Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu

Thuyết Minh Đồ Án Môn Học
Xây Dựng Cầu
Phần I

Thiết Kế Thi Công Phần Hạ Bộ Mố Cầu
1.1. Nhiệm vụ đồ án:
Thiết kế thi công cầu dầm liên hợp mố vùi bán lắp ghép
Số liệu đồ án:
+ Kết cấu hạ bộ : Mố vùi bán lắp ghép
+ Cao độ đáy móng: -0.1m
+ Mực nước thi công (MNTC): +3.2m
+ Cao độ tự nhiên: +5.1m
+ Kết cấu nhịp: 5x39m dầm thép liên hợp
1.2.Đặc điểm khu vực xây dựng cầu:
1.2.1. Các điều kiện tư nhiên:
- Cầu được xây dựng ở vị trí tương đối bằng phẳng, trên khu vực xây dựng cầu
dân cư thưa thớt và cách rất xa cầu, trong khu vực xây dựng cầu không có các công
trình do đó mà việc thi công ít gây ảnh hưởng đến người dân xung quanh cũng như
những công trình lân cận.
- Địa chất khu vực mố: gồm các lớp đất đá như sau
+ Lớp 1: sét pha, dày 4,2m.
+ Lớp 2: phiế n sét, dày vô cùng
Theo kết quả điều tra khảo sát điều kiện địa chất cho thấy địa chất trong khu vực phần
lớn là ổn định, không có hiện tượng sụt lở, mực nước ngầm ở tương đối sâu cách mặt
đất khoảng 10m.
- Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa. Có gió Lào
vào mùa khô.

hoàn toàn trong điều kiện khô ráo và từ đó có thể đề ra các biện pháp thi công hiệu
quả và kinh tế nhất.
1.3. Đề xuất các phương án thi công kết cấu hạ bộ:
1.3.1. Thi công hố móng bằng vòng vây cọc ván thép:
Hố móng trước khi đào được đóng vây bằng cọc ván thép. Phương án này được
áp dụng cho chiều sâu đào móng lớn, phạm vi gần mực nước thi công. Vì có sự ảnh
hưởng của áp lực nước tác động vào đất, mặt khác nước thấm vào đất làm giảm đi
cường độ của đất rất nhiều nên vòng vây cọc ván là vẫn được ưu tiên hàng đầu trong
phương pháp thi công.
Trang: 2


Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu

Đặc điểm của biện pháp thi công hố móng bằng vòng vây cọc ván thép:
+ Thời gian thi công nhanh
+ Tiêu chuẩn hóa, tự động hóa và cơ giới hóa cao. Đây chính là giải pháp để ta tiết
kiệm chi phí
+ Nhược điểm là cần phải có máy móc thiết bị đòi hỏi trình độ kĩ thuật cao.
1.3.2. Thi công hố móng có chống vách bằng cọc I:
Khi đào đất với vách thẳng đứng, để chống sạt lở trong trong hố móng ta phải
gia cố vách bằng cách đóng ván thép và cọc I xuống.
Đầu tiên ta đóng ván thép xuống sau đó đóng cọc thép xuống tới khi không đóng được
nữa thì tiến hành đào đất để giảm ma sát rồi tiếp tục đóng. Cứ như vậy cho tới khi đào
xuống tới cao độ yêu cầu.
Đặc điểm của biện pháp thi công chống vách bằng cọc I:
- Là biện pháp mà ít ảnh hưởng đến các công trình lân cận chung quanh
- Khối lượng đào đất nhỏ

1500

CĐTN: +5.1m

500

TƯỜNG CÁNH MỐ

5500

MNTC: +3.2m

TƯỜNG THÂN MỐ
750

750

CĐĐM: -0.1m
1500

3500

MÓNG MỐ
5000

MẶT CHÍNH MỐ
12000
250

GỐI KÊ DẦM


1650
350
2000

MÓNG MỐ
12000

1650
350
2000

1650
350
2000

350

1 SÉT PHA
DÀY 4.2m

1000

2 PHIẾN SÉT
DÀY VÔ CÙNG

Trang: 4


Thuyết minh đồ án



Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu

1.5.2. Công tác định vị công trình cầu:
- 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 mốc cao độ và mốc đỉnh
+ Cắm lại các mốc trên thực địa để định vị tim cầu, đường trục của các mố trụ
và đường dẩn 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
+ Xác định tim mố cầu bằng phương pháp giao hội, phải có ít nhất 3 phương
ngắm từ 3 mốc cố định của mạng lưới.
- Cách xác định tim mố:

A1

A

B1


1
2



 Giao của 3 hướng trùng nhau là tim mố
Trang: 6


Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu

+ Đo cơ tuyến phải đo 3 lần , đồng thời tại điểm B ta tiến hành đo như trên và
bình sai.
1.5.3.Thi cơng đóng cọc ván thép:
Tâ ̣p trung máy móc ,búa đóng cọc ván thép. Tiế n hành đóng co ̣c ván thép . Cách
đóng co ̣c ván thép từ giữa ra 1 góc để dồn biến dạng, sai lê ̣ch ra góc . Kích thước của
vòng vây rộng hơn hố móng 0,5m mỡi chiề u để có thể có khoảng trớ ng lắ p đă ̣t ván
khn sau này. đóng xong co ̣c ván thép thì bớ trí các thanh giằ ng chớ ng để chớ ng la ̣i
áp lực đất xơ ngang làm biến dạng vòng vây.
BƯỚC II :
-Đ?NH V? TIM TUYẾN MỐ
-LẮP DỰNG MÁY ĐÓNG CỌC
-ĐÓNG CỌC VÁN THÉP

CỌC VÁN THÉP
L=7.0m

CĐMC: -1.1m

Tính tốn cọc ván thép:
- Để hạ cọc ván thép vào đất dùng hệ thống búa. Để tránh các hàng cọc khơng bị
nghiêng và khép kín theo chu vi thì phải đặt tồn bộ tường hoặc một đoạn tường vào
vị trí khung dẫn hướng. Đóng cọc làm 2 hoặc 3 đợt tùy theo độ sâu cần đóng. Các bộ

t

Esb

2
3t

E1

Eb

+ Lớp 1 : lớp sét pha dày 4,2 m có các chỉ tiêu cơ lý sau:
γ1 = 1,91(T/m3)
ε1 = 0,779
φ1 = 260
c1 = 21 KN/m2
+ Lớp 2 : phiến sét dày vơ cùng có các chỉ tiêu cơ lý sau :
γ1 = 2,0 (T/m3)
ε1 = 0,55
φ1 = 28
c2 = 32 KN/m2
+ Sự khác nhau của góc ma sát trong :

1tc   2tc
28  26
.100%=
.100% = 7.69%
tc
26
1

Trang: 8


Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu

- Đối với đất nằm trong nước ta tính với dung trọng đẩy nổi
 dn 

  1. 0
1 

Trong đó:
+  là tỷ trọng của đất

 = 2,65 (T/m3)

+  0 là dung trọng của nước 0 =1 (T/m3)
+  tb là độ rỗng trung bình giữa các lớp đất
=>  dn

 tb = 0,66

2,65  1.1  0,99(T / m3 )
1  0,66

+ Các hệ số:
Hệ số vượt tải của áp lực đất chủ động: na = 1,2
Hệ số vượt tải của áp lực đất bị động:

=0,72.(5.2+t) - 32,24 = 0,72.t – 28,50
Với Pc= 2c. Kc là lực dính chủ động
Ec =

pc .(h  t )
=(0,72.t – 28,50).(5,2+t).0,5=0,36t2 – 12,38.t – 74,1(T/m)
2

- Áp lực đất bị động:
Pb= Kb.(5,2+t). γtb + 2c. Kb = 2,66.(5.2+t).1.95 + 2.

21  32
. 2, 66
2

= 5,19.t + 113,41
Với Pb= 2c. Kb là lực dính bị động

Trang: 9


Thuyết minh đồ án
Eb =

Xây dựng cầu

pb .t
=(5,19.t + 113,41).t.0,5 = 2,60.t2 + 56,71.t (T/m)
2


Ta thấy t 0 thì bất phương trình trên thỏa mãn
- Chọn: t = 1,00 m. t là chiều sâu cọc ván ngàm vào đất sau khi đã đào đến cao độ
thỏa mãn. Vậy chiều dài cọc ván thép là 5,2 + 1 + 0,8 = 7,0m
Khi dựng và đóng cọc ván thép nhất thiết phải sử dụng các vành đai dẫn hướng. Các
lớp vành đai dẫn hướng phải treo trên hệ các cọc định vị và giàn giáo, được thi công
bằng xà lan hoặc phao nổi. Hệ thống vành đai gồm 2 lớp, lớp dưới bố trí ở khoảng
giữa từng cọc ván, lớp trên bố trí ở mực nước thấp nhất.
Để thuận tiện có thể kết hợp tất cả hệ thống nói trên thành một đơn nguyên, kết hợp
dùng cho nhiều công đoạn khác, dưới dạng một kết cấu khung vây chế tạo sẵn.
Nếu dùng búa có cần dẫn hướng thì có thể bố trí một lớp xà kẹp tại mức nước thấp
nhất.
Để đảm bảo điều kiện hợp long cho vòng vây cọc ván được dễ dàng, ngay từ đầu xỏ
cọc ván theo từng nhóm 6  12 thanh ăn khớp vào các nhóm đã đóng trước. Nhóm cọc

Trang: 10


Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu

trước sẽ là cọc dẫn cho nhóm sau. Cứ tiếp tục lắp và đóng cọc ván quanh vòng vây
cho đến khi hợp long với nhóm cọc đầu tiên.
Trong quá trình thi công phải luôn chú ý theo dõi tình hình hạ cọc ván, nếu nghiêng
lệch ra khỏi mặt phẳng của tường vây, có thể dùng tời chỉnh lại vị trí cọc ván thép
hoặc đóng lệch tâm đối với cọc một độ lệch bằng 1/6 chiều rộng cọc hoặc Palăng
xích... Nếu các phương pháp điều chỉnh dần không hiệu quả thì dùng những cọc ván
hình chêm được chế tạo đặc biệt theo các số liệu đo đạc chính xác để khép kín vòng
vây.
Trước khi đóng cọc phải kiểm tra độ khuyết tật của cọc ván cũng như độ thẳng và

Trong đó:
+ Mmax: Mômen lớn nhất trong cọc ván thép.
+ W: Mô men chống uốn của cọc ván thép W=2962cm3:
+ Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn: Ru = 21 (kN/cm2)
Sơ đồ tính mômen trong cọc ván thép :

5.2m

O

B
1m

P1
P2
A
-Xác định Mmax:

Mômen lớn nhất trong cọc ván thép được xác định tại vị trí lực cắt = 0 .

 tb 

  i .h i 1.91* 4, 2  2*1
=
= 1,92 (T/m3)
4, 2  1
 hi

 tctb 


M

Phương trình cân bằng mômen tại điểm A:

A

0

1
5, 2
1,0
1,0 1,0
V0 .6, 2  .5, 2.8,82.(
 1,0)  .8,82.1,0  (16,37  8,82). .
0
2
3
2
2 3
→ V0 = 11,02 (KN)
+Xác định phản lực VA Ta có :
V0  VA 

5, 2
1,0
.8,82  8,82.1,0  (16,37  8,82).
 35,53( KN )
2
2


- 7,55. . .x
2
2
2 3

 M max  14, 44( KN .m)

+Kiểm tra điều kiện:
M max
14, 44.102
 Ru 
 0, 49( KN / cm2 )  21( KN / cm2 )
W
2962

Vậy : Cọc ván thép ổn định
Trang: 13


Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu

 Kiếm tra ổn định của thanh chống:
Gọi N là lực nén trong thanh chống ta có:

N=V0= 11,02 (KN)

- Ta coi thanh chống ngang là 1 dầm chịu nén đúng tâm.
- Chọn tiết diện thanh chống: F 


Vậy: max = max (x ; y) = 203,4 < [λ] = 210 . Đảm bảo yêu cầu độ mảnh.
 Kiểm tra ổn định tổng thể:
Từ max = 203,4 và f=21KN/cm2
Tra bảng ta có  = 0,178
- Công thức kiểm tra ổn định :



N
R
F.



11, 02
2
2
 1, 24 (kN/cm ) < R = 21 (KN/cm ).
49,9.0,178

Vậy điều kiện ổn định của thanh chống được thỏa mãn.
1.5.4.Thi công đào đất hố móng:
Công tác đào đất hố móng được thực hiện bằng máy kết hợp với đào thủ công.
Ban đầu cho máy đào gàu nghịch hoặc có thể cùng gầu ngoạm để đào lấy đất đến độ
sâu cách đáy hố móng 0,5m thì được đào bằng thủ công. Trong quá trình đào bằng
máy cần chú ý không để gầu va vào đầu cọc làm vỡ đầu cọc, lượng đất đào được
chuyển lên ô tô để đem đi đổ ở một nơi khác hoặc có thể đưa ra ở vị trí gần đó để sau
này có thể lấp lại hố móng, nhưng phải đảm bảo cách xa mép hố móng ít nhất là 1m.


+ Bước di chuyển của dùi không quá 1,5.R = 1,05m
+ Khi đầm lớp trên phải cắm vào lớp dưới 10cm để bê tông được liền khối.
- Chọn loại máy bơm bê tông (SB-95A, SỔ TAY CHỌN MÁY THI CÔNG) có
năng suất thực tế: N=13m3/h
Trang: 15


Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu

Để đổ bê tông bệ mố được liên tục, ta sử dụng hai máy bơm bê tông để bơm đồng
thời. Vậy thời gian đổ xong bệ mố là:
t

V
99

 3,81 (giờ)
N 2.13

Chiều cao đổ lớp bê tông trong 1 giờ : h 

26
 0, 43m
60

Vậy chiều cao áp lực của bê tông tưới tác dụng lên tấm ván sau 4 giờ:
H  4.h  4.0, 43  1,72m


1500

500

500

500

Chọn ván khuôn thép có Ru = 2100KG/cm2

Trang: 16


Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu

- Thép bản của ván khuôn được tính như bản kê bốn cạnh ngàm cứng và
mômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp được xác định theo công thức:
Mmax = Pmax.b2
(Vì ở đây ta có H-R = 1,72-0,7 = 1,02(m) > L(nhịp) = 0, 5 (m) nên Mmax tính
theo PMax )
+ : là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b.
x Với ván khuôn số 1 ta có
Có a/b = 0,5/0,5 = 1 => tra bảng 2.1/62 sách THI CÔNG CẦU BÊTÔNG
CỐT THÉP Ta có: = 0,0513
 Mmax = 0,0513x2444x0,5 2= 31.34 (KG.m)
- Mômen kháng uốn của tấm thép bản:
b. 2 50 * 0.5 2
Wx=


E. 3

[ f ]

l
( Đối với mặt bên )
250

Trong đó:
+ Pmaxtc =  .R = 2,4x0,7=1,68 (T/m2)
+  là hệ số phụ thuộc tỷ số a/b, có a/b = 0,5/0,5 = 1 =>  = 0,0138
+ b = 50cm = 0,5m
+  = 0,5cm là chiều dày của thép bản.
+ E là môđuyl đàn hồi của ván thép E = 2,1.106(kG/cm2)
Trang: 17


Thuyết minh đồ án
=> f =
[f] =

Xây dựng cầu

0,168.504.0, 0138
 0, 0552cm
2,1.106.0,53

l
50


 max 

M max
 Ru
Wx

+ Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn: Ru = 2100(kG/cm2)

Trang: 18


Thuyết minh đồ án
=> 

Xây dựng cầu
max 

0, 03055.105
 178,55(kG / cm2 )  R u
17,1

Vậy điều kiện cường độ của thép sườn đứng được thỏa mãn.
- Kiểm tra độ võng của thép sườn đứng:

P tc .a 4
l
f=
[ f ]
96.EJ




1, 222.1,52
= 0,3437(T.m)
8

- Chọn thép sườn ngang là loại thép góc: L75x75x5 có:
+ F = 7,39cm2
+ Jx = 39,5cm4
+ ix = 2,31cm
+ Wx = 17,1cm3
- Kiểm tra điều kiện về cường độ:

 max 

M max
 Ru
Wx

+ Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn: Ru = 2100(kG/cm2)

Trang: 19


Thuyết minh đồ án
=> 

Xây dựng cầu
max 

6
96.2,1.10 .39,5
250 250

Vậy điều kiện độ võng của thép sườn ngang được thỏa mãn.
1.5.5.5. 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.

500

1500

100

500

1500

500

100

500

500

500

- Diện tích chịu áp lực ngang bê tông tươi của thanh căng:
F = 1.1 = 1 (m2)


THÂN MỐ LẮP GHÉP
CĐTN: +5.1m
MNTC: +3.2m
HỆ THỐNG GIẰNG CỐ Đ?NH
THÂN MỐ

CĐĐM: -0.1m
CĐMC: -1.1m

1.5.7. Tháo khung định vị, tháo cọc ván thép, đắp đất thân mố:

THÂN MỐ
LẮP GHÉP

CĐTN: +5.1m
MNTC: +3.2m

CĐĐM: -0.1m
CĐMC: -1.1m

1.5.8.Thi cơng mũ mớ , tường cánh, bản giảm tải:

Trang: 21


Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu


2

Ván khuôn mặt chính diện mố:
2 2

1
2

2

1
2

2

1

1

1

1

1

2 2

2

2


1

1

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

2

2

2

Trang: 23


Thuyết minh đồ án

Xây dựng cầu
CHƯƠNG III
THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP

3.1. Số liệu ban đầu:
-Kết cấu nhịp :5x39m dầm thép liên hợp
-Tiết diện dầm thép chữ I.
3.2. Đề xuất phương án thi công kết cấu nhịp:
Phương án 1: Thi công bằng phương pháp lao kéo dọc + trụ tạm và mũi dẫn
Phương án 2: Thi công bằng phương pháp lao kéo dọc + mũi dẫn.
Phương án 3: Thi công bằng phương pháp lao kéo dọc + mũi dẫn + thanh căng.
3.3. Phân tích chọn phương án:
* Phương án 1: Lao kéo dọc + trụ tạm + mũi dẫn.
Ưu điểm:
Ổn định trong quá trình thi công, lao lắp
Thi công được dầm vượt nhịp lớn.
Thi công nhanh, an toàn.
Nhược điểm:
Việc xây dựng trụ tạm làm tăng giá thành xây dựng cầu
Trụ tạm gây cản trở thông thương dưới cầu, thu hẹp dòng chảy của sông.
Kéo dài thời gian thi công.
* Phương án 2: Lao kéo dọc + mũi dẫn.
Ưu điểm:
Đơn giản, dễ thi công
Rút ngắn thời gian thi công

4.Lắp đặt mũi dẫn, thanh căng.
5.Lao kéo dầm theo chiều dọc cầu ra đúng vị trí
6.Hạ dầm xuống gối.
7.Lắp đặt hệ liên kết ngang dọc.
8.Thi công bản mặt cầu.
9.Thi công hệ thống lan can tay vịn, gờ chắn xe.
10.Kiểm tra hoàn thiện.
3.5. Trình tự thi công chi tiết:
Trang: 25