngang của bêtông tươi tác dụng lên ván khuôn: - Hiện nay đổ bê tông các kết cấu khác nhau đều dùng đầm rung khi đó hỗn hợp bê tông tươi nằm trong vùng tác động của đầm có những tính chất gần với tính chất của chất lỏng có nghĩa là sự liên kết giữa các phần tử bị phá vỡ, hỗn hợp bê tông trong vùng này hoàn toàn lỏng và gây ra một áp lực ngang lên ván khuôn giống như áp lực thủy tĩnh của nước. - Áp lực của hỗn hợp bê tông phía dưới vùng tác dụng của đầm phụ thuộc vào độ sệt và các tính chất khác của hỗn hợp, song trị số áp lực này không thể lớn hơn giá trị cực đại của áp lực bê tông trong vùng bị tác động của dầm.Vì thế có thể lấy bằng giá trị cực đại nói trên, khi đổ bê tông những kết cấu lớn hơn hoặc tường mỏng mà dùng đầm thì áp lực ngang của bê tông tươi được tính theo công thức: Pmax= (q + g.R).n Trong đó: + q = 200 (kG/m2): áp lực xung kích do đổ bê tông. + g = 2500 (kG/m3): trọng lượng riêng của bê tông. + q R H Pmax R = 0,7 (m): bán kính tác dụng của đầm. + n = 1,3: hệ số vượt tải. Þ Pmax = 1,3.(200 + 2500.0,7) = 2535 (kG/m2). VI.1.4.4. Tính toán thép bản của ván khuôn: - Bệ móng có 2 loại ván khuôn, ta chọn ván khuôn bất lợi nhất để tính toán kiểm tra đó là ván khuôn số I. Hình 1.6.4: Sơ đồ làm việc ván khuôn số. - Thép bản của ván khuôn được tính như bản kê bốn cạnh ngàm cứng (a=0,6m, b=0,5m) và mômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp được xác định theo công thức: Mmax = α.p.b2 Trong đó: +H-R=1,44-0,7=0,74m>l=0,5m nên lấy p=Pmax để tính toán. + α: là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b. Có a/b = 0,6/0,5 = 1,2. => tra bảng 2.1/62 sách THI CÔNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP a/b α 1,00 0,0513 1,20 0,0635 1,25 0,0665 Ta có: α = 0,0635 Þ Mmax = 0,0635.2535.0,52 = 40,2431 (kG.m) - Mômen kháng uốn của 1m bề rộng tấm thép bản: Wx = - Kiểm tra cường độ của thép bản: Trong đó : + Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) => Vậy điều kiện về cường độ của thép bản được thoả mãn. - Kiểm tra độ võng của thép bản: f = (đối với mặt bên) Trong đó: + β là hệ số phụ thuộc tỷ số a/b, có a/b = 0,5/0,5 = 1 a/b β 1,00 0,0138 1,20 0,0187 1,25 0,0199 => β = 0,0187 + b = 50cm = 0,5m +δ = 0,5cm là chiều dày của thép bản. + E là môđun đàn hồi của ván thép E = 2,1.106(kG/cm2) +Ptcmax=γ.R=2500.0,7=1750 kG/m²=0,175 kG/cm². => f = [f] = Có: f = 0,0875cm < [f] = 0,2cm. Vậy điều kiện độ võng giữa nhịp của ván thép được đảm bảo. VI.1.4.5. Kiểm toán khả năng chịu lực của thép sườn ngang: - Các thép sườn ngang được xem như dầm liên tục kê trên các gối là các thép sườn đứng. Hình 1.6.5: Sơ đồ làm việc của sườn ngang. - Thép sườn ngang chịu áp lực bêtông lớn nhất trên cả chiều dài thanh thép. Vì vậy mômen uốn ở các tiết diện của nó (trên 1m bề rộng) được xác định theo công thức: Mttmax = Trong đó: a: Khoảng cách giữa các thép sườn đứng, a = 0,6m Ptt: Áp lực của bêtông phân bố đều trên thép sườn ngang Ptt = Pqđ.w =Pqđ.b (H=1,44>2b=1). q R H Pmax + Pqđ: Áp lực ngang qui đổi trên chiều cao biểu đồ áp lực. Trong đó: Fal: Diện tích biểu đồ áp lực (Xem hình bên) Þ1,9675(T/m2) là áp lực ngang qui đổi của bê tông tươi tác dụng lên ván thép => Ptt = 1,9675.0,5 = 1,2675(T/m) => Mômen lớn nhất tại giữa nhịp: Mttmax = - Chọn thép sườn ngang là loại thép tấm 5x75 có: + F = 3,75cm2 +Jx = = 17,58cm4 +Wx = = 4,69cm3 - Kiểm tra điều kiện về cường độ: + Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn: Ru = 2100(kG/cm2) => Vậy điều kiện cường độ của thép sườn ngang được thỏa mãn. - Kiểm tra độ võng của thép sườn ngang: f = Trong đó : + P*tt = P*qđ .w = P*qđ.b + Jx = 17,58 (cm4) + E = 2,1.106(kG/cm2) => f = Vậy điều kiện độ võng của thép sườn ngang được thỏa mãn. VI.1.4.6. Kiểm toán khả năng chịu lực của thép sườn đứng: Hình 1.6.6: Sơ đồ làm việc của sườn đứng. - Các thép sườn đứng được xem như dầm giản đơn kê trên hai gối là các thép sườn ngang. - Chiều dài nhịp tính toán: ltt= 0,5m - Các thép sườn đứng chịu tải trọng phân bố đều: Ptt = Pqđ.w =Pqđ.a => Ptt = 1,96747.0,6 = 0,9837(T/m) - Mômen lớn nhất tại giữa nhịp: Mttmax = (ltt = b = 0,5m: chiều dài nhịp tính toán) - Chọn sườn tăng cường đứng là thép tấm 5x75 có: + F = 3,75cm2 + Jx = 17,58cm4 + Wx = 4,69cm3 - Kiểm tra điều kiện ổn định: + Ru là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn: Ru = 2100(kg/cm2) => Vậy điều kiện cường độ của thép sườn đứng được đảm bảo. - Kiểm tra độ võng của thép sườn đứng: f = Trong đó : + P*tt = P*qđ.w = P*qđ.a= 1,325.0,6=0,795 T/m + Jx = 17,58 (cm4) + E = 2,1.106(kG/cm2) => f = Vậy điều kiện độ võng của thép sườn đứng được thỏa mãn. VI.1.4.7. Kiểm toán khả năng chịu lực của thanh căng: - Thanh căng được bố trí tại các vị trí giao nhau của sườn đứng và ngang. (Bố trí theo dạng hoa mai) Hình 1.6.7: Sơ đồ bố trí thanh giằng. -Diện tích chịu áp lực ngang bê tông tươi của thanh căng: F = 1,2.0,5 = 0,6(m2) - Lực kéo tác dụng lên thanh căng: T = Pmax.F = 2,535.0,6 = 1,521(T) - Chọn thanh căng Ø12 có Fa = 1,1304(cm2); Ro=1900(kG/cm2). - Điều kiện bền của thanh căng: => Vậy thanh căng đủ khả năng chịu lực. VI.2. Thi công thân trụ: VI.2.1. Trình tự thi công: -Sau khi bêtông bệ cọc đạt 70% cường độ ta tiến hành thi công thân trụ theo trình tự sau: - Lắp dựng cốt thép cho thân trụ. - Lắp dựng ván khuôn thân trụ. - Tiến hành đổ bê tông. VI.2.2. Tính toán ván khuôn: VI.2.2.1. Cấu tạo ván khuôn thân trụ: - Sử dụng ván khuôn lắp ghép bằng thép có chiều dày 5mm - Diện tích mặt cắt ngang thân trụ: F = 24,109m2 - Các nẹp đứng và ngang là các thép hình L75x75x5, các sườn tăng cường thép 5x75 - Các thanh căng bằng thép F = 12 đặt tại ví trí giao nhau giữa nẹp đứng và nẹp ngang. Hình 1.6.8:Sơ đồ bố trí ván khuôn mặt chính diện và mặt bên thân trụ. Hình 1.6.9: Ván khuôn số III. VI.2.2.2.Tính toán ván khuôn thân trụ. -Ta dùng ván khuôn số I và số II của bệ trụ để thi công tiếp cho phần thân trụ nên không cần tính toán ván khuôn cho thân trụ, riêng ván khuôn số III có cấu tạo như hình vẽ, ta không kiểm tra ván khuôn này vì nó có cấu tạo kém bất lợi hơn ván khuôn số I đã tính toán ở trên. VI.3.Thi công xà mũ: VI.3.1.Trình tự thi công: -Khi bêtông thân trụ đạt 70% cường độ thiết kế ta tiến hành thi công xà mũ. +Lắp đặt cốt thép đúng thiết kế. +Lắp dựng ván khuôn. +Đổ bêtông xà mũ. VI.3.2.Tính toán ván khuôn: VI.3.2.1.Sơ đồ bố trí ván khuôn xà mũ: Hình 1.6.10: Sơ đồ bố trí ván khuôn mặt chính diện và mặt bên xà mũ. VI.3.2.2.Tính toán ván khuôn: *Ta dùng ván khuôn số I bố trí cho xà mũ không cần phải tính toán ván khuôn này. *Tính toán ván khuôn số IV (ván khuôn đáy). Hình 1.6.11: Cấu tạo ván khuôn số IV. -Dùng ván khuôn đáy là ván khuôn thép có chiều dày 5mm. -Thép sườn là thép góc L75x75x8, sườn tăng cường là thép tấm 75x8. a.Các tải trọng tác dụng lên ván khuôn đáy: +Trọng lượng của bêtông tươi q1=2,5 T/m³. +Trọng lượng của thiết bị và của công nhân q2=0,25 T/m². +Lực xung kích khi đổ bêtông q3=0,1 T/m². +Ván khuôn đáy được tính như bản kê 4 cạnh ngàm cứng. +Khi tính ván thép đáy ta tính cho 1m rộng ván. b.Xác định chiều dày của bêtông tươi tác dụng lên ván khuôn H=4h: -Do góc nghiêng của ván khuôn đáy nhỏ nên khi tính toán ta xem như ván khuôn đáy nằm ngang. -Diện tích đổ bêtông trung bình là: F = 1,8.10 = 18m2 -Năng xuất của máy trộn bêtông có dung tích thùng trộn 1m3; N =10,31 m3/h -Chiều cao đổ bêtông trong 1 giờ : = 0,573 (m) -Chiều cao đổ bêtông trong H = 4h H = 4.h = 4.0,573 = 2,292 (m) -Có chiều cao đỗ bê tông trung bình của xà mũ htb= 1,025m < H =2,292m nên phải lấy chiều cao trung bình của xà mũ để tính toán. => q = 2,5×1,025 = 2,563 (T/m2) => q = 1,1.q = 1,1×2,563 = 2,819 (T/m2) Vậy tổng trọng lượng tác dụng lên ván khuôn đáy: qtt =qtt1+q2+q3 = 2,819 + 0,25 + 0,1 = 3,169 (T/m2) Vì xét cho 1m rộng bản nên: qtt = 3,169 (T/m) c.Tính toán ván khuôn: -Thép lá của ván khuôn được tính như bản kê bốn cạnh ngàm cứng (Tính với ván khuôn số 6 có: a=0,65m ; b = 0,45m) và mômen uốn lớn nhất theo công thức. M=.q.b2 + là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b có =1,2 =>=0,06346 => Mmax = 0,06346×3,169×0,452 = 0,0407 (T.m) +Mômen kháng uốn của ván thép Wx = Kiểm tra điều kiện ổn định của ván thép: Trong đó : Ru là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn, có : Ru = 2100kg/cm2. = 976,72(Kg/cm2) < Ru. Điều kiện ổn định được thỏa mãn. Kiểm tra điều kiện độ võng của ván thép: f = Trong đó : qtc = q+q2 = 2,563+ 0,25 = 2,813 (T/m2): là áp lực tiêu chuẩn lớn nhất của bê tông tươi. Xét cho 1m rộng ván thép => qtc = 2,813 (T/m) là hệ số phụ thuộc tỷ số a/b có : => =0,0868 b = 45cm = 0,45 m =0,5 cm là chiều dày của ván thép. E là mô đun đàn hồi của ván thép; E = 2,1.106kg/cm2 =>f = = 0,082 (cm) [f] ==0,1125 (cm) có f = 0,082 < [f] = 0,125cm. Vậy độ võng của ván thép được đảm bảo. d.Kiểm toán khả năng chịu lực của thép sườn: -Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh thép góc chịu lực bất lợi nhất đó là thanh thép sườn đứng với chiều dài nhịp: l=0,9 (m) -Các thép sườn đứng được xem như dầm liên tục kê trên gối là các thanh chống. -Chiều dài nhịp tính toán ltt = 0,9 m -Các thép sườn đứng chịu tải trọng phân bố đều : Ptt=.a Với = 3,169(T/m2) => Ptt = 3,169×0,65 =2,06 (T/m) -Mômen lớn nhất tại giữa nhịp : Mttmax = =0,167 (T.m) Kiểm tra điều kiện cường độ : Ru là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn : Ru=2100KG/cm2 -Thép góc L75x75x8 có: F = 11,5cm2 Jx = 59,8 cm4 Z = 2,15 (cm) Wx = 27,81 cm3 => =600,53 (kG/cm2) Vậy điều kiện cường độ của thép sườn đứng được đảm bảo. Kiểm tra độ võng của thép sườn đứng : f= Trong đó : Ptc = q.a q= 2,813(T/m2) ; E = 2,1×106KG/cm2 ; Jx= 59,8cm4 => Ptc = 2,813×0,65 = 1,828 (T/m) => f = =0,075 (cm) [f]= (cm) Vậy điều kiện độ võng được thỏa mãn. e.Tính toán của khả năng chịu lực thanh chống: -Để đỡ phần ván khuôn đáy xà mũ ta dùng các thanh thép góc L75×75×8 làm thanh chống. -Thanh chống chịu lực tập trung P với diện tích chịu F được tính như sau: F’ = 2a.b = 2×0,65×0,45 = 0,585 (m2) -Tính lực tập trung : P = .F’ = 3,169×0,585 = 1,854 (T) -Diện tích chịu lực của thanh thép F = 11,5 (cm2) Kiểm tra điều kiện ổn định thanh chống : là hệ số uốn dọc = 0,85. R0 là cường độ tính toán khi chịu nén dọc trục : R0 = 1900KG/cm2 =>=189,667 (Kg/cm2) Vậy điều kiện ổn định của thanh chống được đảm bảo. CHƯƠNG II: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP I. Sơ lược về đặc điểm xây dựng cầu: I.1. Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu: -Cầu qua sông M3/07 thuộc địa phận tỉnh Quảng Bình. Công trình cầu M3/07 nằm trên tuyến đường nối trung tâm thành phố với một vùng có nhiều tiềm năng trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh, tuyến đường này là một trong những cửa ngõ quan trọng nối liền hai trung tâm kinh tế, chính trị... -Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu: - Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu. Đá được vận chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện. Đá ở đây đảm bảo cường độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu. - Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độ sạch, cường độ và số lượng. - Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc các loại thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý lớn ở các khu vực lân cận. - Xi măng: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng. Vì vậy vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xây dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra. Nhìn chung các nguồn cung cấp nguyên vật liệu ở đây đầy đủ, cự ly vận chuyển nhỏ và thuận lợi. Đảm bảo cung cấp kịp thời để hoàn thành tiến độ thi công công trình đã đặt ra. I.2. Nhân lực và máy móc: -Hiện nay trên cả nước nói chung và các tỉnh miền Trung nói riêng có rất nhiều đơn vị thi công xây dựng cầu mà gần nhất là Tổng Công Ty Xây Dựng Công Trình Giao Thông V... với đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ cao, công nhân lành nghề .. -Máy móc thi công đầy đủ đáp ứng được các công nghệ thi công tiên tiến hiện đại ngày nay (đặc biệt là công nghệ hẫng)... I.3. Điều kiện địa chất thuỷ văn: - Về địa chất: địa chất tương đối tốt, khả năng chịu lực của đất nền là tương đối lớn vì lớp dưới cùng là cuội sỏi. - Về thuỷ văn: mực nước lòng sông tương đối cao và ổn định nên khá thuận lợi cho các các phương tiện thi công dưới nước. I.4. Tình hình dân cư: -Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 3km nên dân cư tập trung xung quanh cầu tương đối nhiều. Do vậy cần phải kết hợp chặt chẽ với các tổ chức chính quyền, đoàn thể của xã, phường ..nhằm đảm bảo an ninh trật tự và an toàn trong khu vực xây dựng cầu. I.5. Điều kiện ăn ở và sinh hoạt của công nhân: -Lán trại được xây dựng ở gần công trình. Hệ thống điện, nước, thông tin liên lạc và các nhu yếu phẩm trong sinh hoạt được đảm bảo đầy đủ. I.6. Chọn thời gian thi công: -Dựa vào các số liệu được khảo sát thống kê về địa hình, địa mạo, địa chất thuỷ văn, thời tiết khí hậu, điều kiện giao thông, vận tải ta chọn thời gian thi công từ đầu tháng ba. Thi công sớm hơn sẽ gặp mưa và gió rét, còn thi công muộn hơn sẽ gặp mưa ở cuối giai đoạn xây dựng cầu. Nếu như vậy vào mùa mưa sẽ không tiện, tiến độ thi công sẽ không đảm bảo, điều kiện thi công sẽ gặp nhiều khó khăn, chất lượng công trình khó đạt được như thiết kế. II. Đề xuất phương án và chọn phương án thi công: - Các dầm thép lắp ghép có trọng lượng không lớn. Tuy nhiên việc lao lắp cũng không dể dàng. Đặc biệt với dầm nhịp lớn lại càng khó khăn và phức tạp, đòi hỏi phải hết sức cẩn thận và nhẹ nhàng. Dầm thép thường có chiều cao lớn do đó độ ổn định không cao, khả năng biến dạng lớn làm cho dầm bị võng, xoắn gây phá hoại. - Thiết bị cẩu lắp phải đảm bảo thao tác nhanh gọn đẩy mạnh tiến độ thi công và tốt nhất có thể di chuyển dể dàng cấu kiện về mọi phía. Cần kiểm tra an toàn các thiết bị trước khi lao lắp. -Trình tự thi công kết cấu nhịp: Bước 1 -Khi thi công xong các trụ, mố thi công đến phần bệ ta tiến đắp nền đường đầu cầu đến cao độ đỉnh bệ mố và chuẩn bị bãi lắp ráp dầm thép. -Lắp ráp dầm thép trên bãi lắp theo sơ đồ mặt bằng, sử dụng cần cẩu để lắp ráp các thanh cấu kiện. Để giảm nhẹ trọng lượng bản thân kết cấu nhịp dầm thép thì chúng ta chỉ lắp phần dầm ngang, hệ liên kết dọc còn phần hệ dầm mặt cầu được thi công tại chổ sau khi đặt nhịp lên gối. -Đặt đường trượt dưới chuẩn bị lao cầu thép. Bước 2 -Lao kéo dọc nhịp cầu thép trên đường đầu cầu bằng tời kéo đặt trên đầu, dây cáp được neo vào hố thế, kết cấu và các thiết bị di chuyển trên các con lăn hình trụ bằng thép đặc. -Dầm được lao ra đến khi đầu hẫng đủ để cho đón đỡ kết cấu nhịp, lúc này đầu sau của KCN được đặt lên các con lăn. -Kích hạ dần KCN xuống gối nhờ các kích đặt trên các trụ. -Thi công hệ dầm mặt cầu. III.Tính toán thiết kế lao kéo kết cấu nhịp dầm thép: - Kết cấu nhịp gồm 5 dầm do vậy khi lao ta tiên hành lao 1 lần 2 dầm và 1 lần 3 dầm sau đó liên kết chúng lại với nhau. Khi tính toán ta phải tính toán cho cho cả 2 trường hợp, tuy nhiên để đơn giản cho khâu tính toán ta chi tính cho trường hợp lao kéo 3 dầm (trường hợp bất lợi hơn). - Khi lao ban đầu ta tiến hành lao 2 kết cấu nhịp 1 lần sau khi mủi dẩn vừa kê lên trụ thì tiếp tục nối kết cấu nhịp tiếp theo và lao kéo tương tự. III.1.Tính lực kéo Nk: -Lực kéo lớn nhất khi phải kéo toàn bộ kết cấu nhịp (9 nhịp 28m). -Công thức tính lực kéo như sau: Trong đó: i là độ dốc đường trượt, i = 0 % P là tải trọng tiêu chuẩn của KCN thép đang lao. -Tiết diện mặt cắt ngang: F = 2.0,3.0,02 + 1,04.0,016 + 0,4.0,02=0,037 m2 -Trọng lượng riêng của thép: T/m3 -Trọng lượng 1 dầm: p = 0,037.28.7,85 = 8,133 T -Trọng lượng hệ liên kết : g =0,12.p = 0,12.8,133 =0,976 T -Trọng lượng thiết bị trượt 3,77 T -Trọng lượng mũi dẩn: Hình 2.3.1: Sơ đồ làm việc của sườn đứng. +Chiều dài mũi dẩn lấy (0,25-0,5)l --> Chọn mũi dẩn dài 7m. + Tiết diện ngang như hình 2.3.1 +Trọng lượng trung bình mũi dẩn được tính như sau: gmd = (2.0,17.0,02+0,016.0,75).7,85 = 0,15 T/m. Vậy tổng toàn bộ trọng lượng kết cấu nhịp (9 nhịp, không có BMC) khi lao kéo là: P= 8,133.3.9 +0,976.2.9 + 3,77 +7.3.0,15 = 244,08 T -Nk là lực kéo trên đường nằm ngang tính theo công thức sau: R bán kính con lăn, R = 10 cm f2 là hệ số ma sát lăn , f2 = 0,05 K là hệ số dự trữ, khi kéo trên ray K = 2 Do đó tính được Kết quả tính: Nk = 2,4593 T. III.2.Tính lực hãm: -Công thức tính lực hãm như sau: Trong đó: W là lực gió tác dụng theo phương dọc cầu, được tính như sau: W = 0,4p(k.F+F1) p là cường độ gió, lấy p = 0,1.V2 V là vận tốc gió 49Km/h p=0,1.492=220 KG/m2 F là diện tích chắn gió: F = 9.28.1,1 =277,2 m2 . K là hệ số chắn gió K=0.4 F1=0 ( do không có hệ mặt cầu). W =0,4.220.0,4.277,2 = 9757,44 kG = 9,757 T. Kết qủa tính: Nh = 2,4593 + 9,757 = 12,216 T. @Mục đích: -Tính lực hãm để bố trí tời hãm thích hợp. Tời hãm nhằm mục đích không cho kết cấu nhịp tự do di chuyển, đồng thời khi cần thiết có thể kéo lùi KCN lại một cự ly ngắn, kiểm soát độ quán tính của kết cấu nhịp và các thiết bị lắp đặt trên nó. III.3.Tính lực đạp ngang H: -Khi kéo dọc, xuất hiện lực ngang theo phương vuông góc với hướng kéo do lệch hướng của các con lăn, do đường trượt không song song với nhau. -Lực đạp ngang được tính theo công thức sau: H = 0.03N Trong đó: N áp lực thẳng đứng lên mỗi đường trượt. Trường hợp ở đây chỉ tính toán lực đạp ngang cho trường hợp dầm thép được lao dọc trên phần đường đầu cầu, số đường trượt là 3 do đó tính được N = 245,93/3 = 81,98 T Kết quả tính toán được: H = 0,03.81,98 =2,46 T. III.4.Tính toán độ ổn định lật dầm khi lao kéo trên trụ cầu: -Khối lượng kết cấu nhịp trên 1 m dài kết cấu nhịp dang lao: Hình 2.3.2: Sơ đồ lao kết cấu nhịp. -Xét trường hợp bất lợi nhất là khi mới lao 2 kết cấu nhịp và dầm chưa kê lên trụ P1 . -Điều kiện ổn định: Trong đó : Mg: Mômen giữ chống lật của dầm . Ml: Mô men gây lật của dầm. Với : g:trọng lượng dầm trên 1m dầm. q: trọng lượng mũi dẩn trên 1m dài. l1: Chiều dài dầm trên bờ l1= 38 m. l2: chiều dài dầm hẩng l2= 18m. l3 chiều dài mũi dẩn l3=10m. →Đảm bảo ổn định lật. Vậy ta không cần bố trí đối trọng. III.5.Kiểm tra cường độ và tính toán độ võng của dầm : Hình 2.3.3: Sơ đồ làm việc của sườn đứng. III.5.1.Kiểm tra cường độ: -Điều kiện kiểm tra: W=10,25.106mm3.=10,25.103 cm3 Vậy điều kiện về cường độ được thoã mãn. III.5.1.Tính toán độ võng của dầm: -Độ võng của dầm hẩng khi chưa kê lên trụ: Hình 2.3.4: Sơ đồ làm việc của kết cấu nhịp khi lao. Công thức : Trong đó : E = 2,1.105 (T/m2) J: Mômen quán tính mặt cắt ngang dầm (3 dầm) J1=3.6,67.105 = 20,01.105 (cm4). J2=3.157056,67= 4,71.105 (cm4). -Độ võng này nhỏ đủ để mủi dẩn trượt vào con lăn dể dang khi lao. Vậy điều kiện độ võng đảm bảo. III.7.Tính toán số con lăn: III.7.1.Áp lực lên đường lăn đầu cầu: -Áp lực lên đường lăn được tính như lực tập trung khi lao trên các gối di động, áp lực được xem là phân bố khi kéo con lăn . - Để đơn giản trong tính toán ta quan niệm nhịp cầu tuyệt đối cứng do đó áp lực của nhịp cầu trên đường lăn dược xác định bằng phương pháp nén lệch tâm. -Ta tính tải trọng lên đường lăn tương ứng với kết cấu 2 nhịp. P = 2.(245,93-10.0,5)/9+10.0,5 = 53,54+5 = 58,54 T là trọng lượng của dầm 2 nhịp và mũi dẩn đặt tại trọng tâm của hệ. -Tính toán trọng tâm của hệ: AO1.P1+AO2.P2=AO.P→28.53,54+61.5=AO.58,54→AO=30,8m. P cách mép mố một đoạn a =7,2m. Trong đó: + O1: trọng tâm của kết cấu 2 nhịp khi lao. + O2: trọng tâm của mủi dẩn. + O : trọng tâm của hệ. Hình 2.3.5: Sơ đồ phân bố áp lực lên đường lăn đầu cầu. *) Khi c< 3a SY= 0 Û P = P1 .c + (P2 - P1) SM = 0 Û P.e = (P2+P1) Giải ra ta được : P1 = ; P2 = * ) Khi c 3a: P1 = 0; P2 = Ta thấy C=38m >3a=21,6m do vậy trên tiết diện đã xuất hiện ứng suất kéo nhưng nền không chịu ứng suất kéo nên P1 = 0. P2 = III.7.2.Tính toán số con lăn trên 1m dài đường trượt: -Công thức tính: Trong đó: m: số lượng ray trên của đường trượt, m = 2 P: áp lực trên đường trượt, P=5,42. R: khả năng chịu lực của mổi con lăn, tra bẳng với Φ=100mm, R = 5 T. kn : hệ số kể đến sự phân phối lực không đều, kn = 1,25 . -Kết quả: n = 1,25. = 0,68 con lăn/1m (tính cho 1 dầm). -Vậy ta bố trí 3 con lăn trên 1m dài đường trượt (mổi dầm 1 con). III.8.Tính toán Tavet Hình 2.3.6: Sơ đồ làm việc của Tavet - Ta bố trí Tavet gổ với khoảng cách 2m, Tavet có tiết diện 20.20cm. Tavet làm việc như dầm đơn giản chịu tác dụng của lực tập trung P được tính như sau: Với : p=8,133T là trọng lượng 1dầm thép. g=0,976T là trọng lượng hệ liên kết 1 dầm thép - Momen gây ra tại giữa nhịp Tavet: - Đặc trưng hình học của mặt cắt ngang Tavet: - Kiểm tra bền Tavet: Điều kiện: Vậy Tavet đảm bảo cường độ. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bộ Giao Thông Vận Tải. Quy Trình Thiết Kế Cầu 22TCN 272-05, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội -2005. [2]. GS.TS. Lê Đình Tâm. Cầu Bê Tông Cốt Thép Trên Đường Ôtô -Tập 1, NXB Xây Dựng, Hà Nội -2005. [3]. PGS.TS. Nguyễn Viết Trung -PGS.TS. Hoàng Hà -Th.S. Đào Duy Lâm. Các Ví Dụ Tính Toán Dầm Cầu Chữ I, T, Super-T Bê Tông Cốt Thép Dự Ứng Lực Theo Tiêu Chuẩn 22TCN 272-05, NXB Xây Dựng, Hà Nội -2005. [4]. PGS.TS. Nguyễn Viết Trung -PGS.TS. Hoàng Hà. Công Nghệ Đúc Hẫng Cầu Bê Tông Cốt Thép, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội -2004. [5]. GS.TS. Lê Đình Tâm –Ks. Phạm Duy Hòa. Cầu Dây Văng, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội -2000. [6]. Nguyễn Tiến Oanh -Nguyễn Trâm -Lê Đình Tâm. Thi Công Cầu Bê Tông Cốt Thép, NXB Xây Dựng, Hà Nội -1995. [7]. Nguyễn Trâm -Nguyễn Tiến Oanh -Lê Đình Tâm -Phạm Duy Hòa. Thi Công Móng Trụ Mố Cầu, NXB Bộ Xây Dựng, Hà Nội -2005. [8]. N.I. POLIVANOV. Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép Và Cầu Thép Trên Đường Ôtô, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội –1979. [9]. Nguyễn Như Khải -Phạm Duy Hòa -Nguyễn Minh Hùng. Những Vấn Đề Chung Và Mố Trụ Cầu, NXB Xây Dựng, Hà Nội -2000. [10]. Lê Đức Thắng -Bùi Anh Định -Phan Trường Phiệt. Nền Và Móng, NXB Giáo dục, 2000. [11]. Th.S. Nguyễn Lan. Hướng Dẫn Sử Dụng Các Chương Trình Ứng Dụng Trong Xây Dựng (tài liệu lưu hành nội bộ), Đà Nẵng -2003.