Bài Giảng Thi Công Cầu - Chương 5 pptx

Xây dựng đà giáo - Đà giáo bao gồm móng, trụ và kết cấu phần trên, trường hợp đặc biệt có thể dùng đà giáo không có kết cấu phần trên, khi đó các trụ bố trí ngay dưới các tiếp điểm và c

MỤC LỤC

5.1 Trình tự xây dựng 2

5.2 Lắp kết cấu nhịp trên đà giáo 2

5.3 Phương pháp lắp hẫng và bán hẫng 9

5.4 Liên kết trong quá trình lắp ráp 14

5.5 Hạ kết cấu nhịp xuống gối 18

5.6 Lắp cầu thép bằng phương pháp lao dọc 19

5.7 Lắp cầu thép bằng phương pháp chở nổi 25

- Sản xuất kết cầu thép trong công xưởng

- Vận chuyển kết cấu thép đến hiện trường

- Lắp đặt kết cấu nhịp vào vị trí

- Làm mặt cầu

- Sơn và hoàn thiện

Lắp đặt kết cấu nhịp vào vị trí có thể thực hiện theo một trong 2 phương pháp:

1 Lắp đặt ngay tại vị trí: theo phương pháp này sau khi lắp đặt kết cấu nhịp đã ở đúng vị trí chỉ còn phải hạ xuống gối Có thể thực hiện một trong các biện pháp sau:

- Lắp đặt trên đà giáo

- Lắp hẫng

- Lắp bán hẫng

2 Lắp đặt ở ngoài vị trí cầu (trên nền đường đầu cầu, trên bãi) rồi chuyển vào theo các phương pháp sau:

- Lắp bằng cần cẩu

- Lao kéo dọc

- Lao kéo ngang

- Chở nổi

5.2 Lắp kết cấu nhịp trên đà giáo

Lắp kết cấu nhịp bao gồm các công tác sau:

- Xây dựng đà giáo

- Lắp cần cẩu

- Lắp đặt các bộ phận hoặc các thanh và liên kết các bộ phận hoặc các thanh

- Hạ kết cấu nhịp xuống gối

- Tháo dỡ cần cẩu, đà giáo

5.2.1 Xây dựng đà giáo

- Đà giáo bao gồm móng, trụ và kết cấu phần trên, trường hợp đặc biệt có thể dùng đà giáo không có kết cấu phần trên, khi đó các trụ bố trí ngay dưới các tiếp điểm và cần cẩu để lắp ráp ngay trên biên trên của dàn đang lắp

a) Móng

- Móng có thể là móng cọc hoặc móng tạm bằng rọ đá

- Móng cọc: Cọc có thể là cọc gỗ, cọc thép, cọc bê tông cốt thép Số lượng cọc và chiều sâu đóng cọc được xác định bằng tính toán, tuy vậy chiều sâu cọc không được dưới 3m Trong trường hợp không đóng được cọc sâu hơn 3m thì phải đóng thêm cọc xiên hoặc làm thêm khung vây rồi bên trong bỏ đá để đảm bảo điều kiện ổn định Sau khi thi công xong cầu, các cọc được nhổ lên, vì vậy không nên đóng cọc quá sâu

- Móng tạm bằng rọ đá: Khi không thể tiến hành đóng được cọc thì có thể dùng móng kê bằng rọ đá, cũi đá v.v Khi làm móng kê diện tích cản nước sẽ lớn, do vậy khi lựa chọn kết cấu móng cần phải bảo đảm điều kiện thoát nước tốt

b) Trụ

- Trụ có thể bằng gỗ hoặc bằng thép

- Trụ bằng gỗ thường kết hợp với móng, khi đó cọc vừa làm móng vừa làm giá cho trụ, trên đầu cọc đặt xà mũ và trên xà mũ là kết cấu phần trên

- Trụ bằng thép: Trụ thép thường dùng dưới dạng các thanh vạn năng, ở nước ta hay dùng thanh vạn năng YUKM Do trọng lượng bản thân các thanh vạn năng nhẹ (từ 8.5 đến 76.4kg) nên có thể lắp ráp bằng tay Thông thờng người ta lắp bằng tay thành từng phần rồi dùng cần cẩu lắp đặt vào vị trí và liên kết lại

- Các trụ của đà giáo nên bố trí dưới các tiếp điểm của dàn để dầm dọc của đà giáo không chịu uốn do trọng lượng dàn Theo chiều dọc cầu đỉnh trụ phải rộng để có thể kê chồng nề đỡ các đầu thanh ở hai bên bản tiếp điểm

c) Kết cấu phần trên của đà giáo

- Kết cấu phần trên cũng có thể bằng gỗ hoặc bằng thép

- Kết cấu nhịp bằng gỗ: Trên xà mũ của trụ bố trí các dầm dọc, các dầm dọc nên bố trí ngay trên đầu các cọc để tránh cho xà mũ khỏi chịu uốn Các dầm ngang ở dưới chồng nề có khoảng cách không nên vượt quá 0.4m, còn ở chỗ khác khoảng cách dầm ngang thường từ 0.7m đến 1m Nếu không dùng dầm ngang thì ván lát đặt ngay trên dầm dọc, khi đó ván lát phải có chiều dày lớn hơn Ván lát thường có chiều dày 3 - 5cm, nên lát trên toàn bộ bề rộng đà giáo để làm việc thuận tiện và đảm bảo

an toàn khi lắp cầu

- Kết cấu nhịp bằng thép thường được chế tạo từ thép hình hoặc các thanh vạn năng Khi khẩu độ kết cấu nhịp của đà giáo từ 10m đến đến 12m thì thường sử dụng thép hình chữ I, [, khi khẩu độ từ 20 - 22 m hoặc lớn hơn thì dùng dàn thép chế tạo từ các thanh vạn năng hoặc các loại cầu quân dụng

Hình 5.1 Kết cấu nhịp dàn lắp trên đà giáo

Hình 5.2 Đà giáo bằng các thanh UYKM

Hình 5.3 Lắp kết cấu nhịp dầm thép trên đà giáo

Hình 5.4 Chồng nề (nêm gỗ) đặt trên đà giáo 5.2.2 Lắp ráp cầu trên đà giáo

Để lắp ráp cầu trên đà giáo cần thực hiện theo trình tự

- Chuẩn bị các thanh, dầm

- Tiến hành lắp ráp

a) Chuẩn bị các thanh, dầm

Việc chuẩn bị các thanh, dầm trước khi lắp tạo điều kiện cho việc lắp ráp được nhanh chóng, thuận lợi và đảm bảo chất lượng Nội dung công tác chuẩn bị bao gồm:

- Nắn thẳng các thanh bị cong vênh trong quá trình vận chuyển đến công trường, có thể nắn nguội hoặc nắn nóng

- Nắn nguội bằng vam và kích được sử dụng khi các thanh bị cong vênh ít Nắn nóng khi thanh, dầm bị cong vênh nhiều hơn mà nếu nắn nguội sẽ phát sinh vết nứt

- Làm sạch các thanh như cạo rỉ, tẩy ba via ở các lỗ đinh nếu có Khi liên kết bằng bu lông cường độ cao thì làm sạch bề mặt bằng phun cát, phun cát gang, nhưng chỉ tiến hành làm sạch ngay trước khi lắp để rỉ chưa kịp phát triển

- Đánh số các thanh, sắp xếp các thanh theo trình tự lắp ráp, nếu cần thì ghép gộp các thanh lắp liên tiếp nhau để tận dụng khả năng của cần cẩu và nâng cao tốc độ cầu lắp Thí dụ đối với cầu dầm có thể ghép gộp một đoạn dầm chủ với các dầm ngang, liên kết dọc trong đoạn dầm chủ đó để cùng cầu một lần đưa ra vị trí lắp

Hình 5.5 Chuẩn bị các thanh, dầm trong công xưởng b) Chuẩn bị mặt bằng, các thiết bị để lắp cầu

- Vạch các dấu trên mặt bằng tim cầu, tim các dầm chủ, tim các thanh biên dưới công tác này được tiến hành nhờ máy kinh vĩ

- Chuẩn bị các thiết bị lắp cần cầu, các phơng tiện vận chuyển, thiết bị tán đinh, v.v.v có thể lắp dàn, dầm bằng giá long môn hoặc bằng cần trục Nên dùng cần cầu ô tô hoặc cần cầu xích vì dùng cần cầu cổng phải làm dàn giáo rộng để bố trí đường đi

- Thu dọn các chướng ngại để có mặt bằng rộng rãi, để việc lắp ráp thuận lợi, nhanh chóng

c) Công tác lắp ráp

- Lắp tuần tự : Trước hết lắp toàn bộ các thanh biên dưới, theo thứ tự từ khoang này sang khoang khác và từ đầu dàn đến cuối dàn Sau đó lắp hệ liên kết dọc dưới rồi dầm ngang, dầm dọc của hệ mặt cầu, cuối cùng lắp các thanh đứng, thanh xiên, các thanh biên trên

- Trong quá trình lắp đầu các thanh đợc liên kết tạm bằng bu lông và con lói Sau khi lắp xong toàn bộ, điều chỉnh chính xác cả trên mặt bằng và mặt đứng mới tán đinh hoặc lắp bu lông cường độ cao Lắp tuần tự dễ điều chỉnh nhưng năng suất thấp vì cần trục phải di chuyển đi lại nhiều trong quá trình lắp

- Lắp phân đoạn: Lắp khoang nào xong khoang ấy, rồi mới chuyển sang lắp khoang khác Cách liên kết này cho phép tán đinh, bắt bu lông cường độ cao đồng thời với việc lắp, nhưng cần phải điều chỉnh thật chính xác

vị trí của từng khoang Lắp theo phân đoạn có năng suất cao hơn do cần trục di chuyển theo hành trình hợp lý hơn Tuy nhiên cách lắp này rất khó đảm bảo chính xác độ vồng ngược của dàn

- Lắp hỗn hợp: Phương pháp này thường dùng hai cần cẩu, một cần cẩu làm nhiệm vụ lắp phần dưới, một cần cẩu lắp phần trên, lắp xong khoang nào hay đoạn nào điều chỉnh chính xác và tiến hành tán đinh hoặc bắt bu lông cường độ cao ngay, vì vậy lắp theo phương pháp hỗn hợp có năng suất cao

- Chú ý rằng dù lắp theo phơng pháp nào thì trong quá trình lắp cũng phải luôn luôn kiểm tra vị trí các thanh trên mặt bằng và trên trắc dọc sao cho

bảo đảm đúng theo thiết kế Để điều chỉnh độ vồng ngược của dàn ta dùng các kích đặt dưới nút dàn Sau khi đã kích đúng cao độ dùng các nêm ở hai bên chèn chặt rồi mới tháo kích

5.2.3 Hạ kết cấu nhịp xuống gối

- Hạ kết cấu nhịp xuống gối thường tiến hành bằng các kích ở hai dầm ngang ở đầu Trên mỗi dầm ngang thường đặt hai kích, sức nâng của các kích phải bằng 1.5 lần trọng lượng kết cấu nhịp Khi hạ xuống gối phải hạ thành nhiều đợt theo thiết kế Trong khi hạ dới nút dàn ở trên trụ phải đặt chồng nề và nêm để bảo vệ, khoảng cách giữa nêm và nút giàn không được vượt quá 2cm đến 3 cm

- Hạ kết cấu nhịp xuống gối cố định trước, sau đó hạ xuống gối di động Vị trí và độ nghiêng của con lăn phải xác định theo nhiệt độ lúc hạ cầu để ở trạng thái nhiệt độ trung bình hàng năm, con lăn ở vị trí thẳng đứng Sau khi kết cấu nhịp đã hạ xuống cả hai gối, kiểm tra cẩn thận mới tháo kích và chồng nề bảo hiểm

Hình 5.6 Hạ kết cấu nhịp xuống gối

5.2.4 Ưu khuyết điểm và phạm vi áp dụng

- Ưu điểm

- Nhược điểm

- Phạm vi áp dụng

trí, như vậy đà giáo được dùng lại nhiều lần

hẫng hoặc bán hẫng nhịp tiếp theo

nối kết cấu nhịp thì vị trí mối nối buộc phải nằm trên đà giáo hoặc trụ tạm để bảo đảm mối hàn hoàn toàn không làm việc trong quá trình thực hiện liên kết

- Cuối cùng cần chú ý rằng việc lắp trên đà giáo được thực hiện khi cầu không quá cao, sông không sâu và không thông thuyền

5.3 Phương pháp lắp hẫng và bán hẫng

- Theo phơng pháp này trước tiên lắp một nhịp ở trên bờ hoặc một đoạn nhịp trên đà giáo để làm đối trọng, sau đó dùng cần cẩu lắp hẫng nhịp hoặc đoạn nhịp tiếp theo Phương pháp lắp cầu tại vị trí mà không cần đà giáo cho nhịp hoặc đoạn nhịp tiếp theo như vậy gọi là phương pháp lắp hẫng Nếu trong quá trình lắp hẫng dưới tác dụng của trọng lượng bản thân và thiết bị kết cấu có thể bị lật hoặc gây ra ứng suất, độ võng ở một số bộ phận vượt quá cho phép thì cần phải làm thêm các trụ tạm để khắc phục tính trạng trên Phương pháp lắp hẫng có thêm các trụ tạm được gọi là phương pháp lắp bán hẫng

- Các phương pháp này được áp dụng khi cầu qua sông sâu, sông có thông thuyền Đây là những phương pháp được công nhận là kinh tế nhất

5.3.1 Phương pháp lắp hẫng

a) Phạm vi áp dụng

- Kết cấu nhịp không cho phép lắp hẫng, tức là nếu lắp hẫng thì không đảm bảo ổn định về lật hoặc có những bộ phận có ứng suất độ võng vượt quá quy định

- Khi lắp nhịp đầu tiên để làm đối trọng cho các nhịp sau Do chưa có đối trọng nên nhịp đầu tiên phải lắp bán hẫng trong đó một số khoang đầu lắp trên đà giáo

- Để lắp cầu một nhịp hay nhiều nhịp mà việc làm các trụ tạm không dẫn đến giá thành xây dựng đắt hơn so với các phương pháp khác

b) Trình tự lắp

- Lắp trước một đoạn trên đà giáo để làm đối trọng rồi lắp tiếp các đoạn sau Thông thường số khoang lắp trên đà giáo từ hai đến bốn khoang đầu tiên, sau đó tuỳ chiều dài đoạn hẫng có thể phải bố trí thêm trụ tạm để lắp xong nhịp thứ nhất, đến các nhịp sau dùng các thanh nối, nối với nhịp trước, nếu cần thiết thì nhịp sau cũng phải bố trí thêm trụ tạm

- Lắp một đoạn trên nền đường làm đối trọng Nếu địa hình cho phép ta lắp trước một đoạn trên nền đường làm đối trọng như vậy sẽ không phải làm đà giáo Các thanh dùng để lắp đoạn đối trọng thờng là các thanh của nhịp thứ hai Sau khi lắp xong nhịp thứ nhất, đoạn đối trọng được tháo dỡ để lắp tiếp Đến nhịp thứ hai lại dùng các thanh nối để tạo thành hệ liên tục như cách lắp trên Ở cả hai cách lắp nếu chiều dài các nhịp bằng nhau thì sau nhịp thứ nhất việc làm các trụ tạm không phải do yêu cầu chống lật mà để giảm nội lực và biến dạng trong thi công Khi đó các thanh biên trên và biên dưới tại gối của dàn hẫng thường nguy hiểm nhất

vì với dàn đơn giản các thanh này thường có nội lực nhỏ

c) Trụ tạm

Phương pháp lắp hẫng đòi hỏi phải có trụ tạm để đỡ kết cấu nhịp Trụ tạm cần phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Cấu tạo đơn giản

- Tiết kiệm vật liệu

- Tận dụng các kết cấu lắp ghép, dễ tháo lắp, dễ di chuyển

- Đủ vững chắc để đảm bảo chịu trọng lượng bản thân của kết cấu nhịp và tải trọng của các phơưng tiện lắp ráp kết cấu

- Do phương pháp lắp bán hẫng dùng lắp cầu khi qua sông sâu nên móng của trụ tạm thường dùng móng cọc

Hình 5.7 Lắp bán hẫng KCN

5.3.2 Phương pháp lắp hẫng

a) Phạm vi áp dụng

- Khi sông sâu, cầu cao, sông thông thuyền làm trụ tạm tốn công sức, thời gian và kinh phí

- Số thanh phải tăng cường để đảm bảo cho ứng suất và biến dạng không vợt quá trị số cho phép không quá nhiều đồng thời có thể tăng cường được

b) Trình tự lắp

- Lắp từ đầu nhịp này sang đầu nhịp kia: Cách lắp này tránh được khó khăn khi phải nối hai bộ phận lại nhưng thường gây ra nội lực và biến dạng lớn trong các thanh nên phải gia cố thanh Để khắc phục điểm tình trạng này có thể làm giảm chiều dài đoạn hẫng bằng cách mở rộng trụ, tuy nhiên vẫn còn nhiều thanh phải tăng cường do không thể mở rộng trụ quá nhiều

- Lắp từ hai đầu lại rồi hợp long ở giữa nhịp: Cách lắp này còn gọi là lắp cân bằng và thường được bắt đầu từ các trụ chính Cùng với trụ chính ta làm thêm một trụ tạm để có thể lắp được khoảng hai khoang dàn, sau đó lắp từ trụ ra hai bên rồi hợp long ở giữa Việc hợp long ở giữa thường rất phức tạp Để hợp long đợc bản tiết điểm tại giữa chỉ được khoan lỗ trước với đường kính nhỏ, khi lắp ráp tuỳ tình hình cụ thể mới khoan lỗ như thiết kế Do sai số của trụ, sai số lắp ráp, biến dạng nhiệt nên việc hợp long thường rất khó khăn nên cách lắp này ít dùng

5.3.3 Giải pháp kỹ thuật khi lắp hẫng và bán hẫng

a) Trình tự lắp

Khi kết cấu nhịp là cầu dàn thường tiến hành lắp từng thanh theo nguyên tắc:

- Nhanh chóng tạo thành các hệ bất biến hình

- Trong phạm vi một khoang thanh dưới lắp trước, thanh trên lắp sau, đồng thời phải đảm bảo thanh lắp trước không làm cản trở cho thanh lắp sau Khi kết cấu nhịp là cầu dầm đặc thì có thể lắp ráp từng đoạn dầm chủ sau đó lắp hệ liên kết ngang, liên kết dọc Cũng có thể lắp ráp theo từng khối dầm bao gồm một số dầm chủ với các liên kết ngang và dọc đã lắp sẵn, khi đó đòi hỏi cần cẩu phải có sức nâng lớn hơn

b) Đảm bảo ổn định cho kết cấu nhịp

- Khi lắp bán hẫng hoặc lắp hẫng theo phương pháp cân bằng kết cấu nhịp phải kể trên trụ tạm Để đảm bảo cho trụ tạm không chịu lực ngang ngay sau khi lắp xong khoang đầu tiên, kết cấu nhịp phải được neo với mố, trụ chính Để cấu tạo neo người ta chôn sẵn các thanh thép hình vào mố, trụ chính ngay khi đổ bê tông rồi neo vào dầm ngang đầu tiên của kết cấu nhịp Khi tính toán các trụ tạm được giả thiết không chịu lực ngang nên neo phải đủ sức chịu các lực ngang trong thi công

- Trường hợp kết cấu nhịp không đủ ổn định chống lật có thể dùng phương pháp chất đối trọng, neo dàn vào trụ chính, mở rộng trụ hoặc dùng khung đứng và thanh kéo

c) Điều chỉnh độ võng

- Khi lắp hẫng hoặc bán hẫng cần phải có biện pháp điều chỉnh độ võng ở đầu hẫng của kết cấu nhịp, vì độ võng quá lớn có thể làm đầu hẫng bị kích không kê được lên trụ đỡ Thường có hai biện pháp để điều chỉnh độ võng:

- Làm thanh liên kết giữa hai dàn ngắn hơn một chút, khi đó đầu hẫng của dàn sẽ được nâng lên Độ nâng lên của đầu hẫng phụ thuộc vào mức độ ngắn hơn của thanh liên kết Biện pháp này đơn giản nhưng đôi khi không thực hiện được vì khi chế tạo trong nhà máy thanh nối đã được chế tạo sẵn

- Đặt gối của nhịp neo lên trụ tạm có cao độ chênh lệch hoặc là gối trong, có cao độ thấp hơn một chút, hoặc là gối ngoài có cao độ cao hơn một chút, như vậy đầu hẫng sẽ đợc nâng lên Độ chênh (thấp đi hoặc cao lên) được xác định bằng tính toán độ võng ở đầu hẫng trong quá trình lắp

dầm Sau khi lắp xong phải thay gối tạm bằng gối chính hoặc dỡ bỏ chồng nề để hạ kết cấu nhịp xuống gối

d) Chọn cần cẩu khi lắp ráp

- Khi lắp hẫng và bán hẫng cần phải chọn cần cẩu có sức nâng và tầm với đủ để lắp bộ phận bất lợi nhất Để đảm bảo ổn định cho cẩu khi với xa, chân sau cẩu được neo chặt vào kết cấu nhịp đã lắp Trên thanh biên trên của phần dàn đã lắp thường đặt đường ray để làm đường di chuyển cho cần cẩu ở giữa hệ dầm mặt cầu cũng bố trí đường để vận chuyển cấu kiện ra vị trí của cần cẩu Khi lắp hẫng cân bằng có thể vận chuyển cấu kiện bằng xà lan

- Nếu đoạn dàn đầu tiên được lắp trên nền đường đầu cầu hoặc trên đà giáo gần đường đầu cầu thì đầu tiên dùng cần cẩu tự hành lắp hai khoang đầu trên đường hoặc trên đà giáo, sau đó lắp cần cẩu ở biên trên dàn từ đó việc lắp ráp do cần cẩu đi ở biên trên thực hiện

- Nếu đoạn dàn đầu tiên được lắp ở trên trụ thì phải dùng cần cẩu đặt trên phao nổi để lắp hai khoang đầu và lắp cần cẩu ở biên trên

- Trước khi lắp ráp phải neo chặt gối của kết cấu nhịp lên mố, trụ chính và chèn các gối di động Chỉ di chuyển cần cẩu sang khoang mới khi lắp đủ số đinh liên kết theo tính toán và sau khi bộ phận được lắp ghép đã đủ tạo thành một kết cấu bất biến hình

e) Đặc điểm lắp hẫng và bán lắp hẫng cầu dầm

Việc lắp hẫng và bán lắp hẫng cầu dầm cũng trên nguyên tắc như đối với cầu dàn nhưng cần chú ý:

- Nếu dùng phương pháp lắp bán hẫng thì các trụ tạm được bố trí vào vị trí mối nối của dầm chủ

- Dầm có trọng lượng bản thân lớn và chiều cao thường nhỏ nên ứng suất phát sinh lớn và độ võng đầu hẫng cũng lớn do vậy khi lắp cần có biện pháp điều chỉnh ứng suất và độ võng

Hình 5.8 Lắp hẫng dầm thép