CHƯƠNG III : THIẾT KẾ THI CÔNG CỌC VÁN THÉP VÀ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

ĐAMH THI CÔNG CẦU



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



Bề dày lớp bêtông bịt đáy :

.H. n

 n.0 . bt  k.U.  .m



hb �

Trong đó:



2

 : diện tích mặt bằng trong vòng vây,   Bv �A v  4 �17.2  68.8 m



H: chiều sâu cột nước tính từ đáy lớp BTBĐ đến mực nước

thi công:

H  H n  0.5  5.6  0.5  6.1 (m)



k: số lượng cọc trong móng, k=26 (cọc)

2

F: diện tích 1 cọc, F  0.3 �0.3  0.09 (m )



 n : dung trọng của nước,  n  1(T / m3 )

 bt : dung trọng của bê tông bòt đáy,  bt  2.35(T / m3 )

 0 : diện tích mặt bằng trong vòng vây khơng xét đến cọc,

 0 =  - k.F=68.8-0.09x26=66.46( m2)

f1 : ma sát giữa cọc với bêtông bòt đáy, f  20T / m 2

U : chu vi một cọc, U  4 �0.3 = 1.2 (m)

n: hệ số giảm tải, n=0.9



68.8 �6.1 �1

hb �

(0.9 �66.46 �2.35  26 �1.2 �20) �0.9

h b �0.61(m)

Choïn lớp bêtông bòt đáy dày 1.0m

* Phương pháp đổ bêtơng bịt đáy :

Tiến hành đổ bêtông bịt đáy theo phương pháp vữa dâng :

Bán kính hoạt động của ống : R  2 m



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



MSSV : 1251090244



Trang 12



ĐAMH THI CƠNG CẦU



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



2

2

2

Diện tích hoạt động của một ống : Fo   �R   �2  12.56 m



n



Số ống cần thiết :



F 68.8



 5.48

Fo 12.56

(ống)



Chọn 6 ống.

* Sau khi xác định bề dày lớp BTBĐ đủ điều kiện ổn định, ta kiểm tra điều kiện cường độ

cho lớp BTBĐ :

Tách 1 dải BTBĐ rộng 1m dọc theo đường tim trụ theo hướng thượng-hạ lưu có chiều dài

nhịp bằng khoảng cách giữa 2 cọc ván thép.



 Trọng lượng bản thân của lớp BTBĐ:



q1   b .H b .1  2.35 ��

1 1  2.35 (T/m)

Trong đó :



 b =2.35 T/m3 :Dung trọng của lớp BTBĐ.



Hb=1 m



: Bề dầy của lớp BTBĐ



1m



: Bề rộng của dải BTBĐ đang xét.



 Áp lực đẩy của nước :



q2   .H.1  1�6.1�1  6.1 (T/m)

Trong đó :



 =1T/m3



:Dung trọng của nước.



H=6.1m



:Chiều sâu cột nước, từ lớp đáy BTBĐ đến mực nước thi công.



1m



: Bề rộng của dải BTBĐ đang xét.



Nội lực phát sinh trong dầm :

M max 



q1  q2 2 2.35  6.1 2

.l 

�4  7.5(T .m)

8

8

=> căng thớ trên.



Momen kháng uốn của dầm :



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



MSSV : 1251090244



Trang 13



ĐAMH THI CÔNG CẦU



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



b.hb 2 1.12

W



 0,17 (m3 )

6

6



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

k

2

sử dụng BT mác 100 => [ ]bt  4.8 kG / cm theo TCVN 5574-2012 Kết cấu bê tông cốt



thép – Tiêu chuẩn thiết kế

k



M max

7.5



 44.12 T / m 2  4.412 kG / cm2  [ ]btk  4.8 kG / cm 2

W

0.17



Vậy lớp BTBĐ thỏa mãn điều kiện cường độ .

III.1.4 Tính độ ổn định của kết cấu vòng vây cọc ván trong các giai đoạn thi

cơng

III.1.4.1 Gỉa sử cọc ván thép đóng xuống lớp 2 và không làm bê tông bịt đáy và

không làm khung chống.

III.1.4.1.1 Giai đoạn 1: Vòng vây đã được đóng đến đáy sông, hút hết bùn và

đổ bêtông bịt đáy.



Với cách bố trí cọc định vị như trên thì cọc định vị khơng có tác dụng chịu lực, mà áp

lực sẽ truyền hết vào cọc ván thép.

Ở giai đọan này ta đào bỏ lớp bùn trong vòng vây cọc ván bằng gầu ngoạm, nên mực

nước 2 bên thành cọc ván là như nhau, chỉ có chênh lệch áp lực do đất bùn bị đẩy nổi,

nhưng rất nhỏ, có thế bỏ qua. Sau đó ta tiến hành đổ BT bịt đáy, bằng phương pháp

vữa dâng.

III.1.4.1.2 Giai đoạn 2:

Đã đổ bê tông bịt đáy và hút cạn nước hố móng. Sơ đồ chịu lực của cọc ván thép như

sau



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



MSSV : 1251090244



Trang 14



ĐAMH THI CÔNG CẦU



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



Gọi t là chiều sâu ngàm cọc trong đất, chiều sâu này được tính từ mặt dưới của lớp thứ

1. Giả thiết cọc được cắm vào lớp thứ 2 (0 ≤ t ≤ 4m)(*). Có lớp bêtơng bịt đáy, t được

xácđịnh từ điều kiện đảm bảo ổn định chống quay của tường cọc ván quanh tâm O cách

mặt trên lớp bê tơng bịt đáy 0.5m (trên hình vẽ).

Tính tốn hệ số áp lực đất chủ động và bị động.

 Hệ số áp lực đất chủ động:



- Hệ số áp lực đất chủ động lớp 1:

- Hệ số áp lực đất chủ động lớp 2:

- Hệ số áp lực đất chủ động lớp 3:

- Hệ số áp lực đất chủ động lớp 4:



K a1  tan 2 (450 

K a2  tan 2 (45 



1

00

)  tan 2 (450  )  1

2

2



2

140

)  tan 2 (450 

)  0.6104

2

2



K a3  tan 2 (450 



3

190

)  tan 2 (450 

)  0.509

2

2



K a4  tan 2 (450 



4

220

)  tan 2 (450 

)  0.455

2

2



 Hệ số áp lực đất bị động



- Hệ số áp lực đất bị động lớp 1:

- Hệ số áp lực đất bị động lớp 2:

- Hệ số áp lực đất bị động lớp 3:

- Hệ số áp lực đất bị động lớp 4:



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



K 1p  tan 2 (450 



1

00

)  tan 2 (450  )  1

2

2



K p2  tan 2 (450 



2

140

)  tan 2 (450 

)  1.6383

2

2



K 3p  tan 2 (450 



3

190

)  tan 2 (450 

)  1.965

2

2



K p4  tan 2 (450 



4

220

)  tan 2 (450 

)  2.198

2

2



MSSV : 1251090244



Trang 15



ĐAMH THI CÔNG CẦU



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



 Xác định áp lực đất chủ động, bị động và áp lực nước tác dụng lên cọc ván thép.

 Áp lực chủ động:

 Áp lực đất chủ động:

Hệ số vượt tải của áp lực đất chủ động : na=1.2

+ Áp lực đất chủ động do lớp 2 tác dụng lên cọc ván :

E1 



1

1

n a �K a2 � '2 �t 2  �1.2 �0.6104 �(1.58  1) �t 2  0.2124t 2 (T / m)

2

2



Điểm đặt

z10 



2

t  0.5(m)

3



Mô men gây ra tại tâm O

2

M1  E1 �z1  0.2124t 2 �( t  0.5)  0.1416t 3  0.1062t 2 (T.m / m)

3



+ Áp lực đất chủ động sinh ra do lớp bê tông bịt đáy gây ra tác dụng lên cọc ván :

E 3  n a �K a2 � bt �h b �t  1.2 �0.6104 �2.35 ��

1 t  1.7213t(T / m)



Điểm đặt

z3 



t

 0.5(m)

2



Mô men gây ra tại tâm O

t

M 3  E 3 �z 3  1.7213t �(  0.5)  0.8607t 2  0.8607 t(T.m)

2



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



MSSV : 1251090244



Trang 16



ĐAMH THI CÔNG CẦU



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



 Mô men gây lật tại tâm O do áp lực đất chủ động gây ra :

M1gl  M1  M 3

 (0.1416t 3  0.1062t 2 )  (0.8607t 2  0.8607 t)

=0.1416t 3  0.9669t 2  0.8607t(Tm / m)







Áp lực nước chủ động:

1

1

E 2  � n �t 2  ��

1 t 2  0.5t 2 (T / m)

2

2



Điểm đặt

z2 



2t

 0.5(m)

3



Mô men gây ra tại tâm O

�2t

�

M 2  E 2 �z 2  0.5t 2 ��  0.5 � 0.3333t 3  0.25t 2 (T.m / m)

�3

�

1

1

E 4  � n �h 2  ��

1 (5.6  0.5) 2  18.605(T / m)

2

2



Điểm đặt

z4 



2h 2 �5.6 56



 (m)

3

3

15



Mô men gây ra tại tâm O

61

M 4  E 4 �z 4  18.605 �  75.66(T.m / m)

15



 Mô men gây lật tại tâm O do áp lực đất chủ động gây ra :

M 2gl  M 2  M 4







 (0.3333t 3  0.25t 2 )  75.66  0.3333t 3  0.25t 2  75.66(Tm / m)



 Mô men gây lật tại tâm O do áp lực chủ động gây ra :

M gl  M1gl  M 2gl  (0.1416t 3  0.9669t 2  0.8607t)  (0.3333t 3  0.25t 2  75.66)

=0.4749t 3  1.2169t 2  0.8607t  75.66(Tm / m)



 Tổng Áp lực bị động:

 Áp lực đất bị động:

Hệ số vượt tải của áp lực đất chủ động : np=0.8

Áp lực đất bị động do lớp 1 tác dụng lên cọc ván :



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



MSSV : 1251090244



Trang 17



ĐAMH THI CÔNG CẦU



E7 



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



1

1

n p �K1p � '1�h12  �0.8 ��

1 (1.21  1) �0.52  0.021(T / m)

2

2



Điểm đặt:



z7 



2

1

h1  (m)

3

3



Mô men gây ra tại tâm O

1

M 7  E 7 �z 7  0.021�  0.007(T.m / m)

3



Áp lực do lớp 1 truyền xuống các lớp dưới

E8  n p �K1p � '1�h1 �t

 0.8 ��

1 (1.21  1) �0.5 �t  0.084t(T / m)



Điểm đặt

z8 



t

 0.5(m)

2



Mô men gây ra tại tâm O

t

M8  E 8 �z8  0.084t �(  0.5)  0.042t 2  0.042t(T.m)

2



+ Áp lực đất bị động do lớp 2 tác dụng lên cọc ván :

E9 



1

1

n p �K 2p � '2 �t 2  �0.8 �1.6383 �(1.58  1) �t 2  0.3801t 2 (T / m)

2

2



Điểm đặt:



z9 



2

t  0.5(m)

3



Mô men gây ra tại tâm O

2

M 9  E9 �z9  0.3801t 2 �( t  0.5)  0.2534t 3  0.1901t 2 (T.m / m)

3



 Mô men giữ tại tâm O do áp lực đất bị động gây ra :

M1giu  M 7  M8  M 9

 0.007  (0.042t 2  0.042t)  (0.2534t 3  0.1901t 2 )

=0.2534t 3  0.2321t 2  0.042t  0.007(T.m / m)







Áp lực nước bị động:

E 5   n �h �t  1�6.1�t  6.1t(T / m)



Điểm đặt



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



MSSV : 1251090244



Trang 18



ĐAMH THI CÔNG CẦU



z5 



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



t

 0.5(m)

2



Mô men gây ra tại tâm O

�t

�

M 5  E 5 �z 5  6.1t ��  0.5 � 3.05t 2  3.05t(T.m / m)

�2

�

1

1

E 6  � n �t 2  ��

1 t 2  0.5t 2 (T / m)

2

2



Điểm đặt

z6 



2t

 0.5(m)

3



Mô men gây ra tại tâm O

M 6  E 6 �z 6  0.5t 2 �(



2t

 0.5)  0.3333t 3  0.25 t 2 (T.m / m)

3



 Mô men giữ tại tâm O do áp lực nước bị động gây ra :

M 2giu  M 5  M 6

 (3.05t 2  3.05t)  0.3333t 3  0.25 t 2  0.3333t 3  3.3t 2  3.05t(Tm / m)







 Mô men giữ tại tâm O do áp lực bị động gây ra :

M giu  M1giu  M 2giu  (0.2534t 3  0.2321t 2  0.042t  0.007)  (0.3333t 3  3.3t 2  3.05t)

=0.5867t 3  3.532t 2  3.092t  0.007(Tm / m)



 Điều kiện chống lật tại O

M gl

M giu



 0.95



hay thay các momen vào bất phương trình trên, ta được:



0.08275t 3  2.1385t 2  2.0767t  75.6534  0



Giair phương trình trên ta được

�t  5.05(m)

�

�t  23.03(m)

�t  7.86(m)

�

Loại (vì 0 �t �4(m)



III.1.4.2 Gỉa sử cọc ván thép đóng xuống lớp 3 và không làm bê tông bịt đáy và

không làm khung chống.





Hút hết nước và hút 0.5m bùn.



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



MSSV : 1251090244



Trang 19



ĐAMH THI CÔNG CẦU



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



Gọi t là chiều sâu ngàm cọc trong đất, chiều sâu này được tính từ mặt dưới của lớp thứ 2.

Giả thiết cọc được cắm vào lớp thứ 3 (0 ≤ t ≤ 11m)(*). Khi khơng có lớp bêtơng bịt đáy, t

được xác định từ điều kiện đảm bảo ổn định chống quay của tường cọc ván quanh tâm O



E8



1

E6



4m



2



E9



E1



E10

E7



11m



t



3



E3



4m



0.5m



5.6m



1m



tại mũi cọc ván thép (trên hình vẽ)



E4



E11



E2

E5



E12

O



Điều kiện để đảm bảo ổn định chống lật:

M gl  m.M giu



Trong đó:

Ml : mômen gây lật. Do áp lực nước và áp lực chủ động.

Mg: mômen giữ. Do áp lực đất bị động.

m =0.95: hệ số an toàn.

 Xác định áp lực đất chủ động, bị động và áp lực nước tác dụng lên cọc ván thép.

 Áp lực chủ động:

 Áp lực đất chủ động:

Hệ số vượt tải của áp lực đất chủ động : na=1.2

+ Áp lực đất chủ động do lớp 1 tác dụng lên cọc ván :



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



MSSV : 1251090244



Trang 20



ĐAMH THI CÔNG CẦU



E8 



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



1

1

n a �K1a � '1�h12  �1.2 ��

1 (1.21  1) �0.52  0.0315(T / m)

2

2



1

1

25

z8  h1  4  t  �0.5  4  t 

 t(m)

3

3

6

Điểm đặt:



Mô men gây ra tại tâm O

M8  E8 �z8  0.0315 �(



25

 t)  0.0315t  0.1313(T.m / m)

6



Áp lực do lớp 1 truyền xuống các lớp dưới

E 9  n a �K1a � '1�h1 �(t  4)

 1.2 ��

1 (1.21  1) �0.5 �(t  4)  0.126t  0.504(T / m)



Điểm đặt

z9 



t4

(m)

2



Mô men gây ra tại tâm O

M 9  E 9 �z 9  (0.126t  0.504) �(



t4

)  0.063t 2  0.504t  1.008(T.m)

2



+ Áp lực đất chủ động do lớp 2 tác dụng lên cọc ván :

E10 



1

1

n a �K a2 � '2 �h 2 2  �1.2 �0.6104 �(1.58  1) �42  3.399(T / m)

2

2



Điểm đặt

1

4

z10  h 2  t   t(m)

3

3



Mô men gây ra tại tâm O

4

M10  E10 �z10  3.399 �(  t)  3.399 t  4.532(T.m / m)

3



Áp lực do lớp 2 truyền xuống các lớp dưới

E11  n a �K a2 � '2 �h 2 �t  1.2 �0.6104 �(1.58  1) �4 �t  1.7t(T / m)



Điểm đặt

z11 



t

(m)

2



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



MSSV : 1251090244



Trang 21



ĐAMH THI CÔNG CẦU



GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO



Mô men gây ra tại tâm O

t

M11  E11 �z11  1.7t �  0.85t 2 (T.m / m)

2



+ Áp lực đất chủ động do lớp 3 tác dụng lên cọc ván :

E12 



1

1

n a �K 3a � 3 �t 2  �1.2 �0.509 �1.71�t 2  0.5222t 2 (T / m)

2

2



Điểm đặt

t

z12  (m)

3



Mô men gây ra tại tâm O

t

M12  E12 �z12  0.522t 2 �  0.1741t 3 (T.m)

3



 Mô men gây lật tại tâm O do áp lực đất chủ động gây ra :

M1gl  M8  M 9  M10  M11  M12

 (0.0315t  0.1313)  (0.063t 2  0.504t  1.008)  (3.399 t  4.532)  0.85t 2  0.1741t 3

=0.1741t 3  0.913t 2  3.9345t  5.6713(Tm / m)







Áp lực nước chủ động:

1

1

E 6  � n �h 2  ��

1 (5.6  0.5  4) 2  51.005(T / m)

2

2



Điểm đặt

z6 



h

10.1

t

 t(m)

3

3



Mô men gây ra tại tâm O

10.1 �

�

M 6  E 6 �z 6  51.005 ��  t � 51.005t  171.717(T.m / m)

�3

�

E 7  K a3 � n �h �t  0.509 ��

1 (5.6  0.5  4) �t  5.1409t(T / m)



Điểm đặt

z7 



t

(m)

2



Mô men gây ra tại tâm O



SVTH : LÊ NGOC PHÔ



MSSV : 1251090244



Trang 22