Bài giảng Thi công cầu - Phần 2: Thi công mố trụ cầu và đường đầu cầu

ải 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 khuôn thật chu đáo và đảm bảo chất lượng. Nếu ván khuôn làm bằng gỗ thì chọn loại gỗ không bị mục, mọt, có độ ẩm 1832% để làm giảm độ biến dạng của ván khuôn trong thi công. Nếu ván khuôn làm bằng thép nên chọn loại thép CT3 hoặc loại thép có chỉ tiêu cơ lý tương đương. Các sai số khi lắp đặt ván khuôn 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 KHUÔN 1. Ván khuôn cố định Ván khuôn cố định là ván khuôn ghép tại chỗ, khi xong tháo ra lắp cho hạng mục khác. Ưu điểm: sử dụng được cho các kết cấu có hình dạng phức tạp và không lặp lại thao tác nhiều lần. Nhược điểm là tháo lắp khó khăn, mất thời gian và luân khuyển khó khăn. 2. Ván khuôn lắp ghép Được chế tạo trước thành từng tấm nhỏ sau đó ghép nối thành hình dạng cần thiết để đổ bê tông. Có khả năng tháo, lắp nhanh. Sử dụng được nhiều lần cho nhiều hạng mục gần tương tự nhau hoặc giống nhau. 3. Ván khuôn trượt Môn học: Thi công Cầu Thi công trên từng đoạn công trình, ván khuôn được kéo trượt trên mặt bê tông đã đổ trước để thi công đoạn sau mà không cần tháo lắp phức tạp. Ván khuôn này có ưu điểm thi công nhanh nhưng chê tạo phức tạp và chỉ sử dụng cho các cầu kiện có cùng kích thước tiết diện hay tối thiểu dũng cùng kiểu dáng. 1.1.3. CẤU TẠO VÁN KHUÔN 1. Ván khuôn cố định Ván khuôn cố định thường được làm bằng gỗ và dùng đổ bê tông các mố, trụ có kết cấu phức tạp, khối lượng ít. Cấu tạo ván khuôn gồm ván lát, hệ thống khung nẹp, bu lông giằng và bu lông liên kết. Ván lát làm bằng gỗ dày 25cm, rộng 18-20cm. Đối với kết cấu phức tạp, lượn tròn thì chọn loại ván có bề rộng nhỏ hơn 510cm. Bề mặt ván lát phải phẳng, nhẵn và ghép xít với nhau. Ván lát có thể được lắp ghép đứng hoặc ngang. Thông thường với kết cấu có kích thước lớn, có các đầu lượn tròn thì người ta thường ghép đứng; còn các móng nhỏ thì người ta ghép ngang. Các thanh nẹp ngang, nẹp dọc được làm bằng các thanh gỗ xẻ có tiết diện chữ nhật cạnh từ 520cm. Nẹp được bố trí vuông góc với ván lát và bố trí khoảng cách từ 0.72 m/thanh. Hình II-1.1 Các bộ phận ván khuôn cố định Môn học: Thi công Cầu a) Ván khuôn đứng; b) Ván khuôn ngang; c) Ván khuôn đầu cong 1: Ván; 2: Nẹp ngang; 3: Trụ đứng; 4: Thanh giằng; 5: Giá; 6: Đinh liên kết; 7: Bulông Hình II- 1.2. Cấu tạo thanh giằng 1: Đầu mút bộ phận giằng; 2: Ecu; 3: Long đen Các bu lông giằng làm từ thép tròn 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 toán. Bulông giằng sẽ được bỏ lại trong bê tông sau khi gỡ ván khuôn. Để đảm bảo tháo dỡ ván khuôn dễ dàng không gây sứt vỡ bê tông người ta có thể dùng hàn để cắt phần bu lông thừa ra sau sau khi gỡ ván khuôn hoặc sử dụng loại bu lông hình côn có cấu tạo như hình vẽ. Đoạn bên ngoài bu lông hình côn sau khi tháo ra người ta trám vữa mác cao vào lỗ bê tông bị khuyết. Đối với chi tiết thân mố, trụ có cột tròn hay lượng tròn, người ta sử dụng loại ván lát có chiều rộng nhỏ. Nẹp ngang được chế tạo từ những thanh gỗ xẻ dày 5cm mặt trong lượn tròn theo hình dạng cong của kết cấu; các nẹp ngang được đặt so le chồng lên nhau và liên kết với nhau bằng đinh đóng còn phần tiếp giáp với phần thẳng thì dùng bu lông liên kết. Môn học: Thi công Cầu Khi đổ bê tông thân mố, trụ cần chôn sẵn các bu lông hoặc neo bằng thép tròn xung quanh chu vi thân mố, trụ tại các vị trí đặt các thanh chống đứng của ván khuôn để định vị ván khuôn. Trình tự lắp đặt ván khuôn 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 khuôn đầu lượn tròn và cố định với nẹp ngang ở trên bề mặt của mố, trụ, sau đó 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 còn lại, đặt thanh chống và bắt chặt các bu lông giằng. Công việc cuối cùng là kiểm tra vị Trí của ván khuôn đã chính xác chưa, sau đó bịt các khe hở và bôi trơn bằng tưới nước cho ván lát chờ đổ bê tông. 2. Ván khuôn lắp ghép Đối với trụ, mố cầu có chiều cao lớn người ta thường sử dụng ván khuôn lắp ghép. Ván khuôn lắp ghép này có thể làm bằng gỗ hoặc bằng thép nhưng theo xu hướng hiện nay thường làm bằng thép vì loại này có thể tận dụng thi công 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 lông và bản néo. Hình II- 1.3. Lắp ghép ván khuôn cố định 1: ván; 2: nẹp ngang; 3: nẹp cong; 4: trụ đứng; 5: thanh giằng; 6: thanh chéo; 7: thanh chống ngang; 8: móng; 9: bulông neo Môn học: Thi công Cầu Hình II-1.4. Ván khuôn lắp ghép a) Ván ngang; b) Ván đứng; 1-13: Số thứ tự các tấm lắp ghép Ván khuôn lắp ghép bằng gỗ sử dụng tấm ván có kích thước axb được lựa chọn sao cho phù hợp với kích thước kết cấu và điều kiện vật tư hiện có. Diện tích một tấm thường là 412m2. Ngoài ván lát, nẹp ngang, nẹp dọc ván khuôn lắp ghép còn có nẹp chéo để giữ cho các tấm lắp ghép không bị biến hình khi tháo lắp. Hình II-1.5. Cấu tạo tấm ván khuôn lắp ghép gỗ phẳng a) Ván ngang; b) Ván đứng Môn học: Thi công Cầu Hình II-1.6. Cấu tạo tấm ván khuôn lắp ghép gỗ và chi tiết nối lắp ghép Tấm ván khuôn lắp ghép gỗ mặt cong 1. Ván; 2. Nẹp cong; 3. Trụ đứng; 4. Nẹp ngang; 5. Giá liên kết bulông Bộ phận liên kết tại các góc a) Góc vuông; b)Hai mặt đứng; c) Mặt phẳng và cong; 1. Khung góc liên kết; 2. Giá liên kết bulông; 3. Bulông liên kết; 4. Nẹp cong Ván khuôn lắp ghép bằng gỗ có nhược điểm là các chỗ liên kết vẫn phải sử dụng bản néo bằng thép và bu lông gây phức tạp trong thi công, còn ván khuôn bằng thép cấu tạo đơn giản hơn và liên kết cũng đơn giản hơn như hình 1.7. Môn học: Thi công Cầu Hình II- 1.7. Ván khuôn lắp ghép thép kích thước 2x1m Hình II- 1.8. Ván khuôn lắp ghép thép tại hiện trường Môn học: Thi công Cầu 3. Ván khuôn trượt Ván khuôn được sử dụng để độ bê tông các trụ cầu có chiều cao lớn và có mặt cắt ngang không thay đổi như cột tháp cầu dây văng. Hình II- 1.9. Ván khuôn trượt đúc cốt tháp cầu Rạch Miễu Ván khuôn trượt gồm bộ phận ván khuôn, bộ phận di chuyển và các thiết bị phụ trợ thi công. Ván khuôn được làm bằng thép bản loại dày 36mm và được tăng cường bằng các sườn thép góc. Bộ phận di chuyển thường làm bằng các thanh thép tròn trơn dẫn hướng đường kính 2432mm cắm trong lòng 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 khuôn và các thiết bị phụ trợ. Khi hệ thống di chuyển sẽ kéo toàn bộ ván khuôn lên và để giúp cho hệ thống không bị tụt xuống thì kích thường có hai bộ phận: bộ phận neo vào cốt thép giúp cho kích không bị tụt và làm cơ sở để kích di chuyển lên trên; bộ phận di chuyển cũng như kích thông thường bằng kích răng hoặc thủy lực. Các thiết bị phụ trợ gồm hệ đà giáo treo, cần cẩu cung cấp bê tông và các thiết bị đảm bảo an toàn khác. Môn học: Thi công Cầu Hình II-1.10. Ván khuôn trượt đổ bê tông cột tháp cầu Mỹ Thuận 1.2. SƠ SỞ TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN 1.2.1. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN 1. Tải trọng thẳng đứng A. Khối lượng bản thân của ván khuôn, đà giáo: được xác định trên cơ sở bản vẽ thiết kế thi công. Trọng lượng đơn vị của gỗ sấy khô lấy theo TCVN1072-71 và thường bằng 500750kg/m3 đối với các loại gỗ nhóm III đến nhóm VI. B. Trọng lượng đơn vị của vữa bê tông mới đổ: đối với bê tông có cốt liệu đá dăm, sỏi sạn nguồn gốc từ nham thạch sau khi đầm chặt tính bằng 2.4 tấn/m3, Môn học: Thi công Cầu C. Trọng lượng đơn vị của cốt thép: tính toán theo số liệu thiết kế nhưng trong trường hợp không có số liệu thì tính bằng 100kg/m3 bê tông. D. Tải trọng do người và dụng cụ thi công: Khi tính toán ván mặt tấm đan và các kết cấu trực tiếp đỗ chúng lấy bằng 250kg/m2. Khi tính toán thanh nẹp sau ván lát lấy bằng 150kg/m2. Khi tính toán 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 công là 130kg hoặc áp lực của bánh xe rùa chở vữa bê tông là 350kg truyền lên hai bánh hoặc một lực tập trung nào khác tuỳ theo biện pháp đổ bê tông nhưng không nhỏ hơn 130kg để đảm bảo an toàn lao động khi công nhân với dụng cụ thi công cá nhân đi lại trên ván khuôn. Nếu tấm ván <150mm thì lực tập trung nói 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 gió tiêu chuẩn: đối với tính toán thi công lấy tải trọng gió bằng 50% so với tiêu chuẩn khi thiết kế. G. Ap lực ngang của bê tông mới đổ: tác dụng vào thành ván khuôn. Ap lực ngang của bê tông tươi tác dụng lên thành ván khuôn phụ thuộc độ sệt, trọng lượng cốt liệu, phương pháp đổ và đầm bê tông => áp lực ngang thay đổi trong phạm vi rộng. Sau một thời gian đông cứng của bê tông áp lực ngang này giảm dần dần và mất đi nhưng biến dạng trong ván khuôn do áp lực đó vẫn giữ nguyên. Biểu đồ áp lực ngang của bê tông tươi như sau: Hình II- 1.11. Biểu đồ áp lực ngang của bê tông tươi a) áp lực bê tông theo lý thuyết; b) khi không có đầm rung; c)khi có đầm rung Môn học: Thi công Cầu Chiều cao H của biểu đồ áp lực phụ thuộc vào thời gian đông kết của bê tông, khi tính toán bê tông có thể lấy thời gian đông kết của bê tông tươi là 4h kể từ lúc trộn => H=4h với h là chiều cao bê tông đổ trong 1 giờ. Khi đổ bê tông khối lớn hay tường mỏng thì áp lực ngang của bê tông tươi tính như sau:  nRqp .max  (II.1.1) Trong đó : q: Ap lực ngang trên mặt bê tông (kg/cm2). γ: Trọng lượng đơn vị của vữa bê tông 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 ngoài (R1 = 1.00m). H. Tải trọng do chấn động: phát sinh khi đổ vữa bê tông vào ván khuôn kết cấu đang đổ, lấy theo Bảng II.1-1: Bảng II.1-1 TẢI TRỌNG CHẤN ĐỘNG KHI ĐỔ BÊ TÔNG (kg/m2) Phương pháp đổ bê tông vào ván khuôn Tải tọng ngang tác dụng vào ván khuôn - Đổ bằng máy, ống vòi voi hoặc từ ống của máy bơm bê tông 400 - Đổ trực tiếp từ thùng chứa có 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 tông : tính bằng 400kg/m2 bề mặt thẳng đứng của ván khuôn. Khi dùng máy đầm ngoài, đối với các thanh nẹp, dầm của ván khuôn 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. (không tính chung với H) 1.2.2. TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN Tổ hợp tải trọng tính toán ván khuôn được tổ hợp như Bảng II.1-2: Bảng II.1-2 Tên bộ phận ván khuôn Loại tải trọng (mục 1) Tính duyệt cường độ Tính duyệt biến dạng Ván khuôn đáy và các bộ phận A+B+C+D A+B+C Tường mỏng <100mm, cột <300mm G+I G Ván khuôn thành cho khối lớn G+H (hoặc I) G 1.2.3. HỆ SỐ TẢI TRỌNG Môn học: Thi công Cầu Khi tính toán ván khuôn, đà giáo và các bộ phận về mặt độ cứng thì lấy tải trọng tiêu chuẩn để tính (n=1). Khi tính ván khuôn, đà giáo và các bộ phận về cường độ thì cần phải dùng tải trọng tính toán để tính. Tải trọng tính toán = tải trọng tiêu chuẩn x hệ số vượt tải. Các hệ số vượt tải lấy như sau: + Khối lượng của đà giáo, ván khuôn n = 1.1 + Khối lượng của vữa bê tông 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 gió 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 khuôn, đà giáo phải xét đồng thời cả tải trọng gió và trọng lượng bản thân. Hệ số tải trọng gió lấy bằng n=1.2, của các tải trọng chống lật lấy bằng n=0.8, còn hệ số an toàn k=1.25. 1.2.3. HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN CHUNG Ván khuôn và đà giáo được tính toán 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 toán kết cấu gỗ cụ thể lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam như Bảng II.1-3: Bảng II.1-3 CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN CỦA GỖ VIỆT NAM (kg/cm2) STT Trạng thái ứng suất Ký hiệu Nhóm 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/toàn 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 Môn học: Thi công Cầu Khi kiểm toán độ cứng của ván khuôn dưới tác dụng của tải trọng thì độ võng của ván khuôn không được vượt quá trị số sau đây: + Với ván khuôn có bề mặt lộ ra ngoài: f  L/400. + Với ván khuôn có bề mặt bị che khuất: f  L/250. Trong đó: f: độ võng của ván khuôn hoặc các bộ phận. L: Chiều dài nhịp tính toán của ván khuôn hoặc các bộ phận. Đối với ván khuôn nằm ngang (ván đáy) sẽ được tính toán với các tải trọng tính từ mục A  E là các tải trọng rải đều trên suốt chiều dài ván khuôn. Đối với ván khuôn thành đứng, áp lực ngang của bê tông mới đổ được tính theo mục G, H. Đối với ván khuôn nghiêng một góc  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 có trị số tải trọng tính toán như mục G và H và nhân với sin(). +   90o (ván nghiêng ra phía ngoài) thì ngoài áp lực ngang có trị số tải trọng tính toán như mục G và H, cần tính thêm các tải trọng thẳng đứng nằm trong phần lăng trụ nghiêng ra ngoài theo các mục từ AE. 1.3. TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN 1.3.1. TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN THÀNH ĐỨNG CÓ VÁN LÁT ĐỨNG 1. Tính ván lát đứng Ván lát được coi là dầm giản đơn khẩu độ tính toán 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: Môn học: Thi công 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 đó: 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 công thức trên tính cho 1m bề rộng ván khuôn. 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 khuôn, nẹp ngang được cấu tạo là khung kín để vừa chịu moment uốn vừa chịu lực kéo (cắt). Nẹp ngang tính toán như thanh chịu uốn có khẩu độ tính toán bằng khoảng cách giữa hai nẹp dọc là a: Khi đó moment tác dụng lớn nhất trong nẹp ngang: Môn học: Thi công 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 tông ở đầu lượn tròn 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 toán liên kết giữa các nẹp ngang đầu tròn và nẹp ngang đầu tròn với phần thẳng và tính theo công thức sau: 2 . B pS qd  3. Tính nẹp dọc Nẹp dọc trong ván khuôn có ván lát dọc chỉ tính toán trong trường hợp bu lông giằng bố trí cách nút, khi đó nẹp dọc được tính toán như thanh chịu uốn với khẩu độ tính toán là 2l và chịu lực tập trung: ..aPT qd (II.1.11) Môment 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 lông giằng Hình II-1.14. Sơ đồ tính thanh căng hay bu lông giằng Môn học: Thi công Cầu Bulông giằng được tính toán như một thanh chịu kéo dọc trục. alqd FpT . (II.1.14) 1.3.2. TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN THÀNH ĐỨNG CÓ 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 tông 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 công 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 toán như thanh chịu uốn có khẩu độ tính toán bằng khoảng cách giữa hai nẹp ngang là l, khi đó 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 đó xảy ra 2 trường hợp: Môn học: Thi công 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 còn lại của ván khuôn có ván lát ngang được tiến hành tương tự như với ván khuôn có ván lát đứng. 1.3.3. TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN LẮP GHÉP Ván khuôn lắp ghép bằng gỗ tính toán như đối với ván khuôn cố định, riêng phần ráp nối thì tính toán theo công thức tính lực căng S trong nẹp ngang đầu tròn. Ván khuôn lắp ghép bằng thép bản và được tăng cường bằng các sườn thép hình thì sườn tăng cường được tính toán như ván khuôn gỗ. Riêng thép bản làm ván khuôn 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 công thức tính toán về độ võng thì giá trị pqd tính là giá trị tiêu chuẩn, trong công thức tính moment gia trị pqd phải được nhan thêm hệ số tải trọng và hệ số xung kích. Môn học: Thi công Cầu + Liên kết giữa nẹp ngang đầu tròn và nẹp ngang thẳng được tính với lực kéo S 1.4. CÔNG TÁC BÊ TÔNG TRỤ, MỐ Thi công bê tông mố, trụ cầu gồm 3 giai đoạn: - Sản xuất vữa bê tông. - Vận chuyển, phân phối, san đầm bê tông. - Bảo dưỡng và tháo dỡ ván khuôn. Bê tông mố, trụ cầu là bê tông khối lớn, thi công trong điều kiện sông nước do đó cần phải chọn lựa biện pháp thi công sao cho phù hợp với điều kiện thực tế công trường. Để lựa chọn biện pháp thi công 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 tông cần thi công. - Thời tiết, khí hậu khu vực công trường. - Điều kiện nhân lực, thiết bị hiện có của công ty, đơn vị. Trước khi đổ bê tông cần phải xem xét kiểm tra lại các vấn đề sau để đảm bảo cường độ, tính đồng nhất và liền khối của bê tông: - Độ chính xác của việc lắp đặt ván khuôn, đà giáo chống đỡ đường vận chuyển bê tông, công cụ, thiết bị đổ bê tông, độ bền, ổ định của các chỗ nối liên kết có đủ để chịu tải trọng động khi đổ bê tông không. - Ván khuôn, 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 khuôn gỗ thì trước khi đổ bê tông cần phải tưới nước và bịt kín các khe hở; đối với ván khuôn thép phải được quét chất chống dính bám và phải đảm bảo chất lượng, mỹ quan của bề mặt bê tông sau khi đổ. - Kiểm tra số lượng, tình trạng hoạt động hiện tại của các thiết bị đổ bê tông để bố trí cho phù hợp. - Kiểm tra chất lượng vật liệu như cát, đá, xi măng có đảm bảo đúng yêu cầu thiết kế hay không 1.4.1. SẢN XUẤT VỮA BÊ TÔNG Giai đoạn sản xuất vữa bê tông bao gồm các công việc sau đây: 1. Chọn thành phần bê tông Môn học: Thi công Cầu Để đảm bảo chất lượng bê tông phải dựa vào đặc điểm của kết cấu và điều kiện để lựa chọn thành phần bê tông. Thành phần bê tông phải đảm bảo thoả mãn yêu cầu thiết kế và công nghệ thi công, phải có thời gian đông cứng thích hợp để đảm bảo tiến độ thi công và tiết kiệm xi măng nhất. Độ dẻo hỗn hợp bê tông được lựa chọn tuỳ thuộc vào loại kết cấu, phương pháp vận chuyển, mật độ cốt thép, phương pháp đầm bê tông và điều kiện khí hậu. Độ dẻo phải tiến hành thí nghiệm, nếu không cần thiết có 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 công Kết cấu khối lớn không hoặc có ít cốt thép 0÷2 2÷4 Kết cấu khối lớn có nhiều cốt thép, dầm, cột 2÷4 4÷6 Kết cấu đổ bằng ván khuôn trượt theo phương đứng 6÷8 Công tác này gọi là thiết kế cấp phối bê tông xi măng thường do phòng thí nghiệm chuẩn tiến hành dựa trên cơ sở lấy mẫu vật liệu thực tế tại chân công trình hoặc tại mỏ vật liệu mà đơn vị thi công dự định sử dụng; kết quả thiết kế cấp phối phải có trước khi sản xuất bê tông để làm căn cứ cân, đong, đo, đếm vật liệu. 2. Tính toán khối lượng và tổ chức sản xuất bê tông Khối lượng bê tông sản xuất phải đảm bảo đổ liên tục và phụ thuộc vào điều kiện đổ, đầm bê tông. Thông thường vữa bê tông được đổ và đầm thành từng lớn dày 15- 40cm. Chiều dày bê tông đổ phải đảm bảo bê tông 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 không tác động đến lớp dưới đã bắt đầu ninh kết. Thời gian ninh kết của bê tông phụ thuộc vào loại xi măng và nhiệt độ thi công và phải được xác định bằng thí nghiệm; nếu trong trường hợp không có kết quả thí nghiệm thì có thể lấy số liệu tham khảo theo Bảng II.1-6 như sau: Bảng II.1-6 NHIỆT ĐỘ THI CÔNG (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 tông trong điều kiện thông thường và phụ thuộc vào phương pháp đầm bê tông có thể tham khảo trong Bảng II.1-7 như sau: Bảng II.1-7 PHƯƠNG PHÁP ĐẦM BÊ TÔNG CHIỀU DÀY MỖI LỚP (cm) Đầm bằng thủ công 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 Môn học: Thi công Cầu + Có cốt thép thưa hoặc không có 25 + Cốt thép dày 12 Năng suất tối thiểu sản xuất vữa bê tông được tính theo công thức sau: vn tt V Q  min m 3/h (II.1.26) Trong thực tế người ta thường lấy thêm hệ số dự phòng là 1.25 do đó Qtt = 1.25Qmin. Trong đó Qmin: năng suất sản xuất vữa bê tông tối thiểu (m3/h) Qtt: năng suất sản xuất vữa bê tông thực tế (m3/h) V: khối lượng bê tông cần đổ tính (m3) tn: thời gian bắt đầu ninh kết của bê tông (h). (Bảng II.1.6) tv: thời gian vận chuyển vữa bê tông từ nơi trộn đến nơi đổ (h). Trên các công trường hiện nay thường dùng trạm trộn loại vừa năng suất 10÷20m3/h hoặc mua bê tông thương phẩm vận chuyển đến bằng xe chuyên dụng nếu công trường gần trạm trộn. Nếu trộn máy trộn tại chỗ thì số lượng máy trộn tính theo công thức sau:  ttQn  Với  là năng suất của một máy trộn (m3/h). Thời gian tối thiểu để trộn một mẻ bê tông (từ đưa cốt liệu vào đến khi đổ vữa ra) được lấy theo thực nghiệm và có thể tham khảo theo bảng sau: Bảng II.1-8 Dung tích Thùng trộn (lít) Thời gian nhỏ nhất để trộn một mẻ bê tông (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 tông mố, trụ có tiết diện lớn, nếu nhiệt độ bê tông >30oC thì phải có biện pháp hạ nhiệt độ bê tông 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 ngót. 1.4.2. VẬN CHUYỂN, ĐỔ VÀ SAN ĐẦM BÊ TÔNG Môn học: Thi công Cầu Hình II- 1.16. Cấp vữa bê tông bằng cẩu a) Cần trục chân cứng; b) Khung nâng kéo trên dàn giáo; c) Cần trục tháp; d) Cẩu tự hành. Công tác này chia làm hai công đoạn như sau: 1. Vận chuyển bê tông Công tác vận chuyển bê tông rất đa dạng tuỳ thuộc vào từng điều kiện cụ thể công trường và phương pháp sản xuất vữa bê tông. Đối với mố, trụ trên cạn người ta thường chọn phương án trộn bê tông ngay tại vị trí mố, trụ để không tốn công vận chuyển. Bo xung Đối với mố, trụ ngoài sông có thể chọn một trong các phương án sau tuỳ thuộc vào thiết bị thi công sẵn có trên công trường. Nếu có xà lan cập mạn trụ thì trộn bê tông trên xà lan cập sát trụ để đổ nếu có thể; nếu không có xà lan thì trộn trên bờ rồi dùng cần cẩu, xe goòng, ôtô chạy trên cầu tạm hoặc bơm bê tông để đưa đến trụ. Ngoài ra phương pháp dùng máy bơm đưa bê tông trực tiếp vào vị trí đổ bằng các ống áp dụng được hầu hết cho các phương án, còn các phương pháp khác đều phải có thùng chứa rồi dùng thiết bị nâng hạ đưa bê tông lên đến vị trí. Trường hợp dùng cần cẩu phục vụ để đưa vữa vào vị trí thì cần cẩu có thể đứng trên mặt đất (nếu có thể), đứng trên hệ sàn đạo, cầu tạm hoặc xà lan công tác cập mạn trụ. Môn học: Thi công Cầu Trường hợp cầu nhỏ, khối lượng ít thì việc dùng các thiết bị nâng hạ là không kinh tế do đó người ta có thể sử dụng hệ cầu tạm nhỏ và tiến hành vận chuyển vữa bằng thủ công dùng xe rùa để vận chuyển. Toàn bộ thời gian vận chuyển bê tông tính từ thời điểm trộn bê tông đến khi đổ bê tông vào vị trí phải khống chế để bê tông được liền khối. Thời gian này phải thí nghiệm đối với từng loại xi măng trong từng điều kiện thực tế, nếu không có điều kiện thí nghiệm có thể tham khảo Bảng II.1-9 như sau: Bảng II.1-9 NHIỆT ĐỘ VỮA BÊ TÔNG (oC) THỜI GIAN VẬN CHUYỂN CHO PHÉP (phút) 20÷30 45 10÷20 60 5÷10 90 Trong mọi trường hợp thì quá trình vận chuyển bê tông phải không được phân tầng, mất nước vữa xi măng hay thay đổi tỷ lệ N/X tức là vận chuyển phải êm thuận, các thùng chứa phải kín khít và có bộ phận che mưa nắng. 2. Đổ bê tông Hình II- 1.17. Ống vòi voi 1. Đoạn ống hình chóp 2. Móc ống dưới 3. Bản lề móc vào ống trên 4. Lưỡi gà Môn học: Thi công Cầu Bo xung Nếu đổ bê tông trực tiếp từ thùng chứa thì chiều cao xả vữa rơi tự do phải ≤1.5m và không cho phép xả từ chiều cao >3m. Trường hợp bất khả kháng phải đổ ở chiếu cao >3m thì phải sử dụng thiết bị ống vòi voi hoặc máng, ống dẫn với độ nghiêng ≤15o. Trường hợp chiều cao đổ >4m thì trong lòng máng, ống vòi voi nên có tấm chắn để nhào trộn bê tông trong suốt quá trình đổ hạn chế bê tông phân tầng. Trường hợp chiều cao đổ ≥10m thì dùng ống vòi voi có gắn đầm rung bên ngoài. Bo xung coc khoan nhoi Bê tông được đổ vào ván khuôn một cách liên tục theo một phương thống nhất và san ra từng lớp với chiều dày hợp lý (Bảng II.1-7). Nếu diện tích đổ bê tông quá lớn >100m2 thì việc đổ, cung cấp bê tông sẽ khó khăn do đó người ta phải chia kết cấu thành từng phần diện tích mỗi phần <50m2 và chiều cao từ 1.5÷2.5m và các chỗ giáp nối phải so le nhau. 3. Đầm bê tông Việc đầm bê tông thường dùng loại đầm dùi cho các cấu kiện có kích thước các chiều tương đối lớn, đầm rung ngoài thường dùng để đầm các kết cấu tường mỏng và cao, đầm bàn chỉ cho phép sử dụng đối với lớp bê tông trên mặt. Bước di chuyển của đầm dùi không được vượt quá trị số 1.5 R và phải cắm sâu xuống lớp dưới 5÷10cm nhưng không được quá sâu gây ảnh hưởng đến lớp bê tông đã ninh kết bên dưới. Thời gian đầm tại mỗi vị trí thường từ 20÷40s khi vữa bê tông không còn lún nữa. Khi đầm gần ván khuôn phải để đầm cách ván khuôn khoảng 10cm và không được để đầm tì vào cốt thép hay ván khuôn. Khi đầm phải đầm thật đều, tránh dồn đống bê tông và dùng đầm để kéo hoặc san bê tông. 4. Bảo dưỡng và tháo dỡ ván khuôn Trong các điều kiện bình thường thì công tác bảo dưỡng bê tông được tiến hành sau khi đổ bê tông từ 10÷12 giờ, nếu là vùng nắng gió thì sau 2÷3 giờ và bảo dưỡng bằng cách che đậy bằng bao tải hoặc cát và tưới nước để giữ ẩm. Trong các điều kiện khắc nghiệt khác thì thời gian bảo dưỡng bê tông phải được tiến hành thí nghiệm xác định. Việc tháo dỡ ván khuôn được tiến hành được tiến hành sau khi bê tông đạt cường độ yêu cầu. Nếu vì yêu cầu tiến độ có thể tháo ván khuôn cạnh của kết cấu mố, trụ sau 48 giờ nhưng kèm theo phải có biện pháp sao cho khi tháo ván khuôn không được gây chấn động là hư hỏng bề mặt ngoài của bê tông. Ván khuôn đáy tốt nhất chỉ nên tháo khi bê tông đã đạt yêu cầu về cường độ. Trong khi tháo dỡ ván khuôn phải đảm bảo an toàn lao động và không được gây hư hỏng ván khuôn, sau khi tháo xong phải tiến hành vệ sinh ngay để có thể sử dụng được nhiều lần. Môn học: Thi công Cầu Một số vấn đề cần lưu ý khi thi công bê tông Trước mỗi lần đổ bê tông phải láng lên mặt bê tông cũ một lớp vữa xi măng mác cao dày khoảng 1.5÷2 mm. Trước khi đổ bê tông phải kiểm tra chạy thử tất cả các máy móc, thiết bị và phải có thiết bị dự phòng. Việc đổ bê tông phải tiến hành liên tục, nếu vì lý do gì đó mà ngưng đổ quá 2 giờ thì phải chờ đến khi bê tông lớp dưới đ