Đồ án môn học thi công cầu
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
1
Đồ án môn học thi công cầu
Tiêu chuẩn áp dụng:
1- 22TCN 200-89 : “Quy trình thiết kế công trình và thiết bị phụ trợ thi
công cầu”.
2- TCXDVN 286:2003 : “Đóng và ép cọc-Tiêu chuẩn thi công và nghiệm
thu”.
3- TCXDVN 305:2004 : “Bê tông khối lớn-Quy phạm thi công và nghiệm
thu”.
4- TCXDVN 391:2007 : “Bê tông-Yêu cầu dưỡng ẩm tự nhiên”.
5- TCXDVN 325:2004 : “Phụ gia hóa học cho bê tông”.
6- TCVN 3106:1993 : “Hỗn hợp bê tông nặng-Phương pháp xác định độ
sụt”.
7- TCXDVN 302:2004 : “Nước trộn bê tông và vữa-Yêu cầu kỹ thuật”.
Tài liệu tham khảo:
1- Tính toán thiết kế các công trình phụ tạm để thi công cầu.
Tác giả: Phạm Huy Chính. NXB Xây Dựng.
2- Thi công cọc đóng.
Tác giả: Phạm Huy Chính. NXB Xây Dựng.
3- Sổ tay chọn máy thi công xây dựng.
Tác giả: Nguyễn Tiến Thụ. NXB Xây Dựng.
4- Thi công móng trụ mố cầu.
Tác giả: Nguyễn Trâm, Nguyễn Tiến Oanh, …NXB Xây Dựng.
2
Đồ án môn học thi công cầu
CHƯƠNG I - SỐ LIỆU ĐỒ ÁN
+ Số liệu đồ án như các bản vẽ dưới đây.
3
Đồ án môn học thi công cầu

22TCN 200-89.
6
Đồ án môn học thi công cầu
+ Áp lực chủ động của đất bên ngoài vòng vây:
- Hệ số áp lực đất chủ động của lớp đất thứ nhất (đất cát hạt vừa):
2 2
1
1
21
tan 45 tan 45 0.472
2 2
o
o o
a
ϕ
γ
 
 
= − = − =
 ÷
 ÷
 
 
- Hệ số áp lực đất chủ động của lớp đất thứ hai (đất sét pha cát):
2 2
1
1
9
tan 45 tan 45 0.729
2 2

. . . . 2. .
1.2* 1*3.5 1.62 1 *4 *0.729 2*1.4* 0.729 2.362 /
a a B B B a a
p n h h c
T m
γ γ γ λ λ
 
= + − −
 
 
= + − − =
 
( )
( )
( )
''
1 1 2 2 2 2 2 2 2
2
. . . . . 2. . . . .
2.362 1.2*1.7*2*0.729 5.336 /
a a B B B a a a a a
p n h h h c p n h
T m
γ γ γ γ λ λ γ λ
 
= + − + − = +
 
= + =
- Hợp lực của áp lực chủ động (xét trên 1m dài tường vây) :
( )

a a
a
a
h h
E h E
d m
E
 
 
+ + + +
 ÷  ÷
   
= = =
+ Áp lực bị động của đất bên trong vòng vây:
- Hệ số áp lực đất bị động của lớp đất thứ nhất (đất cát hạt vừa):
2 2
1
1
21
tan 45 tan 45 2.12
2 2
o
o o
a
ϕ
γ
 
 
= + = + =
 ÷

γ λ
= − = − =
( )
( )
( )
''
1 1 2 2
2
. . . 2. .
0.8* 1.62* 4 0.5 *1.37 2*1.4* 1.37 8.836 /
n n m n n
p n h h c
T m
γ λ λ
 
= − +
 
 
= − + =
 
( )
( )
( )
1 1 2 2 2 2
'' 2
2 2 2
. . . . 2. .
. . . 8.836 0.8*1.7*2*1.37 12.563 /
n n m n n
n n n

( )
' ''
1
2
2
4 0.5 2
. .
16.828* 2 21.399*
3 2
3 2
2.21
38.227
m
n n
n
n
h h
h
E h E
d m
E
−
−
 
 
+ +
+ +
 ÷  ÷
   
= = =

 
 
 
- Cánh tay đòn của hợp lực E
B
với điểm tâm quay O là:
( )
'' '
1
1
2
2
. .
2 3
m
B B B B m
B
B
h h
E E h h h h
d h
E
−
 
 
+ + − −
 ÷
 
 
 

2
2
2
1 2
. 1*1.2
. . . 0.75*1.4*1* 0.154 /
9.8
B
v v
V
p n K K T m
g
γ
= = =
Trong đó:
n
v
= 0.75 – Hệ số vượt tải.
K
1
= 1.4 – Hệ số hình dạng cọc ván (cọc dạng máng).
K
2
= 1 – Hệ số hình dạng vòng vây (hình chữ nhật).
1 / 3
B
T m
γ
=
- Khối lượng riêng của nước.

11 11
s s
p h T m= = =
- Trong đó h
s
là chiều cao sóng, phụ thuộc vào vận tốc gió, chiều sâu nước và chiều
dài thổi sóng. Chiều cao sóng h
s
tính theo công thức:
( )
10
0.073* * * . 0.073*20*2* 0.05*0.054 0.15
s
h K D m
ω ε
= = =
Trong đó:
10
20 /m s
ω
=
- Tốc độ gió bình quân ở cao độ 1 m trên mặt sông.
D = 50 m = 0.05 km – Chiều dài thổi sóng.
10
0.4*
0.4*0.05
20
1 1 2
D
K e e

( ) ( )
11. .
1 11*0.136*0.15
. . 10 0.112
2 2 2
s s
s s s s
p h
E p h h T= + = = =
- Cánh tay đòn của hợp lực sóng E
s
với điểm tâm quay O:
1 2 1 2
10
1 1
. . . . . .10
3 2 3 2
3
11. .
2
s s
s s s s
s B B s
s s
h h
p h p h
d h h h h h h h
p h
−
   

l a a B B v v s s
M E d E d E d E d
T m
= + + +
= + + + =
- Tính
g
M
:
( )
. 38.277*2.21 84.592 .
g n n
M E d T m= = =
- Kiểm toán:
. 132.748 0.95*84.592
l g
M m M≤ ⇒ ≤ ⇒
Không đạt. Vậy ta phải tính lại cho thỏa
bằng cách tăng chiều sâu đóng cọc ván. Nhưng biện pháp hiệu quả nhất là sử dụng một
tầng khung chống. Trong phạm vi đồ án, ta coi như thỏa và kết thúc phần tính chọn
chiều sâu đóng cọc ván thép.
+ Tính chiều sâu phụ thêm
t
∆
khi đóng cọc ván:
- chiều sâu phụ thêm khi đóng cọc ván tính theo công thức:
( ) ( )
( )
38.277 17.508 22
0.05

n x y
n
M S F N mm
M T m
= = =
=
+ Kiểm toán:
( )
ax
1.15
. *328.5 15.69 .
1.1
n m
H
m
M M T m
k
≥ ⇒ ≥ ⇒
Đạt.
Trong đó:
m = 1.15 – Hệ số điều kiện làm việc.
k
H
=1.1 – Hệ số độ tin cậy.
III.3 - TÍNH VÀ CHỌN BÚA RUNG ĐÓNG CỌC VÁN THÉP
III.3.1 - Tính sức chịu tải của cọc ván thép làm vòng vây
+ Lấy cọc ván thép ở góc vòng vây để tính để chọn búa đóng cọc. Cọc được gép từ
1 cọc ván thép nguyên và ½ cọc ván thép khác bằng đường hàn góc như trong bản vẽ.
+ Các đặc trưng của cọc:
- Diện tích mặt cắt ngang: 132.4 cm2.

1
α
=
; với đầu dưới của cọc trong đất sét pha cát
0.8
α
=
.
i
f
- Cường độ ma sát tính toán của các lớp đất ở mặt bên cọc. Tra bảng
37 ta có với lớp đất cát hạt vừa
( )
2
4.2 /
i
f T m=
; với lớp đất sét pha cát thì
( )
2
2.9 /
i
f T m=
.
i
L
- Chiều dày mỗi lớp đất cọc xuyên qua (
1 2
4 ; 2.5L m L m= =
).

i i i
T U f L T
T kG
α
= ∑ = + =
⇒ =
+ Khối lượng toàn cọc ván thép dài 11 m là
1144
coc
Q kG=
.
+ Chọn sơ bộ búa có trọng lượng
4700
bua
Q kG=
, tần số rung lớn nhất là 1100
vòng/phút.
+ Tra trị số biên độ dao động thích hợp A và Áp lực đơn vị cần thiết lên cọc P trong
Bảng 2 trang 54 của Sổ tay chọn máy xây dựng. Ta có A = 0.8~1.2 (cm) ; P = 1.5 ~ 3
kG/cm2. Chọn trị số biên độ dao động của búa là A = 0.9 cm và áp lực đơn vị cần thiết
lên cọc là P = 2.5 kG/cm2.
+ Mô men cục lệch tâm của búa:
( )
1 1
. . *0.9*5844 6575 .
0.8
o
M AQ kG cm
ξ
= = =

.
T = 24400 kG – Lực cản ma sát của đất lên cọc.
M = 6575 kG.cm – Mômen cục lệch tâm của búa.
+ Xác định trọng lượng búa tối thiểu:
( )
* 2.5*132.4 331
bua
Q P F kG
= = =
+ Kiểm tra điều kiện trọng lượng búa:
( )
1
2
. 0.15*24870
. 5944 0.5*24870
. 2.5*132.4
3731
5944 12435
331
o
o
P
Q P
P F
kG
β
β
 
≤ ≤ ⇒ ≤ ≤
 

+ Vậy chọn búa nặng
4.7
bua
Q T=
, mômen lệch tâm
6575 kG.cmM
=
, lực kích động
lớn nhất không nhỏ hơn
24870
o
P kG=
. Kiến nghị dùng loại búa NVC-80SS của hãng
NIPPEPIND.
12
Đồ án môn học thi công cầu
CHƯƠNG IV - THI CÔNG HỆ MÓNG CỌC ĐÓNG
IV.1 - PHÂN ĐOẠN CỌC VÀ MỐI NỐI CỌC
+ Mỗi cọc được phân đoạn gồm đốt cọc là 1 đốt 8m, hai đốt 9m và một đốt 10m .
Đốt 9m và 10 mét được sử dụng ở trên, đốt 8m làm đốt mũi cọc. Các cọc gần nhau thì
các đốt 9m và 10 mét trên cùng được hoán đổi để cho các mối nối cọc không cùng cao
độ gây khả năng chịu lực ngang của hệ móng cọc bị giảm yếu.
+ Mối nối giữa các cọc được thực hiện bằng đường hàn góc tại công trường bởi
các tấm thép góc như bản vẽ.
+ Tính tóan mối nối cọc:
- Đầu các đốt cọc được nối bằng phương pháp hàn nối.Các bản nối ốp góc là thép
góc 4L75x75x8, các bản mã ốp là thép tấm 500x100x10 mm, chiều dày đường hàn là
8 mm, các kích thước khác xem chi tiết trong bản vẽ. Việc tính toán đường hàn là tiến
hành kiểm toán lại cường độ của đường hàn khi chịu lực dọc thiên về an tòan là sức
chịu tải của cọc.

dh
mm m
δ
= =
- Chiều dày đường hàn.
16* 16*0.5 8 ( )
dh dh
L L m= = =
∑
- Tổng chiều dài đường hàn (4 thép góc dài 700 mm
và 4 thép tấm ốp).
2
150000 /
h
g
R kN m=
- Cường độ tính toán của đường hàn.
IV.2 - TÍNH VÀ CHỌN BÚA ĐÓNG CỌC
+Dùng búa đóng cọc điêzen kiểu cột có ống dẫn.
+ Số liệu về cọc phục vụ chọn búa đóng:
- Sức chịu tải của cọc:
108P
=
Tấn.
- Trọng lượng một đốt cọc đóng (gồm cả mũ và đệm cọc): q = 4000 kG.
+ Năng lượng tối thiểu của nhát búa đập E được xác định theo công thức:
( )
( )
( )
1

+ Kiểm tra hệ số thích dụng của búa:
7650 4000
1.9 6
6100
n
tt
Q q
k
E
+
+
≤ ⇒ = ≤ ⇒
Đạt !
Trong đó:
6k =
- Hệ số chọn búa với búa điêzen kiểu ống.
4000q kG=
- trọng lượng cọc (gồm cả mũ và đệm đầu cọc).
7650
n
Q kG=
- Trọng lượng toàn phần của búa.
61 6100 .
tt
E kJ kG m= =
- Năng lượng một nhất đập của búa đã chọn sơ
bộ ở trên.
+ Vậy dùng loại búa có các thông số kỹ thuật như đã chọn để đóng cọc. Kiến nghị
dùng búa nổ điêzen kiểu ống mã hiệu SP-48A.
+ Tính độ chối khi đóng cọc:

- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cọc và phương pháp
đóng cọc lấy theo Bảng 41.
1
1.3k =
- Hệ số phụ thuộc vào số lượng cọc trong bệ cọc.
2
0.16F m=
- Diện tích tiết diện cọc.
6100 . 610 .
p tt
W E kG m T cm= = =
- Năng lượng xung kích tính toán của búa.
14
Đồ án môn học thi công cầu
7.65Q T
π
=
- Trọng lượng phần xung kích của búa (trọng lượng phần đập
của búa)
4q T=
- Trọng lượng của toàn bộ cọc và đệm đầu cọc.
0.2
ε
=
- Hệ số phục hồi xung kích của búa xung kích.
M = 1 – Hệ số xét đến tác dụng chấn động của búa.
Thế số:
( )
2
150*0.16*610 7.65 0.2 *4

+ Dùng cẩn cẩu 20T gắn giá treo búa điêzen trên sà lan 200T có đối trọng để đóng
cọc. Búa có năng lượng một nhát đập là
61
tt
E kJ=
, trọng lượng toàn phần của búa
7650
n
Q kG=
, trọng lượng phần đập của búa
3500Q kG=
, độ cao nâng búa lớn nhất
3H m
=
. Kiến nghị dùng loại búa SP-48A của Nga. Chú ý khi đóng cọc nhất thiết phải
có đệm đầu cọc để tránh phá hủy đầu cọc.
+ Đóng cọc theo sơ đồ sau:
+ Cọc được đóng đến độ chối thiết kế và cho nghỉ 3-4 ngày sau đó sẽ tiến hành
đóng lại để kiểm tra độ chối giả.
15
Đồ án môn học thi công cầu
CHƯƠNG V - THIẾT KẾ VÁN KHUÔN ĐỔ BỆ CỌC
V.1 - CHỌN VÀ BỐ TRÍ VÁN KHUÔN, KHUNG CHỐNG
+ Quy cách ván khuôn và khung chống xem trong bản vẽ.
+ Biện pháp ván khuôn mô tả như dưới đây:
+ Lấy loại ván khuôn thép tiêu biểu có kích thước 1m x 1m để tính tóan. Các đặc
trưng của tấm ván như hình dưới đây.
+ Gỗ chống sử dụng tối thiểu phải là gỗ nhóm III, có ứng suất cho phép với ép dọc
thớ và uốn tĩnh đều là:
( )

theo điều 2.14:
2
400 / .q kG m=
+ Áp lực do đầm bê tông theo 2.14 của 22TCN 200-89:
( )
2
3
400* 400*0.8 320 /f k kG m= = =
Trong đó:
3
0.8k =
là hệ số ảnh hưởng của chấn động cho cấu kiện có chiều rộng >
1.5 m.
+ Các hệ số tổ hợp lấy theo Bảng 19 của mục 5B đều có giá trị
1
c
η
=
.
+ Các hệ số vượt tải lấy theo Bảng 13. Ta có:
1; 1.3; 1.3
p q f
n n n= = =
+ Kiểm toán TTGH 1:
-Tổ hợp tải trọng bất lợi nhất tính mômen giữa nhịp:
( )
( )
( )
( )
2

. . *24888*220
1.15
4761183 . 1790000 .
n xb y
H
n
m
M W F
k
M N mm M N mm
= =
= ≥ =
 Đạt !
Trong đó :
m = 1.15 – Hệ số điều kiện làm việc.
k
H
= 1 – Hệ số độ tin cậy.
+ Kiểm toán TTGH 2 về độ võng của ván khuôn:
- Công thức giới hạn độ võng:
( )
500
2.5
200 200
L
f mm≤ = =
- Tính độ võng chỉ với tải trọng do áp lực bê tông lỏng :
( ) ( )
( ) ( )
4 4

2350 1.3*400
2870
57.4 /
5*10 50
216 /
p p q q
n
n k n
n p n q m
kG cm
F
kG cm
η η
σ
σ σ
+
+
= = = =
⇒ ≤ =
 Đạt !
V.3 - THIẾT KẾ CÔNG TÁC ĐỔ BÊ TÔNG BỆ CỌC
+ Chọn vận tốc đổ dâng bê tông là : V = 0.3 m/h.
+ Vậy 1h cần có thể tích bê tông là :
( )
3
1
. . 0.3*3.6*12 12.96
h
V V B H m= = =
+ Tổng thể tích bê tông đài cọc:

V k V m= = =
( Hệ số xuất liệu k = 0.6).
- Thời gian đổ bê tông ra: 10 phút.
+ Chọn thờig gian ô tô di chuyển vào sà lan và ra khỏi sà lan trung bình là 10 phút.
18
Đồ án môn học thi công cầu
+ Sà lan dài 30 m, do đó ta bố trí một lúc 2 ô tô tiến vào đổ bê tông xuống đài cọc
bằng máng đổ.
+ Một giờ cần thiết phải có số ô tô vào sà lan là :
1
1
12.96
3.6 4
3.6
h
oto h
xl
V
n
V
= = = ≈
(ôtô).
+ Kiểm tra lại thời gian xem có thỏa mãn 1 h đưa được 4 xe ô tô vào đổ theo yêu
cầu hay không:
- Một lần vào 2 xe, thời gian ra vào mất 10 phút, thời gian đổ mất 10 phút. Trong
thời gian xe xả bê tông và thời gian giãn cách xe ra vào thì công nhân tiến hành san
vữa bê tông. Vậy tổng 2 đợt xe ra vào mất 2*(10+10) = 40 (phút).
- Vậy thời gian còn lại trong 1 h cho việc đầm bê tông là 20 phút với mỗi lần đầm
là 10 phút.
- Kết luận: Với vận tốc đổ dâng bê tông 0.3 m/h và với loại ô tô trộn bê tông đã

R
t
= = =
   
 ÷
 ÷
 
 
(đầm dùi)
Trong đó:
10
d
t =
phút – Tổng thời gian đầm.
1
30
diem
t s=
- Thời gian để cắm dùi dầm 1 điểm.
R = 0.5 m – Bán kính tác dụng của đầm.
2
43.2
dc
S m=
- Diện tích đài cọc.
Vậy ta chọn 4 đầm dùi.
19
Đồ án môn học thi công cầu
CHƯƠNG VI - THIẾT KẾ VÁN KHUÔN ĐỔ THÂN TRỤ
VI.1 - CHỌN LOẠI VÁN KHUÔN, CỘT CHỐNG, KHUNG GIẰNG

+ Số giờ thi công đổ bê tông:
( )
1
65
9
7.2
T
tc
h
V
T h
V
= = =
+ Chọn loại ô tô trộn bê tông có các thông số kỹ thuật sau:
- Dung tích hình học thùng trộn:
3
6
hh
V m=
.
- Thể tích xuất liệu:
( )
3
* 0.6*6 3.6
xl hh
V k V m= = =
( Hệ số xuất liệu k = 0.6).
- Thời gian đổ bê tông ra: 10 phút.
+ Chọn thờig gian ô tô di chuyển vào và ra khỏi vị trí đổ và tiến hành đầm trung
bình là 10 phút.

2 2
8.4*1.6 3.14*0.8 16
dc
S m= + =
- Giả thiết một vị trí cắm đầm dùi mất 30s, bán kính ảnh hường R = 0.5 m.
- Khi nghỉ xả bê tông, thời gian dùng cho công tác đầm là 10 phút. Để hoàn
thành được công tác đầm cần có tối thiểu số đầm là :
( )
( )
2
2
1
16
1
60*10
60.
* 3.14*0.5
* 3.14
30
dc
damdui
d
diem
S
n
t
R
t
= = =
   

CHƯƠNG VII - TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ NỔI
22
Đồ án môn học thi công cầu
23
Đồ án môn học thi công cầu
24
Đồ án môn học thi công cầu
25