Thiết kế thi công và tổ chức thi công kết cấu nhịp cầu Bình Sơn – tỉnh Ninh Bình theo phương pháp đúc bê tông tại chỗ trên Đà Giáo

CHUYÊN ĐỀ XÂY DỰNG CẦU * * * * * Họ và tên: Đặng Xuân Dương Lớp : 59CĐB25 Nội dung: - Thiết kế thi công và tổ chức thi công kết cấu nhịp cầu Bình Sơn – tỉnh Ninh Bình theo phương pháp đúc bê tong tại chỗ trên đà giáo. Các tài liệu thiết kế: Hồ sơ thiết kế kĩ thuật cầu Bình Sơn. Các quy trình thiết kế và thi công hiện hành Các yêu cầu cần giải thích và tính toán trong bản thuyết minh Thiết kế tính toán các kết cấu bổ trợ thi công Giải thích quá trình thi công Các bản vẽ chính Các bản vẽ thiết kế trên khổ giấy A1 Các bản vẽ thiết kế tổ chức thi công trên khổ giấy Thuyết kế kĩ thuật và tổ chức thi công cầu Bình Sơn gồm 4 phần như sau: + Phần I : Giới thiệu chung công trình cầu + Phần II : Tính toán kết cấu bổ trợ phục vụ thi công + Phần III : Thiết kế tổ chức thi công + Phần IV : Kết luận Phần I : GIỚI THIỆU CHUNG CÔNG TRÌNH CẦU * * * * * I - ĐẶT VẤN ĐỀ - Cầu Bình Sơn nằm trên tuyến đường giao thông nông thôn thuộc địa phận xã Yên Bình, thị xã Tam Điệp, tỉnh Ninh Bình. Cầu trùng với vị trí cầu cũ bắc qua sông II - QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KĨ THUẬT THIẾT KẾ Cầu Công trình thiết kế cầu vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép. Khổ cầu B= 5.5 m Tải trọng thiết kế: ô tô H13, xe bánh XB60, người đi 300 kg/cm2 Tần xuât lũ thiết kế P=1% Sông không thông thuyền không, cây trôi Đường vào cầu Phạm vi 10m đường vào cầu thiết kế nền 6m, mặt đường từ 5m ở đuôi mố vuốt về mặt quy định của tuyến. III- ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - Từ kết quả khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng cho thấy sự phân bố địa tầng từ trên xuống bao gồm các lớp sau: + Lớp đất đắp: Sét pha màu xám nâu dày 1.5m + Lớp số 2a: Sét pha màu nâu xám, nâu xám đen trạng thái dẻo chảy dày 4.0m + Lớp số 3a: Sét pha màu nâu xám, xám nâu, xám đen trạng thái dẻo mềm dày 8.3m + Lớp số 4: Sét loang lổ màu nâu đỏ loang lổ màu xám vàng, xám xanh trạng thái nửa cứng đến cứng dày 14.2m + Lớp số 2b: Sét pha cát màu nâu xám, xám nâu, xám đen trạng thái dẻo mềm dày 9.8m +Lớp số 3b: Sét pha màu nâu đỏ loang lổ xám vàng, xám xanh, trạng thái nửa cứng đến cứng dầy 17.2m - Kết luận về địa tầng: căn cứ vào kết quả khảo sát, khoan thăm dò địa chất công trình tại vị trí xây dựng cầu Bình Sơn có thể rút ra được kết luận và kiến nghị: móng mố trụ cầu phải được đăt trên lớp đất số 4 IV- PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU Các nguyên tắc lựa chọn giải pháp bố trí chung cầu: - Đảm bảo quy mô của công trình phù hơp với quyết định đã được cấp có thẩm quyền quy định - Đảm bảo các yêu cầu về kinh tế, phù hợp với kinh phí đầu tư - Không ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh - Không ảnh hưởng tới quy hoạch khu vực - Tạo điều kiện thuận lợi cho thi công 2. Kết cấu tổng thể: Cầu nằm trên đường thẳng bằng, gồm một nhịp dầm bê tông cốt thép thường khẩu độ 18m. Toàn cầu dài 23.70m 3. Kết cấu phần trên: - Mặt cắt ngang gồm 3phiến dầm bê tông cốt thép thường khẩu độ 18m. Khoảng cách các dầm 1.7m. Dầm được đúc liền khối trực tiếp trên đà giáo liên kết giữa các dầm bằng dầm ngang bằng bê tông đổ tại chỗ. - Mặt cầu gồm 1 lớp: lớp bê tông lưới thép có chiều dày thay đổi 50mm đến 100mm - Gối cầu bằng gối cao su - Lan can tay vịn bằng thép. 4. Kết cấu phần dưới: - Mố cầu: hai mố bằng bê tông cốt thép mác M250 kiểu mố chữ U bê tông cốt thép thường đặt trên hệ móng cọc 3535cm. - Nón mố được gia cố bằng đá hộc miết vạch vữa xi măng mác M75 V- BIỆN PHÁP THI CÔNG - Dầm chủ được đúc trên bãi đúc dầm sau đó tiến hành lao lắp bằng giá Long Môn. - Mố M1 và M2 được thi công vào mùa khô, tiến hành ép cọc, đào hố móng và đổ bê tông. Phần II : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN KẾT CẤU BỔ TRỢ PHỤC VỤ THI CÔNG * * * * * * * Nội dung: - Chương I: Tính toán kiểm tra ván khuôn đúc dầm: +Tính toán thiết kế bệ đúc dầm + Tính toán ván lát đáy + Tính toán ván lát thành lát ngang + Tính toán nẹp đứng + Tính toán nẹp ngang Chương II: Tính toán thiết kế giá Long môn và trụ tạm. + Tính toán thiết kế giá Long Môn + Tính toán thiết kế trụ tạm Chương I : TÍNH TOÁN KIỂM TRA VÁN KHUÔN ĐÚC DẦM * Cấu tạo bệ đúc dầm: - Bệ đúc dầm được bố trí cạnh mố M1 với diện tích bãi đúc dầm 63m2. -Bãi đúc dầm được san ủi bằng phẳng và lu lèn đến độ chặt K98 CẤU TẠO BỆ ĐÚC DẦM Chú thích: 1;Dầm BTCT 2:Tà Vẹt kích thước 200x200x2000mm 3;Lớp đá dăm dày 25cm *Đặc điểm cấu tạo ván khuôn 1- Vật liệu - Vật liệu được làm từ gỗ nhóm V có độ ẩm không lớn hơn 25% có cường độ Ru=160kg/cm2 2- Ván lát đáy - Ván lát đáy có chiều dầy 4cm , rộng 19cm được làm từ gỗ xẻ nhóm V. Ván lát đáy được kê trực tiếp trên các con kê, khoảng cách giữa các con kê là 0.6m. 2- Ván lát thành: dày 4cm và rộng 25cm liên kết thành bản nhờ các thanh nẹp đứng. 3- Nẹp đứng, nẹp ngang, chống đứng, chống xiên làm bằng gỗ xẻ kích thước dày 8cm rộng 10cm. - Trong ván khuôn thực tế có các thanh giằng mặt và bu lông mm làm cữ giữ cự li giữa 2 tấm ván thành. Các bộ phận liền khối được ghép bằng đinh. Khi kiểm tra cường độ và độ cứng ta bỏ qua trọng lượng bản thân nẹp. MẶT CẮT NGANG VÁN TỈ LỆ 1/100  1.Ván thành 4x25cm 2. Nẹp ngang 8x10cm 3.Thanh chống đưng 8x10cm 4.Ván lát đáy 4x25cm 5.Chống xiên 8x10cm 6.Thanh giằng trên 8x10cm MẶT CẮT NGANG VÁN KHUÔN I – TÍNH TOÁN VÁN LÁT ĐÁY - Gỗ làm váin khuôn là gỗ cấp V có cường độ Ru=160kg/cm2 tiết diện 419cm. Ván lát đáy được đặt trực tiếp trên con kê 1010cm. Khoảng cách giữa các con kê lv=0.6m - Sơ đồ cấu tạo, sơ đồ tính: - Coi tải trọng rải đều trên suốt chiều dài tấm ván đáy. - Coi ván đáy làm việc theo sơ đồ dầm giản đơn chiều dài tính toán lv=0.6m. - Coi đổ bê tông xong trước 4h H4h=Hbđ=1.1m 1m không kể đến lực xung kích. - Tải trọng tác dụng lên ván: trọng lượng bản thân dầm + Tải trọng tiêu chuẩn: qtc= bvPbtct=bvHbđbtct=0.191.12600=534.41 () qtc=5.3441() + Tải trọng tính toán tác dụng lên ván: qtt=1.2 bvPbtct=1.25.3441=6.5208() - Xác định momen lớn nhất tại mặt cắt giữa ván + Momen uốn tính toan do tải trọng tính toán gây ra Mqtt =(kg.cm) + Momen do tải trọng người và dụng cụ P=130 kg Mp= Momen tính toán lớn nhất là max của Mqtt và M =2934.36(kg.cm) - Momen chống uốn của mặt cắt ngang ván W= (cm3) - Momen quán tính mặt cắt ngang ván J=(cm4) Kiểm tra theo hai trạng thái giới hạn: THGH thứ nhất ==57.97 160=Ru THGH thứ h == =[] Ván lát đáy đảm bảo về điều kiện cường độ và độ cứng. Như vậy kích thước mặt cắt ván đã chọn là hợp lí. II – TÍNH TOÁN VÁN LÁT THÀNH 1- Ván lát thành Chọn ván có bề dầy là 4cm, bề rộng là 25cm. Gỗ làm ván là gỗ nhóm V có cường độ Ru=160 - Sơ đồ cấu tạo, sơ đồ tính: - Coi ván làm việc theo sơ đồ dầm giản đơn có chiều dài tính toán là lv=0.8m. - Coi đổ bê tông xong trước 4h Hbđ=H4h=Hvk=1.1m 1m nên không kể đến lực xung kích. Biểu đồ có dạng như hình vẽ Rt=0.75m - Các tải trọng tác dụng lên ván là: áp lực đẩy ngang của vữa bê tông gây ra, tấm ván bất lợi nhất là tấm ván cuối. Áp lực đẩy ngang lớn nhất tác dụng lên suốt chiều dài tấm ván. Pbtct=Rtbtct=0.752600=1950(kg/m2) + Tải trọng tiêu chuẩn: qtc= bvPbt=0.251950=487.5 () qtc=4.875 (kg/cm) + Tải trọng tính toán: qtt=1.3 bvPbt=1.3487.5=6.3375() - Momen uốn lớn nhất tại mặt cắt giữa ván do tải trọng tính toán gây ra: Mmax==3881.72(kg.cm) - Momen chống uốn ván lát: W==66.67 (cm3) - Momen quán tính: J==133.33 (cm4) - Kiểm tra theo các trạng thái giới hạn: + Trạng thái giới hạn thứ nhất = 160=Ru + Trạng thái giới hạn thứ hai = =[] Ván lát thành đảm bảo về điều kiện cường độ và độ cứng. Như vậy kích thước mặt cắt ván đã chọn là hợp lí. 2- Ván lát ở cánh dầm - Chọn kích thước tiết diện như của ván lát thành dầm bề dày 4cm và rộng 25cm. Kiểm tra theo hai trạng thái giới hạn về độ cứng và cường độ. Trình tự kiểm tra giống như của ván lát đáy. - Sơ đồ cấu tạo, sơ đồ tính: - Ván được kê trên các thanh nẹp. Coi ván làm việc theo sơ đồ dầm giản đơn chiều dài tính toán là 0.6m. Chiều dày bản cánh là 15cm 1m nên trong khi tính toán ta cần kiểm tra với tác dụng của lực xung kích. - Tải trọng tác dụng lên ván: trọng lượng bản cánh dầm, tải trọng xung kích. Tải trọng xung kích lấy bằng 200kg/m2 + Tải trọng tiêu chuẩn: qtc= bvPbtct=bvHbđbtct=0.250.152600=97.5 () qtc=0.975() + Tải trọng tính toán tác dụng lên ván: qtt=1.2 bvPbtct+ 1.3Pxkbv qtt =1.297.5+1.3=182()=1.82() - Xác định momen lớn nhất tại mặt cắt giữa ván + Momen uốn tính toan do tải trọng tính toán gây ra Mqtt==819 (kg.cm) + Momen do tải trọng người và dụng cụ P=130 kg Mp==1950(kg.cm) Momen tính toán lớn nhất là max của Mqtt và Mp =Mp=1950 (kg.cm) - Momen chống uốn của mặt cắt ngang ván W==66.67 (cm3) - Momen quán tính mặt cắt ngang ván J==133.33 (cm4) Kiểm tra theo hai trạng thái giới hạn: THGH thứ nhất == 160=Ru THGH thứ hai == =[] Ván lát cánh dầm đảm bảo về điều kiện cường độ và độ cứng. Như vậy kích thước mặt cắt ván đã chọn là hợp lí. 3- Ván lát lan can đổ bê tông dầm - Ván được kê trực tiếp trên các dầm ngang. Tải trọng tác dụng lên ván: tải trọng người và thiết bị P=130kg. Chọn ván có kích thước như ván đáy bề dầy 4cm bề rộng ván là 25cm. Theo như tính toán phần ván lát đáy thì kích thước ván như trên thì dưới tác dụng của tải trọng P=130kg thì ván đảm bảo về cường độ và độ cứng. III – TÍNH TOÁN THANH NẸP - Thanh nẹp: gồm thanh nẹp đứng và nẹp ngang ở ván khuôn thành dầm, thanh nẹp ở vị trí cánh dầm. Các thanh nẹp làm bằng gỗ xẻ gỗ nhóm V có cường độ Ru=160 kg/cm2 kích thước tiết diện 8x10cm 1- Nẹp đứng thành dầm - Nẹp đứng thành dầm liên kết các tấm ván lát ngang lại với nhau. Nẹp đứng thành dầm một đầu được liên kết với chống xiên một đầu được liên kết bằng bu lông - Sơ đồ cấu tạo, sơ đồ tính: - Coi nẹp làm viêc theo sơ đồ dầm giản đơn với chiều dài tính toán ln=0.9m - Dùng đầm rung trong và đổ bê tông xong trước 4h H4h=Hbđ=1.1m nên không kể đến tải trọng xung kích và Rt=0.75m - Tải trọng tác dụng lên nẹp: áp lực bê tông tác dụng lên nẹp thông qua ván lát và được biểu thị bằng thành phần phản lực rải đều R. Vị trí bất lợi nhất là vị trí biểu đồ áp lực nằm giữa đường ảnh hưởng R Pbtct=Rtbtct=0.752600=1950(kg/m2) Ptd==1285.23(kg/m2) + Tải trọng tiêu chuẩn: qtc= Ptd=1285.23=771.14 () qtc=7.7114 (kg/cm) + Tải trọng tính toán: qtt=1.3Ptd=1.37.7114=10.025() - Momen uốn lớn nhất tại mặt cắt giữa ván do tải trọng tính toán gây ra: Mmax==10150.31(kg.cm) - Momen chống uốn ván lát: W==83.33 (cm3) - Momen quán tính: J==416.67 (cm4) - Kiểm tra theo các trạng thái giới hạn: + Trạng thái giới hạn thứ nhất ==121.81 160=Ru + Trạng thái giới hạn thứ hai == =[] Nẹp đứng đảm bảo về điều kiện cường độ và độ cứng. Như vậy kích thước mặt cắt nẹp đã chọn là hợp lí. 2- Nẹp cánh dầm - Nẹp ngang ở cánh dầm có tác dụng liên kết các tấm ván lát đặt dọc ở cánh dầm. Hai đầu nẹp được kê trên hai thanh chống xiên khoảng cách hai đầu nẹp ln=1.10m - Coi nẹp làm việc theo sơ đồ dầm giản đơn với chiều dài tính toán ln=1.1m. Do phần bê tông ở cánh dầm dày 0.15m nên khi tính toán có kể đến lực xung kích Pxk=200(kg/m2) - Tải trọng tác dụng lên nẹp: trọng lượng bê tông cánh dầm tác dụng lên nẹp thông qua ván lát, tải trọng người và dụng cụ nhỏ P=130kg, tải trọng xung kích Pxk=200(kg/m2). - Vì tải trọng do trọng lượng bê tông phần cánh nhỏ nên mặt cắt nguy hiểm nhất là mặt cắt giữa nẹp do tải trọng tập trung người và dụng cụ P=130kg tác dụng. - + Tải trọng tiêu chuẩn: qtc= bvPbtct=bvHbđbtct=0.250.152600=97.5 () qtc=0.975() + Tải trọng tính toán tác dụng lên ván: qtt=1.2 bvPbtct+ 1.3Pxkbv qtt =1.297.5+1.3=182()=1.82() + Momen do tải trọng người và dụng cụ P=130 kg Mp==1950(kg.cm) - Momen chống uốn của mặt cắt ngang ván W==83.33 (cm3) - Momen quán tính mặt cắt ngang ván J==416.67 (cm4) Kiểm tra theo hai trạng thái giới hạn: THGH thứ nhất ==23.4 160=Ru THGH thứ hai == =[] Ván nẹp cánh dầm đảm bảo về điều kiện cường độ và độ cứng. Như vậy kích thước mặt cắt ván đã chọn là hợp lí. Chương II : TÍNH TOÁN KIỂM TRA GIÁ LONG MÔN VÀ TRỤ TẠM 1-Tính toán giá Long Môn: -Đặc điểm cấu tạo giá Long Môn. Giá Long Môn có cấu tạo gồm hai trụ đứng,trụ đứng đươc làm bằng hai thép C300 và xà ngang được làm băng hai thépI500 -Tính toán xà ngang: Coi xà ngang làm việc như một dầm giản đơn,khoảng cách giữa hai trụ đứng là 6m. Các tải trọng tác dụng lên xà ngang. +Trọng lượng của dầmQ= 20381 kg +Tải trọng bản thân Qtxn=qx1,1=471x1,1=518kgSơ đồ tính toán: +Phản lực tại gối: Va=Vb===5354.25 (kg.cm) +Mômen lớn nhất tại vị trí xà ngang: M= ==393727.5 (kg.cm) +Tra bảng I500 ta có: d=0.1 (cm);F=100(cm2 ) ; Jx=39727 (cm4); Wx=1589 (cm3) ; Sx=919(cm3) Điều kiên cường độ về chịu uốn: < Ru=4200(kg/cm2) Đảm bảo điều kiện *Tính toán trụ giá Long Môn Cột giá Long Môn đươc thiết kế bằng hai thép C300 được hàn táp lại với nhau. Vị trí bất lợi nhất là vị trí giưa trụ Số thứ tự Vật liệu Tên Quy cách Đơn vị Số lượng Khối lượng (kg) 1 Gỗ Ván lát đáy 4x19, L=600cm Tấm 9 326.00 2 Gỗ Ván thành 4x25, L=600cm Tấm 140 6468.00 3 Gỗ Ván lát lan can 4x25, L=600cm Tấm 24 1108.80 4 Gỗ Nẹp đứng 8x10, L=100cm Thanh 150 924.00 5 Gỗ Chống xiên 8x10, L=110cm Thanh 150 1016.40 6 Gỗ Giằng mặt 8x10, L=800cm Thanh 45 221.76 7 Gỗ Tà vẹt 20x20, L=750cm Thanh 45 1039.50 8 Thép Đầm dọc, xà mũ I250mm, L=1800cm Thanh 30 8100.00 Tổng khối lượng đà giáo ván khuôn: 1919 III THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG I Trình tự thi công chung; B1:San ỉu tạo mặt bằng. -Dùng máy ủi cùng với nhân công để san ỉu mặt bằng.Nếu không có máy ủi có thể dung máy xúc để san sau đó lu lèn. B2:Đầm chặt đất. -Dùng tổ hợp máy lu để lu lèn đất đến độ chặt K98. B3:Rải đá dăm: -Rải 25cm rồi sau đó san rải và lu lèn một lớp đá dăm dày cho bằng phẳng. B4:Rải tà vẹt và lắp ván đáy. Tà vẹt có kích thươc 200x200x2000mm,rải đều với khoảng cách giưa hai tim tá vẹt là 1m. Tiến hành lắp ván đáy và kiểm tra cao độ B5:Tiến hành lắp ván khuôn và đặt cốt thép. -Lắp ván khuôn một phía. -Lắp cốt thép than. -Lắp ván khuôn nửa còn lại. -Lắp cốt thép mặt. B6:Đổ bê tông. Sau khi bê tông về đến bãi ta tiền hành đổ bê tông.Công tác đổ bê tông đươc chia thành các giai đoạn.Mỗi giai đoạn đổ khoang 40cm sau đó dùng đầm rùi để đầm.Đầm xong ta tiến hành đổ tiếp luôn lớp sau và tiếp tục như vậy cho đến khi công việc hoàn thành. Sau khi dầm thứ nhất đạt cường độ thì ta tháo ván khuôn và tiến hành đổ dầm tiếp theo. B7.Công tác tháo dỡ ván khuôn. Công tác tháo dỡ ván khuôn được tiến hành ngược lai với quá trình lắp ván khuôn. B8.Sàng dầm ra khỏi bãi. Sau khi dầm đạt cường độ 90% ta tiến hành sang dầm ra khỏi bãi đúc dầm để tiến hành đổ dầm tiếp theo.