ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU ( thuyêt minh

ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM
MỤC LỤC

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM
PHỤ LỤC HÌNH

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

CHƯƠNG 1 - NỘI DUNG, YÊU CẦU THIẾT KẾ
1.1 - NỘI DUNG THIẾT KẾ
1. Thể loại dầm và công nghệ: Thép nhịp giản đơn → hệ giàn

2. Số nhịp: 3 nhịp.
3. Thông số móng: 12 cọc khoan nhồi 1500mm.
4. Chiều dài cọc: L = 38,5 m → Tính từ đáy bệ.
1.2 - YÊU CẦU THIẾT KẾ
1. Tự chọn mực nước thi công, khổ thông thuyền, chiều dài nhịp, khổ cầu.
2. Chọn loại cọc ván, kích thước vòng vây (nếu có).
3. Tính chiều sâu đóng cọc ván, cân nhắc có dùng khung chống, bê tông bịt đáy hay
không? Nếu có, thiết kế kèm với cọc ván.
4. Phân đoạn cọc và chọn búa đóng cọc (cọc đóng), mô tả biện pháp thi công cọc.
5. Thiết kế ván khuôn đổ bêtông móng và thân trụ.
6. Lựa chọn biện pháp đổ và bảo dưỡng bêtông móng và thân trụ.
7. Tính toán tổ chức thi công kết cấu nhịp cầu.
8. Lập bảng tiến độ thi công cho trụ và kết cấu nhịp.

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM
CHƯƠNG 2 – ĐỊA CHẤT

1. Lớp 1: BÙN SÉT (CH) màu xám đen, xám xanh, nâu đen. Bề dày lớp 10,3m.
Chỉ tiêu cơ lý của lớp 1 như sau
- Thành phần hạt:
+ Hàm lượng % hạt bột

: 58,2
+ hàm lượng % hạt sét (<0,002)
: 41,8
- Độ ẩm (W%)
: 97,4
3
cm
- Dung trọng tự nhiên (ρ g/
)
: 1,46
- Tỷ trọng
: 2,66
- Hệ số rỗng
: 2,589
- Giới hạn chảy (LL %)
: 89,6
- Giới hạn dẻo (PL %)
: 34,8
- Chỉ số dẻo (PI)
: 54,8
- Độ sệt (LI)
: 1,14
25032'
- Góc ma sát trong – ba trục CU
:
- Trị số SPT
:0–2
2. Lớp đất 2:SÉT CÁT s(CL), màu xám xanh, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng. Bề dày
lớp 5,6m.
Chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 như sau:

- Thành phần hạt:
+ Hàm lượng % hạt cát
+ Hàm lượng % hạt bột
+ Hàm lượng % hạt sét (<0,002)
- Độ ẩm (W %

: 46,6
: 21,5
: 31,9

Độ sệt:B = 1.32
Lực dính đơn vị: C = 0.3KG/cm2.
Góc ma sát trong: ϕ = 23°
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.475g/cm3.
Giá trị SPT = 0
3. Lớp đất 2:
Lớp 2a:Lớp đất sét lẫn ít cát mịn, màu xám đốm vàng nâu, trạng thái rất rắn.

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

Bề dày trung bình :htb = 7 – 7.5m

Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.952g/cm3.
Giá trị SPT = 18
Lớp 2b:Lớp đất sét màu nâu vàng đốm xám, trạng thái rắn
Bề dày trung bình: htb = 2 – 2.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.977g/cm3.
Giá trị SPT = 22
Lớp 2c:Đất sét lẫn ít cát mịn, màu vàng nâu trạng thái rắn.
Bề dày trung bình:htb = 4 – 4.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.907g/cm3
Giá trị SPT = 12
4. Lớp 3:Đất sét pha cát, màu vàng nâu, trạng thái rắn.
Bề dày trung bình: htb = 2 – 2.5m
Độ sệt: B = 0.42
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.878g/cm3.
Giá trị SPT = 9
5. Lớp đất 4:
- Lớp 4a:Đất sét màu xám đen, trạng thái rắn.
Bề dày trung bình: htb = 2 – 2.5m

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.917g/cm3.
Giá trị SPT = 13
-

Lớp 4b:Đất sét màu xám đen trạng thái rắn

Bề dày trung bình: htb = 4 – 4.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.924g/cm3.
Giá trị SPT = 14
-

Lớp 4c:Đất sét màu xám đen, trạng thái rất rắn.

Bề dày trung bình: htb = 4 – 4.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.971g/cm3.
Giá trị SPT = 16
-

Lớp 4d:Đất sét màu xám đen, trạng thái rắn.

Bề dày trung bình: htb = 4 – 4.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.936g/cm3.
Giá trị SPT = 15

-

Lớp 4e:Đất sét lẫn ít cát mịn, màu xám đen, trạng thái rất rắn.

Bề dày trung bình: htb = 8 – 8.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.969g/cm3.
SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

Giá trị SPT = 17

CHƯƠNG 3 - BỐ TRÍ CHUNG
3.1 - ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN
Mực nước thấp nhất:
Htn = -0,4 m.
Mực nước cao nhất:
Hmax = 1,1 m.
Mực nước thông thuyền
H= +0,1 m
Mực nước thi công
Htc= +0,6 m

Cao độ đỉnh trụ:
3,35 m
Cao độ đỉnh bệ trụ:
- 0,75 m
Cao độ đáy bệ trụ:
-2,75 m
Loại trụ:
Trụ thân đặc.
3.2 - KHỔ THÔNG THUYỀN
Khoảng không tuyền:
H = 3.5m.
Bề rộng thông thuyền dọc cầu:
B = 15m.
3.3 - CHIỀU DÀI CẦU
Chiều dài 1 nhịp dầm bê tông: 30m
Số lượng nhịp:
6 nhịp.
Khoảng cách khe hở 2 cấu kiện dọc cầu: 0.1m.
Chiều dài toàn bộ cầu:
30x6 + 0.1x7 = 180.7m.
3.4 - KHỔ CẦU
Số làn xe:
2 làn (ngược chiều).
Chiều rộng 1 làn:
3.5m.
Chiều rộng lan can cầu:
0.5m.
Chiều rộng khổ cầu:
3.5x2 + 0.5x2 = 8m.
SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU
3.5 - KÍCH THƯỚC TRỤ
3.5.1 - Cọc
Số lượng cọc trong 1 bệ:
Sô hàng theo phương ngang cầu:
Số hàng theo phương dọc cầu:
Chiều sâu cọc tính từ đáy bệ:
Kích thước cọc:
Khoảng cách giữa tim 2 cọc:
Khoảng cách từ tim cọc đến mép bệ:
3.5.2 - Bệ trụ
Chiều cao bệ trụ Hbệ:
Chiều rộng bệ trụ phương ngang cầu:
Chiều rộng bệ trụ phương dọc cầu:
3.5.3 - Thân trụ
Chiều cao trụ:
Chiều rộng bệ trụ phương ngang cầu:
Chiều rộng bệ trụ phương dọc cầu:
3.5.4 - Mũ trụ
Chiều cao xà mũ:
Chiều rộng mũ trụ phương ngang cầu:
Chiều rộng xà mũ phương dọc cầu:
3.6 - VẬT LIỆU SỬ DỤNG
Cường độ chịu nén của bêtông:

Khối lượng riêng của bêtông:
khi tính cường độ:
Môđun đàn hồi của bêtông:
Cường độ chảy dẻo của cốt thép:
Giới hạn ứng suất ở trạng thái sử dụng
Giới hạn ứng suất nén:
Giới hạn ứng suất kéo:
Trọng lượng riêng của thép:

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

8 cọc
2 hàng
4 hàng
L = 32,5 m
D = 1200 mm
3600mm
1500 mm
2000mm.
4500x3 + 2250x2 = 18000 mm.
4500x2 + 2250x2 = 13500 mm.
3000mm.
6000mm.
2000mm.
1200mm.
6000mm.
2000mm.
f’c = 28 Mpa.

γ = 0.25x10-4N/mm3;
γ = 0.245x10-4N/mm3
Ec = 0.043x24501.5x = 27592.8Mpa.
fy = 280Mpa.
0.45f’c = 0.45x28 = 12.6
0.5 = 0.5x = 2.645 Mpa.
γs = 7.85x10-5N/mm3

MSSV: 1251090504

Mpa.

Page


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

Hình 1: Sơ đồ bố trí cọc

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

`
Hình 2: Mặt cắt trụ cầu

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 10


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

Page 11


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

Hình 3: Sơ đồ bố trí chung toàn bộ

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 12


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

CHƯƠNG 4 - CÔNG TÁC CHUẨN BỊ
4.1 - CÔNG TÁC LÀM ĐẤT
Công tác làm đất là những công việc đào, đắp đất, đá trong xây dựng. Trong thi công
tác làm đất bao gồm: san ủi mặt bằng thi công, đào đất trong hố móng, đắp đất nền đắp
đầu cầu và đắp đảo nhân tạo phục vụ thi công.
Công tác làm đất phải đảm bảo yêu cầu thi công công trình đúng kích thước thiết kế,
mái đất ổn định, nền đắp đảm bảo độ chặt, không bị lún, nền đào giữ được trạng thái đất
nguyên khối.
Công tác làm đất được tiến hành bằng máy hoặc máy kết hợp với thủ công, khi khối
lượng đào đắp nhỏ có thể làm hoàn toàn bằng thủ công. Đối với mỗi loại đất việc đào,
vận chuyển và đắp nền có những mức độ khó khăn khác nhau.
4.2 - CÔNG TÁC BÊ TÔNG
Công tác bê tông bao gồm các nội dung công việc: chuẩn bị vật liệu, chế tạo hỗn hợp
vữa bê tông, vận chuyển vữa, đổ và đầm bê tông, bảo dưỡng bê tông.
Công tác bê tông chiếm tỉ trọng lớn trong các công tác thi công cầu và được thực
hiện ở hầu hết các hạng mục của công trình.
Công tác bê tông có vị trí quan trọng trong xây dựng nói chung và trong thi công cầu
nói riêng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của công trình và tiến độ thi công, tổ
chức thực hiện có hiệu quả công tác này đồng nghĩa với việc tạo nên hiệu quả sản xuất
của công trường.

Vữa bê tông sử dụng trên công trường cầu bao gồm một hoặc cả 3 loại sau:
- Vữa bê tông chế tạo tại chỗ bằng máy trộn di động.
- Vữa bê tông chế tạo tại trạm trộn cố định trên công trường.
- Bê tông tươi thương phẩm mua của nhà máy bê tông.
4.3 - CÔNG TÁC CỐT THÉP
Công tác cốt thép bao gồm cả cốt thép thường và cốt thép DƯL.
Công tác cốt thép bao gồm các công việc gia công cốt thép và lắp dựng khung cốt
thép của kết cấu BTCT.
Gia công cốt thép là chỉ chung các công việc: nắn thép, đo cắt, uốn các thanh cốt
thép.
4.4 - CÁC CÔNG TÁC CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG
a - Lán trại kho tàng
Do thời gian thi công khá dài, nên việc tổ chức kho bãi lán trại là rất cần thiết. Kho
bãi lán trại phải được xây dựng ở nơi khô ráo, an toàn và gần công trình nhằm đảm bảo
việc quản lý, bảo quản nguyên vật liệu và máy móc thi công.
Dùng máy san, máy ủi kết hợp nhân công để dọn dẹp mặt bằng bãi thi công. Mặt
bằng phải bằng phẳng, đủ rộng để bố trí vật liệu, máy móc thi công.
SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 13


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

b - Nguyên vật liệu
Các loại vật liệu được vận chuyển đến công trường và tập kết vào kho bãi, quá trình

cung ứng vật liệu phải đảm bảo tính liên tục, đảm bảo các thông số kỹ thuật về yêu cầu
vật liệu.
c - Nhân lực và máy móc
Nhân lực máy móc được huy động đầy đủ đảm bảo cho công trình kịp tiến độ xây
dựng.
Về nhân lực: bên cạnh đội ngũ kỹ sư có trình độ và công nhân lành nghề, đơn vị thi
công còn có thể tuyển thêm nguồn nhân công tại địa phương để đẩy nhanh tiến độ thi
công.
Về máy móc: Đơn vị thi công có đủ các thiết bị thi công, từ các loại máy nhỏ như
máy hàn, máy cắt, máy phát điện đến các loại máy lớn như máy cẩu, máy khoan, xà lan.
4.5 – Công tác định vị tim mố trụ
- Công tác định vị tim trụ nhằm đảm bảo cho trụ nằm đúng vị trí mà ta thiết kế khi
thi công việc này được tiến hành đầu tiên và luôn kiểm tra quá trình thi công.Để
xác định được chính xác ta dùng phương pháp tam giác để đo đạc và định vị
- Trình tự như sau :
+ Trước hết cắm được trục của trụ qua 2 điểm chính xác là 2 tim mố (dựa v ào hệ
thống cọc mốc của lưới tam giác ta xác định được tim mố l điểm O ta lấy cách Mố 1
một khoảng 10m vì sau ny cịn thi công mố )
+ Từ điểm O ta mở 1 góc 90 0 so với phương vuông góc của tim cầu về 2 phía lấy 2
điểm A và B cách O một khoảng cố định OA = OB = 20m
+ Gọi C là tim của trụ số 1 mà ta cần thi công trụ ta có:

- Tg

α

=

OC
OA

⇒ α = arctgα

0

+ Tương tự cho trụ 2 và 3 tương ứng với D v E
20m

A

20m

O

C
Moá1

T1

D
T2

E
Moá2

B

Hình 4: Xác định tim trụ cầu bằng phương pháp tam giác
SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 14


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

-

Vậy đặt máy kinh vĩ I tại vị trí O hướng theo tim cầu,đặt máy kinh vĩ II tại A

-

hướng về O,sau đó mở 1 góc
giao hai hướng đó tai C là tim của trụ 1 và tương
tự
Kiểm tra lại vị trí C bằng cách đặt máy kinh vĩ số II tại B hướng máy về O rồi mở

α

α

1 góc .giao 2 hướng của máy 1 và 2 ta xác định được tim của trụ.Công tác định
vị tim trụ phải nhằm đảm bảo đúng vị trí và kích thước của trụ cần thi công được
thực hiện trong quá trình thi công.Để định vị tim trụ ta dùng phương php tam giác
được nêu trên hình vẽ
CHƯƠNG 5 - THIẾT KẾ VÒNG VÂY CỌC VÁN THÉP
5.1 - GIỚI THIỆU VÒNG VÂY NGĂN NƯỚC

Để thi công bệ móng trong khu vực ngập nước cần có biện pháp ngăn không cho
nước thâm nhập vào trong khu vực thi công. Vị trí thi công có thể ở cách xa bờ và chiều
sâu ngập nước đến hơn 4,5 m.
Tùy thuộc vào địa hình thi công, độ lớn của bệ móng, chiều sâu ngập nước, địa chất
mà có thể sử dụng một trong những dạng vòng vây sau như:
- Đê, đập ngăn nước.
- Vòng vây đất.
- Vòng vây cọc ván.
- Thùng chụp.
5.2 - VÒNG VÂY CỌC VÁN THÉP
Vòng vây cọc ván thép là loại kết cấu ngăn nước dùng phổ biến trong thi công cầu.
Ưu điểm của dạng vòng vây này là độ cứng lớn có thể dùng trong điều kiện ngập sâu
trên 10m nước, kích thước vòng vây không hạn chế, kết cấu gọn ít chắn dòng, sử dụng
được nhiều lần. Phạm vi áp dụng của vòng vây và cọc ván thép là tầng đất đủ dày cho
phép đóng ngập với độ sâu sao cho không bị xói hở thân cọc.
5.2.1 - Thiết kế vòng vây cọc ván
a. Kích thước vòng vây:
Chiều sâu sâu mực nước thi công, chọn Hn = 4,5 m.
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 > 0.70cm , chọn kích thước vòng vây
cọc ván như sau:

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 15


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

Hình 5: Kích thước vòng vây cọc ván
Trên mặt đứng, đỉnh vòng vây phải cao hơn mực nước thi công tối thiểu là 0.7m.
Chọn là 1m. Vậy cọc ván phải có chiều cao tính từ mặt đất là 5,5m.
b. Chọn loại cọc ván:
Tổng chiều dài cọc ván cần thiết là (15,5+20)x2 = 71 m. Chọn loại cọc ván do Hàn
Quốc sản xuất. Còn cụ thể loại nào thì sau khi xác định được nội lực ta sẽ chọn sau.
c. Xác định bề dày lớp BT bịt đáy
Bê tông bịt đáy có vai trò quan trọng:
- Giữ ổn định nền phía dưới đáy móng chống áp lực đẩy nổi.
- Ngăn kín nước từ phía đáy hố móng.
- Tạo mặt bằng thi công bệ móng.
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.
Chiều dày lớp bê tông bịt đáy được xác định căn cứ vào khả năng chống áp lực đẩy
nổi của nước.
Khi xét đến dính bám của bê tông với đầu cọc và các cọc ván thép xung quanh hố
móng, chiều dày lớp bê tông bịt đáy được tính theo công thức.
SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 16


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

h≥

K.H.F.γ n
(F.γ b + n.U.f1 )

Trong đó:
K : hệ số an toàn, K = 1.3
H= 4,5 m.
F : diện tích hố móng, F = 15,5×20 = 310 m2

γn
γb

γ n = 1T / m3
: dung trọng của nước,

γ b = 2.5T / m3
: dung trọng của bê tông,

f1

f1 = 10T / m 2

: ma sát giữa cọc với bêtông bịt đáy,
n: số lượng cọc khoan nhồi; n = 12 cọc.
U: chu vi một cọc, U =π.D = 3.14×1.5=4.71 m.
h≥

1.3 × 4.5 × 310 ×1
= 1.35 ( m )

(310 × 2.5 + 12 × 4.71×10)

Chọn lớp bêtông bịt đáy dày m=1.5 m
Tiến hành đổ bêtông bịt đáy theo phương pháp vữa dâng :
Bán kính hoạt động của ống :

R=2

m.

Fo = π× R 2 = π× 22 = 12.56 m 2

Diện tích hoạt động của một ống :
F
310
n=
=
= 24.68
Fo 12.56
Số ống cần thiết :
(ống)
Vậy ta chọn 25 ống.
Sau khi xác định bề dầy lớp BT bịt đáy đủ điều kiện ổn định, ta kiểm tra điều kiện
cường độ cho lớp BTBD:
Tách 1 dải BTBĐ rộng 1m dọc theo đường tim trụ theo hướng thượng-hạ lưu có
chiều dài nhịp bằng khoảng cách giữa 2 cọc ván thép.

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 17


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

Hình 6:Sơ đồ tính đối với lớp bê tông bịt đáy
Trọng lượng bản thân của lớp BTBĐ :
q1 = γb×Hb×1=2.5×1.5×1=3.75T/m
Trong đó :

γb

=2.5T/m3 : Dung trọng của lớp BTBĐ.
Hb=1.5m
: Bề dày của lớp BTBĐ
1m
: Bề rộng của dải BTBĐ đang xét.
Áp lực đẩy của nước:
q2 = γ×H×1=1×4.5×1=4.5 T/m
Trong đó :
γ
=1T/m3
: Dung trọng của nước.
1m

: Bề rộng của dải BTBD đang xét.

Nội lực phát sinh trong dầm :
M max =

q1 − q2 2 3.75 − 4.5
l =
× 4.52 = −1.898(Tm)
8
8

=> căng thớ trên.

Momen kháng uốn của dầm :
W =

bhb2 1×1.52
=
= 0.375( m3 )
6
6

Yêu cầu ứng suất kéo phát sinh trong BTBĐ phải nhỏ hơn ứng suất kéo cho phép

[σ ]btk = 65 kG / cm2
của bê tông, sử dụng bê tông M200 =>

.

M
1.898
σ k = max =

= 5.06T / m3 = 0.506kG / cm2 < [σ ]btk = 65kG / cm2
W
0.375

Vậy lớp BTBĐ thỏa mãn điều kiện cường độ .

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 18


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

d. Tính độ ổn định của kết cấu vòng vây cọc ván trong các giai đoạn thi công:
Giai đoạn 1:
Vòng vây đã được đóng đến đáy sông, nhưng chưa đổ bê tông bịt đáy.

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 19


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

Hình 7: Mặt bằng hệ vòng vây cọc ván
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.

Giai đoạn 2:
Đã đổ bê tông bịt đáy và hút cạn nước hố móng. Sơ đồ chịu lực của cọc ván thép
như sau:
SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 20


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

Hình 8: Sơ đồ chịu lực của cọc ván thép
Gọi t là chiều sâu ngàm cọc trong đất. Khi có lớp bêtông bịt đáy, t được xác định từ
điều kiện đảm bảo ổn định chống quay của tường cọc ván
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.
Áp lực thủy tĩnh (P):
Giả sử cọc ván chỉ đóng đến lớp thứ thứ nhất, thì toàn bộ chiều cao cọc ván ngập
trong nước đều bị ảnh hưởng của lực thủy tĩnh.

Hình 9: Biểu đồ áp lực thủy tĩnh
P1 =

1
1
γ n H 2 = × 1× 4.52 = 10.125(T / m)
2
2

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 21


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM
x1 =

1
× 4.5 = 1.5(m)
3

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

M 1 = P1 × x1 = 10.125 ×1.5 = 15.19(Tm)
P2 = γ n × H × t = 1× 4.5 × t = 4.5t

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

1
x2 = t
2

1
M 2 = P2 x2 = 4.5t × .t = 2.25t 2
2

Áp lực đất chủ động (Edc=P6) :
Giả sử chiều sâu đóng cọc vẫn còn nằm trong lớp thứ nhất.
Hệ số áp lực đất chủ động:

λa = tg 2 (450 − φ / 2) = tg 2 (450 − 23 / 2) = 0.438
Dung trọng đẩy nổi của đất :

γ đn = γ w − γ n = 1.475 − 1 = 0.475(T / m3 )
p6 = 0.5 × nc × λa × γ dnt 2 = 0.5 ×1.2 × 0.438 × 0.475 × t 2 = 0.125t 2
Trong đó :
nc = 1.2
:hệ số áp lực chủ động của đất.
t
:Chiều sâu của cọc trong đất.

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

2
2
x6 = t = × t
3
3
M 6 = P6 × x 6 = 0.125t 2 ×

2
t = 0.083t 3
3

Áp lực bêtông (do TLBT của lớp BT bịt đáy):

P5 = γ 'b .(1).t.λ a .n c
Trong đó :

n c = 1.2

: hệ số áp lực chủ động của đất.

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 22


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

γ 'b

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

: dung trọng đẩy nổi của bêtông trong nước.

γ 'b = γ b − γ n = 2.5 − 1 = 1.5 ( T / m 3 )

P5 = γ 'b .1.t.λa nc = 1.5 ×1× t × λa × nc = 1.5 × 1.5 × t × 0.438 ×1.2 = 1.18t
Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn :

x 5 = 0.5t
M 5 = P5 × x5 = 0.59t 2
Áp lực đất bị động (Edb=P4):
Hệ số áp lực đất bị động:

λb = tg 2 (450 + φ / 2) = tg 2 (45 + 23 / 2) = 2.28
P4 = 0.5nb λbγ dnt 2 = 0.5 × 0.8 × 2.28 × 0.475 × t 2 = 0.433t 2
Với nb=0.8 : hệ số áp lực bị động của đất.
Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn :

2
x4 = t
3
M 4 = P4 .x4 = 0, 289t 3
Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật:

M g .m ≥ M l
Điều kiện :

m = 0.88 : hệ số điều kiện làm việc (tra bảng 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 :

M 1 = M 1 + M 5 + M 6 = 0.083t 3 + 0.59t 2 + 15.19
Momen giữ :
M g = M 2 + M 4 = 2.25t 2 + 0.289t 3
Chọn t = 3m, thay số vào ta có :
SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 23


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

0.88M g = 22.85 > M l = 22.77
(thoả)
Vậy chiều sâu đóng cọc ván cần thiết là 3m
5.2.2 - Kiểm tra độ bền của các bộ phận vòng vây
a. 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 1m.
Phản lực tại gối A :

∑ M ( B) = 0 ⇔ R

A

1
× 5 = 10.125 × × 5 ⇒ RA = 3.375(T / m)
3

VA + VB = E

⇒ VB = E − VA = 10.125 − 3.375 = 6.75(T )
Sơ đồ làm việc của cọc ván thép là một dầm đơn giản, một đầu kê lên điểm O, đầu còn lại
kê lên gối cách mặt trên của bêtông bịt đáy 1 đoạn - 0,5m. Từ đó ta vẽ biểu đồ nội lực và
có:
Momen uốn lớn nhất tại điểm đặt lưc P1
2

M max

2 1 2 
1 2 
= RA × 5 × − ×  × 5 ÷ × 1.5 × ×  × 5 ÷ = 1.99(Tm)
3 2 3 
3 3 

Chọn loại cọc Larsen

Hình 10: Mặt cắt hình học của cọc ván thép Larsen.
Chọn loại mặt cắt số LS-IV, có bề rộng B = 400mm.

Mômen tác dụng vào mặt cắt này là:
M = Mmax×B = 1,99×0.4 = 0.796(T.m)
Mômen kháng uốn của tiết diện là: W = 88cm3.
Ứng suất lớn nhất trong cọc cừ thép là:
σ max =

M
0.796 ×105
=
= 904.5( Kg / cm 2 )
W
88

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

(6.4)
MSSV: 1251090504

Page 24


ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.s VÕ VĂN NAM

(

σ  = 1900 KG / cm2

)

Ứng suất cho phép của thép là:
. Vậy sử dụng loại cọc trên để làm
hố móng.
Tổng chiều dài của cọc là: L= 8,5(m)
Chu vi vòng vây là: (15,5+20)×2=71m. Vậy ta đóng như sau :
Phương ngang ta đóng (20000/400)×2 = 100 cây.
Phương dọc đóng (15500/400)×2 = 78 cây .
Tổng cộng đóng 178 cây.
b. Tính toán khung vành đai
Dưới tác dụng của áp lực thủy tĩnh thì cọc ván thép sẽ truyền lên hệ khung vành đai 1
lực bằng với phản lực tại gối A : RA = 3.375 T/m.
Biểu đồ nội lực được giải bằng SAP 2000 V.14 như sau :
Thanh vành đai dài:

Hình 11: Mô men của thanh vành đai dài(T.m)

Hình 12: Lực cắt của thanh vành đai dài(T.m)

Hình 13: Mô men của thanh vành đai ngắn(T.m)

SVTH: VŨ TRUNG KIÊN

MSSV: 1251090504

Page 25