Đồ án Thiết kế cầu dầm liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng của trường đại học bách khoa Thành Phố Hồ Chí Minh

CHƯƠNG 3 THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP ---oOo--- 3.1 CÁC THÔNG SỐ CHUNG VỀ KẾT CẤU NHỊP ĐÚC HẪNG 3.1.1 Trắc dọc cầu Bán kính đường cong đứng phụ thuộc vào cao độ đường đầu cầu, khổ thông thuyền, độ dốc dọc tối đa cho phép… Cầu càng dài thì bán kính đường cong đứng càng lớn. Trong phạm vi đồ án này, ta xét trên cơ sở của cấp đường và các thông số đã được giao trong nhiệm vụ thiết kế. Sông cấp III, khổ thông thuyền của cầu qua sông B × H = 60m × 9m Tốc độ thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 – 2005: đường cấp III đồng bằng V = 80km/h Bán kính đường cong đứng thỏa mãn điều kiện tối thiểu giới hạn thông thường R ≥ 5000m, ta chọn bán kính tại đỉnh R = 5000m, đường cong đứng dạng Parabol có phương trình
Độ dốc dọc của các nhịp dẫn và đường dẫn vào cầu: i = 3% Mặt cắt dọc cầu bao gồm đường đầu cầu, 3 nhịp biên cho mỗi bên và phần dầm hộp liên tục. Kết cấu nhịp như sau: 33m × 3 + 65m + 100m + 65m + 33m × 3 Chiều dài cầu L = 33m × 3 + 230m + 33m × 3 = 428m Chiều cao dầm tại vị trí trụ T4 và T5 là H = 6000mm Chiều cao dầm tại giữa nhịp và tại các trụ T3, T6 là h = 2400mm. 3.1.2 Đường cong biên dưới dầm Nhằm phù hợp với biểu đồ moment của dầm chịu tải trọng bản thân trong quá trình thi công hẫng và làm giảm tĩnh tải bản thân dầm, tạo vẻ đẹp kiến trúc riêng, ta xây dựng biên dưới dầm có dạng đường cong parabol bậc 2 có phương trình như sau: y = ax2 + bx + c Tọa các điểm khống chế A(0;0), B(47.5;3.6), C(95;0). Thay tọa độ các điểm khống chế vào phương trình đường cong đáy dầm, giải hệ phương trình, ta tìm được các hệ số:
,
, c = 0.
Từ đây phương trình đường cong biên dưới dầm là:
, đường cong biên dưới dầm như hình 3.1 / Hình 3.1 Đường cong biên dưới dầm 3.1.3 Đường cong bản đáy dầm Tính toán tương tự, đường cong bản đáy dầm cũng có dạng parabol bậc 2, qua các điểm khống chế A’(0;0.8), B’(47.5;3.9) và C’(95;0.8) như hình 3.2 Phương trình đường cong bản đáy dầm
/ Hình 3.2 Đường cong đáy dầm 3.1.4 Nhịp dẫn Dựa theo nhiệm vụ luận văn được giao, nhịp dẫn sử dụng dầm bê tông cốt thép dự ứng lực đúc sẵn. Trong trường hợp này, ta chọn loại dầm I33 của Công ty CP Bê tông 620 Châu Thới, các thông số kỹ thuật như sau: Số lượng dầm trên mặt cắt ngang 9 dầm Khoảng cách giữa hai dầm 2000mm Tải trọng thiết kế HL – 93 Chiều cao dầm 1650mm. 3.2 PHÂN ĐOẠN KẾT CẤU NHỊP PHỤC VỤ ĐÚC HẪNG 3.2.1 Thông số xe đúc hẫng Trong điều kiện hiện nay, việc thi công cầu theo phương pháp đúc hẫng cân bằng có thể thực hiện với nhiều loại xe đúc khác nhau. Xe đúc hẫng đặt trên hoặc kiểu tự treo bao gồm bộ ván khuôn leo đảm bảo các yêu cầu sau: Đảm bảo các kích thước hình học và cao độ thiết kế của các đốt dầm. Bộ xe đúc hẫng bao gồm ván khuôn treo và khung đỡ bằng thép được kiên kết chắc chắn để đảm bảo chịu lực trong thời gian bê tông hóa cứng. Ngày nay, một số nước đã áp dụng xe đúc hẫng có bộ ván khuôn cùng chịu lực chung với khung đỡ nhằm làm giảm sự xuất hiện các vết nứt tại vị trí tiếp giáp giữa 2 đốt dầm do biến dạng của xe đúc gây ra. Để đảm bảo các yếu tố nói trên và nhằm phù hợp với điều kiện thi công, chiều rộng mặt cắt dầm hộp cũng như khả năng cung ứng trang thiết bị cần thiết, ta chọn loại xe đúc có các chỉ tiêu kỹ thuật như sau: Chỉ mục  Thông số kỹ thuật   Khả năng chịu lực (max)  M = 710Tm   Độ dài đốt đúc (max)  L = 5m   Chiều rộng dầm hộp (max)  B = 15m   Trọng lượng đốt đúc (max)  Q = 200 T   Trọng lượng xe đúc  G = 98 T   Xuất xứ  Trung Quốc   Hình 3.3 Xe đúc hẫng kiểu dàn hình thoi của Công ty OVM, Trung Quốc Với xe đúc đã chọn, ta phân chia các đốt đúc hẫng sao cho phát huy hết khả năng chịu lực của xe như sau: Đốt trên đỉnh trụ đổ bê tông trên đà giáo mở rộng dài 12m ( đốt K0) Các đốt đúc hẫng Ki có chiều dài 3m, 3.5m và 4m như hình 3.4 Đốt hợp long giữa và hợp long biên có chiều cao không đổi h = 2.4m, chiều dài 2m Phân đoạn dầm đúc trên đà giáo ở nhịp biên có chiều dài 14m 3.2.2 Phân đoạn các đốt dầm / Hình 3.3 Phân đoạn kết cấu nhịp đúc hẫng Chiều cao dầm và chiều dày bản đáy dầm tại các mặt cắt như sau: Mặt cắt  x (m)  h (m)  t (m)   0-0  -1.500  6.000  1.500   1-1  0.000  6.000  0.800   2-2  4.500  5.350  0.710   3-3  7.500  4.953  0.655   4-4  10.500  4.584  0.603   5-5  13.500  4.244  0.556   6-6  17.000  3.884  0.506   7-7  20.500  3.563  0.462   8-8  24.000  3.281  0.422   9-9  27.500  3.038  0.389   10-10  31.500  2.808  0.357   11-11  35.500  2.630  0.332   12-12  39.500  2.502  0.314   13-13  43.500  2.426  0.304   14-14  47.500  2.400  0.300   3.3 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN Đặc trưng hình học của tiết dầm tại các mặt cắt như sau: Mặt cắt  F (m2)  Sy (m3)  Zc (m)  Ith (m4)  H (m)   P21  62.500  209.558  3.353  211.387  6.000   P20  21.451  62.292  2.904  98.523  5.350   P19  20.554  56.081  2.729  81.082  4.953   P18  19.696  50.516  2.565  66.568  4.584   P17  18.898  45.577  2.412  54.659  4.244   P16  18.037  40.539  2.247  43.497  3.884   P15  17.262  36.216  2.098  34.783  3.563   P14  16.559  32.544  1.965  28.020  3.281   P13  15.958  29.485  1.848  22.893  3.038   P12  15.377  26.671  1.734  18.578  2.808   P11  14.920  24.549  1.645  15.594  2.630   P10  14.589  23.053  1.580  13.637  2.502   P9  14.398  22.180  1.540  12.556  2.426   P8  14.328  21.882  1.527  12.192  2.400   3.4 THI CÔNG CÁC ĐỐT DẦM 3.4.1 Khối trên đỉnh trụ K0 Khối K0 trên đỉnh trụ là khối lớn nhất của kết cấu nhịp dầm và được thi công đầu tiên sau khi đã đặt các gối kê tạm và các thanh neo cường độ cao PC bar thẳng đứng để liên kết khối đỉnh trụ và thân trụ đồng thời giữ ổn định trong suốt quá trình thi công các cánh hẫng tiếp theo. Khối trên đỉnh trụ được đúc trên đà giáo mở rộng trụ, đà giáo này được cấu tạo từ thép hình đã gia công trong công xưởng và được lắp đặt sau khi thi công xong thân trụ. Chiều dài khối K0 là 12m, đoạn dầm đặc phía trên đỉnh trụ có chiều dày 2.0m 3.4.2 Khối thi công đúc hẫng K1, K2, … Các đốt dầm còn lại được đúc đối xứng nhau qua trụ nhờ ván khuôn treo trên xe đúc, hai bộ ván khuôn này có thể truợt để thay đổi chiều dài và chiều cao các đốt dầm. Các đoạn dầm gần mố có chiều cao không đổi h = 2.4m, chiều dài 14.0 m được thi công trên đà giáo cố định và các trụ tạm. Sau khi thi công xong các đốt dầm trên đà giáo cũng như trên các xe đúc ta tiến hành hợp long kết cấu nhịp thành kết cấu dầm liên tục theo sơ đồ công nghệ tóm lược như sau: Đốt K0 đúc trên đà giáo cố định, khi đốt K0 đạt cường độ thì tiến hành căng cáp dự ứng lực rồi lắp đặt xe đúc và lần lượt đúc hẫng các đốt dầm từ K1 đến K12. Tiến hành hợp long nhịp biên, căng cáp dự ứng lực chịu moment dương, điều chỉnh độ vồng, độ võng dầm, … Tháo dỡ các thanh neo tạm, hạ kết cấu nhịp lên gối vĩnh cửu, chuẩn bị và tiến hành hợp long nhịp giữa, căng kéo cáp chịu moment dương giữa nhịp. Hoàn thiện kết cấu nhịp và thi công hệ mặt cầu. Sơ đồ công nghệ chi tiết được trình bày trong bản vẽ thi công. Nội lực trong giai đoạn thi công hẫng nguy hiểm nhất là giai đoạn thi công xong đốt cuối cùng chuẩn bị hợp long. Sơ đồ tính trong thi công hẫng là dạng khung T tĩnh định, tải trọng tác dụng lên dầm bao gồm trọng lượng bản thân các đốt dầm, tải trọng thi công, tải trọng của xe đúc. Mô hình tính toán trong Midas cho ta kết quả : Khi đúc đốt K1 : Sơ đồ tải trọng : // Kết quả nội lực: // Tương tự cho tới khi thi công xong đốt K12 Tĩnh tải thi công : / Hoạt tải thi công : / Kết quả nội lực : Biểu đồ moment / Biểu đồ lực cắt / Bảng kết quả nội lực giai đoạn đức hẫng : Bảng 3.1 Moment tiêu chuẩn của trọng lượng bản thân + Xe đúc + Bê tông ướt của giai đoạn đúc hẫng : Khối đúc  K1  K2  K3  K4  K5  K6  K7  K8  K9  K10  K11  K12   P9  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -2870.11   P10  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -16754.91   P11  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -16884.4  -35387.99   P12  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -17120.09  -35748.91  -59995.9   P13  0  0  0  0  0  0  0  0  -17463.14  -36344.55  -60766.79  -90757.18   P14  0  0  0  0  0  0  0  -15841.55  -34353.33  -58390.41  -87881.9  -122897.77   P15  0  0  0  0  0  0  -14742.59  -32509.29  -56308.56  -85501.33  -120062.06  -160103.41   P16  0  0  0  0  0  -15162.81  -31189.78  -54450.79  -83537.56  -117886  -157515.98  -202582.81   P17  0  0  0  0  -15638.03  -32161.67  -53145.99  -81901.31  -116275.58  -155779.7  -200478.92  -250571.23   P18  0  0  0  -14050.78  -30374.72  -51313.96  -76547.44  -110012.18  -148918.59  -192841.86  -241886.15  -296286.01   P19  0  0  -12933.25  -28598.48  -49529.34  -74884.19  -104366.82  -142540.97  -185979.52  -234321.95  -287711.3  -346418.71   P20  0  -13322.37  -27239.51  -47756.94  -73294.72  -103065.17  -136796.97  -179680.52  -227651.22  -280412.8  -338147.21  -401162.18   P21  -29562.49  -48460.03  -71014.12  -101235.94  -135987.57  -174589.23  -216819.34  -269121.72  -326156.7  -387756.58  -454181.13  -525811.2   Bảng 3.2 Lực cắt tiêu chuẩn của trọng lượng bản thân + Xe đúc + Bê tông ướt của giai đoạn đúc hẫng : Khối đúc  K1  K2  K3  K4  K5  K6  K7  K8  K9  K10  K11  K12   P9  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  1436.19   P10  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  3923.07   P11  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  3962.4  5398.09   P12  0  0  0  0  0  0  0  0  0  4027.54  5475.56  6911.07   P13  0  0  0  0  0  0  0  0  4118.46  5590.91  7038.68  8473.94   P14  0  0  0  0  0  0  0  4026.82  5536.59  7008.72  8456.17  9891.12   P15  0  0  0  0  0  0  3931.77  5500.19  7009.58  8481.33  9928.41  11363   P16  0  0  0  0  0  4053.16  5467.87  7035.8  8544.72  10016.02  11462.66  12896.8   P17  0  0  0  0  4189.69  5659.27  7073.45  8640.81  10149.17  11619.93  13066.03  14499.65   P18  0  0  0  4094.57  5627.21  7096.21  8509.83  10076.57  11584.34  13054.52  14500.05  15933.1   P19  0  0  3979.79  5593.37  7125.38  8593.78  10006.82  11572.92  13080.06  14549.63  15994.57  17427.03   P20  0  4108.65  5544.09  7156.93  8688.25  10155.97  11568.37  13133.75  14640.21  16109.11  17553.39  18985.19   P21  6957.31  8459.39  9898.88  11516.28  13051.92  14523.78  15940.17  17509.97  19020.69  20493.74  21942.09  23377.95   Bảng 3.3 Moment tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hẫng : Khối đúc  K1  K2  K3  K4  K5  K6  K7  K8  K9  K10  K11  K12   P9  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -69.12   P10  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -69.12   P11  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -69.12  -207.36   P12  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -69.12  -207.36  -345.6   P13  0  0  0  0  0  0  0  0  -69.12  -207.36  -345.6  -483.84   P14  0  0  0  0  0  0  0  -52.92  -190.08  -328.32  -466.56  -604.8   P15  0  0  0  0  0  0  -52.92  -158.76  -311.04  -449.28  -587.52  -725.76   P16  0  0  0  0  0  -52.92  -158.76  -264.6  -432  -570.24  -708.48  -846.72   P17  0  0  0  0  -52.92  -158.76  -264.6  -370.44  -552.96  -691.2  -829.44  -967.68   P18  0  0  0  -38.88  -143.64  -249.48  -355.32  -461.16  -656.64  -794.88  -933.12  -1071.36   P19  0  0  -38.88  -116.64  -234.36  -340.2  -446.04  -551.88  -760.32  -898.56  -1036.8  -1175.04   P20  0  -38.88  -116.64  -194.4  -325.08  -430.92  -536.76  -642.6  -864  -1002.24  -1140.48  -1278.72   P21  -155.52  -194.4  -272.16  -349.92  -506.52  -612.36  -718.2  -824.04  -1071.36  -1209.6  -1347.84  -1486.08   Bảng 3.4 Lực cắt tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hẫng : Khối đúc  K1  K2  K3  K4  K5  K6  K7  K8  K9  K10  K11  K12   P9  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  34.56   P10  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  34.56   P11  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  34.56  34.56   P12  0  0  0  0  0  0  0  0  0  34.55  34.55  34.55   P13  0  0  0  0  0  0  0  0  34.55  34.55  34.55  34.55   P14  0  0  0  0  0  0  0  30.22  34.54  34.54  34.54  34.54   P15  0  0  0  0  0  0  30.21  30.21  34.53  34.53  34.53  34.53   P16  0  0  0  0  0  30.2  30.2  30.2  34.52  34.52  34.52  34.52   P17  0  0  0  0  30.19  30.19  30.19  30.19  34.51  34.51  34.51  34.51   P18  0  0  0  25.87  30.18  30.18  30.18  30.18  34.49  34.49  34.49  34.49   P19  0  0  25.86  25.86  30.17  30.17  30.17  30.17  34.48  34.48  34.48  34.48   P20  0  25.85  25.85  25.85  30.15  30.15  30.15  30.15  34.46  34.46  34.46  34.46   P21  51.84  25.92  25.92  25.92  30.24  30.24  30.24  30.24  34.56  34.56  34.56  34.56   Tổ hợp nội lực theo trạng thái giái hạn cường độ 1 : Với các hệ số tải trọng :    TLBT  FT  WC  CLL   Max  1.25  1.25  1.25  1.5   Min  0.9  0.9  0.9  0.9   Bảng 3.5 Moment MAX trong quá trình thi công : Khối đúc  K1  K2  K3  K4  K5  K6  K7  K8  K9  K10  K11  K12   P9  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -3691.31   P10  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -21047.31   P11  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -21209.18  -44546.02   P12  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -21503.79  -44997.17  -75513.27   P13  0  0  0  0  0  0  0  0  -21932.605  -45741.72  -76476.88  -114172.23   P14  0  0  0  0  0  0  0  -19881.31  -43226.78  -73480.49  -110552.21  -154529.41   P15  0  0  0  0  0  0  -18507.61  -40874.75  -70852.26  -107550.58  -150958.85  -201217.90   P16  0  0  0  0  0  -19032.89  -39225.36  -68460.38  -105069.95  -148212.86  -197957.69  -254498.59   P17  0  0  0  0  -19626.91  -40440.22  -66829.38  -102932.29  -146173.91  -195761.42  -251842.81  -314665.55   P18  0  0  0  -17621.79  -38183.86  -64516.67  -96217.28  -138206.96  -187133.19  -242244.64  -303757.36  -371964.55   P19  0  0  -16224.88  -35923.06  -62263.21  -94115.53  -131127.58  -179004.03  -233614.88  -294250.27  -361194.32  -434785.94   P20  0  -16711.28  -34224.34  -59987.77  -92106.02  -129477.84  -171801.35  -225564.55  -285860.02  -352019.36  -424394.73  -503370.80   P21  -37186.39  -60866.63  -89175.89  -127069.80  -170744.24  -219155.07  -272101.47  -337638.21  -409302.91  -486510.12  -569748.17  -659493.12   Bảng 3.6 Lực cắt MAX trong quá trình thi công : Khối đúc  K1  K2  K3  K4  K5  K6  K7  K8  K9  K10  K11  K12   P9  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  1847.0775   P10  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  4955.6775   P11  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  5004.84  6799.4525   P12  0  0  0  0  0  0  0  0  0  5086.25  6896.275  8690.6625   P13  0  0  0  0  0  0  0  0  5199.9  7040.4625  8850.175  10644.25   P14  0  0  0  0  0  0  0  5078.855  6972.5475  8812.71  10622.023  12415.71   P15  0  0  0  0  0  0  4960.0275  6920.5525  8813.77  10653.4575  12462.308  14255.545   P16  0  0  0  0  0  5111.75  6880.1375  8840.05  10732.68  12571.805  14380.105  16172.78   P17  0  0  0  0  5282.3975  7119.3725  8887.0975  10846.298  12738.228  14576.6775  16384.303  18176.328   P18  0  0  0  5157.0175  7079.2825  8915.5325  10682.558  12640.983  14532.16  16369.885  18176.798  19968.11   P19  0  0  5013.5275  7030.5025  8951.98  10787.48  12553.78  14511.405  16401.795  18238.7575  20044.933  21835.508   P20  0  5174.5875  6968.8875  8984.9375  10905.538  12740.188  14505.688  16462.413  18351.953  20188.0775  21993.428  23783.178   P21  8774.3975  10613.118  12412.48  14434.23  16360.26  18200.085  19970.573  21932.823  23827.703  25669.015  27479.453  29274.278   Bảng 3.7 Moment MIN trong quá trình thi công : Khối đúc  K1  K2  K3  K4  K5  K6  K7  K8  K9  K10  K11  K12   P9  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -2645.30   P10  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -15141.62   P11  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -15258.16  -32035.81   P12  0  0  0  0  0  0  0  0  0  -15470.28  -32360.64  -54307.35   P13  0  0  0  0  0  0  0  0  -15779.03  -32896.71  -55001.15  -82116.91   P14  0  0  0  0  0  0  0  -14305.02  -31089.06  -52846.85  -79513.61  -111152.31   P15  0  0  0  0  0  0  -13315.95  -29401.24  -50957.64  -77355.54  -108584.62  -144746.25   P16  0  0  0  0  0  -13694.15  -28213.68  -49243.85  -75572.60  -106610.61  -142402.01  -183086.57   P17  0  0  0  0  -14121.85  -29088.38  -48069.53  -74044.57  -105145.68  -140823.81  -181177.52  -226385.01   P18  0  0  0  -12680.69  -27466.52  -46407.09  -69212.48  -99426.00  -134617.70  -174273.06  -218537.34  -267621.63   P19  0  0  -11674.91  -25843.60  -44787.33  -67701.95  -94331.57  -128783.56  -168065.85  -211698.45  -259873.29  -312834.37   P20  0  -12025.12  -24620.53  -43156.20  -66257.82  -9314