Kiến trúc xây dựng - Xây dựng mố trụ cầu

Xây dựng mố trụ cầu 1. công tác ván khuôn „ Yêu cầu cơ bản dối với ván khuôn: • Đảm bảo yêu cầu về c−ờng độ, độ cứng, độ ổn định trong mọi giai đoạn chế tạo cấu kiện. • Phải đảm bảo hình dạng vμ kích th−ớc chính xác theo thiết kế. • Đảm bảo chế tạo, lắp ráp, tháo dỡ 1 cách dễ dμng vμ sử dụng đ−ợc nhiều lần. • Ván khuôn phải phẳng, mặt tiếp xúc với bêtông phải nhẵn, khe nối phải ghép khít tránh gây rỗ tổ ong bêtông vì mất n−ớc ximăng. „ Các loại ván khuôn: • Ván khuôn cố định: o Ghép tại chổ, khi xong đ−ợc tháo ra lắp cho các hạng mục khác. o -u: sử dụng cho kết cấu có hình dạng phức tạp hoặc không lặp lại nhiều lần. o Nh−ợc: tháo lắp khó khăn, mất nhiều thời gian, số lần luân chuyển ít. • Ván khuôn lắp ghép: o Chế tạo tr−ớc thμnh từng tấm có kích th−ớc nhỏ, sau đó lắp ghép lại để đổ bêtông. o Nó có khả năng tháo lắp nhanh, sử dụng nhiều lần cho nhiều hạng mục giống nhau. • Ván khuôn tr−ợt: o Thi công từng đoạn công trình, ng−ời ta kéo tr−ợt ván khuôn trên mặt bêtông đã đổ tr−ớc để đổ bêtông đoạn tiếp theo mμ không cần tháo lắp phức tạp. o Nó có −u điểm lμ nhanh nh−ng chế tạo phức tạp, chỉ dùng khi tiết diện không thay đổi. „ Cấu tạo ván khuôn: • Ván khuôn cố định: o Loại nμy có cấu tạo khung s−ờn vμ ván lát đ−ợc ghép thẳng đứng hoặc nằm ngang. o Cách bố trí ván lát phụ thuộc hình dạng vμ đặc điểm cấu tạo: - Đối với những khối đúc có mặt cong hình trụ→các tấm ván đ−ợc ghép theo chiều đứng. - Đối với những kết cấu mặt ngoμi phẳng→ván khuôn đặt nằm ngang. o Cấu tạo chi tiết: - Tr−ờng hợp ván lát đặt đứng: +Bề dμy tấm ván từ 3-6cm. +Khoảng cách các trục nẹp ngang th−ờng từ 0.7-1.2 (1.5)m, kích th−ớc tiết diện từ 10-16cm. +Khoảng cách các trục nẹp đứng th−ờng từ 1.2- 2.5m, kích th−ớc tiết diện từ 16-20cm, có thể bằng gỗ tròn cả cây hoặc gỗ xẻ vuông. - Tr−ờng hợp ván đặt ngang: cũng t−ơng tự nh− trên. 0 , 7 - 1 , 2 m 1,2 - 2,5 m 1 2 3 4 0,7 - 1,2 m 1 , 2 - 2 , 5 m 4 Ván khuôn đứng Ván khuôn nằm ngang 1.Ván 2.Nẹp ngang 3.Nẹp đứng 4.Thanh giằng A A A-A 1 3 2 4 1 3 2 4 5 Cấu tạo ván khuôn trụ 1.Ván 2.Nẹp ngang 3.Nẹp cong (gỗ vμnh l−ợc) 4.Trụ đứng 5.Thanh giằng 6.Thanh chéo 7.Thanh chống ngang 8.Móng 9.Bulông neo 7 7 A A A-A 6-6 6 6 5 - Khi trụ có mặt cong→khung nẹp cũng có mặt cong; nó đ−ợc lμm từ gỗ hình giá vòm (còn gọi gỗ vμnh l−ợc) gồm từ 2-3 lớp xen kẽ chặt vμo nhau vμ liên kết bằng đinh đóng, bề dμy của mỗi tấm từ 4-6cm. - Khi trụ có bề mặt hình nón cụt→các tấm ván đ−ợc cắt vát hình nêm. - Các nẹp ngang của ván khuôn tại vị trí bề mặt phẳng đ−ợc liên kết với nẹp kiểu giá vòm bằng bulông. - Bộ phận thanh giằng đ−ợc lμm bằng thép tròn có φ14-20mm, có tạo ren 2 đầu. ⇒Ta thấy khung ván khuôn đ−ợc cấu tạo bởi những nẹp ngang liên kết với những nẹp đứng vμ những thanh giằng tạo thμnh khung kín. Ngoμi ra, để đảm bảo kích th−ớc trụ còn phải bố trí các thanh chống ngang nằm trong lòng trụ, các thanh chống nμy đ−ợc tháo bỏ dần trong quá trình đổ bêtông trụ. - Để thuận tiện cho việc tháo lắp, có thể tạo ren đầu thừa thanh giằng→sẽ tiết kiệm thép, tránh cắt đầu thừa thanh giằng đồng thời tránh đ−ợc các vết gỉ trên bề mặt bêtông trụ. Thanh giằng đ−ợc căng nhờ ống ren, để vặn ống ren nμy đ−ợc dễ dμng thì tr−ớc khi đổ bêtông cần bôi lên bề mặt ống 1 lớp mỡ. - Những mối nối giữa các tấm ván nhất lμ nối đối đầu, cần trát kín mặt phía trong ván khuôn (có thể phủ 1 lớp polyme, chất dẻo hoặc tôn). - Tr−ớc khi đổ bêtông, mặt ván khuôn cần quét 1lớp vôi đục, dung dịch đất sét hoặc dầu máy thải để dễ tháo ván khuôn sau nμy. Thanh căng THANH GIÀềNG CAẽC BÄĩ PHÁÛN VAẽN KHUÄN BULÄNG BÃTÄNG LÁÚP BÃTÄNG THANH GIÀềNG ÂặÅĩC ÂÃỉ LAÛI - Các góc vuông vμ nhọn ở phía trong của ván khuôn cần bố trí thêm các ke gỗ tiết diện hình tam giác để tránh hiện t−ợng tróc lở bêtông. ⇒Nh−ợc điểm loại nμy lμ tốn nhiều lao động vμ nguyên vật liệu, th−ờng cần 0.05-0.12m3/1m2 bề mặt bêtông, vật liệu thu hồi để sử dụng quay vòng chỉ khoảng 40-60%. • Ván khuôn lắp ghép: oYêu cầu: - Kích th−ớc vμ hình thức phải tiêu chuẩn hoá để dễ bố trí vμ sử dụng với hiệu suất cao. - Cấu tạo liên kết đơn giản, khi tháo lắp không ảnh h−ởng lẫn nhau, không h− hỏng; mối nối phải xít nhau vμ có độ bền chắc khi chuyên chở. - Nó có thể sử dụng đối với bất kỳ loại trụ nμo, đặc biệt trụ tiết diện chữ nhật vμ tròn vách thẳng đứng. oNó có thể lμm bằng gỗ, thép hay gỗ thép kết hợp, trong t−ơng lai có thể lμm từ vật liệu nhựa polyme hoặc các chất khác. oCác tấm ván khuôn lắp ghép phải có cấu tạo sao cho tiện lợi trong vận chuyển vμ lắp ráp, tận dụng các ph−ơng tiện cẩu lắp đơn giản. Kích th−ớc mỗi tấm th−ờng lấy khoảng 4-12m2 vμ không nên lấy lớn quá 20m2 vì không tiện lợi vμ dễ khuyết tật khi vận chuyển vμ lắp ráp, số quay vòng ít đi. oTrong 1 công trình cần cố gắng sử dụng tối thiểu số các chủng loại tấm có kích th−ớc khác nhau (th−ờng đ−ợc đánh số theo mã hiệu), số l−ợng mã hiệu phụ thuộc chiều cao tấm vμ chiều cao trụ. oCác tấm lắp ghép có dạng hình chữ nhật: nếu chiều dμi tấm đặt theo ph−ơng ngang gọi lμ tấm ngang, nếu chiều rộng đặt theo ph−ơng ngang gọi lμ tấm đứng. Ván khuôn lắp ghép a.ván ngang b.Ván đứng 1-13.Mã hiệu các tấm ván 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12 2 22 3 3 3 3 23 2 3 45 67 89 11 10 13 12 11 13 12 4 5 6 7 8 9 1' 1' 1' 1' 1' 1' 1' 1' 2' 3' 2' 3' 1' 1' 1' 1' 1' 1' 1' 1' 2'2' 2' 2' 2'2' 2'2' 2'2' 2' 2' 2' 2' 2' 2' Cấu tạo ván khuôn lắp ghép a.Ván nằm ngang b.Ván đứng m n n m Ván khuôn cong đầu trụ 1.Ván 2.Nẹp cong 3.Trụ đứng 4.Nẹp ngang 5.Giá liên kết bulông 4 3 2 1 1 4 5 3 2 4 oCác tấm lắp ghép đ−ợc nối với nhau tại các nẹp ngang bằng bulông thông qua giá đỡ côngson có s−ờn tăng c−ờng. Các bộ phận liên kết các tấm ván khuôn lắp ghép a.Góc vuông b.Hai mặt đứng c.Mặt phẳng với mặt cong 1.Khung góc liên kết 2.Giá liên kết bulông 3.Bulông liên kết 4.Nẹp cong 4 3 2 1 4 2 3 2 3 2 • Ván khuôn thép: Đối với ván khuôn thép th−ờng dùng lắp ghép. Nó gồm tấm thép đ−ợc gia c−ờng bởi các s−ờn đứng s−ờn ngang. Các tấm lắp ghép liên kết với nhau bằng các bulông. Loại ván khuôn hiện nay đ−ợc sử dụng rất rộng rãi không những trong công trình cầu đ−ờng mμ còn ở các công trình xây dựng khác. 5 0 5 0 5 0 THẼP 50x50x5 THẼP TÁÚM DAèY 4mm THẼP 50x50x5 R = 1 5 0 1 5 7 50 50 50 50 THẼP 50x50x5 THẼP TÁÚM DAèY 4mm 5 0 5 0 5 0 200 1 5 0 B U L Ä N G L À ế P R A ẽ P V A ẽ N K H U Ä N Ván khuôn thép Ván khuôn thép hiện tr−ờng • Ván khuôn tr−ợt: Cấu tạo ván khuôn tr−ợt Kích Ván khuôn Giá treo kết họp với khung chống đỡ Thanh treo Ván khuôn tr−ợt oTh−ờng sử dụng cho trụ có chiều cao lớn, các trụ có kích th−ớc tiết diện thay đổi dần từ d−ới lên khoảng 0.5-0.8%. oVán khuôn th−ờng lμm bằng thép lá có s−ờn tăng c−ờng dọc tựa trên các khung nhỏ. oĐổ bêtông trụ phải đều vμ liên tục với tốc độ t−ơng ứng với tốc độ di chuyển định tr−ớc của ván khuôn. Tốc độ nμy phải đảm bảo sao cho bêtông sau khi đổ có đủ thời gian đông cứng vμ đạt độ bền cần thiết kế để giữ đ−ợc hình dạng kết cấu. oTrong thực tế để t−ơng ứng tốc độ đổ bêtông, chiều cao của ván khuôn tr−ợt th−ờng lấy từ 1.0-1.5m; lớp bề mặt bêtông luôn luôn phải giữ ở mức thấp hơn mép trên của ván khuôn từ 0.2-0.4m→nh− vậy chiều cao lμm việc của ván khuôn khoảng 1m. oVán khuôn tr−ợt đ−ợc di chuyển bằng nhiều cách khác nhau: dùng tời + ròng rọc, động cơ điện + bộ truyền động,... vμ đối với trụ cầu th−ờng hay dùng kích để neo tr−ợt ván khuôn. Các kích đ−ợc tựa lên những thanh thép thẳng đứng có φ24-30mm, đ−ợc bố trí trong bêtông với khoảng cách 2-3m theo đ−ờng chu vi trụ. oKhi trụ có độ dốc hay dạng chóp cần phải lμm ván khuôn có cấu tạo sao cho có thể khép dần lại theo chiều cao của trụ đồng thời giữ đ−ợc độ nghiêng của nó. 4. Tính toán ván khuôn: „ Tải trọng: • Tải trọng thẳng đứng: 1) Trọng l−ợng bản thân ván khuôn: γgỗ=(0.6- 0.8)t/m3. 2) Trọng l−ợng bêtông t−ơi: γbt=2.5t/m3. 3) Trọng l−ợng cốt thép: tính theo thiết kế hoặc lấy γt= hoặc lấy 100kg/m3. 4) Trọng l−ợng ng−ời vμ thiết bị nhỏ trên ván khuôn: q=250kg/m2 vμ kiểm tra lại với lực tập trung P=130kg tác dụng lên 1 tấm ván nếu bề rộng tấm ván b≥15cm vμ 2 tấm chịu nếu b<15cm. Nếu vận chuyển bằng xe goòng hay xe cút kít lấy P=250kg. μ μ + + 1 35.3135.2 6) Lực xung kích do đổ bêtông: - Đổ bằng máy hoặc máng dẫn hoặc vòi voi: q=200kg/m2. - Đổ bằng thùng, xô có dung tích ≤0.2m3: q=200kg/m2. - Đổ bằng thùng, xô có dung tích 0.2-0.8m3: q=400kg/m2. - Đổ bằng thùng, xô có dung tích >0.8m3: q=600kg/m2. 7) Lực chấn động do đầm bêtông gây ra: 200kg/m2. • Tải trọng nằm ngang: 8) áp lực ngang của lớp bêtông t−ơi. 9) áp lực ngang do xung kích khi đổ bêtông: nh− 5). 10)Lực gió: lấy theo từng vùng. • Nhận xét: oTa cũng nên biết rằng áp lực ngang của bêtông t−ơi có thể thay đổi trong phạm vi lớn. Nó phụ thuộc vμo nhiều yếu tố nh−: độ sệt, trọng l−ợng cốt liệu, ph−ơng pháp đổ vμ đầm bêtông. oTrong quá trình bêtông ng−ng kết vμ đông cứng, áp lực nμy giảm dần vμ sau 1 thời gian sẽ hoμn toμn mất đi nh−ng biến dạng vμ ứng suất trong các bộ phận của ván khuôn do áp lực đó vẫn giữ nguyên. oHổn hợp bêtông t−ơi d−ới tác dụng của đầm rung có cấu tạo t−ơng tự nh− đất á cát bão hoμ n−ớc. ⇒Từ đó, ta có biểu đồ áp lực của bêtông t−ơi tác dụng lên ván khuôn: oChiều cao H của biểu đồ áp lực phụ thuộc vμo thời gian đông kết vμ chiều cao lớp bêtông t−ơi. Khi tính toán ván khuôn có thể lấy thời gian đông kết của bêtông lμ 4h kể từ lúc trộn (nếu không có số liệu thí nghiệm) → H=4h với h lμ chiều cao lớp bêtông đổ trong 1 giờ. Biểu đồ áp lực bêtông t−ơi a. áp lực bêtông giả định b. áp lực bêtông khi không có đầm rung c. áp lực bêtông khi có đầm rung H = 4 . h q Pmax R Pmax q P = f(t) a) c)b) oKhi đổ bêtông khối lớn hay t−ờng mỏng vμ dùng đầm thì áp lực ngang của bêtông t−ơi đ−ợc tính theo công thức: „ Tính toán ván khuôn gỗ: • Khi ván đặt đứng: oTính ván lát: ( )nRqP ..max γ+= Sơ đồ tính ván lát đặt đứng H = 4 . h Pmax R l Pqđ H = 4 . h R l Pmax Pqđ l / 2 H / 2 - Có 2 tr−ờng hợp xảy ra: + Khi H=4h ≥ l: „ áp lực quy đổi trên cả chiều cao biểu đồ áp lực: „Mômen uốn lớn nhất trong ván lát: „Độ võng của ván có xét đến tính liên tục của ván: +Khi H=4h < l: „Lúc nμy để bất lợi nhất, ta đặt biểu đồ tại vị trí giữa nhịp. „Mômen lớn nhất trong ván: H F P alqd = 10 . 8 . 8.0 22 lPlP M qdqd == uRW M ≤=→σ [ ]f JE lP f qd ≤= ..96 . 4 ( )HlHPHHPlHPM qdqdqd −=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= 2..1.0 4 . 2 . 2 .. 2 18.0 „Độ võng lớn nhất trong ván khuôn: ⇒Từ các công thức trên, ta tìm bề dμy của tấm ván. oTính nẹp ngang: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ++= 3 3 2 23 .8.2 1. ..60 .. l H l H JE lHP f qd Sơ đồ tính nẹp ngang H = 4 . h R Pmax Pqđ H / 2 đ.a.h R l l a 1 S S - Trong cấu tạo ván khuôn. nẹp ngang lμ khung khép kín chịu lực ngang cửa bêtông. Do vậy nội lực trong nẹp ngang vừa có mômen vμ lực cắt. - Mômen lớn nhất trong nẹp ngang: - Lực kéo trong nẹp ngang: →Kiểm tra độ bền của nẹp ngang: ( ) ( ) l HHl l HlHaP aPM qdqd .25.0 10 25.0... ... 10 1 22 −= −== ω ω l HlBHP BPS qdqd .2 )25.0.(.. ... 2 1 −== ω uRF S W M ≤+=maxσ oTính thanh giằng: - Có 2 cách bố trí thanh giằng: thanh giằng ở tất cả các điểm giao nhau vμ bố trí dạng hoa mai. - Lực dọc trong thanh giằng: Sơ đồ tính thanh căng a. ở tại tất cả điểm giao nhau b. Bố trí dạng hoa mai R d T FPT alqd ≤= = 2.. 4 1 . π σ Fal 2 l 2 a Fal 2 l 2 a Bố trí dạng hoa maiBố trí dạng ô vuông • Khi ván đặt nằm ngang: oTính ván lát: - Ván chịu áp lực ngang bêtông lớn nhất. - T−ơng tự ta có: Sơ đồ tính ván lát đặt nằm ngang JE..96 aPf aPM . .. 10 1 4 max 2 max = = H = 4 . h R Pmax Pqđ H / 2 l đ.a.h R 1 a a oTính nẹp đứng: - Tính t−ơng tự nh− trên nh−ng tải trọng lúc nμy lμ , với a lμ khoảng cách giữa 2 nẹp đứng. ⇒Chú ý: • Trong công thức tính toán độ võng phải xét với tải trọng tiêu chuẩn tức lμ không kể hệ số v−ợt tải vμ lực xung động khi đổ bêtông. • Nẹp cong (gỗ vμnh l−ợc) đ−ợc tính với lực kéo S. • Liên kết giữa nẹp cong vμ nẹp ngang cũng tính với lực kéo S. aPP qdtt .= „ Tính toán ván khuôn thép: • Các thép lá ván khuôn thép đ−ợc tính nh− bản ngμm 4 cạnh. • Mômen lớn nhất đ−ợc tính: • Độ võng giữa nhịp ván thép: • Các bộ phận khác nh− s−ờn tăng c−ờng, khung, thanh giằng đ−ợc tính nh− ván khuôn gỗ. 2.. bPM qdα= 3 4 . . . δβ E bP f qd= a:b α β 1.0 0.0513 0.0138 1.25 0.0665 0.0199 1.50 0.0757 0.0240 1.75 0.0817 0.0264 2.00 0.0829 0.0277 2.25 0.0833 0.0281 2. công tác bêtông trụ „ Đổ vμ đầm bêtông: • Bêtông đ−ợc đổ theo từng lớp, chiều cao mỗi lớp dμy 15-30cm phụ thuộc vμo điều kiện đổ vμ đầm bêtông. Tốc độ đổ cần đảm bảo sao cho các lớp bêtông đã đông kết ở phía d−ới không nằm trong bán kính tác dụng của đầm. • Điều kiện trên cho phép xác định đ−ợc công suất tối thiểu của máy trộn bêtông: →Nếu diện tích trụ lớn (A>100m2) thì Qmin rất lớn. Để giảm Qmin, ta có thể giảm A bằng cách chia trụ thμnh từng khối riêng biệt có diện tích đổ không nhỏ hơn 50m2 vμ chiều cao đổ 2-2.5m→phải cấu tạo các mối nối thẳng đứng: dcvc tt ARQ −= . min • Vận chuyển để đổ bêtông các trụ ở giữa sông có thể có các loại ph−ơng tiện sau: oMáy bơm bêtông: rất hiệu quả cho phép vận chuyển theo ph−ơng bất kỳ vμ bảo đảm không bị phân tầng, nh−ng đòi hỏi phải tăng tỷ lệ n−ớc vμ ximăng để di chuyển trong ống đ−ợc dễ dμng. Diện tích đổ bêtông A A 2 - 5 m A-A oÔtô, xe goòng,...di chuyển trên cầu tạm. oPh−ơng tiện chở nổi: chở các nguyên vật liệu, trạm trộn vμ thiết bị tới sát trụ để thi công. oĐ−a bêtông lên cao có thể dùng cần cẩu đặt trên giμn giáo, phao nổi, sμn cọc,... •Tại các trụ ở trên bãi sông hoặc nơi cạn, vận chuyển bêtông có thể dùng cần trục tháp, cần cẩu xích, cần cẩu ôtô hoặc các loại thiết bị cần cẩu khác. Các thiết bị vận chuyển bêtông a.Cần trục Đêrich chân cứng trên cọc b.Đứng trên giμn giáo c.Cần trục tháp d.Cầu cẩu xích →Việc chọn loại ph−ơng tiện nμo cần liên hệ đến các công việc khác nh− đμo đất, đóng cọc, dựng ván khuôn,...để đạt hiệu quả kinh tế. • Để đổ bêtông trực tiếp vμo ván khuôn, ta có thể dùng các thiết bị sau: oThùng: áp dụng khi chiều cao đổ không >1.5m tránh bêtông phân tầng. o ống vòi voi: áp dụng khi chiều cao đổ >3m. Nó có cấu tạo lμ những ống thép hình nón cụt, đ−ợc lắp ghép từ các đoạn ống có chiều cao 80-100cm thông qua các móc đ−ợc chế tạo sẵn trên các đoạn ống. ống vòi voi 1.Đoạn ống hình chóp cụt 2.Móc 3.Bản lề 4.L−ỡi gμ →Nếu ống vòi voi dμi quá 5-7m thì các thμnh phần rơi không đều lμm cho bêtông phân tầng→để tránh hiện t−ợng nμy trong các đoạn ống cần gắn các lá chắn nghiêng (l−ỡi gμ) để lμm giảm tốc độ rơi bêtông vμ trong quá trình rơi bêtông đ−ợc trộn lại lần nữa. • Để giảm khối l−ợng bêtông trụ có thể độn thêm đá hộc sao cho: oCó c−ờng độ không nhỏ hơn c−ờng độ của bêtông với khối l−ợng không quá 20% tổng khối l−ợng trụ mố. Không dùng đá có hình dẹt, rạn nứt, tròn nhẵn; tốt nhất lμ đá vuông vức có c−ờng độ không nhỏ hơn 40MPa ≈ 400kg/cm2. oKích th−ớc không nhỏ hơn 20cm, không lớn hơn 1/4 kích th−ớc nhỏ nhất của kết cấu. Nó phải đ−ợc chôn ngập trong bêtông vμ khoảng cách giữa 2 lớp đá ít nhất lμ 10cm, khoảng cách đến ván khuôn không <25cm. oTrong quá trình đổ bêtông nếu bắt buộc phải dừng lại vμ bêtông đã đông cứng thì chỉ đ−ợc tiếp tục đổ khi lớp đã đổ có c−ờng độ >1.2 MPa vμ cần phải tẩy bỏ ximăng trên mặt bêtông cũ, lμm sạch vμ rửa bề mặt bêtông đó. „ Công tác bảo d−ỡng: • Để tăng nhanh c−ờng độ vμ đề phòng biến dạng co ngót không đều, bêtông cần phải bảo d−ỡng bằng cách t−ới n−ớc vμ phủ trên bề mặt các loại vật liệu giữ ẩm nhất lμ trong mùa hè. • Sau khi đổ bêtông từ 10-12h bắt đầu t−ới phun đều, sau đó cách 1-3h t−ới 1 lần, 3 ngμy đầu t−ới nhiều. • Khi bêtông đạt c−ờng độ ≥25kg/cm2 cho phép đi lại trên bêtông vμ tháo ván khuôn thμnh nh−ng phải từ từ, đạt 50-70% c−ờng độ thì có thể tháo ván khuôn đáy. Bảo d−ỡng bêtông