Giáo trình Thi công cầu - Phần 1: Kết cấu phụ trợ và công tác đo đạc trong xây dựng cầu

CẦU Qua mơn học này, sinh viên cần nắm: - Các phương pháp cơ bản và trình tự thi cơng một cơng trình Cầu - Tính tốn lựa chọn các kết cấu phụ trợ và thiết bị thi cơng Cầu - Lập và lựa chọn phương án xây dựng cầu hợp lý - Lập kế hoạch tổ chức thi cơng Cầu 1.1.3. NỘI DUNG CHỦ YẾU CỦA MƠN HỌC Nội dung mơn học bao gồm: - Những vấn đề chung trong cơng tác xây dựng cầu như : Đo đạc, tổ chức thi cơng và quản lý xây dựng - Những phương pháp, cơng nghệ cụ thể như xây dựng mố trụ, xây dựng kết cấu nhịp cầu thép, cầu BTCT Mơn học gồm 6 phần : + Phần I : Kết cấu phụ trợ và cơng tác đo đạc trong xây dựng cầu + Phần II : Xây dựng kết cấu mố trụ cầu + Phần III : Xây dựng kết cấu nhịp cầu BTCT + Phần IV : Xây dựng nhịp cầu thép và thép liên hợp bản BTCT + Phần V : Xây dựng cầu dây, cầu treo + Phần VI : Tổ chức và quản lý xây dựng cầu Để học tốt mơn học, yêu cầu sinh viên ngồi việc học tập ở trên lớp, đọc giáo trình, cịn phải tham khảo thêm : - Các quy trình về thi cơng và kiểm định - Các quy định về khai thác quản lý cầu - Các thiết kế thi cơng cầu - Các báo cáo thử nghiệm cầu - Các thiết kế sửa chữa, tăng cường cầu 1.2. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CẦU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.2.1. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH XÂY DỰNG CẦU TRÊN THẾ GIỚI Cầu là một cơng trình nhân tạo nên lịch sử phát triển của nĩ gắn liền với lịch sử phát triển của xã hội lồi người, chính vì vậy cơng trình cầu cĩ từ rất cổ xưa. Cùng với sự phát triển của xã hội lồi người, kỹ thuật xây dựng cầu dần dần được hồn thiện qua quá trình lao động sáng tạo của con người từ trước cho tới nay. Hình I.1.1. Hình ảnh cầu dầm thời sơ khai Hình I.1.2. Hình ảnh cầu cầu phao sơ khai (minh hoạ) Thời kỳ trước cơng nguyên, cầu làm bằng vật liệu gỗ, đá là chủ yếu. Hình I.1.3. Cầu StoneBridge (Yemen) Hình I.1.4. Cầu Gard (Pháp) thế kỷ 13 TCN Thời kỳ chiếm hữu nơ lệ, cầu gỗ và đá vẫn là chủ yếu nhưng vượt nhịp lớn hơn. Thời kỳ La Mã cổ đại, chủ yếu là cầu gỗ cĩ dạng dầm, vịm. Sau đĩ với nhiều kinh nghiệm hơn, người ta đã xây dựng các cơng trình bằng đá vượt nhịp lớn hơn như cung điện, đền đài,... Đến thời kỳ La Mã, giao thơng khá phát triển và đã cĩ rất nhiều cầu đá, đặc biệt là loại cầu cĩ hình vịm bán nguyệt. Hình I.1.5. Cầu Kintaikyo (Nhật) Hình I.1.6. Cầu An Tế (Trung Quốc) năm 605 Hình I.1.7. Các cầu Florene (Italia) Thời kỳ phong kiến, do tính chất nền kinh tế tự cung tự cấp cùng với sự cản trở tơn giáo nên ngành giao thơng trong đĩ cĩ cơng trình cầu hầu như khơng phát triển gì. Đến giai đoạn cuối cùng của chế độ phong kiến do cĩ sự buơn bán trao đổi hàng hố và chiến tranh nên cơng trình cầu được xây dựng nhiều. Nĩi chung các kết cấu cầu thời kỳ này vẫn cịn đặc điểm tương tự các kiểu cầu thời kỳ La Mã như nhịp ngắn, trụ lớn. Hình I.1.8. Cầu Busy ở Turin (Italia) Thời kỳ thủ cơng nghiệp tư bản chủ nghĩa phát triển từ giữa thế kỷ 16 dẫn đến sự biến đổi lớn về khoa học kỹ thuật. Trong những cơng trình đặc sắc phải kể đến cơng trình của anh em nhà Gubenman (Thụy Sỹ) làm năm 1757 cĩ nhịp dài 29m qua sơng Limat, cầu qua sơng Rhin cĩ 2 nhịp 59m và trên sơng Limat cũng cĩ cầu với nhịp 119m. Đĩ là những chiếc cầu dài nhất từ trước tới thời điểm này. Cầu đá cũng cĩ những tiến bộ mới như kích thước giảm xuống, bề rộng lớn hơn. Kết cầu vịm được xây dựng dạng mới hình elip như cầu Pont neuf. Hình I.1.9. Cầu Pon neuf dạng vịm ngắn (Pháp) Cuối thế kỷ 18, nền đại cơng nghiệp tư bản chủ nghĩa phát triển mạnh với các ngành luyện kim, chế tạo máy mĩc, khoa học kỹ thuật, các phương tiện giao thơng mới ra đời như đường sắt, đường thủy. Với các phương pháp thí nghiệm mới, lý luận về sức bền vật liệu, cơ học kết cấu, nhiều hệ thống cầu mới xuất hiện với nhịp lớn hơn và chịu tải trọng lớn hơn nhiều. Ở thời kỳ này đã xuất hiện cầu kim loại, cầu vịm bằng những thanh sắt được xây dựng đầu tiên ở Anh từ năm 1776 đến 1779, đĩ là cầu Ironbridge. Năm 1755-1799 ở Pháp đã cĩ bản thiết kế các cầu vịm gang. Cầu Neva được xây dựng từ năm 1842-1850 cĩ 7 nhịp, mỗi nhịp dài 45-47m. Hình I.1.10. Cầu IronBridge - cầu kim loại đầu tiên 1776-1779 (Anh) Đồng thời với sự ra đời của cầu vịm gang, cầu treo bằng thép cũng bắt đầu phát triển, nhất là ở các nước Anh, Pháp, Mỹ. Một số cầu treo lớn như: cầu qua vịnh Menai (Mỹ) xây dựng năm 1826 nhịp 177m, cầu Freiburg (Pháp) năm 1834 nhịp 265m, cầu qua sơng Kiev (Ukrania) năm 1847-1853 dài 710m, mỗi nhịp 134m. Hình I.1.11. Cầu qua vịnh Menai năm 1826 dài nhịp 177m (Mỹ) Trong thời kỳ đầu cầu vịm gang, cầu treo cĩ ý nghĩa lớn nhưng chưa giải quyết được những tồn tại lớn như: độ võng lớn, nhịp chưa dài, khơng chịu được tải trọng lớn vì lý luận tính tốn cịn hạn chế, chất lượng khơng cao. Do vậy đã dẫn đến nhiều đáng tiếc xảy ra. Hình I.1.12. Cầu Tacoma sụp đổ. Khi vật liệu thép ra đời, cầu dàn thép phát triển nhiều. Nước Nga là nước đầu tiên áp dụng lý thuyết vào tính tốn cầu. Đến nửa thế kỷ 19, đây là giai đoạn phát triển nhanh nhất của khoa học lý thuyết, đã thúc đẩy ngành xây dựng cầu phát triển. Thời kỳ này đã thiên về lý luận, cầu cĩ dạng biên cong, gãy khúc, phức tạp về mặt chế tạo cũng như thi cơng. Hình I.1.13. Cầu Firth of Ford nhịp 521 m. Tĩm lại, trong thế kỷ 19 đã cĩ những tiến bộ rõ rệt về mặt lý luận, cấu tạo, vật liệu cũng như phương pháp xây dựng đã tạo điều kiện cho sự phát triển vượt bậc về kỹ thuật làm cầu cho thế kỷ 20. Đến thế kỷ 20 cùng với bước tiến lớn trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, các nền cơng nghiệp phát triển đã làm cho ngành xây dựng cầu khơng ngừng phát triển và đạt những thành tựu lớn. Năm 1917 đã xây dựng cầu mút thừa nhịp dài nhất thế giới 549m ở Canada. Năm 1932 cầu Sydney Harbor (Úc) là cầu vịm thép nhịp 503m, được đặt ở vị trí nhạy cảm và đẹp nhất so với các cầu lớn khác và đã trở thành biểu tượng của nước úc. Hình I.1.14. Cầu Quebec dàn mút thừa, nhịp 549m (Canada) Hình I.1.15. Cầu Sydney biểu tượng của Úc Hình I.1.16. Cầu Golden Gate nhịp 1280m, xây dựng năm 1937 Hình I.1.17. Cầu Brooklyn (NewYork) Khi kết cấu bê tơng ứng suất trước ra đời tạo ra khả năng mới cho sự phát triển của cầu bê tơng ở nhiều nước trên thế giới cùng với lý thuyết ngày càng hồn chỉnh và phát triển khơng ngừng. Do vậy, ngành xây dựng cầu đạt được những bước tiến khổng lồ. Hình I.1.19. Cầu Gateway 1986 Hình I.1.20. Cầu Stormasunset 1998 Cùng với sự phát triển của kết cấu bê tơng, kết cấu thép vẫn được sử dụng mạnh mẽ nhờ những ưu điểm của nĩ. Hình I.1.21. Cầu Verezano nhịp 1289m năm 1964, lớn nhất ở Mỹ hiện nay Hình I.1.22. Cầu dây văng Tatara, nhịp 890 m lớn nhất thế giới, năm 1998. Trong những năm gần đây, nhiều dự án rất lớn về cầu đã hồn thành. Điển hình, cầu treo lớn nhất thế giới Gefyra đang được xây dựng bắc qua vịnh Corinh sẽ nối ở tây bắc Hy Lạp với Antirion ở Pelponnesia, đây là dự án khổng lồ tưởng chừng khơng thể thực hiện được nhưng đã khởi cơng năm 1998 cĩ tổng chi phí đầu tư là 800 triệu Euro và hồn thành năm 2004. Cầu Millau là cầu dây văng cao nhất thế giới với chiều dài 2.5km và tháp cao nhất là 340m cũng hồn thành năm 2004 tại Pháp. Hình I.1.23. Cầu dây văng Gerfyra khánh thành vào Olympic Athen 2004. Hình I.1.24. Cầu dây văng Milau cao nhất thế giới. Hình I.1.25. Cầu đường sắt Tây Tạng. Ngồi ra cịn cĩ thể kể đến các dự án đã và sắp được xây dựng như cầu dài nhất thế giới khoảng 12km nối giữa Thượng Hải và Cơn Minh đã được khởi cơng. Dự án cầu treo bắc qua eo biển Gibraltar đã được xây dựng mơ hình với chiều dài nhịp kỷ lục lên đến 5000m, dự án cầu Messina (Italia) cĩ nhịp chính đến 3300m khởi cơng năm 2005. Hình I.1.26. Cầu nối giữa Thượng Hải và Cơn Minh 1.2 tỷ USD. Hình I.1.28. Cầu Giralta nhịp chính 5000m, 15 tỷ USD, tổng chiều dài cáp >30 lần đường kính trái đất Nhìn chung, trên thế giới ngành xây dựng cầu đã cĩ những tiến bộ vượt bậc trên các mặt như: chương trình tính tốn được hỗ trợ rất mạnh từ ngành cơng nghệ máy tính phục vụ cho cơng tác thiết kế và thiết kế thi cơng; cơng nghệ thi cơng, máy mĩc thiết bị phục vụ thi cơng, vật liệu tiên tiến và đã xây dựng thành cơng rất nhiều cầu lớn như trên. 1.2.2. TÌNH HÌNH CHUNG CỦA NGÀNH XDC TRONG NƯỚC Thời kỳ cổ xưa, người Việt đã biết làm cầu tre, cầu gỗ, cầu đá, cầu gạch cĩ dạng đơn giản, vịm bán nguyệt bắc qua sơng suối nhỏ. Hình I.1.29. Cầu tre Việt Nam Hình I.1.30. Cầu Thê Húc cổ kính Hình I.1.31. Cầu chùa Hội An, trụ bằng đá, mặt cầu bằng gỗ Thời kỳ Pháp thuộc, cuộc kháng chiến chống Pháp đã hình thành hệ thống giao thơng đường bộ, đường sắt trong cả nước. Về cầu thép cĩ cầu Long Biên (Hà Nội) nhịp 130m với hình dáng con rồng nối bờ sơng Hồng, cầu Hàm Rồng (Thanh Hố) kết cấu 1 vịm thép 3 khớp dài 160m, cầu Tràng Tiền (Huế). Hình I.1.32. Cầu Long Biên, năm 1902 Hình I.1.33. Cầu Tràng Tiền ( Huế) Thời kỳ năm 1954 đến năm 1975, miền Bắc lập lại hồ bình, ta đã khơi phục và mở rộng hệ thống giao thơng. Ta đã thiết kế được cầu bê tơng cốt thép thường, ứng suất trước như cầu Phù Lỗ nhịp 18m. Vào những năm 1970, Việt Nam đã làm được cầu khung T bê tơng ứng suất trước cĩ nhịp đeo vượt khẩu độ 63m như cầu Rào, cầu Niệm (Hải Phịng). Tuy nhiên do cơng nghệ cịn hạn chế nên cầu Rào bị sập đã làm cho ngành xây dựng cầu chững lại để nghiên cứu cẩn thận hơn. Thời kỳ năm 1975 đến năm 1986, ta đã tự thiết kế cầu bê tơng cốt thép ứng suất trước nhịp 24m và 33m, cầu khung dầm nhịp 63m, cầu Thăng Long được xem là lớn nhất Đơng Nam Á thời đĩ. Hình I.1.34. Cầu Thăng Long, kết cấu nhịp 2 tầng, hồn thành năm 1985 Từ năm 1986 đến nay, trong trào lưu hội nhập kinh tế quốc tế, nhiều dự án cơng trình cầu lớn đã, đang và sẽ được đầu tư xây dựng. Nhiều cầu lớn đã được xây dựng xong như cầu Phú Lương (Hải Dương) dài 491m với 2 nhịp chính 102m được xem là mốc đánh dấu bước đột phá cơng nghệ đúc hẫng. Hình I.1.35. Cầu Phú Lương, thi cơng theo cơng nghệ đúc hẫng Nhật Hình I.1.36. Cầu Hiền Lương, thi cơng theo cơng nghệ đúc đẩy Hình I.1.37. Cầu dây văng Mỹ Thuận nối liên 2 bờ sơng Tiền Hình I.1.38. Cầu Kiền, thi cơng theo cơng nghệ lắp hẫng Nhiều cầu lớn đã và đang được xây dựng như cầu Thanh Trì (Hà Nội), cầu Bãi Cháy (Quảng Ninh), cầu Cần Thơ,... Hình I.1.39. Cầu Bãi Cháy, 1 mặt phẳng dây. Hình I.1.40. Cầu Cần Thơ nhịp 550m lớn nhất Việt Nam, đang xây dựng. 1.2.3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CƠNG NGHỆ XÂY DỰNG CẦU TRONG NƯỚC * Phương pháp thi cơng cầu tiên tiến hiện đại là đi theo các hướng chủ yếu sau: - Cơng nghiệp hĩa xây dựng. - Tổ chức thi cơng theo phương pháp tiên tiến khoa học. - Tận dụng điều kiện tại chỗ như vật liệu địa phương, nhân lực kết hợp với biện pháp thi cơng tiên tiến, ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật với kinh nghiệm sẵn cĩ. * Phương hướng phát triển của thi cơng cầu luơn gắn liền với sự phát triển chung của ngành cầu và ngành kết cấu và vật liệu mới: - Nghiên cứu sử dụng vật liệu mới: bê tơng chất lượng cao (HPC: High Performance Concrete), thép chất lượng cao (HPS: High Performance Steel), polymer cốt sợi (FRP: Fiber Reinforced Polymer),... - Tìm kết cấu mới, kết cấu tối ưu. - Nghiên cứu các phương pháp tính tốn truyền thống để tính tốn cho các kết cấu mới, các phương pháp tính tốn mới,... - Áp dụng mạnh mẽ cơng nghệ thơng tin: thiết kế tối ưu, tự động hĩa thiết kế,... - Định hình hố: dầm, mố trụ,... - Cơng nghiệp sản xuất và cơ giới hĩa thi cơng. 1.3. ĐIỀU KIỆN VÀ NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN TRONG XÂY DỰNG CẦU 1.3.1. ĐIỀU KIỆN THI CƠNG 1. Điều kiện địa lý, khí hậu và thủy văn Nước ta cĩ hình thù chữ S trải dài từ bắc đến nam, phía tây là núi, phía đơng là bờ biển nên cĩ rất nhiều sơng suối cắt ngang. Các sơng này cĩ độ dốc lịng sơng lớn, vận tốc, lưu lượng nước rất lớn nhất là về mua mưa lũ dâng lên rất cao và nhanh nhất là khu vực miền trung gọi là lũ quét gây rất nhiều thiệt hại cho nền kinh tế thậm chí cả sinh mạng con người. Khí hậu giĩ mùa nhiệt đới ẩm gần biển nên mức độ ăn mịn và phá hoại của mơi trường đến vật liệu xây dựng cầu rất nhanh và mạnh. Địa chất hết sức phức tạp, nhiều vùng cĩ đá gốc xen kẽ đất yếu (Khu vực đồng bằng trung bộ) gây rất nhiều khĩ khăn khi thi cơng, nhiều vùng cĩ chiều dày lớp đất yếu rất lớn nên khĩ cĩ thể xây dựng hoặc phải cĩ những loại thiết bị đặc chủng khi xây dựng cơng trình cĩ quy mơ lớn. 2. Điều kiện kinh tế - xã hội Điều kiện xã hội nước ta hiện nay tương đối ổn định, kinh tế đang phát triển tạo điều kiện cho ngành xây dựng cầu phát triển. Nền kinh tế quốc dân phát triển, thu nhập bình quân đầu người tăng, nguồn vốn ngân sách tăng do đĩ nguồn vốn dùng cho xây dựng cơ bản (hạ tầng giao thơng vận tải) tăng lên rất nhanh để đáp ứng nhu cầu phát triển cho trước mắt và tương lai, kèm theo chính sách ưu tiên phát triển cơ sở hạ tầng coi giao thơng vận tải là ngành quan trọng cần được ưu tiên phát triển làm tiền đề phát triển các ngành kinh tế khác. 3. Điều kiện kỹ thuật, vật tư và thiết bị a.Về mặt kỹ thuật : hiện nay nhìn chung đã tiếp thu được cơng nghệ kỹ thuật thi cơng tiên tiến trên thế giới. b.Về vật tư : cĩ điều kiện tương đối thuận lợi là chủ động được hầu hết các loại vật tư dùng cho ngành cầu như cát, đá, xi măng, sắt thép ... cịn những loại vật tư khác chúng ta chưa sản xuất được mà phải nhập từ nước ngồi như cáp DUL, neo,... thì chỉ chiếm một phần nhỏ trong giá thành xây dựng. c.Về thiết bị thi cơng : đang gặp rất nhiều khĩ khăn cụ thể các thiết bị lớn, chuyên dụng đang thiếu trầm trọng cịn thiết bị nhỏ thì nhiều nhưng quá lạc hậu. 1.3.2. YÊU CẦU CƠ BẢN TRONG XÂY DỰNG CẦU 1.Về mặt kỹ thuật, chất lượng: cơng trình cầu là cơng trình quan trọng, nĩ liên quan đến khối lượng kinh phí rất lớn, sinh mạng nhiều người và cĩ ảnh hưởng trực tiếp đến nền kinh tế - xã hội một cách to lớn. 2.Về tiến độ: Tiến độ thi cơng cơng trình phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố chủ quan lẫn khách quan, liên quan trực tiếp đến hiệu quả kinh tế chung cho cả xã hội và liên quan trực tiếp đến chi phí của đơn vị thi cơng. Do đĩ cần phải đưa cơng trình vào sử dụng sớm để thu được hiệu quả kinh tế cao nhất. 3.Về mặt an tồn lao động: gồm an tồn lao động cho người, thiết bị và cơng trình do đĩ khi xây dựng cầu cần phải cĩ các biện pháp về an tồn lao động. 4.Về mặt mỹ quan: ngồi ý nghĩa về mặt giao thơng, cơng trình cầu cịn mang ý nghĩa về mặt xã hội, mỹ quan nhất là các cơng trình cầu trong thành phố và khu đơng dân cư. Do đĩ địi hỏi khi thiết kế lẫn thi cơng thì yêu cầu mỹ quan đặt lên hàng đầu. 5.Về mặt nhân lực: người cán bộ chỉ huy trên cơng trường cần phải cĩ chuyên mơn vững vàng và kinh nghiệm thi cơng kết hợp với lịng yêu nghề. Lực lượng cơng nhân cần cĩ tay nghề cao. Chương 2 CƠNG TÁC ĐO ĐẠC TRONG XÂY DỰNG CẦU 2.1. NỘI DUNG VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA CƠNG TÁC ĐO ĐẠC 2.1.1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA CƠNG TÁC ĐO ĐẠC Cơng tác đo đạc giữ vị trí rất quan trọng trong quá trình thi cơng. Nĩ được tiến hành từ khi bắt đầu thi cơng đến khi nghiệm thu để bàn giao cơng trình đưa vào sử dụng. Trong quá trình thi cơng, nếu đo đạc khơng chính xác thì xảy ra hậu quả rất nghiêm trọng làm ảnh hưởng đến quá trình thi cơng, cĩ thể kéo dài thời gian thi cơng, làm tăng kinh phí xây dựng, cĩ khi phải sửa đổi lại thiết kế hoặc phá bỏ bộ phận bị đo đạc sai. Chính vì vậy, trong quá trình xây dựng cầu tất cả các cơng tác đo đạc đều phải được tiến hành hết sức chính xác, nghiêm túc và phải được kiểm tra lại nhiều lần, nhất là cơng tác định vị tim mố, trụ và cao độ mố trụ. 2.1.2. NỘI DUNG CƠNG TÁC ĐO ĐẠC Đo đạc định vị nhằm đảm bảo chính xác về vị trí, kích thước từng bộ phận hay tồn bộ cơng trình và được thực hiện trong suốt quá trình thi cơng, cụ thể: - Xác định, kiểm tra lại các cọc mốc, cọc đỉnh, cọc tim cầu. - Cắm thêm các cọc mốc trên thực địa để định vị tim mố, trụ cầu. - Kiểm tra đo đạc trên thực địa từng phần riêng biệt của cơng trình để đảm bảo thi cơng đúng vị trí, kích thước theo hồ sơ thiết kế. - Kiểm tra lại hình dạng, kích thước các cấu kiện đúc sẵn được vận chuyển đến cơng trường. - Định vị trên thực địa để thi cơng các cơng trình phụ, tạm phục vụ thi cơng. - Cơng tác đo đạc cịn được tiến hành cho từng phần cầu đã thi cơng xong để phục vụ cơng tác nghiệm thu thanh tốn từng giai đoạn và trong một số trường hợp địa chất xấu cần phải quan trắc lún, biến dạng của các phần cơng trình đã xây dựng xong. 2.2. NHỮNG TÀI LIỆU LÀM CĂN CỨ ĐO ĐẠC Cơng tác đo đạc định vị trên cơng trường cầu được tiến hành theo hồ sơ thiết kế là các tài liệu sau: - Bình đồ khu vực cầu ghi rõ đường tim dọc cầu và đường vào cầu, tim mố, tim trụ và các vị trí mốc cao độ, mốc đường sườn. - Bản sơ đồ bố trí các mốc đỉnh và mốc cao độ của mạng lưới đo đạc kèm theo chú thích tỉ mỉ các đặc điểm cần thiết để vạch ra đường trục theo gĩc ngắm giao hội tại các tim trụ và tim các cơng trình khác của cầu Các tài liệu nĩi trên do cơ quan thiết kế lập ra và do ban quản lý dự án giao cho đơn vị thi cơng sau khi trúng thầu. Các cọc đường sườn phải được lập ở những vị trí sao cho phải tồn tại suốt thời gian thi cơng. Các cọc này cĩ thể đĩng bằng gỗ khi chiều dài cầu <100m và bằng cọc BTCT hoặc cọc thép khi chiều dài cầu thép khi chiều dài cầu >100m. Các mốc cao độ phải được chơn ở những nơi khơng bị ngập lụt và phải tồn tại khơng những trong thời gian thi cơng mà cĩ cịn phải sử dụng trong cả quá trình khai thác để quan trắc cơng trình. Các cọc mốc cao độ cĩ thể làm bằng bê tơng hoặc ống thép chơn sâu vào đất 0.30.5m và cao hơn mặt đất khoảng 0.10.15m. Với cơng trình lớn người ta cịn phải làm che chắn bảo vệ. Hình I.2.1. Mốc cao độ 2.3. PHƯƠNG PHÁP ĐO TRỰC TIẾP CHIỀU DÀI CẦU VÀ ĐỊNH VỊ TIM MỐ TRỤ CẦU 2.3.1. PHẠM VI ÁP DỤNG Đối với cầu cĩ chiều dài <100m thì cĩ thể xác định khoảng cách giữa các tim mố, trụ bằng phương pháp đo trực tiếp bằng thước thép hoặc thước cuộn kết hợp ngắm thẳng bằng máy kinh vĩ. Phương pháp đo trực tiếp chiều dài cầu và định vị tim mố, trụ cầu phụ thuộc loại cầu và điều kiện địa hình khu vực thi cơng. Phần cầu ở dịng sơng thì dùng cầu tạm để đo. 2.3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ 1. Đo trực tiếp định vị cầu nhỏ, cầu lớn và cầu trung khi cĩ thể đo trực tiếp được khoảng cách Đường tim cầu được xác định từ các cọc tim do cơ quan thiết kế lập ra theo hồ sơ thiết kế. Chiều dài cầu và khoảng cách giữa các tim mố, trụ được đo trực tiếp từ các cọc tim đĩ. Khi đo tiến phải tiến hành đo hai lần đi và về sau đĩ hiệu chỉnh kết quả đo theo nhiệt độ và độ dốc địa hình. Chú ý khi đo, trên hướng đo phải được dọn dẹp sạch sẽ các bụi cây, mơ đất hoặc các chướng ngại vật khác và phải dùng dây rọi để đánh dấu vị trí kéo thước gián đoạn. Tất cả các vị trí tim mố, trụ tốt nhất nên dẫn ra từ một cọc mốc tim cầu TC1 hoặc TC2. Tại các vị trí tim mố, trụ người ta đặt dụng cụ đo gĩc lấy gĩc vuơng để định vị đường tim dọc mố, trụ sau đĩ đĩng các cọc định vị ở thượng lưu và hạ lưu nếu mố, trụ nằm trên cạn hoặc đánh dấu trên sàn đạo khi mố, trụ nằm dưới nước. Hình I.2.2. Sơ đồ định vị mố trụ cầu nhỏ 2. Định vị cầu trung và cầu lớn khi cĩ đà giáo hay cầu tạm bên cạnh Khi thi cơng cầu ở khu vực mực nước nơng mà nhất là cầu được thay mới trên tuyến đường đang lưu thơng thì thơng thường phải làm cầu tạm phục vụ đảm bảo giao thơng. Khi đĩ, sử dụng cầu tạm này để định vị. Tại các cọc tim mốc ban đầu là A, B ta đặt máy kinh vĩ tại A, B mở một gĩc 90o ngắm hướng và đĩng đinh trên cầu tạm xác định hai điểm A' và B' sao cho AA' = BB'. Căn cứ và A' và B' trên cầu tạm người ta dùng thước thép đo khoảng cách đánh dấu được các điểm 1', 2', 3', 4'. Trong trường hợp cầu tạm song song với tim cầu chính thì tại các điểm 1', 2', 3', 4' ta đặt máy và mở gĩc 90o so với hướng A'B' khi đĩ giao điểm hướng ngắm này và trục dọc cầu là tim mố, trụ cầu cần tìm (các điểm 1, 2, 3, 4). Trong trường hợp cầu tạm xiên một gĩc so với cầu chính một gĩc  thì ta phải đo thêm hai gĩc  và  để tính được gĩc 2     . Vậy ta cĩ chiều dài cos '' ABBA  Các điểm 1', 2', 3', 4' cũng được tính khoảng cách tương tự như A'B'; sau đĩ tại các vị trí này mở máy một gĩc  hoặc  so với hướng A'B' để định hướng và đánh dấu các điểm 1, 2, 3, 4. Hình I.2.3. Sơ đồ định vị tim cầu bằng cầu tạm 2.4. PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP 2.4.1. PHƯƠNG ĐO CHIỀU DÀI CẦU VÀ ĐỊNH VỊ TIM MỐ TRỤ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAM GIÁC ĐẠC Nếu việc đo trực tiếp gặp nhiều khĩ khăn như sơng sâu, chiều dài cầu lớn mà việc làm đà giáo, cầu tạm sẽ rất tốn kém khi đĩ chiều dài cầu, tim mố trụ được xác định bằng phương pháp tam giác đạc và máy kinh vĩ. Mạng lưới tam giác đạc phải đáp ứng được các yêu cầu sau: - Tùy theo điều kiện địa hình mạng lưới cĩ thể là mạng tứ giác đạc hoặc khi cĩ bãi nổi trên sơng thì cĩ thể dùng mạng lưới trung tâm. - Gĩc của các tam giác trong mạng lưới khơng được nhỏ hơn 25o và khơng được >130o. - Mạng lưới cần phải bao gồm cả hai điểm định vị tim cầu ở hai bờ. - Các điểm của mạng lưới cần phải được đĩng bằng cọc cố định mà tốt nhất là chơn bằng ụ bê tơng như là mốc cao độ. Trong trường hợp chiều dài cầu <200m thì mạng lưới tam giác đạc cho phép chỉ cần lập 1 cơ tuyến, khi chiều dài cầu lớn hơn thì phải dùng 2 cơ tuyến trở lên. Chiều dài cơ tuyến nên lấy >1/2 chiều dài cần xác định qua sơng, độ chính xác khi đo cơ tuyến lấy gấp đơi khi đo thơng thường. Khi định vị mỗi tim mố, trụ được định vị bằng phương pháp giao hội ít nhất là 3 đường ngắm từ 3 đỉnh của mạng lưới và định vị qua 2 giai đoạn: - Định vị tạm thời: sau khi định vị ta dùng cọc tạm, bè, phao làm dấu.    1 2 3 4 3’ 4’ 1’ 2’ 1’ 2’ 3’ - Định vị chính xác: sau khi định vị thơ ta đĩng sàn đạo hoặc vịng vây ngăn nước để thi cơng, lúc này ta tiến hành định vị và đánh dấu trên các kết cấu chắc chắn, cố định này. Nếu gần nơi xây dựng cầu cĩ cầu cũ hay bãi nổi thì nên tận dụng đặt cơ tuyến trên cầu cũ hoặc trên bãi giữa. Hình I.2.4. Các sơ đồ mạng lưới tam giác đạc Ví dụ: Theo sơ đồ định vị trụ K ta cĩ các số liệu thiết kế: chiều dài AK và các gĩc 1,2,1, 2; tiến hành định vị như sau: đặt hai máy kinh vĩ tại I và II ngắm về A sau đĩ mở một gĩc 1,2, giao 2 đường ngắm này là tim trụ K. Máy kinh vĩ thứ 3 đặt tại A để điều chỉnh hướng cho K luơn nằm trên tim dọc cầu. Các điểm K' và K" được đĩng bằng cọc gỗ tại những nơi chắc chắn hoặc đánh dấu trên sàn đạo. Hình I.2.5. Sơ đồ định vị tim trụ bằng phương pháp giao hội tia ngắm     L1 L2 L3 A1 A2 A3 A4 A1 A2 A3 A4 Y X x y A1 A2 A3 A4 A1 A2 A3 A4    2.4.2. ĐO CHIỀU DÀI CẦU VÀ ĐỊNH VỊ TIM MỐ TRỤ CẦU CONG Đường tim cầu cong sẽ được lấy theo phương trình đường cong trục cầu. Đường trục dọc mố, trụ cầu thường được lấy theo hướng bán kính đường cong ngoại trừ một số trường hợp cá biệt. Để định vị tim mốc mố, trụ cầu cong ta cần căn cứ các số liệu sau: - Các yếu tố đường cong trục dọc cầu - Khoảng cách giữa các tim mố, trụ cầu - Lý trình điểm đầu và cuối của cầu - Đường tên của cung tương ứng với nhịp cầu Tùy theo điều kiện địa hình và quy mơ cầu mà cĩ thể chọn một trong các phương pháp sau: - Cầu nhỏ, cầu trung mà cĩ số nhịp <3 thì dùng phương pháp đa giác (Hình a) hay phương pháp tiếp tuyến cắm tim mố trụ tương tự cắm các điểm chi tiết trong đường cong (Hình b) - Đối với cầu cạn nên dùng phương pháp dây cung kéo thẳng (Hình c) hay phương pháp toạ độ cực (Hình d). Hình a Hình b Hình c Hình d Hình I.2.6. Các sơ đồ định vị cầu cong - Đối với cầu lớn thì dùng phương pháp giao hội tia ngắm từ các đỉnh của mạng lưới đo đạc. Khi dùng thước thép để định vị cầu cong thì sai số khơng được quá  0.5cm. Khi dùng phương pháp giao hội tia ngắm thì giao điểm của ba tia ngắm khơng được lệch quá 3cm. 2.4.3. PHƯƠNG PHÁP ĐO CAO ĐỘ MỐ, TRỤ CẦU - Ngồi đo đạc định vị được thực hiện trước và trong suốt quá trình thi cơng cịn phải đo đạc cao độ cơng trình. - Cơng tác đo cao được thực hiện bằng máy thủy bình. - Cao độ cơng trình phải thống nhất được dẫn về từ một mốc cao đạc. - Để việc dẫn cao đạc chính xác, nhanh chĩng thì cần lập hệ thống mốc cao đạc bổ sung phân bố thuận tiện trên cơng trường. Hệ thống mốc cao đạc chính và phụ liên hệ thống nhất với nhau. Mỗi bên mố bắt buộc phải cĩ một mốc cao đạc phụ. - Tồn bộ hệ thống mốc cao đạc với sai số theo quy trình là  20 L (mm) (L: khoảng cách cao đạc tính bằng Km) và <  10mm. - Việc đo cao độ được tiến hành đo 2 lần bằng máy thủy bình cĩ độ chính xác theo yêu cầu tương ứng. 2.5. ĐỘ CHÍNH XÁC KHI ĐO ĐẠC ĐỊNH VỊ Khi đo đạc cĩ rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sai số. Do đĩ trước khi đo phải chuẩn lại các dụng cụ đo và hiệu chỉnh chiều dài đo về các điểm sau: - Hiệu chỉnh về kết quả số đo nhiều lần. - Hiệu chỉnh chênh lệch nhiệt độ khi đo và lúc chuẩn dụng cụ. - Hiệu chỉnh về độ dốc mặt bằng của đường đo. Sai số đo dài khi lập mạng lưới tam giác đạc của cầu Chiều dài cầu (m) Sai số tương đối cho phép Khi đo chiều dài cầu Khi đo chiều dài cơ tuyến L 200m 1/5000 1/10000 200m  L 500m 1/15000 1/30000 500m  L 1000m 1/25000 1/50000 L 1000m 1/40000 1/80000 Sai số khi đo gĩc mạng lưới tam giác đạc phải tuân thủ theo bảng sau: Dạng sai số Chiều dài cầu L1000m Sai số khi đo gĩc đơn (s)  20  7  3  1.5 Sai số khi khép gĩc trong mỗi tam giác (s)  35  10  5  2 Đối với các cầu cĩ L<100m, khi đo khoảng cách giữa các cọc mốc định vị tim cầu và khoảng cách giữa các tim mố, trụ yêu cầu sai số khơng được lớn hơn 1/5000. Đối với các cầu cĩ L>100m thì sai số l cho lấy như sau: - Cầu dầm thép, BTCT thi cho phép xê dịch tim bệ gối với khoảng 5 cm. - Đối với cầu vịm, cầu khung kiểu cứng:   n Ln l 5.0 6000 - Đối với cầu vịm, cầu khung kiểu cứng cĩ kích thước bệ gối rất hạn chế thì:   n Ln l 5.0 10000 Trong đĩ : Ln : chiều dài nhịp cầu (cm) n: Số nhịp cầu. Mọi trị số đo khoảng cách phải được hiệu chỉnh về nhiệt độ và độ dốc mặt đất khu vực đo. Chiều dài cơ tuyến khi đo bằng thước thép tính theo cơng thức sau: d ln h lnttlnL o  . .)(0000125.0. Trong đĩ: L : Chiều dài cơ tuyến. n : số lần kéo thước l : Chiều dài thước đã chuẩn t : nhiệt độ thước lúc đo. to : nhiệt độ thước lúc chuẩn h : mức chênh lệch giữa các điểm đầu của thước trong mỗi lần kéo. d : đoạn dư. 2.6. ĐO ĐẠC CHI TIẾT TRONG QUÁ TRÌNH THI CƠNG CẦU Trong quá trình thi cơng cần phải định vị chính xác vị trí, xác định cao độ và kích thước từng bộ phận cơng trình, từng chi tiết để đảm bảo xây dựng cơng trình đúng vị trí, kích thước theo hồ sơ thiết kế được phê duyệt. Để tiến hành chính xác và kịp thời cơng tác này cần phải thực hiện tốt các cơng tác sau: - Nghiên cứu kỹ hồ sơ TKKT và hồ sơ TKBVTC để nắm rõ vị trí, hình dạng, kích thước và hình dạng của từng bộ phận cơng trình và yêu cầu tiến độ thi cơng. - Nghiên cứu kỹ tình hình địa hình, địa chất, thủy văn và mặt bằng thi cơng để lựa chọn phương án đo đạc tối ưu nhất, đảm bảo tính chủ động phục vụ kịp thời yêu cầu tiến độ thi cơng. - Xây dựng thêm các mốc cao độ phụ để làm căn cứ cho cơng tác đo đạc định vị, kiểm tra được nhanh chĩng, thuận lợi và chính xác. - Làm sẵn các dụng cụ đo đạc mẫu, các thanh mẫu, khung định vị để cơng tác kiểm tra tiến hành được nhanh chĩng. - Chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ đo đạc và kiểm tra độ chính xác của các dụng cụ đo đạc đảm bảo đo đạc nhanh chĩng và chính xác. - Cần nắm vững được các sai số cho phép theo quy định để khống chế chặt chẽ được sai số trong quá trình đo. Sau khi thi cơng xong từng hạng mục cơng việc hoặc tồn bộ cơng trình đều phải đo đạc các số liệu thực tế để phục vụ cơng tác nghiệm thu cầu và làm hồ sơ hồn cơng. Mọi số liệu đo đạc được ghi vào sổ nhật ký thi cơng cơng tác ngoại thiệp theo mẫu biểu đã quy định các văn bản viết về đo đạc. Tất cả các sổ cơng tác ngoại nghiệp, các sơ đồ, các số liệu cơng tác nội nghiệp sau khi hồn thành được lập hồ sơ lưu trữ của cầu Cần phải tiến hành đo đạc nghiệm thu ở các thời điểm sau: - Sau khi định vị xong các tim mố trụ cầu cầu bằng phương pháp tam giác đạc - Sau khi xây lắp xong các mĩng. - Sau khi xây lắp xong mố trụ tới cao độ thiết kế và đặt bệ kê gối - Khi thi cơng xong tồn bộ cơng trình để nghiệm thu bàn giao cầu cho cơ quan quản lý - Các số liệu về các mốc cao đạc và mốc đỉnh đặt ở khu vực cầu và tại các trụ - Bản sao biểu mẫu ghi các số liệu khảo sát độ lún và biến dạng của mố trụ 2.6.1. ĐO ĐẠC TRONG THI CƠNG MĨNG NƠNG - Đo đạc trong thi cơng mĩng nơng cần đáp ứng cả hai giai đoạn thi cơng là : đào hố mĩng và xây dựng mĩng. - Từ vị trí tim trụ, mố đã được xác định và dựa vào kích thước hố đào trong bản vẽ thiết kế tổ chức thi cơng, đĩng các cọc gỗ và dựng khung định vị xung quanh hố đào. Theo trục dọc và theo trục ngang của mĩng, đĩng những hàng đinh trên giá để khống chế vị trí. Giao điểm của dây căng theo hai trục này là vị trí tim mố, trụ. Ngồi ra cịn phải đĩng về hai phía của đường tim để xác định kích thước hố đào kích thước hố mĩng. vị trí thực của hố mĩng được xác định bằng quả dọi, dọi xuống từ các giao điểm các dây căng tương ứng kéo theo các đinh lấy dấu đĩng trên giá gỗ. - Sai số khi định vị mĩng khối là  5cm. - Sai số khi đào hố mĩng phải được đo đạc xác định lại để việc xây lắp được chính xác. - Đáy mĩng và đỉnh mĩng cần được cao đạc lại tất cả các gĩc. 2.6.2. ĐO ĐẠC TRONG THI CƠNG MĨNG CỌC 1. Định vị khi thi cơng đĩng cọc - Thường dùng phương pháp giao hội tia ngắm để xác định vị trí và đĩng 2 cọc đầu tiên, kết hợp với đo kiểm tra trực tiếp chiếu qua đường tim dọc và đường tim ngang của mố, trụ đã xác định từ trước. - Trong khi dựng cọc cần kiểm tra phương của cọc bằng máy kinh vĩ, trong suốt thời gian đĩng cọc cần t...cho kết cấu  Trụ nổi bằng phao giữ cân bằng qua lỗ đáy  Trụ nổi bằng xà lan giữ cân bằng bằng bơm  Xà lan đáy bằng đặt búa và cần cẩu  Xà lan đáy bằng đặt cẩu chân dê, dùng chuyên chở vật liệu và kết cấu thi cơng  Những bộ phận bằng gỗ của ván khuơn chịu độ ẩm của hơi nước  Những tấm ván lát tăng cường vách hố mĩng  Những bộ phận của ván khuơn đổ bê tơng tồn khối ( trừ thanh chống)  Kết cấu gỗ nằm dưới nước  Tường cọc ván (khơng chống): + Cĩ dạng vịng trên mặt bằng + Cĩ chiều dài <5m và cĩ tầng kẹp chống trung gian 5 1.3 2 1.1 1.05 2 1.5 2 1.125 1.2 2 1.25 0.8 1.1 0.9 0.9 1.15 1.1 Bảng I.3-12 Kết cấu, cơng trình phụ trợ 1+  Trọng lượng những vật năng, kết cấu được điều chỉnh, nâng hạ bằng cần cẩu tác động lên cơng trình phụ trợ  Trọng lượng tay cần, vật treo vào cẩu hoặc giá búa kể cả thiết bị treo buộc.  Trọng lượng búa đĩng cọc  Hoạt tải tác động lên cầu tạm cĩ tốc độ giới hạn <10km/h  Trọng lượng cọc lúc nâng  Trọng lượng cột giá búa khi xiên  Trọng lượng quá búa khi nâng  Trọng lượng bản thân ván khuơn khi di chuyển và lắp ráp  Lực rung của đầm rung tác động vào ván khuơn. 1.1 1.1 1.2 1.05 1.4 1.2 1.3 1.2 1.3 - Hệ số điều kiện làm việc được nhân vào trị số cường độ tính tốn. - Hệ số vượt tải, hệ số xung kích được nhân thêm vào tải trọng tác động. 3.2. MỘT SỐ DẠNG KẾT CẤU PHỤ TRỢ, CƠNG TRÌNH PHỤ TRỢ 3.2.1. CÁC DẠNG ĐÀ GIÁO PHỤ TẠM PHỤC VỤ THI CƠNG Các kết cấu đà giáo làm cơng trình phụ tạm phục vụ thi cơng cầu cĩ thể làm bằng vật liệu gỗ hay thép. Trong thực tế nước ta thường sử dụng loại kết cấu thép vạn năng do nước ngồi chế tạo như:  Dàn T66 của Trung Quốc.  Dàn Bailey của Mỹ, Anh, Tiệp Khắc.  Dầm UYKM của Nga.  Các loại dầm thép hình I.  Các loại phao nổi, sà lan tự hành.  Phao KC do Nga sản xuất.  Xà lan 100T, 150T, 200T, 300T, 400T tự hành hoặc khơng tự hành của Việt Nam.  Dàn dạng Bailey của Cơng ty Cơ khí An Giang sản xuất. 1/2 MẶT BẰNG TRÊN 1/2 MẶT BẰNG DƯỚI MẶT CHÍNH DÀN T66, L= 22.6M Hình I.3.4. Dàn T66 của Trung Quốc Hình I.3.5. Kết cấu UYKM của Nga làm trụ cầu tạm đường sắt Hình I.3.52: Kết hợp dàn T66 của Trung Quốc và UTKM của Nga thành giá long mơn 3.2.2. CẦU TẠM PHỤC VỤ ĐẢM BẢO GIAO THƠNG BẰNG DÀN QUÂN DỤNG Cầu tạm đảm bảo giao thơng cĩ thể sử dụng thép hình để làm mố, trụ, kết cấu nhịp. Việc tính tốn cấu tạm như vậy sẽ áp dụng lý thuyết và cơng thức tính tốn như kết cấu cầu thép khơng liên hợp bản BTCT. Tuy nhiên việc làm cấu tạm như vậy sẽ khơng kinh tế bằng sử dụng kết cấuy dàn thép quân dụng Bailey. Trong thi cơng cầu người ta thường dùng dàn quân dụng Bailey theo đúng thiết kế chuẩn làm cầu tạm. Dàn Bailey co ưu điểm nhẹ, việc tháo và lắp đơn giản (chỉ cần dùng sức người). Dàn Bailey hiện nay được chế tạo và sử dụng ở rất nhiều nước, riêng Việt Nam hiện nay cĩ Cơng ty Cơ Khí An Giang đã chế tạo dựa trên dàn Bailey tiêu chuẩn để sử dụng làm các cầu giao thơng nơn thơn. Cầu Bailey cĩ 2 dàn chính do các pano liên kết với nhau tạo thành, mỗi pano dài 3.048m, thanh biên dưới của pano mang 2 đà ngang (xe nặng hơn 36 tấn phải dùng 4 đà). Trên đà ngang đặt các đà dọc. Mặt cầu thường rộng 3 đến 4m và lát ván gỗ. Cĩ thể lắp ghép các pano lại tạo thành hệ dàn cĩ chiều dài >50m theo sơ đồ giản đơn và sơ đồ liên tục. Nếu cầu ngắn, tải trọng nhỏ thì mỗi bên chỉ cĩ 1 dàn; nếu cầu dài hay tải trọng nặng cĩ khi phải sử dụng 2 dàn hay 3 dàn và phải chồng ghép lên thành 2, 3 tầng. Các kiểu lắp ghép thơng dụng hiên nay:  Cầu 1 tầng, pano đơn: Bai ley 1:1  Cầu 1 tầng, pano kép: Bailey 2:1  Cầu 1 tầng, pano ghép 3: Bailey 3:1  Cầu 2 tầng, pano kép: Bailey 2:2  Cầu 2 tầng, pano ghép 3: Bailey 3:2  Cầu 3 tầng, pano kép: Bailey 2:3  Cầu 3 tầng, pano ghép 3: Bailey 3:3 CÁC CẤU KIỆN CƠ BẢN - KHUNG PANÔ CẦU THÉP NÔNG THÔN NT (2.6 - 3.2 - 4.2) (B - A - H - HA - HB) H p 1 H p Rp Dp1 Dp Hình I.3.6. Cấu tạo 1 pano bailey theo định hình Cơng ty Cơ Khí An Giang Hình I.3.7. Sử dụng dàn Bailey để làm cầu tạm. Mố, trụ cầu tạm cũng cĩ nhiều dạng tùy thuộc vào điều kiện tải trọng và điều kiện địa chất tại khu vực. Khi địa chất là đất yếu thì cĩ thể làm mố, trụ cầu tạm ở dạng giàn thép trên các cọc thép hình. Khi địa chất tốt và độ chênh cao đáy sơng và cầu tạm khơng quá lớn cĩ thể sử dụng rọ đá. Mơn học: Thi cơng Cầu BỐ TRÍ CHUNG TRỤ TẠM MẶT BÊN TRỤ TẠM MẶT BẰNG TRỤ TẠM A A A A Hình I.3.8. Sử dụng thép hình làm trụ cầu tạm Mơn học: Thi cơng Cầu MẶT BÊN MỐ TẠM CHÍNH DIỆN MỐ TẠM MẶT BẰNG MỐ TẠM Hình I.3.9. Sử dụng thép hình làm mố cầu tạm và giá cố mố bằng rọ đá Mơn học: Thi cơng Cầu PHẦN II THI CƠNG MỐ TRỤ CẦU VÀ ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Mơn học: Thi cơng Cầu Chương 1 XÂY DỰNG KẾT CẤU MỐ TRỤ CẦU 1.1. CƠNG TÁC VÁN KHUƠN 1.1.1. YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI VÁN KHUƠN - Phải đảm bảo độ cứng, chắc, bền trong mọi giai đoạn thi cơng - Phải ít dính bám với bê tơng. - Đúng hình dạng và kích thước theo thiết kế - Kết cấu ván khuơn phải dễ tháo lắp để khơng gây hư hỏng cho bê tơng. - Khơng gây khĩ khăn cho cơng tác cốt thép và đầm bê tơng. - Phải đảm bảo độ kín khít, độ bằng phẳng tại vị trí giáp nối các bộ phận. Do yêu cầu chặt chẽ như trên nên cần phải lựa chọn vật liệu làm ván khuơn thật chu đáo và đảm bảo chất lượng. Nếu ván khuơn làm bằng gỗ thì chọn loại gỗ khơng bị mục, mọt, cĩ độ ẩm 1832% để làm giảm độ biến dạng của ván khuơn trong thi cơng. Nếu ván khuơn làm bằng thép nên chọn loại thép CT3 hoặc loại thép cĩ chỉ tiêu cơ lý tương đương. Các sai số khi lắp đặt ván khuơn phải được các bên liên quan kiểm tra nghiệm thu và sai số cho phép lấy như sau: SAI SỐ CHO PHÉP VỀ TRỊ SỐ - Tim thân trụ so với vị trí thiết kế ±20mm - Đường tim mũ trụ với tim mố trụ thiết kế ±10mm - Kích thước tiết diện ngang ±20mm - Cao độ đá kê gối ±10mm 1.1.2. CÁC LOẠI VÁN KHUƠN 1. Ván khuơn cố định Ván khuơn cố định là ván khuơn ghép tại chỗ, khi xong tháo ra lắp cho hạng mục khác. Ưu điểm: sử dụng được cho các kết cấu cĩ hình dạng phức tạp và khơng lặp lại thao tác nhiều lần. Nhược điểm là tháo lắp khĩ khăn, mất thời gian và luân khuyển khĩ khăn. 2. Ván khuơn lắp ghép Được chế tạo trước thành từng tấm nhỏ sau đĩ ghép nối thành hình dạng cần thiết để đổ bê tơng. Cĩ khả năng tháo, lắp nhanh. Sử dụng được nhiều lần cho nhiều hạng mục gần tương tự nhau hoặc giống nhau. 3. Ván khuơn trượt Mơn học: Thi cơng Cầu Thi cơng trên từng đoạn cơng trình, ván khuơn được kéo trượt trên mặt bê tơng đã đổ trước để thi cơng đoạn sau mà khơng cần tháo lắp phức tạp. Ván khuơn này cĩ ưu điểm thi cơng nhanh nhưng chê tạo phức tạp và chỉ sử dụng cho các cầu kiện cĩ cùng kích thước tiết diện hay tối thiểu dũng cùng kiểu dáng. 1.1.3. CẤU TẠO VÁN KHUƠN 1. Ván khuơn cố định Ván khuơn cố định thường được làm bằng gỗ và dùng đổ bê tơng các mố, trụ cĩ kết cấu phức tạp, khối lượng ít. Cấu tạo ván khuơn gồm ván lát, hệ thống khung nẹp, bu lơng giằng và bu lơng liên kết. Ván lát làm bằng gỗ dày 25cm, rộng 18-20cm. Đối với kết cấu phức tạp, lượn trịn thì chọn loại ván cĩ bề rộng nhỏ hơn 510cm. Bề mặt ván lát phải phẳng, nhẵn và ghép xít với nhau. Ván lát cĩ thể được lắp ghép đứng hoặc ngang. Thơng thường với kết cấu cĩ kích thước lớn, cĩ các đầu lượn trịn thì người ta thường ghép đứng; cịn các mĩng nhỏ thì người ta ghép ngang. Các thanh nẹp ngang, nẹp dọc được làm bằng các thanh gỗ xẻ cĩ tiết diện chữ nhật cạnh từ 520cm. Nẹp được bố trí vuơng gĩc với ván lát và bố trí khoảng cách từ 0.72 m/thanh. Hình II-1.1 Các bộ phận ván khuơn cố định Mơn học: Thi cơng Cầu a) Ván khuơn đứng; b) Ván khuơn ngang; c) Ván khuơn đầu cong 1: Ván; 2: Nẹp ngang; 3: Trụ đứng; 4: Thanh giằng; 5: Giá; 6: Đinh liên kết; 7: Bulơng Hình II- 1.2. Cấu tạo thanh giằng 1: Đầu mút bộ phận giằng; 2: Ecu; 3: Long đen Các bu lơng giằng làm từ thép trịn 1420 và được bố trí ở tất cả các nút giao của nẹp ngang, nẹp dọc (nẹp đứng) hoặc cách nút tuỳ thược vào kết quả tính tốn. Bulơng giằng sẽ được bỏ lại trong bê tơng sau khi gỡ ván khuơn. Để đảm bảo tháo dỡ ván khuơn dễ dàng khơng gây sứt vỡ bê tơng người ta cĩ thể dùng hàn để cắt phần bu lơng thừa ra sau sau khi gỡ ván khuơn hoặc sử dụng loại bu lơng hình cơn cĩ cấu tạo như hình vẽ. Đoạn bên ngồi bu lơng hình cơn sau khi tháo ra người ta trám vữa mác cao vào lỗ bê tơng bị khuyết. Đối với chi tiết thân mố, trụ cĩ cột trịn hay lượng trịn, người ta sử dụng loại ván lát cĩ chiều rộng nhỏ. Nẹp ngang được chế tạo từ những thanh gỗ xẻ dày 5cm mặt trong lượn trịn theo hình dạng cong của kết cấu; các nẹp ngang được đặt so le chồng lên nhau và liên kết với nhau bằng đinh đĩng cịn phần tiếp giáp với phần thẳng thì dùng bu lơng liên kết. Mơn học: Thi cơng Cầu Khi đổ bê tơng thân mố, trụ cần chơn sẵn các bu lơng hoặc neo bằng thép trịn xung quanh chu vi thân mố, trụ tại các vị trí đặt các thanh chống đứng của ván khuơn để định vị ván khuơn. Trình tự lắp đặt ván khuơn như sau: lắp các thanh nẹp trên bề mặt của bệ trụ, cố định vào các neo chờ sẵn tạo thành một khung cố định khép kín theo chu vi thân kết cấu. Tiếp theo là lắp các ván khuơn đầu lượn trịn và cố định với nẹp ngang ở trên bề mặt của mố, trụ, sau đĩ dựng một số thanh nẹp đứng, nẹp ngang tạo thành một khung cứng bao xung quanh. Kế tiếp là lắp đặt các thanh ván lát và điều chỉnh cho đúng vị trí rồi tiếp tục lắp nốt các thanh nẹp cịn lại, đặt thanh chống và bắt chặt các bu lơng giằng. Cơng việc cuối cùng là kiểm tra vị Trí của ván khuơn đã chính xác chưa, sau đĩ bịt các khe hở và bơi trơn bằng tưới nước cho ván lát chờ đổ bê tơng. 2. Ván khuơn lắp ghép Đối với trụ, mố cầu cĩ chiều cao lớn người ta thường sử dụng ván khuơn lắp ghép. Ván khuơn lắp ghép này cĩ thể làm bằng gỗ hoặc bằng thép nhưng theo xu hướng hiện nay thường làm bằng thép vì loại này cĩ thể tận dụng thi cơng nhiều lần và sử dụng cho nhiều kết cầu được đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn. Các tấm liên kết với nhau bằng bu lơng và bản néo. Hình II- 1.3. Lắp ghép ván khuơn cố định 1: ván; 2: nẹp ngang; 3: nẹp cong; 4: trụ đứng; 5: thanh giằng; 6: thanh chéo; 7: thanh chống ngang; 8: mĩng; 9: bulơng neo Mơn học: Thi cơng Cầu Hình II-1.4. Ván khuơn lắp ghép a) Ván ngang; b) Ván đứng; 1-13: Số thứ tự các tấm lắp ghép Ván khuơn lắp ghép bằng gỗ sử dụng tấm ván cĩ kích thước axb được lựa chọn sao cho phù hợp với kích thước kết cấu và điều kiện vật tư hiện cĩ. Diện tích một tấm thường là 412m2. Ngồi ván lát, nẹp ngang, nẹp dọc ván khuơn lắp ghép cịn cĩ nẹp chéo để giữ cho các tấm lắp ghép khơng bị biến hình khi tháo lắp. Hình II-1.5. Cấu tạo tấm ván khuơn lắp ghép gỗ phẳng a) Ván ngang; b) Ván đứng Mơn học: Thi cơng Cầu Hình II-1.6. Cấu tạo tấm ván khuơn lắp ghép gỗ và chi tiết nối lắp ghép Tấm ván khuơn lắp ghép gỗ mặt cong 1. Ván; 2. Nẹp cong; 3. Trụ đứng; 4. Nẹp ngang; 5. Giá liên kết bulơng Bộ phận liên kết tại các gĩc a) Gĩc vuơng; b)Hai mặt đứng; c) Mặt phẳng và cong; 1. Khung gĩc liên kết; 2. Giá liên kết bulơng; 3. Bulơng liên kết; 4. Nẹp cong Ván khuơn lắp ghép bằng gỗ cĩ nhược điểm là các chỗ liên kết vẫn phải sử dụng bản néo bằng thép và bu lơng gây phức tạp trong thi cơng, cịn ván khuơn bằng thép cấu tạo đơn giản hơn và liên kết cũng đơn giản hơn như hình 1.7. Mơn học: Thi cơng Cầu Hình II- 1.7. Ván khuơn lắp ghép thép kích thước 2x1m Hình II- 1.8. Ván khuơn lắp ghép thép tại hiện trường Mơn học: Thi cơng Cầu 3. Ván khuơn trượt Ván khuơn được sử dụng để độ bê tơng các trụ cầu cĩ chiều cao lớn và cĩ mặt cắt ngang khơng thay đổi như cột tháp cầu dây văng. Hình II- 1.9. Ván khuơn trượt đúc cốt tháp cầu Rạch Miễu Ván khuơn trượt gồm bộ phận ván khuơn, bộ phận di chuyển và các thiết bị phụ trợ thi cơng. Ván khuơn được làm bằng thép bản loại dày 36mm và được tăng cường bằng các sườn thép gĩc. Bộ phận di chuyển thường làm bằng các thanh thép trịn trơn dẫn hướng đường kính 2432mm cắm trong lịng kết cấu kéo dài suốt từ dưới lên trên. Chuyển động dọc theo các thanh cốt thép là kích ren hoặc kích thuỷ lực, hệ kích này được gắn chặt vào hệ ván khuơn và các thiết bị phụ trợ. Khi hệ thống di chuyển sẽ kéo tồn bộ ván khuơn lên và để giúp cho hệ thống khơng bị tụt xuống thì kích thường cĩ hai bộ phận: bộ phận neo vào cốt thép giúp cho kích khơng bị tụt và làm cơ sở để kích di chuyển lên trên; bộ phận di chuyển cũng như kích thơng thường bằng kích răng hoặc thủy lực. Các thiết bị phụ trợ gồm hệ đà giáo treo, cần cẩu cung cấp bê tơng và các thiết bị đảm bảo an tồn khác. Mơn học: Thi cơng Cầu Hình II-1.10. Ván khuơn trượt đổ bê tơng cột tháp cầu Mỹ Thuận 1.2. SƠ SỞ TÍNH TỐN VÁN KHUƠN 1.2.1. TẢI TRỌNG TÍNH TỐN VÁN KHUƠN 1. Tải trọng thẳng đứng A. Khối lượng bản thân của ván khuơn, đà giáo: được xác định trên cơ sở bản vẽ thiết kế thi cơng. Trọng lượng đơn vị của gỗ sấy khơ lấy theo TCVN1072-71 và thường bằng 500750kg/m3 đối với các loại gỗ nhĩm III đến nhĩm VI. B. Trọng lượng đơn vị của vữa bê tơng mới đổ: đối với bê tơng cĩ cốt liệu đá dăm, sỏi sạn nguồn gốc từ nham thạch sau khi đầm chặt tính bằng 2.4 tấn/m3, Mơn học: Thi cơng Cầu C. Trọng lượng đơn vị của cốt thép: tính tốn theo số liệu thiết kế nhưng trong trường hợp khơng cĩ số liệu thì tính bằng 100kg/m3 bê tơng. D. Tải trọng do người và dụng cụ thi cơng: Khi tính tốn ván mặt tấm đan và các kết cấu trực tiếp đỗ chúng lấy bằng 250kg/m2. Khi tính tốn thanh nẹp sau ván lát lấy bằng 150kg/m2. Khi tính tốn các cột đỡ lấy bằng 100kg/m2. * Chú ý: Cần phải kiểm tra lại ván mặt và các dầm đỡ chúng dưới tải trọng tập trung do trọng lượng người và dụng cụ thi cơng là 130kg hoặc áp lực của bánh xe rùa chở vữa bê tơng là 350kg truyền lên hai bánh hoặc một lực tập trung nào khác tuỳ theo biện pháp đổ bê tơng nhưng khơng nhỏ hơn 130kg để đảm bảo an tồn lao động khi cơng nhân với dụng cụ thi cơng cá nhân đi lại trên ván khuơn. Nếu tấm ván <150mm thì lực tập trung nĩi trên chia cho 2 tấm kề nhau. E. Tải trọng do đầm rung: tải trọng do đầm rung lấy bằng 200kg/m2 bề mặt. 2. Tải trọng nằm ngang F. Tải trọng giĩ tiêu chuẩn: đối với tính tốn thi cơng lấy tải trọng giĩ bằng 50% so với tiêu chuẩn khi thiết kế. G. Ap lực ngang của bê tơng mới đổ: tác dụng vào thành ván khuơn. Ap lực ngang của bê tơng tươi tác dụng lên thành ván khuơn phụ thuộc độ sệt, trọng lượng cốt liệu, phương pháp đổ và đầm bê tơng => áp lực ngang thay đổi trong phạm vi rộng. Sau một thời gian đơng cứng của bê tơng áp lực ngang này giảm dần dần và mất đi nhưng biến dạng trong ván khuơn do áp lực đĩ vẫn giữ nguyên. Biểu đồ áp lực ngang của bê tơng tươi như sau: Hình II- 1.11. Biểu đồ áp lực ngang của bê tơng tươi a) áp lực bê tơng theo lý thuyết; b) khi khơng cĩ đầm rung; c)khi cĩ đầm rung Mơn học: Thi cơng Cầu Chiều cao H của biểu đồ áp lực phụ thuộc vào thời gian đơng kết của bê tơng, khi tính tốn bê tơng cĩ thể lấy thời gian đơng kết của bê tơng tươi là 4h kể từ lúc trộn => H=4h với h là chiều cao bê tơng đổ trong 1 giờ. Khi đổ bê tơng khối lớn hay tường mỏng thì áp lực ngang của bê tơng tươi tính như sau:  nRqp .max  (II.1.1) Trong đĩ : q: Ap lực ngang trên mặt bê tơng (kg/cm2). γ: Trọng lượng đơn vị của vữa bê tơng mới đổ đầm chặt (kg/m3). n: hệ số vượt tải. R: Bán kính tác dụng của đầm dùi (R= 0.75m) hoặc đầm rung ngồi (R1 = 1.00m). H. Tải trọng do chấn động: phát sinh khi đổ vữa bê tơng vào ván khuơn kết cấu đang đổ, lấy theo Bảng II.1-1: Bảng II.1-1 TẢI TRỌNG CHẤN ĐỘNG KHI ĐỔ BÊ TƠNG (kg/m2) Phương pháp đổ bê tơng vào ván khuơn Tải tọng ngang tác dụng vào ván khuơn - Đổ bằng máy, ống vịi voi hoặc từ ống của máy bơm bê tơng 400 - Đổ trực tiếp từ thùng chứa cĩ dung tích: V 0.2 m3 200 V= 0.2 m3  0.8 m3 400 V 0.8 m3 600 I. Tải trọng do đầm bê tơng : tính bằng 400kg/m2 bề mặt thẳng đứng của ván khuơn. Khi dùng máy đầm ngồi, đối với các thanh nẹp, dầm của ván khuơn thì các chỗ dính chặt, chỗ nối tiếp của chúng phải được tính thêm các tác động cục bộ của đầm rung ứng với sơ đồ bố trí và hướng rung của đầm. (khơng tính chung với H) 1.2.2. TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÍNH TỐN VÁN KHUƠN Tổ hợp tải trọng tính tốn ván khuơn được tổ hợp như Bảng II.1-2: Bảng II.1-2 Tên bộ phận ván khuơn Loại tải trọng (mục 1) Tính duyệt cường độ Tính duyệt biến dạng Ván khuơn đáy và các bộ phận A+B+C+D A+B+C Tường mỏng <100mm, cột <300mm G+I G Ván khuơn thành cho khối lớn G+H (hoặc I) G 1.2.3. HỆ SỐ TẢI TRỌNG Mơn học: Thi cơng Cầu Khi tính tốn ván khuơn, đà giáo và các bộ phận về mặt độ cứng thì lấy tải trọng tiêu chuẩn để tính (n=1). Khi tính ván khuơn, đà giáo và các bộ phận về cường độ thì cần phải dùng tải trọng tính tốn để tính. Tải trọng tính tốn = tải trọng tiêu chuẩn x hệ số vượt tải. Các hệ số vượt tải lấy như sau: + Khối lượng của đà giáo, ván khuơn n = 1.1 + Khối lượng của vữa bê tơng và cốt thép n = 1.2 + Các tải trọng khác n = 1.3 Khi xét đến các tác động tạm thời của các tải trọng và tải tọng giĩ trong một tổ hợp thì tất cả các tải trọng (trừ trọng lượng bản thân) đều phải nhân với hệ số tải trọng n=0.9. Khi tính ổn định chống lật của ván khuơn, đà giáo phải xét đồng thời cả tải trọng giĩ và trọng lượng bản thân. Hệ số tải trọng giĩ lấy bằng n=1.2, của các tải trọng chống lật lấy bằng n=0.8, cịn hệ số an tồn k=1.25. 1.2.3. HƯỚNG DẪN TÍNH TỐN CHUNG Ván khuơn và đà giáo được tính tốn về cường độ và độ cứng theo các tổ hợp tải trọng như đã nêu trên. Khả năng chịu lực của gỗ được lấy như tính tốn kết cấu gỗ cụ thể lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam như Bảng II.1-3: Bảng II.1-3 CƯỜNG ĐỘ TÍNH TỐN CỦA GỖ VIỆT NAM (kg/cm2) STT Trạng thái ứng suất Ký hiệu Nhĩm Khi độ ẩm W 15% 18% 1 Nén dọc thớ, ép mặt dọc Rn Rem IV V VI VII 155 155 13 115 135 135 115 10 2 Kéo dọc thớ IV V VI VII 115 125 100 85 110 120 95 80 3 Uốn IV V VI VII 170 185 135 120 150 165 120 105 4 Nén ngang thớ, ép mặt ngang thớ (Cục bộ/tồn bộ) IV V VI VII 25 28/25 20/20 15/15 24 25/22 18/18 13/13 5 Trượt dọc thớ IV V VI VII 29 30 24 22 25 25 21 19 Mơn học: Thi cơng Cầu Khi kiểm tốn độ cứng của ván khuơn dưới tác dụng của tải trọng thì độ võng của ván khuơn khơng được vượt quá trị số sau đây: + Với ván khuơn cĩ bề mặt lộ ra ngồi: f  L/400. + Với ván khuơn cĩ bề mặt bị che khuất: f  L/250. Trong đĩ: f: độ võng của ván khuơn hoặc các bộ phận. L: Chiều dài nhịp tính tốn của ván khuơn hoặc các bộ phận. Đối với ván khuơn nằm ngang (ván đáy) sẽ được tính tốn với các tải trọng tính từ mục A  E là các tải trọng rải đều trên suốt chiều dài ván khuơn. Đối với ván khuơn thành đứng, áp lực ngang của bê tơng mới đổ được tính theo mục G, H. Đối với ván khuơn nghiêng một gĩc  so với mặt phẳng nằm ngang thì tải trọng nằm ngang được tính theo hai trường hợp: +   90o (ván nghiêng vào phía trong)thì chỉ cần tính với áp lực ngang cĩ trị số tải trọng tính tốn như mục G và H và nhân với sin(). +   90o (ván nghiêng ra phía ngồi) thì ngồi áp lực ngang cĩ trị số tải trọng tính tốn như mục G và H, cần tính thêm các tải trọng thẳng đứng nằm trong phần lăng trụ nghiêng ra ngồi theo các mục từ AE. 1.3. TÍNH TỐN VÁN KHUƠN 1.3.1. TÍNH TỐN VÁN KHUƠN THÀNH ĐỨNG CĨ VÁN LÁT ĐỨNG 1. Tính ván lát đứng Ván lát được coi là dầm giản đơn khẩu độ tính tốn l là khoảng cách giữa 2 nẹp ngang. Hình II- 1.12. Sơ đồ tính ván lát đứng a. Trường hợp H = 4h > l Áp lực tác động được quy đổi về hình chữ nhật: Mơn học: Thi cơng Cầu H F P aldq  (II.1.2) Moment lớn nhất trong ván lát: 8 . . 2lP mM qd  (II.1.3) Độ võng giữa khẩu độ: JE lPm f qd . . . 384 .5 4  (II.1.4) b. Trường hợp H = 4h < l Để bất lợi ta đặt biểu đồ áp lực giữa nhịp, khi đĩ: Moment lớn nhất trong ván lát:        4 . 2 . 2 .. 2 1 . HH p l HpmM qdqd (II.1.5) Độ võng giữa khẩu độ:        3 3 2 23 .8.2 1. ..48 .. . l H l H JE lHP mf qd (II.1.6) Chú ý : Giá trị m và f của cơng thức trên tính cho 1m bề rộng ván khuơn. m=0.8 là hệ số xét đến sự làm việc của sơ đồ liên tục trong thực tế của các thanh. 2. Tính nẹp ngang Hình II-1.13. Sơ đồ tính nẹp ngang Trong ván khuơn, nẹp ngang được cấu tạo là khung kín để vừa chịu moment uốn vừa chịu lực kéo (cắt). Nẹp ngang tính tốn như thanh chịu uốn cĩ khẩu độ tính tốn bằng khoảng cách giữa hai nẹp dọc là a: Khi đĩ moment tác dụng lớn nhất trong nẹp ngang: Mơn học: Thi cơng Cầu 8 ... 2a pmM qd  (II.1.7)   l H Hl 25.0 (II.1.8) Độ võng của nẹp ngang: JE ap mf qd ..384 ...5 . 4  (II.1.9) Lực kéo S tác dụng vào nẹp ngang do áp lực bê tơng ở đầu lượn trịn gây ra thì nẹp ngang được tính như một thanh chịu kéo lệch tâm với độ lệch tâm S M e  , lực S này được dùng để tính tốn liên kết giữa các nẹp ngang đầu trịn và nẹp ngang đầu trịn với phần thẳng và tính theo cơng thức sau: 2 . B pS qd  3. Tính nẹp dọc Nẹp dọc trong ván khuơn cĩ ván lát dọc chỉ tính tốn trong trường hợp bu lơng giằng bố trí cách nút, khi đĩ nẹp dọc được tính tốn như thanh chịu uốn với khẩu độ tính tốn là 2l và chịu lực tập trung: ..aPT qd (II.1.11) Mơment lớn nhất xuất hiện là : 2 l TmM .. (II.1.12) Độ võng nẹp dọc là:   EJ laHP mf qd 48 2... . 2  (II.1.13) 1.3.1.4. Tính bu lơng giằng Hình II-1.14. Sơ đồ tính thanh căng hay bu lơng giằng Mơn học: Thi cơng Cầu Bulơng giằng được tính tốn như một thanh chịu kéo dọc trục. alqd FpT . (II.1.14) 1.3.2. TÍNH TỐN VÁN KHUƠN THÀNH ĐỨNG CĨ VÁN LÁT NGANG 1. Tính ván lát ngang Hình II-1.15. Sơ đồ tính ván lát ngang và nẹp đứng Ván lát khác với ván lát dọc là phải chịu áp lực ngang lớn nhất của bê tơng mới đổ trên suốt chiều dài. Xét tấm ván lát ngang dưới cùng chịu tải trọng pmax -> moment trong ván lát và độ võng được tính theo cơng thức sau (tính cho 1m bề rộng ván lát): 8 . . 2 max apmM  ; . . . 384 5 . 4 max JE ap mf  (II.1.15) 2. Tính nẹp đứng Nẹp dọc tính tốn như thanh chịu uốn cĩ khẩu độ tính tốn bằng khoảng cách giữa hai nẹp ngang là l, khi đĩ lực rải đều tác dụng lên nẹp dọc như sau: appP qdqdA ..   (II.1.16) Áp lực pqd tác dụng trên các ván lát, vá lát truyền xuống nẹp ngang và tác dụng trong chiều cao H. khi đĩ xảy ra 2 trường hợp: Mơn học: Thi cơng Cầu a. Trường hợp H > l Moment tác dụng lớn nhất trong nẹp dọc: 8 .. 2l PmM A (II.1.17) Độ võng của nẹp dọc: JE lP mf A ..384 ..5 . 4  (II.1.18) b. Trường hợp H < l Moment tác dụng lớn nhất trong nẹp dọc:        4 . 2 . 2 .. 2 1 . HH P l HPmM AA (II.1.19) Độ võng giữa khẩu độ:        3 3 2 23 .8.2 1. ..48 .. . l H l H JE lHP mf A (II.1.20) 3. Các bộ phận cịn lại của ván khuơn cĩ ván lát ngang được tiến hành tương tự như với ván khuơn cĩ ván lát đứng. 1.3.3. TÍNH TỐN VÁN KHUƠN LẮP GHÉP Ván khuơn lắp ghép bằng gỗ tính tốn như đối với ván khuơn cố định, riêng phần ráp nối thì tính tốn theo cơng thức tính lực căng S trong nẹp ngang đầu trịn. Ván khuơn lắp ghép bằng thép bản và được tăng cường bằng các sườn thép hình thì sườn tăng cường được tính tốn như ván khuơn gỗ. Riêng thép bản làm ván khuơn tính như bản ngàm 4 cạnh: Moment lớn nhất: 2bPM qd (II.1.24) Độ võng lớn nhất: 3 4 . ..   E bP f qd  (II.1.25) : Phụ thuộc vào chiều dài các cạnh a và b và tra theo Bảng II.1.4. E: Mođuyn đàn hồi của thép bản. : Chiều dày thép bản. Bảng II.1-4 a:b   a:b   1.00 0.0513 0.0138 1.75 0.0817 0.0264 1.25 0.0665 0.0199 2.00 0.0829 0.0277 1.50 0.0757 0.0240 2.25 0.0833 0.0281 Chú ý: + Trong các cơng thức tính tốn về độ võng thì giá trị pqd tính là giá trị tiêu chuẩn, trong cơng thức tính moment gia trị pqd phải được nhan thêm hệ số tải trọng và hệ số xung kích. Mơn học: Thi cơng Cầu + Liên kết giữa nẹp ngang đầu trịn và nẹp ngang thẳng được tính với lực kéo S 1.4. CƠNG TÁC BÊ TƠNG TRỤ, MỐ Thi cơng bê tơng mố, trụ cầu gồm 3 giai đoạn: - Sản xuất vữa bê tơng. - Vận chuyển, phân phối, san đầm bê tơng. - Bảo dưỡng và tháo dỡ ván khuơn. Bê tơng mố, trụ cầu là bê tơng khối lớn, thi cơng trong điều kiện sơng nước do đĩ cần phải chọn lựa biện pháp thi cơng sao cho phù hợp với điều kiện thực tế cơng trường. Để lựa chọn biện pháp thi cơng cần phải dựa vào các điều kiện sau: - Điều kiện về nguồn cung cấp vật tư. - Điều kiện vận chuyển vật tư. - Khối lượng bê tơng cần thi cơng. - Thời tiết, khí hậu khu vực cơng trường. - Điều kiện nhân lực, thiết bị hiện cĩ của cơng ty, đơn vị. Trước khi đổ bê tơng cần phải xem xét kiểm tra lại các vấn đề sau để đảm bảo cường độ, tính đồng nhất và liền khối của bê tơng: - Độ chính xác của việc lắp đặt ván khuơn, đà giáo chống đỡ đường vận chuyển bê tơng, cơng cụ, thiết bị đổ bê tơng, độ bền, ổ định của các chỗ nối liên kết cĩ đủ để chịu tải trọng động khi đổ bê tơng khơng. - Ván khuơn, cốt thép, các chi tiết khác đặt sẵn phải được vệ sinh sạch sẽ, nếu bị gỉ sét thì phải cạo sạch. Đối với ván khuơn gỗ thì trước khi đổ bê tơng cần phải tưới nước và bịt kín các khe hở; đối với ván khuơn thép phải được quét chất chống dính bám và phải đảm bảo chất lượng, mỹ quan của bề mặt bê tơng sau khi đổ. - Kiểm tra số lượng, tình trạng hoạt động hiện tại của các thiết bị đổ bê tơng để bố trí cho phù hợp. - Kiểm tra chất lượng vật liệu như cát, đá, xi măng cĩ đảm bảo đúng yêu cầu thiết kế hay khơng 1.4.1. SẢN XUẤT VỮA BÊ TƠNG Giai đoạn sản xuất vữa bê tơng bao gồm các cơng việc sau đây: 1. Chọn thành phần bê tơng Mơn học: Thi cơng Cầu Để đảm bảo chất lượng bê tơng phải dựa vào đặc điểm của kết cấu và điều kiện để lựa chọn thành phần bê tơng. Thành phần bê tơng phải đảm bảo thoả mãn yêu cầu thiết kế và cơng nghệ thi cơng, phải cĩ thời gian đơng cứng thích hợp để đảm bảo tiến độ thi cơng và tiết kiệm xi măng nhất. Độ dẻo hỗn hợp bê tơng được lựa chọn tuỳ thuộc vào loại kết cấu, phương pháp vận chuyển, mật độ cốt thép, phương pháp đầm bê tơng và điều kiện khí hậu. Độ dẻo phải tiến hành thí nghiệm, nếu khơng cần thiết cĩ thể tham khảo sơ bộ theo Bảng II.1- 5 như sau: Bảng II.1-5 LOẠI KẾT CẤU ĐỘ SỤT (cm) Đầm bằng máy Đầm thủ cơng Kết cấu khối lớn khơng hoặc cĩ ít cốt thép 0÷2 2÷4 Kết cấu khối lớn cĩ nhiều cốt thép, dầm, cột 2÷4 4÷6 Kết cấu đổ bằng ván khuơn trượt theo phương đứng 6÷8 Cơng tác này gọi là thiết kế cấp phối bê tơng xi măng thường do phịng thí nghiệm chuẩn tiến hành dựa trên cơ sở lấy mẫu vật liệu thực tế tại chân cơng trình hoặc tại mỏ vật liệu mà đơn vị thi cơng dự định sử dụng; kết quả thiết kế cấp phối phải cĩ trước khi sản xuất bê tơng để làm căn cứ cân, đong, đo, đếm vật liệu. 2. Tính tốn khối lượng và tổ chức sản xuất bê tơng Khối lượng bê tơng sản xuất phải đảm bảo đổ liên tục và phụ thuộc vào điều kiện đổ, đầm bê tơng. Thơng thường vữa bê tơng được đổ và đầm thành từng lớn dày 15- 40cm. Chiều dày bê tơng đổ phải đảm bảo bê tơng được liền khối tức là lớp sau phải được đổ trước khi lớp trước bắt đầu ninh kết, chiều dày đổ phải đảm bảo đủ để ảnh hưởng của đầm rung khơng tác động đến lớp dưới đã bắt đầu ninh kết. Thời gian ninh kết của bê tơng phụ thuộc vào loại xi măng và nhiệt độ thi cơng và phải được xác định bằng thí nghiệm; nếu trong trường hợp khơng cĩ kết quả thí nghiệm thì cĩ thể lấy số liệu tham khảo theo Bảng II.1-6 như sau: Bảng II.1-6 NHIỆT ĐỘ THI CƠNG (oC) THỜI GIAN NINH KẾT (phút) Ximăng pooclăng Ximăng Puzơlan 20÷30 90 120 10÷20 135 180 5÷10 193 - Chiều dày mỗi lớp đổ bê tơng trong điều kiện thơng thường và phụ thuộc vào phương pháp đầm bê tơng cĩ thể tham khảo trong Bảng II.1-7 như sau: Bảng II.1-7 PHƯƠNG PHÁP ĐẦM BÊ TƠNG CHIỀU DÀY MỖI LỚP (cm) Đầm bằng thủ cơng 15÷25 Đầm bằng đầm dùi 25÷40 và phải ≤1.25 chiều dài đầm dùi Đầm bằng đầm rung cạnh 30 Đầm bằng đầm rung mặt Mơn học: Thi cơng Cầu + Cĩ cốt thép thưa hoặc khơng cĩ 25 + Cốt thép dày 12 Năng suất tối thiểu sản xuất vữa bê tơng được tính theo cơng thức sau: vn tt V Q  min m 3/h (II.1.26) Trong thực tế người ta thường lấy thêm hệ số dự phịng là 1.25 do đĩ Qtt = 1.25Qmin. Trong đĩ Qmin: năng suất sản xuất vữa bê tơng tối thiểu (m3/h) Qtt: năng suất sản xuất vữa bê tơng thực tế (m3/h) V: khối lượng bê tơng cần đổ tính (m3) tn: thời gian bắt đầu ninh kết của bê tơng (h). (Bảng II.1.6) tv: thời gian vận chuyển vữa bê tơng từ nơi trộn đến nơi đổ (h). Trên các cơng trường hiện nay thường dùng trạm trộn loại vừa năng suất 10÷20m3/h hoặc mua bê tơng thương phẩm vận chuyển đến bằng xe chuyên dụng nếu cơng trường gần trạm trộn. Nếu trộn máy trộn tại chỗ thì số lượng máy trộn tính theo cơng thức sau:  ttQn  Với  là năng suất của một máy trộn (m3/h). Thời gian tối thiểu để trộn một mẻ bê tơng (từ đưa cốt liệu vào đến khi đổ vữa ra) được lấy theo thực nghiệm và cĩ thể tham khảo theo bảng sau: Bảng II.1-8 Dung tích Thùng trộn (lít) Thời gian nhỏ nhất để trộn một mẻ bê tơng (giây) Độ sụt (cm) Máy trộn cưỡng bức ≤2 2÷6 ≥6 ≤500 100 75 60 60 >500 150 120 90 90 Khi đổ bê tơng mố, trụ cĩ tiết diện lớn, nếu nhiệt độ bê tơng >30oC thì phải cĩ biện pháp hạ nhiệt độ bê tơng bằng cách sử dụng cốt liệu to thay cho cốt liệu nhỏ, giảm nhiệt độ vật liệu cho vào trộn, che chắn nắng để tránh hiện tượng phát sinh nhiệt quá lớn trong quá trình ninh kết để chống gây rạn nứt, co ngĩt. 1.4.2. VẬN CHUYỂN, ĐỔ VÀ