ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU ( thuyêt minh + bản vẽ )

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

MỤC LỤC
Chương 1 : Giới thiệu chung
1. Số liệu đầu vào :......................................................................................................3
2. Nội dung thiết kế :........................................................................3
1 - Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn:.....................3
2 – Trình bày biện pháp thi công hệ móng cọc:.....................4
3 – Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc:.........................................4
4 – Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ:.......................................4
3. Lựa chọn các số liệu còn lại :....................................................4
Chương 2 : Sơ lược trình tự thi công
1. Công tác định vị hố móng :.......................................................5
2- Công tác chuẩn bị mặt bằng, bố trí công trường :.............6
3. Thi công trụ cầu :...........................................................................6
Chương 3 : Thiết kế thi công
1. Thiết kế vòng vây cọc ván :
7
1.1 Kích thước vòng vây :.................................................................7
1.2Chọn loại cọc ván:.........................................................................8
1.3 Xác định bề dày lớp BT bịt đáy :...........................................8
1.4 Tính độ ổn định của kết cấu vòng vây cọc ván trong
các giai đoạn thi công :....................................................................10
1.4.1 Giai đoạn 1 :..........................................................................10
1.4.2 Giai đoạn 2:...........................................................................10
1.4.2.1 p lực thủy tónh (P):............................................................11
1.5.1 Kiểm tra cọc ván thép :.........................................................15
1.5.2 Tính toán khung vành đai :......................................................16
1.5.3 Tính toán thanh chống.............................................................19

1.5.4 Chọn búa đóng cọc ván :.....................................................19
2. Biện pháp thi công hệ móng cọc đóng :..............20
2.1 Tính toán phân đoạn cọc...........................................................20
2.2 Tính và chọn búa đóng cọc :...................................................21
2.3 Mô tả biện pháp đóng cọc :..................................................22

SVTH:

Page 1


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

3. Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc:
24
3.1 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống và hệ đỡ ván
khuôn:.................................................................................................24
3.2 Thiết kế ván khuôn :...............................................................25
4. Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ :............................27
4.1 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống và hệ đỡ ván
khuôn:.................................................................................................27
4.2 Thiết kế ván khuôn :...............................................................30
4.3.1 Kiểm tra ván thép :...............................................................30
4.3.2 Kiểm toán các bộ phận của khung và sừơn cứng tựa
lên chu vi ván thép :.......................................................................31
Chương 4 : Thiết kế kết cấu tự chọn
4. Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ :............................32
4.1 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống và hệ đỡ ván

khuôn:.............................................................................................3327
4.2 Thiết kế ván khuôn :...............................................................34
4.3.1 Kiểm tra ván thép :...............................................................36
4. Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ :............................37
4.1 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống và hệ đỡ ván
khuôn:.............................................................................................3727
4.2 Thiết kế ván khuôn :...............................................................37

SVTH:

Page 2


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

CHƯƠNG 1 :
GIỚI THIỆU CHUNG
1. Số liệu đầu vào :
- Phạm vi đồ án : Thiết kế thi công cho một trụ cầu dưới
sông .
- Nội dung thiết kế :
1. Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn.
2. Trình bày biện pháp thi công hệ móng cọc.
3. Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc.
4. Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ.
- Qui mô công trình :
+ Số hàng cọc:

8

+ Số lượng cọc:

24 (cọc)

+ Chiều sâu cọc đóng trong đất:
+ Kích thước cọc: cọc vuông
(b=40cm)

L c = 36m
30x30

cm

- Loại địa chất DC2
 Lớp 1: Đất cát hạt vừa dày :
L1 = 5.5m
=1,73 . 103

kg
m3

γ1
ϕ

1

ϕ

2

1,73

T
m3

= 220

 Lớp 2: Đất sét pha caùt dẻo vừa dày :
L2 = 7.5m
kg
m3

=

γ2 = 1,82 . 103

= 100

 Lớp 3: Đất sét cứng vừa:
L3 = ∞

γ3 = 1,89.103

kg
m3

- Chiều cao thân trụ tính từ đỉnh bệ cọc :

ϕ

3

= 7.50

H2 = 6m

2. Nội dung thiết kế :
1 - Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn:
 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 vaùn.

SVTH:

Page 3


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

 Tính và lựa chọn búa đóng cọc ván.
2 – Trình bày biện pháp thi công hệ móng cọc:
 Tính toán phân đoạn cọc.
 Tính và lựa chọn búa đóng cọc.
 Mô tả biện pháp đóng cọc.
3 – Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc:

 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống hoặc bệ đỡ
ván khuôn.
 Kiểm tra bài toán ván khuôn đáy theo cường độ và
biến dạng.
4 – 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 :

Chiều sâu mực nước thi công tại tim trụ :Hn=3m
Chiều cao cọc phía trên mặt đất : Lc2 = Hn- H1-0,5= 1 m
Chiều cao bệ cọc : H1 = 1,5m.
Kích thước thân trụ : 2,4 x 6,8 m.
Kích thước mũ trụ : 2,4 x 6,8 m ( bằng thân trụ).
Cọc 30x30. Sức chịu tải Ptk = 2T/m.
----------------------------------------

SVTH:

Page 4


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

CHƯƠNG 2 :
SƠ LƯC TRÌNH TỰ THI CÔNG
1. Công tác định vị hố móng :

Vì ở đây mực nước thi công thay đổi khá lớn trên suốt
mặt cắt ngang của sông nên ở những nơi có mực nước
nông, không có thông thuyền để xác định vị trí tim trụ có
thể dựa trên những cầu tạm bằng gỗ, trên đó tiến hành
đo đạc trực tiếp và đánh dấu vị trí dọc và ngang của móng.
Để tránh va chạm trong thi công làm sai lệch vị trí thì nên có
các cọc định vị đóng cách xa tim móng. Khi đo đạc bằng
máy, có thể dựa trên những sàn đặt trên các cọc gỗ
chắc chắn, đóng xung quanh các cọc định vị này.
Với những móng đặt ở những chỗ nước sâu, công tác
định vị phải làm gián tiếp. Tim của các trụ được xác định
dựa vào các đường cơ tuyến nắm trên hai bờ sông và các
góc ∝, β tính ra theo vị trí của từng trụ (Phương pháp tam
giác ). Ta phải tiến hành làm cẩn thận và kiểm tra bằng
nhiều phương pháp để tránh sai số ảnh hưởng tới cấu tạo
của công trình bên trên thi công sau này.

Hình : Xác định tim trụ cầu bằng phương pháp tam giác
2- Công tác chuẩn bị mặt bằng, bố trí công trường
:
-

Cần bố trí mặt bằng hợp lý để công việc thi công được
tiến hành thuận lợi.

-

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

SVTH:

Page 5


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

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.

3. Thi công trụ cầu :

Sau khi đã tiến hành các bước tổng quát như trên như :
xác định vị trí tim trụ cầu, chuẩn bị nguyên thiết bị vật liệu,
…….quá trình thi công trụ được tiến hành theo các bước sau:
Bước 1 :
- Định vị xà lan, nạo vét đất trong phạm vi thi công trụ.
- Vận chuyển cọc, búa, và cần cẩu đến vị trí thi công,
dựng khung định vị, làm các hệ cụm đầu cọc ở các tầng
của khung định vị.
- Dùng cẩu lắp giá búa, tiến hành đóng cọc đến đúng
cao độ thiết kế , đóng đúng số cọc thiết kế. Trong quá trình
đóng cọc phải thường xuyên theo dõi độ nghiêng của cọc
và độ chối của cọc.
Bước 2 :
- Tiến hành đóng cọc ván thép làm vòng vây ngăn
nước trong phạm vi bệ trụ.
- Dùng bơm cao áp sói nước, vét bùn hố móng.
- Đổ đá mi và cát tạo phẳng .
Bước 3 :
- Tiến hành đổ bêtông bịt đáy theo phương pháp đổ
bêtông trong nước (phương pháp vữa dâng).
- Kiểm tra cao độ các lớp cát đệm, đặt các lồng thép
theo kỹ thuật.
- Xếp đá 4x6 theo đúng qui trình kỹ thuật.
- Kiểm tra cao độ của các lớp đá đã xếp, thả vòi bơm
vào ống.
- Bơm vữa theo các vị trí đã qui định, trong quá trình bơm
luôn kiểm tra sự lan tỏa của vữa xi măng thông qua các
ống lồng.

SVTH:

Page 6


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

- Khi lớp bê tông đạt cường độ Tiến hành hút nước làm
khô hố móng.
Bước 4 :
- Đập đầu cọc và xử lý cốt thép đầu cọc, vệ sinh đáy
móng.
- Dựng ván khuôn, lắp cốt thép bệ cọc, tiến hành đổ
bê tông bệ cọc.
- Khi bê tông bệ cọc đạt 70% cường độ, tiến hành thi
công phần thân trụ.
- Trong suốt quá trình thi công phải tiến hành bảo dưỡng
bê tông cho bến khi
bê tông đạt cường độ thì tháo dỡ
ván khuôn và các thiết bị thi công.
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

H n =3m

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 :

SVTH:

Page 7


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU
10500
9000

4500

b? móng

3000

vịng vây c?c ván
Trên mặt đứng, đỉnh vòng vây phải cao hơn mực nứơc thi

công tối thiểu là 0,7m. Chọn là 1m. Vậy cọc ván phải có
chiều cao tính từ mặt đất là 4m.
1.2

Chọn loại cọc ván:

Tổng chiều dài cọc ván cần thiết là (10.5 + 4.5)x2=30 m.
chọn lọai cọc ván do Hàn Quốc sản xuất. Còn cụ thể loại
nào thì sau khi xác định được nội lực ta sẽ chọn sau.
1.3 Xác định bề dày lớp BT bịt đáy :
Lớp bê tông bịt đáy được xác định từ điều kiện : Áp lực
đẩy nổi của nước lên lớp bê tông phải nhỏ hơn lực ma
sát giữa bê tông với hệ cọc và trọng lượng lớp bê tông
bịt đáy.
Bề dày lớp bêtông bịt đáy :
h≥

K.H.F.γ n
(F.γ c + n.U.f1 )

Trong đó :
K :hệ số an toàn, K = 1.3
H :chiều sâu cột nước tính từ đáy lớp bêtông bịt đáy
đến mực nước thi công
H =3 m
F :diện tích hố moùng, F= 10.5 x 4.5 = 47.25 m 2
γ n : dung trọng của nước, γ n = 1T / m 3

SVTH:

Page 8


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

f1 : ma sát giữa cọc với bêtông bịt đáy, f = 10T / m 2
U : chu vi moät cọc, U = 4 × 0,3 = 1,2 m
h>= (1.3x3x47.25x1)/(27x2.5+21x1.2x10)=0.58
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/F0 = 47.25/12.56= 3.7(ống)
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 :
q1 = γ b , H b .1 = 2,3.1.1 = 2,3 T / m

γ b =2,3 T/m3

Trong đó :

:Dung trọng của lớp BTBD.

Hb=1 m

: Bề dầy của lớp BTBD

1m

: Bề rộng của dải BTBD đang xét.

+ Áp lực đẩy của nước :
q2 = γ .H .1 = 1.3.1 = 3T / m

Trong đó :

γ =1T/m3

:Dung trọng của nước.

H=3m

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

1m

: Bề rộng của dải BTBD đang xét.

công.
Nội lực phaùt sinh trong dầm :
M max =

q1 − q2 2 2,3 − 3
.l =
.4,52 = −1, 772(Tm) => căng thớ trên.
8
8

Momen kháng uốn của dầm :
W=

b.hb 2 1.12
=
= 0,17 (m3 )
6
6

Yêu cầu ứng suất kéo phát sinh trong BTBD phải nhỏ hơn US
kéo cho phép của BT, sử dụng BT maùc 300 => [σ ]btk = 10 kG / cm 2

SVTH:

Page 9


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

σk=

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

M max 1, 772

=
= 10, 42 T / m 2 = 1, 04 kG / cm 2 < [σ ]btk = 10 kG / cm 2
W
0,17

Vậy lớp BTBD thỏa mãn điều kiện cường độ .
1.4 Tính độ ổn định của kết cấu vòng vây cọc ván
trong các giai đoạn thi công :
1.4.1 Giai đoạn 1 :
Vòng vây đã được đóng đến đáy sông, nhưng chưa đổ
betông bịt đáy.

cọc định vị
L=8m

hệthanh giằ
ng

cọc vá
n thé
p
lassen L=8m

chi ti?t A

bệcọc

chi ti?t C

hệkhung chố

ng
chi ti?t B

Với cách bố trí cọc định vị như trên thì cọc định vị không có
tác dụng chịu lực, mà áp lực sẽ truyền hết vào cọc ván
thép.
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 :

SVTH:

Page 10


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

MNTC

Thanh chống

P

1.00

pmax

pbq

3.00

O
Edb

1.0
Edc

t

Gọi t là chiều sâu ngàm cọc trong đất, chiều sâu này
được tính từ mặt trên của lớp 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 p lực thủy tónh (P):

p 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 tónh vì cọc ván xun qua
lớp đất sét nhão.

SVTH:

Page 11


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

•

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

1
P1 = × γ n × (H) 2 = 0.5 × 1× (3,0) 2 = 4,5 ( T / m )
2

Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một ñoaïn :
1
x1 = 3,0 = 1( m )
3
M1 = P1 × x1 = 4,5 × 1 = 4,5 ( T )

ã

P2 = n .(H).(t) = 1 ì 3,0 ì t = 3,0t

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

1
t
2

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

1.4.2.2 p lực thủy động (Pn):
Lực xung kích bình quân của nước chảy xác định theo công
thức :
m.v 2
P = K1.K 2 .
2g
n
bq

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 tôùc dòng chảy.

g=9.8 m/s2

gia tốc trọng trường.

Pbqn = K1.K 2 .

m.v 2
1.22
= 1, 4.1.
= 0, 285(T / m)
2g
2.9,8

Cách tâm O một đoạn : xn=

H
=1,5m
2

Momen gây lật đối với tâm O :
M n = Pbqn .xn = 0, 285.1,5 = 0.4275(T )

1.4.2.3 p lực đất chủ động (Edc=P6) :
Giả sử chiều sâu đóng cọc vẫn còn nằm trong lớp thứ hai
(t <5m) .
Hệ số áp lực đất chủ động :

Lớp 1:
2
0
2
0
Lớp 2: λ a = tg ( 45 − ϕ / 2 ) = tg ( 45 − 7,5 / 2 ) = 0.77

Dung trọng đẩy nổi của đất :
3
Lớp 1: γ dn = γ w − γ n = 1.52 − 1 = 0.52 ( T / m )

SVTH:

Page 12


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

1
1
P6 = .n c .λ a .γ dn .t 2 = × 1.2 × 0.84 × 0.5 × 12 = 0.26
2
2
Trong đó :
n c = 1.2 :hệ số áp lực chủ động của đất.
t =1

:Chiều sâu của cọc trong lớp 1

Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn :
x6 =

2
2
t=
3
3

2
M 6 = P6 × x 6 = 0, 26. = 0.17
3

Tương tự: với lớp 2:
γ dn = γ w − γ n = 1.741 − 1 = 0.741( T / m 3 ) .
1
1
P7 = .n c .λ a .γ dn .(t − 1) 2 = × 1.2 × 0.77 × 0.5 × (t − 1) = 0.4(t − 1)
2
2
Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn :
x 6 = (t − 1)
1
1
M 7 = .n c .λ a .γ dn .(t − 1) 2 = × 1.2 × 0.77 × 0.5 × (t − 1) 2 = 0.4(t − 1) 2
2
2
1.4.2.4 p lực bêtông (do TLBT của lớp BT bịt đáy ) :
P5 = γ c' .1.t.λ a .n c

Trong đó :
n c = 1.2 : hệ số áp lực chủ động của đất.
γ 'c : dung trọng đẩy nổi của bêtông trong nước
γ 'c = γ c − γ n = 2.5 − 1 = 1.5 ( T / m 3 )
P5 = γ c' .1.t.λ a .n c = 1.5 × 1 × t × 0.77 × 1.2 = 1.4 × t

Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn :
x 5 = 0,5t
M 5 = P5 × x 5 = 0.7 × t 2

1.4.2.5 p lực đất bị động (Edb=P4):
Hệ số áp lực đất bị động :
2
0
2
0
Lớp 1: λ a = tg ( 45 + ϕ / 2 ) = tg ( 45 + 5 / 2 ) = 1,18
2
0
2
0
Lớp 2: λ a = tg ( 45 + ϕ / 2 ) = tg ( 45 + 7,5 / 2 ) = 1, 29

SVTH:

Page 13


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Dung trọng đẩy nổi của đất :
3
Lớp 1: γ dn = γ w − γ n = 1.52 − 1 = 0.52 ( T / m )

1
1
P4 = .n c .λ a .γ dn .t 2 = × 0.8 × 1,18 × 0,52x12 = 0.25
2
2
Trong đó :
n c = 0,8 :hệ số áp lực đất bị động
t =1 :Chiều sâu của cọc trong lớp 1
Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn :
x6 =

2
2
t=
3
3

2
M 4 = P4 × x 4 = 0, 25. = 0.17
3

Tương tự: với lớp 2:
γ dn = γ w − γ n = 1.741 − 1 = 0.741( T / m 3 ) .

1
1
P8 = .n c .λ a .γ dn .(t − 1) 2 = × 0,8x1, 29 × 0.741(t − 1) 2 = 0.38(t − 1) 2
2
2
Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn :
x 8 = (t − 1)
1
1
M 8 = .n c .λ a .γ dn .(t − 1) 2 = × 0,8 × 1, 29 × 0.741x(t − 1) 2 = 0.4(t − 1) 2
2
2
1.4.2.6 Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật :
Điều kiện : M g .m ≥ M l
m = 0.88 : hệ số điều kiện làm việc (tra toán đồ 4.20 “Tính
toán và thiết kế thi công cầu”_Phạm Huy Chính), lấy cho
trường hợp hút toàn bộ nước ra khỏi hố móng tại nơi ngập
nước .
Momen gây lật :
n
M l = M1 + M 5 + M 6 + M 7 + M bq
= 4,5 + 0,7t 2 + 0,17 + 0, 4.(t − 1) 2 + 0, 4275

Momen giữ :
M g = M 2 + M 4 + M 8 = 1,5t 2 + 0,17 + 0, 4(t − 1) 2
Choïn t = 3,5 m (<5m), thay số vào ta có :
m.M g = 0,88.21,045 = 18,5 > M l = 16,17 (thoả)
Vậy chiều sâu đóng cọc ván cần thiết là 3,5m

SVTH:

Page 14


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

1.5 Kiểm tra độ bền của các bộ phận vòng vây :
1.5.1 Kiểm tra cọc ván thép :
Kiểm tra về mặt cường độ của tường cọc ván, hay đi thiết
kế tường cọc ván có cường độ để chịu lực do các áp lực
gây ra.
Cọc ván sử dụng là cọc cừ ván thép Larsen. Sơ đồ tính là
dầm đơn giản hai gối tựa, một gối tại vị trí tầng chống
ngang, gối kia cách đáy lớp bêtông bịt đáy 1 m. Sơ đồ như
hình dưới.
MNTC

Thanh chống

1.00

1.00

A
2.0

3.00

P1
=4,5t/m

p lực thủy tónh

1.0
O

3t/m²

1.0

B

Phản lực tại gối A :

∑ M ( B) = 0 ⇔ R .3 = 4,5.1 ⇒ R
A

A

= 1,5(T / m)

Momen uốn lớn nhất tại điểm đặt của lực P1:
1
1
M max = RA .2, 0 − .1.2, 02. .2, 0 = 1,5.2, 0 − 1,33 = 1, 67 (Tm/m)
2
3

Chọn loại cọc Larsen do Hàn Quốc sản xuất ( Oriental Sheet
Piling) :
Dimensions and Sectional
Properties

Dimensions
Section
Type

IA

Per Pile

Widt
h
(B)

HeiThickAvg Coatght
ness
ing Area*
(H)
(T)

mm

mm

400

85

m2/m

0.47

mm

8.0

Sectional
Area
(A)

Weight
(W)

cm2

kg/m

45.21

35.5

Per Linear Meter of Wall
Moment of Setion
Inertia
Mod-ulus
(Lx)
cm4

cm3

598

Sectional
Area
cm2/m

88

113.0

Weight
(W)

Moment of
Inertia
(Ix)

Section
Mod-ulus
(Zx)

kg/m2

cm4/m

cm3/m

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 = 1,67 x 0,4 =0,668(T.m)

SVTH:

Page 15


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Mômen kháng uốn của tiết diện là: W = 88cm 3. ứng
suất lớn nhất trong cọc cừ thép là:
σ max =

M 0,668ì 105
kG
=
= 759
2ữ
W
88

cm

(

)

ệựng suaỏt cho phép của thép là: [ σ] = 1900 KG cm2 . Vậy sử
dụng loại cọc trên để làm hố móng.
Tổng chiều dài của cọc là: l = 1+3 + 3,5 = 7,5(m)
Chu vi vòng vây là (9,3 + 4,5)x2=27,6 m. Vậy ta đóng như
sau :
Phương ngang ta đóng 24 cây.
Phương dọc đóng 12 cây .
Tổng cộng đóng 72 cây
1.5.2 Tính toán khung vành đai :
Dưới tác dụng của áp lực thủy tónh thì cọc ván thép sẽ
truyền lên hệ khung vành đai 1 lực bằng với phản lực tại
gối A : RA = 1,5(T / m) :
A

1.00

2.0
P1
=4,5t/m
1.0
3t/m²

B

Sơ đồ tính của vành đai cọc ván thép như hình vẽ dưới:
q=1,5T/m

Thanh vành đai dài

Thanh vành đai ngắn

Thanh chống

SVTH:

Page 16


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Đưa về sơ đồ tính vành đai như sau:
• Thanh vành đai dài:
q=1,5T/m
N3

N3
N1

N2

N2
3.10

3.10
9.30

N1
3.10

• Thanh vành đai ngắn:
q=1,5T/m
N1

N1
N3
2.25

N3

N4
2.25
4.50

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

Momen (T.m)

Phản lực gối tựa (T)
• Thanh vành đai ngắn:

SVTH:

Page 17


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Momen (T.m)

Phản lực gối tựa (T)
Để đơn giản cho quá trình thi công ta chọn cùng loại vật liệu
cho thanh vành đai dài và ngắn . Vì vậy ta thiết kế cho thanh
nào có nội lực lớn hơn. Từ biểu đồ nội lực ta lấy thanh
vành đai dài để thiết kế.

Mômen lớn nhất (tại gối tựa):

M

=

Lực dọc (do thanh ngắn truyền qua N3):

N3

=

1,41(T.m)
1,3(T)

Chọn thép làm vành đai :
Thép sử dụng để làm vành đai là thép CT3, tiết diện chữ U
mã hiệu No30 ghép lại :
300
11

6.5

100

x

20
100

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

I 2015
=
= 183,181 cm3
y
11

ng suất lớn nhất:
σ max =

SVTH:

M N1 1,41× 105 1,3× 103
 kG 
 kG 
+
=
+
= 785,9
< σ = 1900
2÷ [ ]
2÷
W F
183,181
80,41
 cm 
 cm 

Page 18


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Vậy chọn thép chữ U mã hiệu No30 .
1.5.3 Tính toán thanh chống.
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 = 5,11 (T). Tiết
diện thanh chống ta chọn giống với hệ thanh vành đai :
300

11

6.5

100

x

20
100

ng suất trong thanh chống:
σ max =

N 5,11× 103
 kG 
 kG 
=
= 63,55
< σ = 1900
2÷ [ ]
2÷
F
80,41
 cm 
 cm 

Vậy thanh chống thỏa điều kiện cường độ .
1.5.4 Chọn búa đóng cọc ván :
Phương pháp sử dụng để hạ cọc ván ( cọc cừ Lassen)

vào trong đất cát hiệu quả nhất hiện nay vẫn là phương
pháp rung. Búa rung sử dụng là loại NVC-80SS của hãng
Nipped IND có các thông số sau :
Q=4,7 : Trọng lượng búa .
M=4100 kGcm : Momen lệch tâm lớn nhất.
ω =1100 (vòng/phút)=115 rad/s
A = 9,5mm
Ta phải kiểm tra để đảm bảo một số điều kiện sau để có
thể hạ cọc vào trong đất
+ Điều kiện 1 : Lực kích động phải đủ lớn để hạ cọc vào
trong đất :
Qd > α .T

Trong đó :
n

T = u.∑ fi '.hi = 0,97.1, 2.3,5 = 4, 074T : lực cản của đất tác dụng vào
i =1

cọc khi đóng đến 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 = 3,5m : chiều sâu cọc ngàm trong đất .

SVTH:

Page 19


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

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 .
Q + q + q p ≥ p.F

η1 <

Q + q + qp
Qd

< η2

q=35,5kg/m . 8,4m = 298,2kg :trọng lượng cọc
qp= 0 : trọng lượng các phần phụ tác dụng lên cọc
p=1,5 kG/cm2 : Trị số áp lực để hạ cọc
F=45,21cm2 : Diện tích tiết diện cọc
Qd= 55,72 T : Lực kích động của máy chấn động
η1 =0,15 và η2 =0,5 :Hệ số lấy cho cọc cừ ván thép

Thay vào :
Q + q + q p ≥ p.F ⇔ 4, 7 + 0, 298 ≥ 1,5.10 −3.45, 21 ⇔ 4,998 ≥ 0, 0678

η1 <

Q + q + qp
Qd

< η2 ⇔ 0,15 <

4, 7 + 0, 298
< 0,5 ⇔ 0,15 < 0, 089 < 0,5
55, 72

Chọn búa như trên là hợp lý .
2. Biện pháp thi công hệ móng cọc đóng :
2.1 Tính toán phân đoạn cọc.

Chiều sâu cọc trong đất là 42m, lớp bêtông bịt đáy dày
1m, đáy đài được đặt trên lớp BT bịt đáy, chiều sâu ngàm

SVTH:

Page 20


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

cọc trong đài (kể cả phần thép chờ) là 0.5m, tổng chiều
dài cọc là 45m. Cọc có tiết diện 30x30cm, do đó không thể
chế tạo được một cọc có kích thước như trên mà phải ghép
từ nhiều cọc nhỏ lại. Ta dùng loại cọc là 15m ghép lại. Các
vị trí mối nối không nên tập trung trên cùng một mặt
phẳng.
2.2 Tính và chọn búa đóng cọc :
Theo kinh nghiệm đóng cọc, để đóng được cọc vào trong
đất phải chọn búa có năng lượng xung kích lớn hơn hoặc
bằng 25 lần sức chịu tải cực hạn của cọc đơn. Sức chịu tải
của cọc đơn là Pgh . Với E là năng lượng của búa:
E ≥ 25Pgh (kGm)
Trong đó :
Po
(T)
k .m

Pgh =

Po=2T/m . 42m=84T : Sức chịu tải thiết kế của cọc .
k= 0.8

: Hệ số đồng nhất của đất

m=1:

: Hệ số điều kiện làm việc .
⇒ Pgh =

Po
84
=
= 105 T
k .m 1.0,8

⇒ E ≥ 25.105 = 2625kGm

Dựa vào đó ta chọn búa Deizel Vulcan 4N100 có các tính
năng kỹ thuật sau :
-

Năng lực xung kích của búa :

-

Trọng lượng búa :

Nh·n

träng lợng (KN)
Phần
Toàn bộ động

Búa
Vulcan
4N100

56,9

23,5

E=5880kGm
56,9 kN=5,69 T

Độ cao
rơi

Năng lợng

(m)

(kNm)

2,48

58,8

Số

nhát/ph
út

Chiều
cao
(m)

55,0

Heọ soỏ hieọu dụng của búa:
K=

Q+ q
E

Trong đó:
Q = 5690kG
q
đệm cọc .

SVTH:

: Trọng lượng búa .

: Trọng lượng của cọc, bao gồm cả mũ và

Page 21


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

q = 0,3.0,3.42.2,5 = 9, 45T = 9450kG
K=

Q + q 5690 + 9450
=
= 3,605
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× 9,450
=
×
2
5,69 + 9,450

1.65× 105 1.65× 105+ 150× 0.3

(

)

−2

= 2,37.10 m = 2,37cm

Trong đó:
q = 9,450( T ) : Trọng lượng cọc

n = 150(T/m2) : hệ số kể đến độ nảy đàn hồi của
bêtông.
H=2m chiều cao rơi tính đổi.
m = 1.65 : hệ số kể đến điều kiện làm việc của cọc.
Vậy độ chối thiết kế của cọc là 2,37 cm. Với giá trị này thì
hơi nhỏ, ta nên chọn loại búa có khối lựơng lớn hơn.
2.3 Mô tả biện pháp đóng cọc :
1- Tạo mặt bằng thi công
Xác định mặt bằng vị trí mố, trụ cầu cần đóng cọc với
diện tích đáp ứng được thiết bị của máy đóng cọc.
Mặt bằng thi công trụ được đóng vòng vây ván thép sau
đó bơm cát từ lòng sông vào trong vòng vây, cao độ mặt
bằng phải lớn hơn cao độ mực nước thi công (MNTC) ít nhất
là 1m, mặt bằng đầm chặt k=95% .
Dùng tấm bản bê tông dầy 20 - 30 cm kê chỗ đứng cho
máy đóng.
Hố móng có dạng hình chữ nhật, kích thước hố móng

làm rộng hơn kích thước thực tế theo mỗi cạnh là 0.75 m để
phục vụ thi công
2. Lắp đặt đường ray di chuyển giá búa
Do thời gian di chuyển giá búa, lắp cọc vào giá búa
chiếm 60% đến 70% thời gian đóng cọc, vì vậy phải bố trí ray
trên bình đồ sao cho khoảng cách di chuyển giá búa là ngắn
nhất và thời gian chi phi cho công tác này là ít nhất.

SVTH:

Page 22


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Yêu cầu đường ray phải đảm bảo giá búa luôn luôn có
thế chính xác và chắc chắn khi đóng và không cho phép
lún do là lún đều. Để thỏa mãn các yêu cầu đó trước khi
đặt tà vẹt 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 đặ 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) :
1

14

15

2

13

16

3

12

17

4

11

18

5

10

19

6

9

20

7

8

21

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:

Page 23


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Đóng nhanh yêu cầu an toàn lao động.
Theo dõi và ghi chép toàn bộ quá trình đóng cọc.
Thường xuyên kiểm tra độ nghiêng, lún để kịp thời điều
chỉnh.
3. Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc:
3.1 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống và hệ
đỡ ván khuôn:
Sử dụng ván khuôn gỗ, do bệ cọc nằm ngay trên lớp
bêtông bịt đáy nên không cần làm ván khuôn đáy bệ
mà chỉ có ván khuôn bên. Chiều cao bệ là 1.5m. Cấu tạo
của ván khuôn như hình dưới:
Thanh giằng

Tấm ván khuôn đứng

Thanh thép giằng

L2

L1

L1
Thanh gỗ nẹp

lực :

* Thành bên của ván khuôn chịu tác dụng của các

0,75m

p lực vữa
(p)

Lực dầm (f)Bt rơi từ trên
cao (q)

3.1.1 Xác định áp lực vữa (p) :
Bệ cọc có kích thước 1,5 x 3,0 x 7,8
=> thể tích của bệ là: Vb =33,93m3.

SVTH:

Page 24


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THI CƠNG CẦU

GVHD: Ths NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Tốc độ đổ bêtông là 4m 3/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(m 3)
Diện tích mặt cắt của bệ là: Sb = 3,0 x 7,8 = 23,4 (m2).
Chiều cao bêtông đổ được trong vòng 4h là: h = 16 / 23,4 =
0,684(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 .
Loại đầm sử dụng là đầm dùi có bán kính tác dụng là R =
0,75m > h = 0,684(m) (đầm trong)
Tốc độ đổ bê tông theo chiều cao là:
v=

( )

( )

4
= 0.11 m < 0.5 m
h
h
33,93

Nên công thức tính áp lực bên (p) của bêtông lấy như sau:

(

p = γh = 2,35× 0,684 = 1,607 T

m2

) = 1607( kG m )
2

3.1.2 p lực rơi của bêtông từ ống vòi voi là: p x = 400Kg/m2.

3.1.3 Lực tác dụng từ đầm chấn động là: f = 400K s = 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.
3.2 Thiết kế ván khuôn :
p lực lớn nhất tác dụng lên ván khuôn (tại đáy đầm dùi)
.
qmax = p + f + px = 1607 + 320 + 400 = 2327 (Kg/m 2).
p 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 2327 = 3025 (Kg/m2).

SVTH:

Page 25