Tài liệu Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị nâng dàm thay gối phục vụ sữa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam pdf

Bộ giao thông vận tải Viện Khoa Học và Công Nghệ GTVT 1252-Đường Láng - Đống Đa – Hà Nội đề tàI độc lập cấp nhà nước nghiên cứu thiết kế và chế tạo một số thiết bị chuyên dùng phục vụ sử

Bộ giao thông vận tải Viện Khoa Học và Công Nghệ GTVT 1252-Đường Láng - Đống Đa – Hà Nội

đề tàI độc lập cấp nhà nước nghiên cứu thiết kế và chế tạo một số thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa

nâng cấp cầu bê tông ở việt nam

mã số đtđl 2003/04

Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ nội dung 2:

nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu phục vụ sửa chữa

và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

Bộ giao thông vận tải Viện Khoa Học và Công Nghệ GTVT 1252-Đường Láng - Đống Đa – Hà Nội

đề tàI độc lập cấp nhà nước nghiên cứu thiết kế và chế tạo một số thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa

nâng cấp cầu bê tông ở việt nam

mã số đtđl 2003/04

Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ nội dung 2:

nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu phục vụ sửa chữa

và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

TS Bùi Xuân Ngó

Hà Nội, 2004

Danh sách những người tham gia thực hiện nội dung 2

4 Phạm Văn Hệ Tiến sỹ Giám đốc Trung tâm

5 Bùi Xuân Ngó Tiến sỹ Trưởng phòng

6 Nguyễn Huy Tiến Thạc sỹ Nghiên cứu viên

12 Đinh Tiến Khiêm Kỹ sư

Nghiên cứu viên Tham gia

Tóm tắt

Gối cầu là một bộ phận kết cấu của cầu, có nhiệm vụ truyền tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải xuống kết cấu hạ bộ Theo thời gian khai thác, chất lượng của gối cầu bị suy giảm, gây ra những hư hỏng như nứt hệ dầm cầu hoặc có thể gây sụp đổ cầu Vì vậy, việc kiểm tra để phát hiện các hư hỏng của gối cầu là việc làm thường xuyên của các cơ quan quản lý đường bộ và công tác thay thế gối cầu bị hư hỏng bằng thiết bị

chuyên dùng có vai trò rất quan trọng nhằm duy trì và kéo dài tuổi thọ của cầu bê tông

hiện nay ở Việt Nam Hiện nay công tác này đang được Bộ Giao thông Vận tải đặc biệt quan tâm

Xuất phát từ những yêu cầu cụ thể về công tác đảm bảo giao thông, công nghệ sửa chữa, thao tác và kiểm tra giám sát trong quá trình sửa chữa cầu, các tác giả đã đề xuất những quan điểm chỉ đạo thực hiện đề tài, đồng thời xây dựng các chỉ tiêu kinh tế

- kỹ thuật cho thiết bị Qua tìm hiểu những hệ thống thiết bị trên thế giới và các hệ thống thiết bị có sẵn trong nước; nhóm nghiên cứu đã đề xuất phương án chế tạo hệ kích nâng làm việc hai chiều: nâng nhờ thuỷ lực, hạ nhờ lò xo, có ê cu hãm cơ khí cần pít tông, có van khoá tải một chiều nhằm tăng thêm độ an toàn cho hệ thống thiết bị, tất cả được điều khiển nhờ hệ thống thiết bị điều khiển đồng bộ, tự động theo các chương trình đã lập sẵn Đây là phương án chế tạo thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu phù hợp với khả năng chế tạo trong nước, điều kiện sử dụng ở nước ta, vừa

đảm bảo tính tiên tiến, có giá thành hạ để các cơ sở thi công có thể chấp nhận được và mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và xã hội trong khai thác thực tế

Mục lục

Tóm tắt 3

Mở đầu 7

1 Tổng quan về công nghệ nâng dầm thay gối cho cầu Bê tông 9

1.1 Những yêu cầu đối với công nghệ nâng dầm thay gối cầu 9

1.1.1 Yêu cầu về giao thông 9

1.1.2 Yêu cầu về kỹ thuật sửa chữa cầu 9

1.1.3 Những yêu cầu đối với hệ thống thiết bị nâng dầm 9

1.2 Giới thiệu các phương pháp nâng dầm thay gối cầu bê tông 10

1.2.1 Khảo sát về hư hỏng của gối cầu 10

1.2.2 Khảo sát về công tác thay gối cầu và thiết bị nâng dầm cầu 12

1.2.3 Các phương pháp nâng dầm thay gối 14

1.2.4 Công nghệ nâng dầm đặt kích trên bệ tì 19

2 Tổng quan về hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu bê tông 20

2.1 Tình hình sử dụng thiết bị nâng dầm thay gối cầu trên thế giới 20

2.1.1 Thiết bị nâng dầm theo phương pháp dùng hệ ống chống kiểu giàn 21

2.1.2 Sử dụng hệ kích thủy lực tỳ lên các ống chống độc lập 22

2.1.3 Sử dụng hệ dàn kích thủy lực tỳ lên nền đất 23

2.1.4 Sử dụng hệ kích thủy lực tỳ lên mố hoặc trụ cầu 24

2.2 Tình hình sử dụng thiết bị nâng dầm thay gối cầu ở Việt Nam 26

2.2.1 Hệ thống thiết bị nâng dầm sử dụng kích đĩa 26

2.2.2 Hệ thống thiết bị nâng dầm sử dụng ống chống chịu lực 27

2.2.3 Hệ thống thiết bị nâng dầm sử dụng bệ tỳ 29

2.3 Nhận xét về thiết bị nâng dầm thay gối phục vụ sửa chữa nâng cấp cầu bê tông 30

3 Nghiên cứu lựa chọn phương án thiết kế thiết bị nâng dầm thay gối cầu 32

3.1 Những quan điểm chỉ đạo trong nghiên cứu lựa chọn phương án 32

3.1.1 Tận dụng tối đa tiềm năng sẵn có trong nước 32

3.1.2 Hiện đại hoá sản phẩm 32

3.1.3 Lựa chọn tỷ lệ nội địa hoá hợp lý 33

3.2 Những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lựa chọn phương án thiết kế 33

3.2.1 Tính năng kỹ thuật phù hợp 33

3.2.2 Nguyên lý cấu tạo thích hợp, hiện đại 33

3.2.3 Thích nghi với môi trường nhiệt đới Việt Nam 34

3.2.4 Phù hợp với trình độ công nghệ hiện tại trong nước 34

3.2.5 Gọn nhẹ, thuận tiện trong việc sửa chữa thay thế 34

3.2.6 Tiện lợi trong sử dụng và bảo quản 35

3.2.7 Độ tin cậy cao trong khai thác 35

3.3 Nghiên cứu lựa chọn phương án tkế tổng thể hệ thống thiết bị nâng dầm 35

3.4 Lựa chọn phương án thiết kế các phần tử thuỷ lực 38

3.4.1 Lựa chọn phương án thiết kế bộ nguồn thuỷ lực 38

3.4.2 Lựa chọn phương án thiết kế kích thuỷ lực 42

3.4.2 Lựa chọn chủng loại bộ phân phối thuỷ lực 47

3.4.3 Lựa chọn phương án thiết kế các chi tiết liên kết thuỷ lực 51

3.5 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống điều khiển 55

3.5.1 Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển thiết bị 55

3.5.2 Sơ đồ khối 56

4 Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực 59

4.1 Xác định các thông số cơ bản hệ thống thiết bị đồng bộ nâng dầm thay gối cầu 59 4.1.1 Xác định lực nâng của kích 59

4.1.2 Xác định hành trình nâng của kích 61

4.1.3 Xác định số lượng kích làm việc đồng thời 62

4.1.4 Xác định tốc độ nâng dầm 62

4.1.5 Tính toán áp suất, lưu lượng của hệ thống thuỷ lực 63

4.1.6 Tính toán công suất của truyền động 64

4.2 Tính toán thiết kế bộ nguồn thuỷ lực 65

4.2.1 Xác định các thông số cơ bản của bộ nguồn thuỷ lực 65

4.2.2 Tính chọn bơm thuỷ lực 65

4.2.3 Tính toán công suất dẫn động bơm 66

4.2.4 Tính chọn động cơ điện 67

4.2.5 Tính toán thiết kế thùng dầu 67

4.2.6 Tính toán thiết kế khớp nối 68

4.3 Tính toán thiết kế kích nâng thuỷ lực 68

4.3.1 Đường kính xi lanh 70

4.3.2 Chiều dầy s và đường kính ngoài D 1 của xi lanh 70

4.3.3 Tính toán chiều cao của pít tông H 1 72

4.3.4 Tính toán chiều dầy của nắp kích H 3 73

4.3.5 Tính toán lò xo và chiều cao lắp lò xo hồi kích H 5 74

4.3.6 Đường kính cần pít tông d 76

4.3.7 Tính toán chiều dầy của ê cu hãm cần pít tông H 4 78

4.3.8 Tính toán chiều dài của ren thang trên cần pít tông 79

4.3.9 Tính toán chiều dầy của đáy kích m 79

4.4.1 Tính chọn phân phối thuỷ lực 79

4.4.2 Tính chọn các loại van thuỷ lực 80

4.5 Nghiên cứu tính toán thiết kế các chi tiết liên kết thuỷ lực 82

4.6 Tính chọn một số phần tử thuỷ lực khác 83

5 Nghiên cứu Tính toán thiết kế hệ điều khiển đồng bộ thiết bị 84

5.1 Đầu đo dịch chuyển 84

5.2 Đầu đo áp lực 85

5.3 Giới thiệu tính năng kỹ thuật PLC Hãng Siemens SIMATIC S7-200 85

5.3.1 Simatic S7-200, CPU226 86

5.3.2 Modul mở rộng EM223 88

5.3.3 Modul vào /ra tương tự EM 235 88

5.3.4 Màn hình cảm ứng TP070 89

5.4 Sơ đồ nguyên lý thiết bị 90

5.4.1 Chọn địa chỉ cho các thiết bị vào/ra 90

5.4.2 Sơ đồ nguyên lý 92

5.5 Thiết kế phần mềm cho thiết bị 100

5.5.1 Lưu đồ chương trình máy tính 100

5.5.2 Lưu đồ chương trình cho màn hình thao tác TP070 102

5.5.3 Lưu đồ điều khiển trong PLC 102

6 Nghiên cứu Tính toán thiết kế thiết bị căng kéo thép dự ứng lực phục vụ sửa chữa nâng cấp cầu 106

6.1 Xác định các thông số cơ bản kích căng kéo thép dự ứng lực 107

6.2 Tính toán thiết kế kích căng kéo thép DƯL 107

6.2.1 Đường kính ngoài của ống dẫn hướng d 1 108

6.2.2 Đường kính xi lanh D 110

6.2.3 Chiều dầy s và đường kính ngoài D 1 của xi lanh 110

6.2.4 Đường kính cần pít tông d 112

6.2.5 Tính toán chiều cao của pít tông H 1 113

6.2.6 Tính toán chiều dầy của nắp kích H 2 và đáy kích H 3 : 113

7 Nghiên cứu các giải pháp công nghệ chế tạo thiết bị nâng dầm thay gối cầu 114

7.1 Giải pháp về tỷ lệ nội địa hoá 114

7.3 Giải pháp về nguyên lý kết cấu: 115

7.3.1 Lựa chọn nguyên lý kết cấu hợp lý 115

7.3.2 Chia tách cụm thành những chi tiết hợp lý 115

7.4 Giải pháp lựa chọn chủng loại vật liệu hợp lý: 116

7.4.1 Sử dụng đúng chủng loại vật liệu cần thiết 116

7.4.2 Giảm trọng lượng và kích thước hợp lý 116

7.4.3 Chế tạo bằng các loại vật liệu phù hợp 116

7.5 Giải pháp nghiên cứu giảm thiểu ảnh hưởng của môi trường nhiệt đới tới chất lượng thiết bị: 117

7.6 Giải pháp lựa chọn công nghệ gia công chi tiết hợp lý: 117

7.7 Giải pháp nâng cao độ tin cậy của thiết bị 117

7.8 Giải pháp hiện đại hoá thiết bị 118

7.9 Các giải pháp Khoa học công nghệ khác: 118

7.9.1 Chuyển môi trường làm việc khắc nghiệt sang môi trường bình thường118 7.9.2 Cầu hóa các bề mặt, các mối ghép, cải thiện điều kiện làm việc 119

7.9.3 Giải pháp “Thiếu”, “Thừa” 119

8 Những kết quả đ∙ đạt được về thiết bị nâng dầm thay gối cầu 120

8.1 Những sản phẩm nghiên cứu của nội dung 2 120

8.2 Thử nghiệm những sản phẩm tại hiện trường 120

9 Kết luận 121

Phần phụ lục 124

Phụ lục A Danh mục vật tư và thiết bị phần điều khiển 125

Phụ lục B Chương trình trong PLC Error! Bookmark not defined Phụ lục C Chương trình trong Máy tính Error! Bookmark not defined.

Mở đầu

Công tác bảo dưỡng sửa chữa các cầu nhằm đảm bảo giao thông thông suốt an toàn là công việc thường xuyên của ngành Giao thông vận tải (GTVT), một trong những công việc đó là việc thay các gối cầu cao su đã bị hư hỏng, hết khả năng làm việc bằng các loại gối cao su mới phù hợp Nhưng theo công nghệ nào và bằng hệ thống thiết bị nào vừa rút ngắn thời gian thi công, an toàn, đặc biệt vừa nâng dầm thay gối cầu vẫn đảm bảo giao thông liên tục ngay trên đỉnh dầm của gối đang được thay là vấn đề được thực tế đặt ra đã và đang được nhiều người quan tâm

Qua khảo sát cho thấy, các cầu bê tông ở nước ta rất đa dạng về khổ cầu, khẩu

độ và kết cấu; chúng được xây dựng qua nhiều thời kỳ và chất lượng cũng như thời gian sử dụng còn lại của chúng cũng rất khác nhau Để thay thế các gối cầu, ta phải áp dụng các phương pháp khác nhau cho phù hợp với từng loại hình cầu Hiện tại người ta

có thể sử dụng các phương pháp sau: sử dụng hệ đòn gánh; nâng dầm trực tiếp vào cánh dầm; nâng dầm trên các ống truyền lực; nâng dầm từ bệ tì; nâng dầm bằng kích

đĩa Một số công trình đã thực hiện nâng dầm thay gối cầu như: Cầu Phủ, cầu Đa Phúc, cầu Trầm, cầu Đoan Hùng, cầu Ghép, cầu Gián Khẩu…

Những thiết bị nâng dầm thay các gối cầu trên đây đã đáp ứng phần nào nhu cầu cấp bách của thực tế sản xuất, nhưng do chưa được đầu tư nghiên cứu đầy đủ, nguồn kinh phí có hạn, chưa tập hợp được đông đảo các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực, nên việc điều khiển các kích nâng dầm được tiến hành bằng tay do đó chất lượng nâng dầm phụ thuộc nhiều vào trình độ của công nhân vận hành Từ thực tế đó, trong quá trình thi công đã bộc lộ nhiều tồn tại rất cần phải đầu tư quan tâm nghiên cứu để hoàn thiện và nâng cao chất lượng hệ thống thiết bị nâng dầm cầu

Hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu bao gồm:

- Bộ nguồn thuỷ lực

- Kích nâng thuỷ lực

- Bộ phân phối dòng chẩy tới các kích

- Các đường ống thuỷ lực

- Hệ điều khiển PLC theo chương trình, các thao tác được tự động, bán tự động

và được hiển thị trên màn hình, kiểm tra, giám sát và lưu trữ các số liệu cần thiết

Mục tiêu của đề mục:

- Phân tích so sánh và tuyển chọn phương án thiết kế các cụm chi tiết của thiết

bị nâng dầm thay gối cầu và hệ thống điều khiển tự động đồng bộ

- Nghiên cứu, tính toán thiết kế các chi tiết của thiết bị nâng dầm thay gối cầu

và hệ thống điều khiển tự động đồng bộ hệ thống thiết bị

Thiết bị chuyên dùng nâng dầm thay gối, ngoài chức năng chủ yếu là nâng dầm thay gối, qua nghiên cứu chúng tôi thấy hệ thống này còn có thể áp dụng vào nhiều công trình khác, cụ thể như sau :

- Xây dựng nhà cao tầng bằng phương pháp nâng sàn

- Xử lý lún, nghiêng của các công trình xây dựng

- Sửa chữa đỉnh trụ cầu, tôn cao đỉnh trụ cầu

- Dịch chuyển toà nhà cao tầng ra vị trí mới

- Nâng cột toà nhà cao tầng để lót đệm giảm chấn

- Một số ứng dụng khác

1 Tổng quan về công nghệ nâng dầm thay gối cho cầu Bê

tông

1.1 Những yêu cầu đối với công nghệ nâng dầm thay gối cầu

1.1.1 Yêu cầu về giao thông

Thực hiện công tác nâng dầm thay gối sửa chữa cầu trong khi vẫn đảm bảo giao thông bình thường

Đặc thù của ngành giao thông vận tải là phải đảm bảo giao thông thông suốt trong mọi tình huống, kể cả khi thực hiện công tác sửa chữa nâng dầm thay gối cầu Các phương tiện giao thông vần lưu thông bình thường qua cầu ngay cả trên đỉnh dầm của gối đang được thay

1.1.2 Yêu cầu về kỹ thuật sửa chữa cầu

- Mặt cắt ngang tại nơi sửa chữa có chiều cao sai khác không quá 2mm theo thiết kế thi công

Sửa chữa cầu nhưng phải đảm bảo an toàn cầu, không làm hư hỏng cho các kết cấu dầm Điều đó đòi hỏi trong quá trình nâng dầm, trên một mặt cắt ngang không có

sự chuyển động tương đối giữa các dầm với nhau hoặc giữa các phần của một dầm,

đảm bảo dầm không bị uốn ngang, chịu tải trọng bất lợi có thể gây hư hỏng cho cầu trong quá trình sửa chữa

1.1.3 Những yêu cầu đối với hệ thống thiết bị nâng dầm

- Thiết bị nâng phải an toàn tuyệt đối, giữ tải ổn định trong suốt thời gian thay gối từ 1-2 ngày

Điều quan trọng của hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu đòi hỏi an toàn

tuyệt đối, không bị tụt sập, đảm bảo tính đồng đều cho tất cả các kích nâng dầm

- Tự động hoặc bán tự động các thao tác trong quá trình thi công Đặt trước

được thông số về chiều cao nâng, chu kỳ kiểm tra Lưu trữ, hiển thị các thao tác

Quá trình nâng dầm được thực hiện đồng thời đối với tất cả các dầm trong mặt cắt ngang cầu Số lượng kích nâng phụ thuộc vào số lượng dầm trong mặt cắt ngang, thông thường từ 6-12 kích, nhiều cầu hiện đại số lượng kích phải sử dụng đồng thời có thể tới 16, 20, 26 kích hoặc nhiều hơn nữa Với số lượng lớn như vậy, không thể thực hiện bằng thủ công hoặc sử dụng nhiều người điều khiển theo dõi giám sát Mặt khác

sử dụng nhiều người điều khiển giám sát sẽ không đảm bảo tính đồng thời, đồng đều,

các số liệu khó đảm bảo chính xác Do đó đòi hỏi phải có hệ thống điều khiển phải tự

động đối với các thao tác nâng, hạ theo các yêu cầu sửa chữa, phải kiểm tra giám sát và lưu trữ các số liệu cần thiết, phải phù hợp với đặc thù của nhiều loại hình cầu bê tông ở Việt Nam

1.2 Giới thiệu các phương pháp nâng dầm thay gối cầu bê tông

1.2.1 Khảo sát về hư hỏng của gối cầu

Gối cầu (gối bằng thép hoặc cao su) là một bộ phận kết cấu của các loại cầu, có nhiệm vụ truyền tác dụng của tĩnh tải (trọng lượng dầm cầu, lớp phủ, lan can…) và hoạt tải đoàn xe xuống kết cấu hạ bộ (móng, trụ mố cầu) Trên thực tế theo chức năng

có hai loại gối khác nhau: Gối cố định và gối di động Nếu gối bằng thép, sẽ được cấu tạo phù hợp để đảm nhận chức năng cố định hay di động ở các đầu dầm Riêng đối với gối cầu bằng cao su thì đảm nhận cùng một lúc cả hai chức năng này

Cũng như các bộ phận kết cấu khác của cầu, theo thời gian khai thác, dưới tác dụng của môi trường và nhiệt độ ẩm thấp, chất lượng của gối cầu ngày càng suy giảm Những hư hỏng xuất hiện dưới nhiều dạng: Nếu là gối cầu bằng thép thường xuất hiện

gỉ gây cản trở sự di chuyển của gối khi nhiệt độ môi trường thay đổi hay khi có lực dọc tác động vào dầm do xe hãm phanh Từ nguyên nhân của sự không di chuyển được sẽ gây nên các cưỡng bức giãn nở của nhịp dầm, dẫn đến nứt dầm, đặc biệt đối với các loại dầm bê tông Đối với gối cầu cao su (Neopren) cũng vậy, hiện tượng hư hỏng thường có biểu hiện xuống cấp của vật liệu cao su (lão hoá vật liệu cao su) hoặc bong tróc các lớp kết dính giữa cao su và thép Các hư hỏng này sẽ là nguyên nhân làm giảm

độ cứng và độ đàn tính của gối dẫn đến làm mất khả năng chịu phản lực cũng như khả năng dịch chuyển dưới tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải Hiện tượng gối cao su bị bẹp, biến dạng sẽ là nguyên nhân tạo nên sự chênh lệch cao độ của dầm nói riêng và hệ dầm cầu nói chung Sự chệnh lệch cao độ giữa các vị trí của hệ dầm là “chuyển vị cưỡng bức” tạo nên các mối nguy hiểm như: Nứt hệ dầm cầu hoặc có thể gây sụp đổ cầu khi không được phát hiện để duy tu sửa chữa kịp thời Vì vậy, việc theo dõi kiểm tra để phát hiện các hư hỏng của gối cầu là việc làm thường xuyên của các cơ quan quản lý

đường bộ và công tác thay thế gối cầu bị hư hỏng bằng các công nghệ nâng dầm thay

gối đóng vai trò rất quan trọng nhằm duy trì và kéo dài tuổi thọ của cầu bê tông hiện

nay ở Việt Nam

ở nước ta, từ những năm đầu thập kỷ 30 của thế kỷ 20, người Pháp đã bắt đầu xây dựng mạng lưới giao thông đường bộ, trong đó một số cầu bê tông ra đời Các cầu

đều có khẩu độ nhỏ, chiều rộng cầu hẹp, tải trọng không lớn

Nhìn chung các cầu xây dựng trong giai đoạn này đến nay còn rất ít, một phần vì

đã hết niên hạn sử dụng, một phần không đáp ứng được với tốc độ phát triển của ngành giao thông vận tải về khổ cầu và tải trọng qua cầu Các cầu còn lại với số lượng rất ít và rất cần phải gia cố tăng cường, nâng cấp để sử dụng tạm trong khi chờ đợi xây dựng cầu mới

Sau khi miền Bắc được hoàn toàn giải phóng, với tinh thần tự lập tự cường ngành GTVT cũng đã xây dựng được các công trình cầu cỡ vừa và nhỏ, chủ yếu là các nhịp giản đơn loại bê tông cốt thép, với khẩu độ nhịp 12m ữ18m và sau đó là dầm bê tông ƯST khẩu độ nhịp 20m, 24m, 30m và 33m sử dụng gối thép và gối cao su

ở miền Nam để phục vụ chiến tranh, nhiều cầu loại vừa và nhỏ được xây dựng, trong đó nhiều cầu dã chiến, sử dụng công nghệ tốc độ thi công nhanh bằng cơ giới Kết cấu nhịp cầu thường dùng loại dầm bê tông ƯST Châu Thới có khẩu độ nhịp phổ biến là 24,7m và tuỳ theo khổ cầu và tải trọng thiết kế mà bố trí số lượng dầm trên mặt cắt ngang Các cầu dạng này thường sử dụng gối cao su và nhiều trường hợp không dùng gối mà chỉ đặt dầm trực tiếp lên xà mũ trụ với dạng kết cấu trụ mềm

Qua thời gian dài khai thác nhìn chung các gối cầu cao su, kể cả các trường hợp

là gối thép đều có hư hỏng, các gối thép bị han gỉ nghiêng lệch, các gối cao su bị lão hoá lún bẹt, nghiêng lệch Các trường hợp dầm đặt trực tiếp trên xà mũ trụ không có gối đều gây ra hiện tượng nứt vỡ cục bộ xà mũ trụ tại các điểm dầm kê trực tiếp

Hiện nay công tác duy tu bảo dưỡng cầu bê tông cũng đã được sự quan tâm chú

ý Tuy nhiên một phần do điều kiện kinh phí có hạn, một phần còn quan niệm bộ phận gối cầu khó có thể hư hỏng hoặc cho rằng không phải là bộ phận quan trọng nên ít

được quan tâm theo dõi và bảo trì Mặt khác có ý kiến rằng khi gối cầu bị hư hỏng thì chỉ có biện pháp thay thế mà không thể sửa chữa để sử dụng tiếp, do đó có khá nhiều trường hợp các gối cầu hư hỏng mà chưa được khắc phục ngay

Những quan điểm như trên không thể chấp nhận được vì gối cầu khi bị hỏng

đặc biệt đối với gối cầu cao su thì ảnh hưởng của hư hỏng đó thật vô cùng nguy hại như

đã được phân tích trên đây Thời gian gần đây ở một số công trình cầu trên tuyến quốc

lộ 1A tình trạng gối cầu cao su bị bẹp và biến dạng đã gây nên một số hiện tượng đáng

lo ngại như: Vị trí đặt dầm bị thay đổi, nhiều dầm bị vặn, không bảo đảm vị trí chịu lực thẳng đứng Những biểu hiện như vậy chắc chắn sẽ gây nên ứng suất cục bộ trong hệ kết cấu nhịp dầm và có thể dẫn đến nứt, sụp đổ dầm gây hậu quả nghiêm trọng

1.2.2 Khảo sát về công tác thay gối cầu và thiết bị nâng dầm cầu

Những cầu bê tông DƯL nhịp giản đơn có khẩu độ nhịp từ 12-25mét, được xây dựng trước năm 1975 ở miền Nam thường dùng gối cầu cao su Trong quá trình sử dụng, gối cầu cao su bị lão hoá, cần được thay thế

Một số cầu dùng gối thép, song không được bảo dưỡng nên bị hư hỏng và đến thời kỳ phải sửa chữa Một số cầu bê tông DƯL có khẩu độ 33 mét cũng dùng gối cao

su do Việt Nam sản xuất, mặc dù thời gian sử dụng chưa dài nhưng do chất lượng kém nên sớm bị hỏng cũng cần được thay thế Thông thường chu kỳ cần thay thế gối cầu cao su là 20 năm

Do thấy rõ được tầm quan trọng của công tác duy tu bảo dưỡng, sửa chữa, nâng cấp cầu bê tông tới tuổi thọ và hiệu quả sử dụng chúng, nên trong thời gian gần đây công tác này đã được Nhà nước đặc biệt quan tâm Cục Đường bộ Việt Nam là đơn vị quản lý Nhà nước về công tác kiểm tra, đánh giá chất lượng, bảo dưỡng, sửa chữa nâng cấp các cầu thuộc Trung ương quản lý trên phạm vi cả nước Nhiều cầu bị hư hỏng đã

được đầu tư sửa chữa, nâng cấp theo các công nghệ tiên tiến Các gối cầu hết hạn sử dụng đã được thay thế bằng các gối cầu mới đảm bảo chất lượng

Khi thay thế các gối cầu, phải kích dầm Trọng lượng của từng dầm riêng biệt từ 35-80 tấn (tuỳ theo khẩu độ và loại dầm) Nếu nâng toàn bộ cả nhịp cầu thì phải sử dụng cả hệ thống dàn kích với tổng tải trọng nâng tối đa khoảng 1000 tấn

Việc sửa chữa nâng cấp cầu bê tông ở nước ta đòi hỏi chúng ta không những phải quan tâm tới các công nghệ, vật liệu, qui mô sửa chữa, mà còn phải quan tâm tới thiết bị, đặc biệt phải đầu tư thích đáng cho lĩnh vực nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác duy tu bảo dưỡng, sửa chữa, nâng cấp cầu nói chung và cầu bê tông nói riêng Trong khi nền kinh tế nước ta còn có những khó khăn thì giải pháp hợp lý nhất hiện nay là chúng ta phải tự nghiên cứu chế tạo những loại thiết bị đó trong nước, nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách của thực tiễn rất sôi động của ngành GTVT Việt Nam

Theo quan điểm phát huy nội lực, trong những năm qua, một số đơn vị thuộc ngành GTVT đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo một số thiết bị chuyên dùng phục vụ những nhu cầu cấp bách của thực tiễn đang đòi hỏi Viện Khoa học & Công nghệ GTVT đã nghiên cứu các công nghệ thay gối cầu cao su (đã áp dụng cho Cầu Phủ, Cầu Ghép, cầu Gián Khẩu ); Công nghệ sửa chữa nâng cấp cầu bằng phương pháp ứng lực ngoài (đã áp dụng cho công trình cầu Vĩnh Điện, Đa Phúc); đã có những kết quả bước

đầu về nghiên cứu thiết kế, chế tạo những thiết bị chuyên dùng để phục vụ các công trình đó

Nhìn chung các thiết bị đã sử dụng trong những công trình trên, một phần tận dụng những thiết bị có sẵn như các loại kích nâng do Liên xô, do Trung Quốc, Bulgari chế tạo, không có hệ điều khiển Những loại thiết bị này không phải là thiết bị chuyên dùng mà là những thiết bị nâng vạn năng Mặt khác trong việc sử dụng các thiết bị đó chưa có những nghiên cứu lựa chọn hoặc thiết kế chế tạo đồng bộ, thiếu những nghiên cứu tổng thể về hệ thống thiết bị điều khiển trong điều kiện vẫn đảm bảo giao thông bình thường, an toàn cho các phương tiện giao thông trong quá trình sửa chữa cầu

Qua khảo sát cho thấy, các cầu bê tông ở nước ta rất đa dạng về khổ cầu, khẩu

độ, về kết cấu; chúng được xây dựng qua các thời kỳ và chất lượng cũng như thời gian

sử dụng còn lại của chúng cũng rất khác nhau Để thay thế các gối cầu, ta phải áp dụng các giải pháp công nghệ khác nhau cho phù hợp với từng loại hình cầu Hiện tại người

ta có thể sử dụng các phương pháp sau: sử dụng hệ đòn gánh; nâng dầm trực tiếp vào cánh dầm; nâng dầm trên các ống truyền lực; nâng dầm từ bệ tì; nâng dầm bằng kích

đĩa Một số công trình đã thực hiện nâng dầm thay gối cầu như:

Cầu Phủ, sử dụng giải pháp nâng bằng ống thép truyền lực, kích của Bugari 60 tấn Cầu Đa Phúc tiến hành sửa chữa nâng cấp cầu bằng tăng cường DƯL ngoài, trong

đó có phần việc nâng đồng thời 10 đầu dầm thay gối cầu cao su trong khi vẫn đảm bảo giao thông bình thường Hệ thống thiết bị do Viện Khoa học và Công nghệ GTVT chế tạo

Cầu Ghép Thanh Hoá thực hiện việc sửa chữa nâng cấp cầu, trong đó phần nâng dầm thay gối phải thực hiện nâng đồng thời 10 đầu dầm, sai lệch chiều cao nâng không quá 2mm Hệ thống thiết bị do Viện Khoa học và Công nghệ GTVT chế tạo Những thiết bị này đã đáp ứng phần nào nhu cầu cấp bách của thực tế sản xuất, nhưng do chưa

được đầu tư nghiên cứu đầy đủ, nguồn kinh phí có hạn, chưa tập hợp được đông đảo các nhà khoa học, việc điều khiển bằng tay phụ thuộc nhiều vào trình độ của công

nhân vận hành nên vẫn rất cần phải đầu tư quan tâm để hoàn thiện và nâng cao chất lượng chúng

Hệ thống thiết bị nâng dầm có nhiệm vụ nâng toàn bộ các đầu dầm ở trên 1 trụ cầu (hoặc mố cầu) với tốc độ an toàn và chiều cao nâng của các kích không được sai khác nhau >2mm, giữ tải ổn định trong suốt thời gian thay gối từ 1-2 ngày, đồng thời

đảm bảo các phương tiện giao thông qua cầu bình thường Điều quan trọng của hệ thống thiết bị đòi hỏi an toàn tuyệt đối, không bị tụt sập, đảm bảo tính đồng đều cho tất cả các kích nâng dầm Hệ thống điều khiển phải tự động điều khiển các thao tác nâng, hạ theo các yêu cầu sửa chữa, phải kiểm tra giám sát và lưu trữ các số liệu cần thiết, phải phù hợp với đặc thù của nhiều loại hình cầu bê tông ở Việt Nam Hệ thống thiết bị bao gồm:

- Kích thuỷ lực nâng 1 chiều, chiều hồi nhờ lò xo, có êcu hãm

- Bộ nguồn thuỷ lực

- Bộ phân phối dòng chẩy tới các kích

- Các đường ống thuỷ lực

- Hệ điều khiển PLC theo chương trình, các thao tác được tự động, bán tự động

và được hiển thị trên màn hình, kiểm tra, giám sát và lưu trữ các số liệu cần thiết

1.2.3 Các phương pháp nâng dầm thay gối

Một số công nghệ nâng dầm đã và đang sử dụng ở một số nước trên thế giới và

ở nước ta trong thi công thay gối cầu như sau:

a Phương pháp sử dụng kích nâng cánh dầm

Sơ đồ nguyên lý nâng dầm theo công nghệ sử dụng kích nâng cánh dầm được trình bày trên hình 1.1 Có thể trình bày tóm tắt sơ đồ của giải pháp như sau: Toàn bộ kích được đặt trên xà mũ trụ giữa khoảng hở của hai dầm kề nhau Để truyền lực kích lên dầm, bố trí kết cấu đỡ cánh bằng thép hình I hoặc U và thép tấm với các gờ tăng cường

Công nghệ sử dụng kích nâng cánh dầm như trình bày ở trên khá phù hợp với những cầu nhỏ Những ưu điểm mang tính lợi thế của công nghệ thể hiện ở chỗ: sử dụng tối đa khả năng chịu lực của trụ để truyền lực kích, chi phí vật tư thấp, giảm thời gian thi công, bảo đảm thông thoáng dòng sông cho giao thông trên vùng sông nước

Tuy nhiên hạn chế chủ yếu của công nghệ này là không đảm bảo tối đa theo yêu cầu

ổn định và an toàn công trình, đặc biệt đối với những cầu có khẩu độ lớn

Hình 1.1 Phương pháp sử dụng kích nâng cánh dầm

Đệm kích bằng gỗ tà vẹt

Hệ dằng kích bằng thép hình và thép bản

đặt 1 chiếc Công nghệ vận hành tương tự như các giải pháp truyền thống khác Trong trường hợp có đường tránh cho các phương tiện giao thông có thể nâng từng đầu nhịp

Ưu điểm của giải pháp công nghệ nói chung đơn giản, thuận lợi trong quá trình thi công Tuy nhiên cần phải khảo sát điều kiện địa chất của nền đất để hạn chế khả

năng gây lún trong trường hợp đất yếu Phạm vi áp dụng của giải pháp công nghệ chỉ giới hạn cho những cầu nằm trên cạn Đối với những cầu vượt sông không áp dụng công nghệ này được

Nguyên lý của công nghệ này có thể được trình bày tóm tắt như sau: Các kích

đĩa mang hình dáng kiểu đĩa có đường kính thông dụng φ = 300mm hoặc hình chữ nhật

có kích thước 350x600mm, bề dày của đĩa kích 30mm, lực nâng của kích từ 50ữ100 T, chế độ vận hành của kích theo nguyên tắc hệ thống, mỗi hệ thống từ 5 ữ10 kích dùng chung một tổng bơm thuỷ lực Kích hoạt động theo nguyên lý: Dưới tác dụng của áp lực chất lỏng công tác, 2 mặt của kích phồng lên tạo ra hành trình của kích, vì vậy hành trình nâng của kích thông thường chỉ đạt từ 10ữ20mm

Để nâng dầm các kích được đặt trong phạm vi quãng hở trước gối cầu cũ sao cho kích nằm trên đường tim dầm (xem hình 1.3), với vị trí được xác định bảo đảm không gây ảnh hưởng tác động bất lợi do lực cục bộ nảy sinh trong quá trình nâng dầm

bề mặt thân trụ để đủ có khoảng cách đặt kích với điều kiện khi kích vận hành trọng lượng không gây tác động phá huỷ cục bộ kết cấu trụ, vì vậy sự cần thiết phải tính toán xác định vị trí đặt kích hợp lý trên bề mặt mũ trụ Từ đặc điểm mang tính đặc thù này nên ở các tỉnh phía Nam nhiều công trình nâng dầm thay gối cầu được thi công bằng kích đĩa vì các cầu có khẩu độ nhịp nhỏ (≤24,7m) và được xây dựng với diện tích mũ trụ cầu rộng, phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của công nghệ áp dụng Ngược lại ở khu vực phía Bắc, đặc biệt là những cầu trên các tuyến quốc lộ trọng yếu công nghệ trên không thể áp dụng được vì vị trí gối cầu cũ đặt quá gần mép thân trụ cầu; có khá nhiều cầu trọng tâm kích đĩa rơi ra ngoài khu vực mũ trụ cầu

d Phương pháp nâng dầm sử dụng ống chống chịu lực

Giải pháp kích nâng dầửng dụng ống chống chịu lực cũng được xem là công nghệ tiên tiến hiện nay Hệ thống trang thiết bị công nghệ bao gồm các bộ phận chủ

yếu: Hệ thống các cụm kích nâng với các tổng bơm, hệ thống ống chống chịu lực và các kết cấu liên quan khác

Trên đỉnh các ống chống đặt các đế kích bằng thép Trên đế đặt các kích nâng Trục đứng của kích trùng với tim bụng dầm Theo nguyên tắc cấu tạo như trình bày thì khi tổng bơm hoạt động, các kích trong cụm cùng làm việc ở mố cầu chỉ cần đặt một cụm, nhưng ở trụ đặt luôn cả hai cụm để khi làm việc hai đầu nhịp cầu đối xứng qua trụ cùng đồng thời nâng lên, qua đó đảm bảo không có sự chênh lệch cao độ mặt cầu quá mức ở vị trí khe co giãn, và nhằm đáp ứng sự êm thuận tương đối cho các phương tiện giao thông qua cầu

Quá trình công tác vận hành công nghệ thông thường được thực hiện bắt đầu từ

mố đến từng trụ cho đến mố cuối cùng Để đáp ứng yêu cầu ổn định cao và lắp ráp thuận tiện kết cấu ống chống được tăng cường bằng hệ giằng ổn định ngang, điều

chỉnh ống đúng vị trí thẳng đứng ống chống được chế tạo thành các module có chiều dài nhỏ từ 200mm, 500mm, 1000mm và 2000mm Tuỳ chiều cao trụ để xác định chiều dài ống Việc nối các module ống thông qua các mặt bích bắt bu lông liên kết

1.2.4 Công nghệ nâng dầm đặt kích trên bệ tì

Trong trường hợp trụ cầu quá cao, công nghệ nâng dầm sử dụng ống chống tựa trên bệ thường không đạt độ tin cậy về tính ổn định do chiều dài tự do chịu nén của ống lớn, có thể đặt kích lên bệ tì Bệ tì để đặt kích được cấu tạo bằng kết cấu bê tông cốt thép, hoặc kết cấu thép Bệ tỳ được đặt lên thân trụ cầu ở vị trí gần đáy dầm (khoảng cách lớn hơn chiều cao của kích) Việc liên kết bệ tì vào thân trụ cầu thông qua việc căng kéo các thanh thép cường độ cao, thông thường là các thanh thép cường độ cao

PC 38, PC 40…(xem hình 1.5) ở nước ngoài, người ta đã thiết kế và thi công các lỗ sẵn trên thân trụ đảm bảo thuận tiện cho công việc sửa chữa cầu khi cần Khi cần bệ tỳ

đặt kích, chỉ cần luồn các thanh thép cường độ cao và căng kéo liên kết bệ tỳ vào thân trụ cầu

Số lượng thanh thép DƯL và lực kéo của từng thanh được xác định trên cơ sở

đảm bảo lực kích nâng tối đa của kích khi nâng dầm

2 Tổng quan về hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng

cấp cầu bê tông

2.1 Tình hình sử dụng thiết bị nâng dầm thay gối cầu trên thế giới

Ngành công nghiệp chế tạo máy nói chung, chế tạo các thiết bị thi công chuyên dùng phục vụ công tác duy tu bảo dưỡng, sửa chữa, nâng cấp cầu bê tông nói riêng ở các nước công nghiệp phát triển đã đạt được những thành tích đáng kể Trong từng công việc cụ thể, đều có những thiết bị chuyên dùng phù hợp Các thiết bị đó đã đáp ứng được mục tiêu bảo dưỡng, sửa chữa, nâng cấp cầu bê tông một cách thuận tiện, duy trì và nâng cao tuổi thọ của cầu bê tông, rút ngắn thời gian thực hiện, giảm chi phí và hạ giá thành công trình, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật

Trong từng công tác bảo dưỡng, sửa chữa nâng cấp cầu đều có các loại thiết bị chuyên dùng phù hợp Công việc nâng dầm thay gối cầu có hệ thống thiết bị nâng với kích đĩa của hãng Preyssinet Các kích này có chiều cao thấp (khoảng 30-40mm), hành trình 10-15mm đảm bảo nâng dầm thay gối cầu cao su rất thuận tiện Hãng ENERPAC

đã chế tạo những loại kích dẹt có chiều cao và hành trình phù hợp với một số loại hình cầu bê tông Các hệ thống thiết bị này đảm bảo thực hiện các công việc nâng dầm thay gối cầu Tuy nhiên giá thành của hệ thiết bị chuyên dùng rất cao; mặt khác chúng chỉ phù hợp với những cầu bê tông được thiết kế theo một tiêu chuẩn nhất định, vị trí chiều cao đặt kích, loại gối cao su phải phù hợp Ngoài ra do năng lực của loại thiết

bị này bị khống chế bởi nguyên lý cấu tạo (kích PREYSSINET dựa trên nguyên lý đàn hồi của vật liệu) nên trong thời gian sửa chữa cầu, phải cấm hoặc hạn chế phương tiện giao thông qua cầu

Hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu bao gồm các thiết bị chủ yếu sau đây (Hình 2.1)

- Bộ nguồn thuỷ lực

- Kích nâng thuỷ lực

- Hệ thống điều khiển và đồng bộ hoá hành trình kích nâng

- Hệ thống điều khiển trung tâm

- Các chi tiết liên kết thủy lực

Với hệ thống thiết bị nâng dầm thông dụng (hình 2.1), bộ nguồn thuỷ lực (1) sẽ cung cấp dầu thuỷ lực tới các kích (2) thông qua hệ thống đường ống và các đầu nối (5) Phần mềm điều khiển từ máy tính (4) sẽ điều khiển các phần tử điều khiển điện-

thuỷ lực (3) để khống chế thao tác nâng đạt trị số yêu cầu bao gồm chiều cao nâng, thời gian nâng, tải nâng đồng thời điều khiển và đảm bảo sự đồng bộ hoá hành trình nâng của các kích (2)

Hệ thống thiết bị nâng dầm được sử dụng trong công nghệ thay gối cầu trên thế giới với nhiều phương pháp khác nhau Phần nội dung dưới đây sẽ đề cập đến những phương pháp nâng dầm khác nhau trên thế giới

2.1.1 Thiết bị nâng dầm theo phương pháp dùng hệ ống chống kiểu giàn

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống kích nâng dầm

(5)

(1) (3)

(2)

(3)

Hình 2.2 Hệ thống nâng dầm của hãng WB Equipment Service

(4)

Hình 2.3 Hệ thống nâng dầm của hãng R.M.D

Hình 2.2 là quang cảnh sửa chữa cầu Goethals - Staten Island sử dụng thiết bị

do công ty WB Equipment Service (Mỹ) chế tạo, sử dụng trong công việc nâng dầm cầu thép phục vụ công tác sửa chữa cầu Hệ thống thiết bị bao gồm các kích thủy lực

được đặt trên hệ thống chống kiểu giàn Hệ thống giàn này được tỳ thẳng lên mặt đất thông qua các bệ tỳ thích hợp Thiết bị kiểu này phù hợp với những công trình cầu trên cạn

Hình 2.3 là thiết bị nâng dầm cầu của hãng R.M.D (úc) đang thi công tại công trình cầu Hay-On-Wye tại Anh Hệ thống thiết bị này bao gồm các kích thủy lực được

đặt trên hệ thống chống kiểu giàn Hệ thống giàn này được đỡ bằng các chân đé thông qua cọc đóng xuống sông hoặc neo vào mố trụ cầu

2.1.2 Sử dụng hệ kích thủy lực tỳ lên các ống chống độc lập

Đây cũng là một giải pháp được hãng RMDKWIKFORM (úc) lựa chọn khi thiết kế các hệ thống nâng dầm phục vụ thi công tại địa hình trên cạn Hệ thống bao gồm các ống chống độc lập tỳ thẳng lên mặt đất, phía trên có đặt các kích thủy lực Các ống chống được cố định với trụ cầu Phương pháp này đặc biệt thích hợp với các công trình cầu vượt trong hệ thống đường cao tốc Trong hình 2.4 là hệ thống nâng

dầm cầu của hãng đang thi công tại công trình đường vượt cao tốc tại Lisbon – Bồ Đào Nha

Hình 2.4 Hệ thống nâng dầm của hãng RMDKWIKFORM bằng ống chống

2.1.3 Sử dụng hệ dàn kích thủy lực tỳ lên nền đất

Hãng LGH (Anh) lại đưa ra một hệ thống thiết bị nâng bao gồm một hệ giàn xi lanh thủy lực với hành trình nâng rất lớn Thiết bị này đã chứng tỏ ưu việt của mình trong các công trình cần thời gian thao tác nhanh hoặc những nơi mà không thể sử dụng được các phương pháp khác Hình 2.5 và 2.6 cho thấy thiết bị của hãng LGH

đang thi công tại các công trình nâng dầm cầu tại Anh

Hình 2.5 Hệ thống nâng dầm của hãng LGH

Hình 2.6 Hệ thống nâng dầm của hãng LGH

2.1.4 Sử dụng hệ kích thủy lực tỳ lên mố hoặc trụ cầu

Đây là một phương pháp cũng rất hay đựoc sử dụng do các ưu việt nổi bật của

nó Với phương pháp này các kích thủy lực tỳ trực tiếp lên mố trụ cầu để nâng dầm cầu lên Trong hình 2.7 là các thiết bị nâng dầm của hãng Balvac đang thực hiện việc nâng dầm để thay gối cầu bê tông Hình 2.8 và 2.9 là hệ thống thiết bị nâng dầm đặt trực tiếp trên bệ trụ cầu và giá đỡ bằng thép

Hình 2.7 Hệ thống thiết bị nâng dầm của hãng Balvac

H×nh 2.7 HÖ thèng n©ng dÇm cña h·ng Balvac

HÖ thèng kÝch n©ng dÇm

H×nh 2.8 Sö dông hÖ thèng kÝch n©ng dÇm cÇu tú trùc tiÕp trªn trô cÇu

H×nh 2.9 HÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm b»ng bÖ treo

2.2 Tình hình sử dụng thiết bị nâng dầm thay gối cầu ở Việt Nam

Hoà nhập cùng với những tiến bộ công nghệ trên thế giới, qua thời gian thử nghiệm các công nghệ nâng dầm thay gối cầu ở nước ta, chúng ta đang hình thành và

có xu hướng áp dụng các công nghệ nâng dầm hiện đại Trong đó 3 công nghệ thể hiện nhiều đặc điểm mang tính lợi thế về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao là công nghệ nâng dầm sử dụng kích đĩa, công nghệ nâng dầm nâng dầm sử dụng ống chống chịu lực và công nghệ nâng dầm trên bệ tỳ Trong đó công nghệ nâng dầm sử dụng kích đĩa phải

đầu tư nhập ngoại hệ thống kích đĩa (do nguyên lý làm việc của kích đĩa dựa trên bản chất của vật liệu đàn hồi, mà đây chính là điểm yếu của ngành luyện kim nước ta); hai công nghệ nâng dầm còn lại là sử dụng ống chống chịu lực và sử dụng bệ tỳ trong nước chúng ta hoàn toàn có thể chế tạo được hệ thống thiết bị

2.2.1 Hệ thống thiết bị nâng dầm sử dụng kích đĩa

Công nghệ nâng dầm bằng kích đĩa thường được áp dụng đối với những cầu có diện tích mũ trụ cầu ở phần trước gối đủ lớn để đặt kích đĩa sao cho trọng tâm kích không rơi ra ngoài mặt thân trụ cầu Hệ thống thiết bị bao gồm Kích dẹt và bơm thuỷ lực

Các thông số kỹ thuật của kích đĩa:

- Khoảng cách giữa mặt trên mũ trụ cầu và đáy dầm δ ≥ 3cm và phần bề mặt của xà mũ trụ cầu cần đủ rộng ≥ 30cm

- Do kích được đặt ngay tại khoảng trống giữa đáy dầm và mặt trên mũ trụ cầu vì vậy cần kiểm tra và kiểm toán phần xà mũ trụ cầu đặt kích chịu lực tạm thời thay cho vị trí đặt các gối cầu mà không được gia cố và tăng cường từ trước

- Hành trình của kích nhỏ từ 1ữ2 cm, đảm bảo tính ổn định của nhịp cầu vì vậy không cần cấm các phương tiện giao thông trên cầu khi thi công thay gối Tuy nhiên sẽ rất hạn chế trong trường hợp đòi hỏi phải kích nâng đầu dầm > 2cm trong quá trình thi công thay gối (Sơ đồ bố trí xem hình 1.3)

+ Các phụ kiện kèm theo phục vụ công tác nâng kích, công tác làm sắt và công tác bê tông

2.2.2 Hệ thống thiết bị nâng dầm sử dụng ống chống chịu lực

Trong trường hợp cầu có bệ trụ cầu vững chắc và không quá cao so với đáy dầm (h< 5m), sử dụng giải pháp đặt ống chống chịu lực lên bệ trụ cầu (Xem hình 1.4)

Yêu cầu thống số kỹ thuật của hệ thống thiết bị

Các thông số kỹ thuật của hệ thống thiết bị được tính toán xác định trên cơ sở xét các yếu tố gây tác động ảnh hưởng trực tiếp Khi tính lực nâng của kích lấy tổ hợp tải trọng gồm: tĩnh tải dầm và hoạt tải đoàn xe được phép qua cầu Kích thước ống chống được xác định theo lực nâng của kích Kết quả tính toán như sau:

- Đối với nhịp dầm BTCT khẩu độ nhỏ (24m), hệ thống thiết bị với các thông số như sau:

+ Lực nâng tối đa của kích: 50 ữ70T/Kích

+ Hành trình tối đa của kích: 5cm

+ Đường kính ống chống bằng thép : Φ240mm (Φ ngoài)

+ Chiều dày của ống chống: δ = 12ữ15mm

- Đối với những nhịp dầm BTCT khẩu độ lớn (30ữ40m)

+ Lực nâng tối đa của kích: 100T

+ Hành trình tối đa của kích: 5cm

- áp suất làm việc định mức: ≤ 40 MPa

- Chiều cao nâng của kích : Không khống chế

Kích nâng thường hoạt động chung thành hệ thống từ 5 đến 10 kích dùng chung một tổng bơm thuỷ lực

Hành trình của kích khá lớn, có thể đáp ứng các yêu cầu nâng dầm lên cao để thay gối hoặc sửa chữa cải tạo nâng cấp cầu Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn trong quá trình nâng dầm, cần phải có các tấm kê dầm, đảm bảo chắc chắn an toàn cho cầu Hoặc

sử dụng những loại kích có ê cu hãm cần pít tông

Các thông số của bơm thuỷ lực

+ áp lực làm việc lớn nhất: 40 MPa

+ Lưu lượng làm việc lớn nhất: <8 lít/phút

+ Khả năng điều chỉnh tốc độ: Điều chỉnh tốc độ vô cấp

+ Số cửa chia dầu: Đảm bảo phù hợp với số lượng kích

- Thiết bị phụ trợ khác

+ ống thép chịu lực : Đúng chủng loại và đủ số lượng

+ Máy hàn : 1 bộ

+ Máy khoan bêtông: 1 chiếc

+ Máy phát điện: 1 chiếc

Trong trường hợp khoảng cách giữa bề mặt trên của xà trụ cầu với đáy dầm có kích thước đủ lớn để đặt kích thông thường (h≥200mm), đồng thời diện tích bề mặt xà trụ cầu đủ để đặt kích (Φ≥240mm) ta sử dụng ngay trụ cầu làm bệ tỳ đặt kích nâng dầm

Trường hợp không thể sử dụng trụ cầu để đặt kích, ta phải chế tạo các giá đỡ kích (bằng thép hoặc BTCT), khoan lỗ trên thân trụ cầu (hoặc sử dụng những lỗ đã

được thiết kế sẵn), đưa thép DƯL vào và căng kéo, sao cho bệ tỳ đảm bảo đủ chịu lực Khoảng cách giữa bề mặt trên của bệ tỳ và đáy dầm đảm bảo phù hợp với loại kích sẽ

sử dụng thi công

Các thông số kỹ thuật của kích

- Lực nâng lớn nhất: 50ữ100 Tấn

- Hành trình lớn nhất của kích: ≥5 cm

- áp suất làm việc định mức: ≤ 40 MPa

- Chiều cao nâng của kích : Không khống chế

Kích nâng thường hoạt động chung thành hệ thống từ 5 đến 10 kích dùng chung một tổng bơm thuỷ lực

Hành trình của kích khá lớn, có thể đáp ứng các yêu cầu nâng dầm lên cao để thay gối hoặc sửa chữa cải tạo nâng cấp cầu Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn trong quá trình nâng dầm, cần phải có các tấm kê dầm, đảm bảo chắc chắn an toàn cho cầu Hoặc

sử dụng những loại kích có ê cu hãm cần pít tông

Các thông số của bơm thuỷ lực

+ áp lực làm việc lớn nhất: 40 MPa

+ Lưu lượng làm việc lớn nhất: <8 lít/phút

+ Khả năng điều chỉnh tốc độ: Điều chỉnh tốc độ vô cấp

+ Số cửa chia dầu: Đảm bảo phù hợp với số lượng kích

- Thiết bị phụ trợ khác

+ Thép cường độ cao Φ38: Đúng chủng loại và đủ số lượng

+ Kích căng kéo 100 tấn và phụ kiện: Đảm bảo căng kéo đủ lực yêu cầu

+ Máy khoan bêtông: 1 chiếc

Qua tìm khảo sát những thiết bị nâng dầm thay gối đã và đang sử dụng ở Việt

Nam, chúng tôi đựa ra một số nhận xét sau :

- Thiết bị đang sử dụng nâng dầm thay gối ở Việt Nam, đa số là những thiết bị nâng thông thường, chưa có đầy đủ các bộ phận an toàn về cơ khí và thuỷ lực

- Do các bộ nguồn thuỷ lực và kích là loại thông thường nên việc nối ghép giữa

bộ nguồn thuỷ lực và kích còn chắp vá Bộ nguồn không có bộ phận điều chỉnh tốc độ,

do đó không điều chỉnh được tốc độ chuyển động của các kích theo các yêu cầu về kỹ thuật nâng dầm

- Gần đây, một số thiết bị mới được chế tạo nhưng chưa có hệ thống điều khiển

đồng bộ Việc điều chỉnh tốc độ và hành trình nâng bằng tay, mỗi kích do 1 người điều khiển Đối với những công trình cầu lớn, số lượng kích sử dụng nhiều, việc điều chỉnh bằng tay không thể đảm bảo đồng đều, có thể gây ra những sự cố trong quá trình nâng dầm sửa chữa mà khó có thể khắc phục được

Để có thể khắc phục được tất cả các tồn tại của các hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu trên đây, cần phải thực hiện những yêu cầu sau:

+ Thiết kế hãm cơ khí ngay trên kích bằng ê cu hãm cần pít tông Thiết kế kích làm việc hai chiều để hành trình hạ kích được thực hiện dễ dàng

+ Bố trí van khoá tải bằng thuỷ lực để tăng độ tin cậy cho hệ thống kích khi nâng dầm, giữ tải mà vẫn đảm bảo giao thông bình thường

+ Liên kết giữa bộ nguồn và các kích bằng đường ống mềm cao áp, hai đầu có khớp nối nhanh

+ Sử dụng các van phân phối kiểu điện từ, đảm bảo việc điều khiển điện, điện tử

được thực hiện dễ dàng

+ Sử dụng các thiết bị đo chuyển vị, điều khiển hành trình nâng của từng kích chính xác theo yêu cầu sử dụng

+ Thiết kế hệ thống điều khiển tự động, bán tự dộng theo các chương trình PLC

Xử lý, lưu trữ, quản lý các số liệu cần thiết

Đây cũng chính là những nội dung chủ yếu cần thực hiện của đề tài trong báo cáo này

3 Nghiên cứu lựa chọn phương án thiết kế thiết bị nâng

dầm thay gối cầu

3.1 Những quan điểm chỉ đạo trong nghiên cứu lựa chọn phương án

Hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu được nhiều hãng chế tạo máy lớn trên thế giới quan tâm Các thiết bị trong hệ thống nâng dầm thay gối cầu được các hãng chế tạo ở mức hiện đại khác nhau, với những đặc tính kỹ thuật khác nhau, với các kết cấu khác nhau Chúng có một đặc điểm chung là giá thành rất cao Riêng kích có sức nâng 100 tấn của hãng ENERPAC, với hành trình 3 inch có giá thành trung bình khoảng 3.500 USD, loại kích dĩa chuyên dùng 100 tấn để thay gối cầu của hãng Preyssinet giá còn cao hơn nhiều Trong điều kiện chúng ta còn có những khó khăn nhất định, không có một đơn vị thi công nào có đủ điều kiện tài chính với khoản kinh phí khoảng 45.000 đến 60.000 USD để đầu tư hệ thống thiết bị phục vụ công nghệ nâng dầm thay gối cầu

Như vậy, để có thể thực hiện công tác sửa chữa nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam, chúng ta cần phải nghiên cứu để có thể chế tạo được những thiết bị chuyên dùng

để thực hiện công nghệ này Hệ thống thiết bị dự định chế tạo trong nước cần phải nghiên cứu để vừa phù hợp với trình độ công nghệ chế tạo, với điều kiện sử dụng ở nước ta, vừa đảm bảo tính tiên tiến lại vừa phải có giá thành hợp lý để các cơ sở thi công có thể chấp nhận được Xuất phát từ những vấn đề trên, quan điểm chỉ đạo của đề tài là:

3.1.1 Tận dụng tối đa tiềm năng sẵn có trong nước

Để giảm tối đa giá thành thiết bị, chúng ta phải tận dụng tối đa những tiềm năng sẵn có trong nước như vật tư phụ tùng sẵn có, trang thiết bị hiện tại

Chi phí vật tư phụ tùng cũng chiếm một tỷ trọng khá lớn trong tổng giá thành thiết bị, vì vậy những thiết bị chế tạo trong nước phải đảm bảo được yêu cầu nguồn vật tư phụ tùng thay thế sẵn có, ổn định và giá thành hợp lý

3.1.2 Hiện đại hoá sản phẩm

Các nguyên lý kết cấu, điều khiển của thiết bị nâng dầm thay gối cầu phải phù hợp với các yêu cầu sửa chữa nâng cấp cầu, phù hợp với xu hướng phát triển của khoa học kỹ thuật tiên tiến trên thế giới Kiểu TĐTL kết hợp với điều khiển điện - điện tử là khuynh hướng phát triển chủ yếu của loại thiết bị này

Các kích thuỷ lực có kết cấu gọn nhẹ, được điều khiển theo các chương trình PLC, tự động hoặc bán tự động các thao tác đảm bảo vận hành thuận tiện, chính xác và mang lại hiệu quả kinh tế cho công tác sửa chữa nâng cấp cầu ở Việt Nam

3.1.3 Lựa chọn tỷ lệ nội địa hoá hợp lý

Các hãng chế tạo máy trên thế giới không phải tự chế tạo tất cả mọi chi tiết của toàn máy, mà khuynh hướng liên kết, sử dụng những cụm máy của các hãng khác đã

và đang trở thành phổ biến trên thế giới Chúng ta hoàn toàn có thể thực hiện theo phương pháp này để chế tạo hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu Điều đó có nghĩa

là những cụm máy đòi hỏi chất lượng cao, trong nước chưa chế tạo được thì ta nhập ngoại, còn những cụm máy, những cụm chi tiết có thể chế tạo trong nước chúng ta cần phải nghiên cứu, thiết kế, và chế tạo những sản phẩm theo ý muốn trên cơ sở tối ưu về hiệu quả kinh tế cùng với sự rút ngắn thời gian nghiên cứu để kịp thời đưa các thiết bị vào thi công đáp ứng nhu cầu của thực tế

Như vậy, trong khi tiến hành nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu, vấn đề lựa chọn phương án cần phân tích dựa trên những quan điểm chỉ đạo đã nêu

3.2 Những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lựa chọn phương án thiết kế

Hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu được nghiên cứu thiết kế chế tạo trong nước cần phải đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật sau:

3.2.1 Tính năng kỹ thuật phù hợp

Hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu được chế tạo phải có tính năng kỹ thuật đáp ứng được các yêu cầu cụ thể của công nghệ sửa chữa cầu, các tiêu chuẩn hiện hành và các yêu cầu đã nêu trên đây

3.2.2 Nguyên lý cấu tạo thích hợp, hiện đại

Một thiết bị chứa đựng nhiều sai sót trong thiết kế chắc chắn không thể có chất lượng cao trong khai thác sử dụng Theo tài liệu của Liên Xô (cũ), số lần hư hỏng do những sai sót trong thiết kế chiếm tới 40% tổng số hư hỏng trong quá trình khai thác khác Điều đó đòi hỏi hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu sẽ chế tạo

phải được thiết kế theo một nguyên lý tối ưu trong điều kiện nước ta về vật liệu, công nghệ chế tạo và giá thành

3.2.3 Thích nghi với môi trường nhiệt đới Việt Nam

Như chúng ta đã biết, hệ thống TĐTL nói chung rất nhạy cảm với khí hậu của môi trường khai thác mà đặc biệt là ảnh hưởng của nhiệt độ cao trong môi trường nhiệt

đới nước ta Khi các điều kiện khác không đổi, nhiệt độ môi trường càng cao, áp suất chất lỏng công tác trong hệ thống càng giảm, thời gian, biên độ dao động áp suất và áp lực động lớn nhất càng tăng, dòng chất lỏng không ổn định làm cho công suất truyền

động và tuổi thọ của thiết bị giảm sút nghiêm trọng Vì thế, hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu được chế tạo phải áp dụng những giải pháp hạn chế những ảnh hưởng xấu nói trên

3.2.4 Phù hợp với trình độ công nghệ hiện tại trong nước

Hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu sẽ chế tạo bao gồm nhiều cụm chi tiết, trong đó có những cụm chi tiết đòi hỏi được chế tạo với độ chính xác khá cao, vật liệu đặc biệt, quy trình công nghệ chế tạo yêu cầu khắt khe, với trang thiết bị chuyên dùng hiện đại Chỉ tiêu này đòi hỏi các chi tiết của hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu phải có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, cố gắng gia công chủ yếu trên các máy vạn năng, loại trừ một vài nguyên công đặc biệt

3.2.5 Gọn nhẹ, thuận tiện trong việc sửa chữa thay thế

Để giảm bớt trọng lượng, kích thước của hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu, đòi hỏi phải sử dụng những vật liệu có độ bền cao hoặc nâng cao áp lực làm việc của hệ thống thuỷ lực ở mức hợp lý Tuy nhiên vấn đề vật liệu chất lượng cao

đã và đang còn là điểm yếu của chúng ta Do đó để giảm kích thước chỉ còn phương pháp nâng cao áp lực làm việc của hệ thống thuỷ lực Đây cũng chính là một trong những khuynh hướng phát triển của TĐTL Tuy nhiên chỉ tiêu này kéo theo những khó khăn trong việc làm kín, chống rò rỉ dầu, duy trì và nâng cao tuổi thọ các thiết bị thuỷ lực

Hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu sẽ chế tạo phải đảm bảo tính thuận tiện trong việc sửa chữa thay thế khi cần thiết nhất là trong khi đang thi công trên các công trường Các phụ tùng có sẵn, thay thế thuận tiện sẽ giảm bớt thời gian dừng máy, tạo điều kiện thi công đảm bảo tiến độ yêu cầu

3.2.6 Tiện lợi trong sử dụng và bảo quản

Hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu sẽ chế tạo phải thuận tiện trong sử dụng, điều khiển phải dễ dàng, nhẹ nhàng, nhạy bén Đây cũng chính là những

ưu điểm vốn có của kiểu TĐTL

3.2.7 Độ tin cậy cao trong khai thác

Độ tin cậy thể hiện chất lượng của máy móc nói chung và hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu nói riêng trong khai thác sử dụng Hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu có độ tin cậy cao tức là khả năng sẵn sàng làm việc không hỏng cao, ít hỏng hóc, chi phí cho công tác bảo dưỡng sửa chữa giảm Độ tin cậy của

hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu trong khai thác là sự tác động tổng hợp của nhiều khâu, nhiều yếu tố; phụ thuộc vào nguyên lý cấu tạo, công nghệ chế tạo, môi trường khai thác, kỹ năng vận hành khai thác máy Việc thực hiện các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đã nêu trên đây cũng chính là biện pháp nâng cao độ tin cậy của hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp cầu trong khai thác thực tế

3.3 Nghiên cứu lựa chọn phương án tkế tổng thể hệ thống thiết bị nâng dầm

Căn cứ theo những yêu cầu của hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu, những quan điểm chỉ đạo đề tài và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cần thiết đã trình bầy trên đây nhóm nghiên cứu đề xuất phương án lựa chọn mạch thuỷ lực theo sơ đồ trên hình 3.1

Hệ thống thuỷ lực thiết bị nâng dầm được thiết kế bao gồm các cụm cơ bản sau:

- Bộ nguồn thuỷ lực

- Kích nâng thuỷ lực

- Hệ thống phân phối và điều chỉnh dòng chẩy

- Các chi tiết liên kết thuỷ lực

Hệ thống thuỷ lực của thiết bị nâng dầm thay gối cầu phải đảm bảo cung cấp dòng chất lỏng công tác có áp suất và lưu lượng phù hợp với nhu cầu sử dụng của hệ thống kích nâng về lực, về tốc độ và các yêu cầu khác Ngoài ra hệ thống phải đáp ứng các yêu cầu về suất tiêu hao năng lượng, khi chạy không tải sẽ không tiêu hao công suất; đảm bảo nâng cao tuổi thọ cho các phần tử thủy lực…

P

A P

A P

A P

A P

T P

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thuỷ lực thiết bị nâng dầm thay gối cầu

A

P

A P

A P

A P

A P

T P

19

24

18 17

20

25

25

17 Blốc khối van phân phối

18 Blốc khối van an toàn

19 các van phân phối

20 Các kích thuỷ lực

21 Van an toàn của kích

22 Van tháo tảI

23 Van tiết lưu

Bộ nguồn thuỷ lực bao gồm các phần tử thuỷ lực cơ bản từ (1) đến (16)

Bơm thuỷ lực được thiết kế là bơm kép gồm bơm lưu lượng (4) và bơm áp lực (3)

Động cơ điện (5) quay, trục động cơ truyền mô men xoắn qua khớp nối (6) dẫn

động cụm bơm kép Chất lỏng công tác được hút từ thùng dầu (1) vào cả hai bơm lưu lượng (4) và bơm áp lực (3); và đẩy ra qua cửa xả của bơm

Khi không điều khiển các thao tác nâng hạ của kích, chất lỏng công tác quan van tháo tải (22) và trở về thùng dầu (1) qua bầu lọc đường về (16) áp suất của hệ thống bằng “0” (bỏ qua tổn thất), bơm không tiêu hao công suất

ở áp suất thấp lưu lượng ở đầu ra của bộ nguồn bằng tổng lưu lượng của cả hai bơm Khi áp suất của hệ thống tăng lên, lúc đó van an toàn (7) (của bơm lưu lượng) sẽ làm việc, dẫn toàn bộ lưu lượng của bơm lưu lượng về thùng dầu Tổng lưu lượng ở đầu

ra của bộ nguồn chỉ còn lại bằng lưu lượng của bơm áp lực Van một chiều (8) đảm bảo chất lỏng công tác không chẩy ngược về bơm lưu lượng

Trường hợp khi bơm làm việc nhưng không điều khiển quá trình nâng hạ của kích, nếu có sự cố (tắc đường ống, hoặc sự cố khác), áp suất trong bộ nguồn sẽ tăng lên Nếu đạt tới giá trị làm việc của van an toàn (11) thì lúc đó van an toàn (11) sẽ mở

ra, chất lỏng trong hệ thống trở về thùng dầu, áp suất trong hệ thống tụt xuống, hệ thống được bảo vệ tránh những hậu quả đáng tiếc xẩy ra

Khi cần kiểm tra áp lực làm việc của hệ thống ta cần mở van khoá đồng hồ (9) hoặc (12)

Khi đổ dầu vào bình, lưới lọc (14) chặn lại các tạp chất cơ học loại bỏ chúng trước khi vào thùng dầu

Hệ thống kích nâng gồm 10 kích nâng (20)

Khi điều khiển quá trình nâng cho hệ thống kích làm việc, van tháo tải (22) có

điện sẽ khoá đường về thùng, chất lỏng công tác được cấp cho các kích thuỷ lực (20) Kích được nâng lên và hành trình được kiểm soát theo chương trình tự động của hệ thống điều khiển đã lập trình sẵn

Hệ thống phân phối và điều chỉnh dòng chẩy bao gồm 10 van phân phối (19), van tháo tải (22), van tiết lưu (23) van hạ tải (24), van khoá tải (25) và van an toàn (21) của

hệ thống kích

Khi hệ thống làm việc tới áp suất vượt quá giá trị làm việc của van an toàn (21) đã

đặt trước, van an toàn (21) sẽ mở ra, chất lỏng công tác qua van an toàn (21) trở về thùng dầu, đảm bảo an toàn cho hệ thống kích và các phần tử thuỷ lực khác

Đồng hồ áp suất (10) sử dụng để chỉnh van an toàn (7) Đồng hồ áp suất (13) dùng để chỉ thị áp suất làm việc của hệ thống, đồng thời là đồng hồ sử dụng để chỉnh van an toàn (11) và (21) Hai van an toàn (6) và (11) do nhà sản xuất điều chỉnh, chỉ kiểm tra khi bảo dưỡng sửa chữa định kỳ Van an toàn (21) do người sử dụng điều chỉnh tuỳ theo từng công trình cụ thể

Khi kích nâng dầm được nâng đủ hành trình cần thiết sẽ dừng lại giữ tải (theo chương trình cài đặt sẵn) Nhờ có van một chiều được bố trí trên các van phân phối (20), chất lỏng không đi ngược trở về, đảm bảo kích không bị tụt, bị sập trong khi các phương tiện giao thông vẫn đi lại trên cầu bình thường Van khoá tải (25) đảm bảo trường hợp đang nâng mà đường ống có sự cố bị bục, hoặc vỡ Van tiết lưu của cụm van (25) đảm bảo cho tốc độ hạn tải theo ý muốn

Khi cần hạ tải trọng, van hạ tải (24) sẽ làm việc, lúc đó dòng dầu cao áp thông với thùng dầu nhưng nhờ có van tiết lưu (23) mà kích được hạ cách từ từ, không bị sập đột ngột nhằm đảm bảo an toàn cho công trình

Tất cả các van thuỷ lực đều được điều khiển theo chương trình PLC đã được nhóm nghiên cứu xây dựng và cài đặt trong hệ thống điều khiển tự động

Như vậy, sơ đồ tổng thể hệ thống thuỷ lực được thiết kế trên đây đã đáp ứng được phần lớn những yêu cầu của hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu đã trình bầy trên

đây Một số yêu cầu còn lại như kích làm việc hai chiều, có hãm cơ khí… sẽ được bổ sung trong phần thiết kế chi tiết các cụm và các phần tử cơ bản của hệ thống

3.4 Lựa chọn phương án thiết kế các phần tử thuỷ lực

Sau đây ta sẽ tiến hành lựa chọn phương án thiết kế của từng phần tử thuỷ lực cơ bản trong sơ đồ thuỷ lực

3.4.1 Lựa chọn phương án thiết kế bộ nguồn thuỷ lực

Bộ nguồn thuỷ lực bao gồm các phần tử thuỷ lực cơ bản như bơm thuỷ lực, thùng dầu, động cơ sơ cấp, khớp nối từ động cơ sơ cấp tới bơm thuỷ lực… trong đó bơm thuỷ lực là bộ phận quan trọng nhất, quyết định công suất, áp suất, lưu lượng và các công dụng khác của bộ nguồn thuỷ lực

Bơm thuỷ lực là thiết bị được sử dụng để biến cơ năng của động cơ sơ cấp thành

áp năng của dòng chất lỏng công tác

Các thông số cơ bản của bơm thuỷ lực là:

- áp lực làm việc định mức, tính bằng MPa, kG/cm2, Psi

- Lưu lượng định mức của dòng chất lỏng công tác, tính bằng lít/phút

- Công suất của bộ nguồn, tính bằng Hp, kW

- Dung tích thùng dầu, tính bằng gallon hoặc lít

- Nguồn điện 1 pha, 3 pha, điện áp định mức 220vôn, 380 vôn

Ngoài các thông số cơ bản kể trên, để đảm bảo yêu cầu cả về kinh tế và kỹ thuật khi thiết kế mạch thuỷ lực, việc xem xét, phân tích và đánh giá tất cả các ưu nhược

điểm của từng loại bơm là hết sức quan trọng và cần thiết Có nhiều loại bơm thuỷ lực khác nhau, tuy nhiên loại bơm được dùng chủ yếu trong mạch thuỷ lực của các cơ cấu, thiết bị là loại bơm bánh răng, bơm pít tông hoặc bơm cánh gạt

a Bơm bánh răng

Với bơm bánh răng, việc phân loại chủ yếu được thực hiện theo cách ăn khớp của răng Theo đó bơm được phân ra thành bơm bánh răng ăn khớp ngoài và bơm bánh răng ăn khớp trong Hình vẽ 3.2 thể hiện sơ đồ mặt cắt của bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản hơn so với các loại bơm khác

+ Giá thành rẻ hơn so với các loại bơm khác

Đường dầu ra

Đường dầu vào

Hình 3.2 Bơm bánh răng ăn khớp ngoài – Sơ đồ và mặt cắt