ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH

CHƯƠNG 1 :
GIỚI THIỆU CHUNG
1. Số liệu đầu vào :
- Nội dung thiết kế :
1. Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn nước.
2. Trình bày biện pháp thi công hệ móng cọc khoan nhồi
3. Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ, tính toán khung chống.
4. Lựa chọn biện pháp đổ và bảo dưỡng bê tông thân trụ
5. Tính toán tổ chức thi công kết cấu nhịp.
- Qui mô công trình :
+

Số hàng cọc

10

+

Số cột:

3

+

Số lượng cọc:

30 (cọc)


kg
m3

ϕ

γ 3 = 1.96. 103

kg
m3

ϕ 3 = 150

γ 1 = 2.01 . 103

kg
m3

ϕ 1 = 240

γ 1 = 2.04 . 103

kg
m3

ϕ 1 = 15013’

γ 1 = 1,99 . 103

kg

H2 = 7m

2. Nội dung thiết kế :
1 - Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn nước:
 Chọn loại cọc ván, kích thước vòng vây.
 Tính chiều sâu đóng cọc ván, cân nhắc có dùng khung chống, bê tông bịt đáy hay
không? nếu có thiết kế với cọc ván.
 Tính và lựa chọn búa đóng cọc ván.
2 – Trình bày biện pháp thi công hệ móng cọc:
.
3 – Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ:
 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống, khung giằng.
 Kiểm tra bài toán ván khuôn thành.
3. Lựa chọn các số liệu còn lại :
Sơ đồ vị trí các cọc như hình vẽ :

Khoảng cách từ tim cọc đến bờ trái, bờ phải như sau :
Lt = Lp = 20m
Chiều sâu mực nước thi công tại tim trụ :Hn=3,5m
Chiều cao bệ cọc : H1 = 1,5m.
Chiều cao cọc phía trên mặt đất : Lc2 = Hn-H1-0,5=3,5-1,5-0,5=1.5 m
Kích thước thân trụ :
Kích thước mũ trụ : m ( bằng thân trụ). Chiều cao mũ trụ : H3=1m.
Cọc 30x30. Sức chịu tải Ptk = 2T/m.
----------------------------------------

SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08


Cần khảo sát địa hình hai bên bờ sông, xem xét hướng gió thổi và dự tính thời gian
thi công để lập vị trí và kế hoạch tập kết vật liệu.

-

Chuẩn bị mặt bằng, bãi tập kết vật liệu như : Xi măng, đá, cát, sắt thép…

-

Xây dựng hệ thống cơ sở hạ tầng,hệ thống đường công vụ, đường nội bộ,bãichứa vật
liệu cho công trường.Cung cấp điện nước phục vụ cho công tác thi công và sinh hoạt.

-

Do công trình thi công có tính chất tập trung và xây dựng trong thời gian tương đối
dài. Do đó tổ chức xây dựng lán trại, nhà nghỉ chỗ ăn, sinh hoạt cho công nhân viên,
xây dựng chỗ vui chơi giải trí, nhà vệ sinh.

SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08

Trang3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH

3. Thi công trụ cầu :

đạt cường độ thì tháo dỡ ván khuôn và các thiết bị thi công.
SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08

Trang4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH

Bước 5 :
- Dựng ván khuôn xà mũ, lắp cốt thép, tiến hành đổ bê tông mũ trụ.
- Dựng ván khuôn, lắp cốt thép, tiến hành đổ bê tông đá kê gối.
- Hoàn thiện trụ.

CHƯƠNG 3 :
THIẾT KẾ THI CÔNG
1. Thiết kế vòng vây cọc ván :
1.1 Kích thước vòng vây :
Chiều sâu sâu mực nước thi công, chọn

Hn = 3,5m

Kích thước vòng vây cọc ván được chọn dựa trên kích thước móng, khoảng cách từ
mặt trong của tường cọc ván đến mép bệ móng > 0,75m , chọn kích thước vòng vây cọc
ván như sau :

Trên mặt đứng, đỉnh vòng vây phải cao hơn mực nứơc thi công tối thiểu là 0,7m. Chọn

γ n : dung trọng của nước, γ n = 1T / m 3
f1 : ma sát giữa cọc với bêtông bịt đáy, f = 10T / m 2
U : chu vi một cọc, U = 4 × 0.3 = 1,2 m
h≥

1.3 × 4 × 38.38 × 1
= 0.44 ( m )
(38.38 × 2.5 + 30 × 1.2 × 10)

Chọn lớp bêtông bịt đáy dày 1m
* Phương pháp đổ bêtông bịt đáy :
Tiến hành đổ bêtông bịt đáy theo phương pháp vữa dâng :
Bán kính hoạt động của ống : R = 2 m
Diện tích hoạt động của một ống : Fo = π × R 2 = π × 2 2 = 12.56 m 2
Số ống cần thiết : n =

F 38.38
=
= 3.05 (ống)
Fo 12.56

Chọn 4 ống.
* Sau khi xác định bề dầy lớp BTBD đủ điều kiện ổn định, ta kiểm tra điều kiện cường độ
cho lớp BTBD :
Tách 1 dải BTBD rộng 1m dọc theo đường tim trụ theo hướng thượng-hạ lưu có chiều dài
nhịp bằng khoảng cách giữa 2 cọc ván thép.

+

Trọng lượng bản thân của lớp BTBD :

γ =1T/m3

Trong đó :

:Dung trọng của nước.

H=3.5m

:Chiều sâu cột nước , từ lớp đáy BTBD đến mực nước

thi công.
1m

: Bề rộng của dải BTBD đang xét.

Nội lực phát sinh trong dầm :
M max =

q1 − q2 2 2,3 − 3,5
.l =
.3,82 = −2,166(Tm) => căng thớ trên.
8
8

Momen kháng uốn của dầm :
W=

b.hb 2 1.12
=
= 0,17 (m3 )

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH

Ở giai đọan này ta đào đất trong vòng vây cọc ván bằng gầu ngoạm, nên mực nước 2 bên
thành cọc ván là như nhau. Cọc ván chịu tác dụng của áp lực đất chủ động và áp lực đất bị
động. Chiều sâu đóng cọc ván thép, ta sẽ tính vào giai đoạn sau.
1.4.2 Giai đoạn 2:
Đã đổ betông bịt đáy và hút cạn nước hố móng. Sơ đồ chịu lực của cọc ván thép như sau :

Gọi t là chiều sâu ngàm cọc trong đất, chiều sâu này được tính từ mặt trên của lớp đất
sét pha cát chặt vừa ( lớp 2). Khi có lớp bêtông bịt đáy, t được xác định từ điều kiện đảm
bảo ổn định chống quay của tường cọc ván chung quanh trục tựa của nó vào điểm O nằm
cách mặt trên của lớp bêtông bịt đáy 1 m(trên hình vẽ).
Điều kiện để đảm bảo ổn định chống lật:
M l = m.M g

Trong đó:
Ml : mômen gây lật. Do áp lực nước và áp lực chủ động.
Mg: mômen giữ. Do áp lực đất bị động.
m : hệ số an toàn.
1.4.2.1 Ap lực thủy tĩnh (P):
Ap lực nước có phạm vi ảnh hưởng từ lớp đất sét pha cát dẻo vừa đến mực nước thi công.
Giả sử cọc ván chỉ đóng đến lớp thứ hai, thì toàn bộ chiều cao cọc ván ngập trong nứớc
đều bị ảnh hưởng của lực thủy tĩnh vì cọc ván xuyên qua lớp đất cát.

SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08

Trang8


Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn : x 2 =

1
t
2

M 2 = P2 × x 2 = 3,5t.0,5.t = 1, 75.t 2

1.4.2.2 Ap lực thủy động (Pn):
Lực xung kích bình quân của nước chảy xác định theo công thức :
Pbqn = K1.K 2 .

m.v 2
2g

K1=1.4

Hệsố xét đến hình dạng cọc ván thép.

K2=1.0

Hệ số xét đến hình dạng của vòng vây CVT

m=1t/m3

khối lượng riêng của nứơc.

v=2m/s

vận tôc dòng chảy.


GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH

1.4.2.3 Ap lực đất chủ động (Edc=P6) :
Giả sử chiều sâu đóng cọc vẫn còn nằm trong lớp thứ nhất (t
Hệ số áp lực đất bị động : λ b = tg ( 45 + ϕ / 2 ) = tg ( 45 + 21/ 2 ) = 2.12

1
1
P4 = n b .λ b .γ dn .t 2 = × 0.8 × 2.12 × 0.62 × t 2 = 0.53 × t 2
2
2
Với nb=0,8 : hệ số áp lực bị động của đất.
Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn :

SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08

Trang10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

x4 =

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH

2
t
3

M 4 = P4 × x 4 = 0,35.t 3

1.4.2.6 Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật :

2.334

3.5

P1=6,125t/m

p lực nước thủy tĩnh

1.166
O

3.5t/m²

1

B

Phản lực tại gối A :

∑ M ( B) = 0 ⇔ R .3,5 = 6,125.1,166 ⇒ R
A

A

= 2, 04 (T / m)

Momen uốn lớn nhất tại điểm đặt của lực P1:
1
1
M max = RA .2,334 − .1.2,3342. .2,334 = 2, 04.2,334 − 2.12 = 2, 64 (Tm/m)


Height
(H)

Avg Coat-ing
Area*

Thickness
(T)

Sec-tional
Area
(A)

Weight
(W)

Moment of
Inertia
(Lx)

Setion Modulus

Sec-tional
Area

Weight
(W)

Moment of

400

85

0.47

8.0

45.21

35.5

598

88

113.0

88.8

4,500

529

Chọn loại mặt cắt số I A, có bề rộng B = 400mm. Mômen tác dụng vào mặt cắt này
là:
M = Mmax . B = 2,64 x 0.4 =1,056(T.m)
Mômen kháng uốn của tiết diện là: W = 88cm 3. ứng suất lớn nhất trong cọc cừ thép
là:
σ max =

B

Sơ đồ tính của vành đai cọc ván thép như hình vẽ dưới:

SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08

Trang12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH
q=2,04T/m

Thanh vnh đai di

Thanh vnh đai ngắn

thanh chống

Đưa về sơ đồ tính vành đai như sau:
• Thanh vành đai dài:

• Thanh vành đai ngắn:

Biểu đồ nội lực được giải bằng Sap như sau :
• Thanh vành đai dài:



Chọn thép làm vành đai :
Thép sử dụng để làm vành đai là thép CT3, tiết diện chữ U mã hiệu No30 ghép lại :

SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08

Trang14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH
300
6.5

11

100

x

20
100

Mômen quán tính : Ix= 2015 cm4.
Diện tích tiết diện: F = 80,41 cm2.
Momen kháng uốn: W=


Thanh chống được tính toán với sơ đồ một thanh chịu nén. Lực tác dụng vào thanh
chống chính bằng phản lực gối tựa của vành đai. Lấy giá trị lớn nhất để tính, N = 7,72 (T).
Tiết diện thanh chống ta chọn giống với hệ thanh vành đai :
300
11

6.5

100

x

20
100

Ưng suất trong thanh chống:
σ max =

N 7,70 × 103
 kG
=
= 95,75 
2
F
80,41
 cm


 kG 
÷ < [ σ] = 1900 

n

T = u.∑ f i '.hi = 0,97.1, 2.2, 4 = 2, 794 T : lực cản của đất tác dụng vào cọc khi đóng đến
i =1

chiều sâu tối đa .Với :
u= (400 + 85).2 = 970 mm chu vi cọc ván thép
fi' =1.2 t/m2 :lực ma sát đơn vị
hi = 2,4m : chiều sâu cọc ngàm trong đất .
α =1,0: Hệ số kể đến ảnh hưởng đàn hồi của đất (lấy đối với cọc ván thép)
Thay vào :
Qd > α .T ⇒ Qd > 1, 0.2, 794 = 2, 794 (T )

Với búa đã chọn :
Qd =

M .ω 2 4100.10−3.10−2.1152
=
= 55, 27T >2,794T => THỎA
g
9,81

+ Điều kiện 2 :
Biên độ chấn động phải thích hợp thì mới hạ cọc dễ dàng.
Biên độ chấn động phụ thuộc vận tốc góc, loại cọc và loại đất .
Với ω =1250 vòng/phút=130rad/s tra bảng 4.19 (Thiết kế thi công cầu _ Nguyễn Huy
Chính) => A = 0,8-1,0 cm
Vậy với A=9,5 mm là hợp lý .
+ Điều kiện 3 : Tổng ngoại lực tác động lên cọc phải đủ lớn, đảm bảo hạ cọc và nhổ cọc
được nhanh .


1

-

Trng lng bỳa :

56,9 kN=5,69 T

Nhãn
Ba
Vulcan 4N100

trng lng (KN)
Toàn b Phần đng
56,9
23,5

Đ cao rơi
(m)
2,48

Năng lng
(kNm)
58,8

S nhát/pht

Chiu
cao
(m)

55,0

E
4200

Hệ số thực dụng cho phép của búa : Đối với cọc BTCT, búa hơi đơn động Kb=5 .
Vậy chọn búa như trên là đạt hiệu quả .
Kiểm tra độ chối:
e=

nFQH
Q + 0.2q
×
Q+q
mPgh ( mPgh + nF )

150 × 0.32 × 5,69 × 2
5,69 + 0.2 × 9
=
×
2
5,69 + 9
1.65 × 100 1.65 × 100 + 150 × 0.3

(

)

−2

= 1, 07.10 m = 1,07 cm




ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH

phải đầm chặt nền đất đặt ray sau đó đặt các tà vẹt gỗ với khoảng cách mép tà vẹt là 0.3 m
tiếp theo đó đặt ray lên tà vẹt và cố định chắc chắn.
3. Công tác hạ cọc
+Trình tự đóng cọc
Ta tiến hành đóng cọc lần lượt theo từng dãy. Do đó búa ít phải di chuyển hơn .
Sơ đồ đóng cọc như sau (phương pháp đóng theo hàng) :

Cọc được đóng lần lượt theo hìng chữ S giá búa phần lớn di chuyển ngang và dật lùi
những bước ngắn nhất.
Búa bắt đầu đóng từ hàng cọc ngoài cùng và kết thúc quá trình đóng cọc ở hàng ngoài
cùng đối diện.
+Kỹ thuật đóng cọc:
Đặt búa lên đầu đỉnh cọc để búa lún xuống.
Đóng vài nhát rồi định vị lại, kiểm tra độ ngiêng và thiết bị an toàn và sự ổn định của
giá búa .
Tiến hành đóng cọc .
Nối cọc rồi đóng tiếp đến cao độ thiết kế .
+Yêu cầu khi đóng cọc :
Đúng vị trí, không nghiêng lệch.
Đến chiều sâu thiết kế thì ett=elt.
SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08



Lực dầm (f)
p lực vữa

BT rơi từ trn
cao (q)

3.1.1 Xác định áp lực vữa (p) :
Bệ cọc có kích thước 1,5 x 2,3 x 8,6
=> thể tích của bệ là: Vb =29,67m3
Tốc độ đổ bêtông là 4m3/h. Dùng ống vòi voi để đổ bêtông và dùng đầm chấn động trong
để đầm chặt hỗn hợp bêtông.
Lượng bêtông đổ được trong vòng 4h là: 4 x 4 = 16(m3)

SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08

Trang20


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH

Diện tích mặt cắt của bệ là:Sb = 2,3 x 8,6 = 19,78 (m2 ).
Chiều cao bêtông đổ được trong vòng 4h là: h = 16 / 19.78 = 0,808(m).
Vậy có thể chia làm 2 lần đổ BT :
o Lần đầu đổ đến cao độ 0,7m , chờ cho betông bắt đầu ninh kết .
o Lần sau đổ tiếp 0,8m .

qmax = p + f + px = 1899 + 320 + 400 = 2619 (Kg/m2).
Ap lực nhỏ nhất tác dụng lên ván khuôn (tại bề mặt lớp BT vừa mới đổ ).
qmin = f + px = 320 + 400 = 720 (Kg/m2).
q

min
0,75m
q

max

Tính theo cường độ thì hệ số vượt tải là 1.3, do đó:
qcđ =1.3q = 1.3 x 2619 = 3404,7 (Kg/m2).
Gỗ làm ván khuôn là gỗ nhóm VI. Ván khuôn dày 5 cm (sau khi bào nhẵn)
* Xác định khoảng cách giữa các thanh gỗ nẹp (L2) :
Tính theo độ võng:
l=

2.77δ
3

q

=

2.77 × 5
3

3404,7


pmax + pmin
2619 + 720
.h =
.0, 75 = 1252 kG / m = 12,52kG / cm
2
2

p=

Chọn mặt cắt gỗ nẹp bằng 10x10cm và lấy khoảng cách giữa các gỗ đứng là 1m, thì xác
định được độ võng f của gỗ nẹp bằng :
f =

p.l 4
=
128EI

12,52.1004
= 0,147 cm
10.103
128.80000.
12

Kiểm tra độ võng :
f 0,147
1
=


Chọn gỗ có tiết diện 12x15 thì độ võng của gỗ đứng là :
f =

T .l 3
=
77.E.I

1252.1003
= 0, 062 cm
12.153
77.80000.
12

f 0, 062
1
=

đạt yêu cầu
l
100
400

Momen uốn phát sinh trong gỗ đứng :
M=

T .l 1252.100
=
= 20866 kGm
6
6

Re.n
38

c
Với Re.n =38 kG/cm2 : cường độ tính toán chịu ép ngang thớ cục bộ của gỗ nhóm IV

Thanh giằng dùng bulông φ 16, khoang lỗ vào gỗ đứng φ 20mm, nên có thể dùng vòng
đệm thanh giằng có kích thước 6x6cm, thì sau khi trừ diện tích khoét lỗ vẫn đảm bảo diện
tích ép tựa yêu cầu .
4. Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ :
4.1 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống và hệ đỡ ván khuôn:
Sau khi thi công xong phần đài cọc ta tiến hành lắp ván khuôn, cốt thép cho phần
thân trụ. Ta chọn ván khuôn đúc cho thân trụ là ván khuôn thép, có cấu tạo như sau :

4.1.1 Xác định áp lực vữa (p) :
+ Trụ có kích thước : 1,8 x7,6 x 7
=> thể tích của thân trụ là: Vb =95,76m3.
+ Chọn máy trộn BT loại C330, công suất trộn BT là : W=10,5 m3/h .
 Trong 4h có thể trộn được 4.W=42m3

SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08

Trang23


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH

K2=1 : hệ số xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ hỗn hợp bêtông (12-17 °C )
Thay vào :

SVTH: BÙI NGỌC SƠN

LỚP XM08

Trang24


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: NGUYỄN ĐỨC TRÌNH

p = γ.(0,27.v + 0,78).K1 .K 2 = 2,35.(0,27.0,643 + 0,78)1,2 = 2,689 T / m 2

4.1.2 Ap lực rơi của bêtông từ ống vòi voi là: px = 400Kg/m2.
4.1.3 Lực tác dụng từ đầm chấn động là: f = 400Ks = 400 x 0.8 = 320 (Kg/m2). Trong đó ks
= 0.8 : hệ số xét đến sự làm việc của đầm trong, và cấu kiện có bề rộng lớn hơn 1.5m.
* Vậy thành bên của ván khuôn chịu tác dụng của các lực như sau:
2,54m

áp lực của
vư?a (p)

lực đầmBT
(f)rơi từ trên
cao (q)

4.2 Thiết kế ván khuôn :

δ = 0,7 cm

SVTH: BÙI NGỌC SƠN

:Chiều dầy tấm ván khuôn

LỚP XM08

Trang25