thi công kết cấu nhịp cầu dàn thép

Chơng ViIThi công kết cấu nhịp cầu dàn thép  VII.1 KháI niệm chung– VII.1.1 Trình tự thi công kết cấu nhịp Cầu Dàn thép– Xây dựng kết cấu nhịp Cầu dàn thép đợc tiến hành theo các bớc cơ

Chơng ViI

Thi công kết cấu nhịp cầu dàn thép

 VII.1 KháI niệm chung–

VII.1.1 Trình tự thi công kết cấu nhịp Cầu Dàn thép–

Xây dựng kết cấu nhịp Cầu dàn thép đợc tiến hành theo các bớc cơ bản sau: + Sản xuất các thanh cấu kiện trong Nhà máy và vận chuyển đến công trờng + Lắp đặt các thanh dàn thành kết cấu tại công trờng

+ Di chuyển kết cấu nhịp ra vị trí và đặt lên gối cầu trên Mố – Trụ

+ Làm kết cấu mặt cầu, lề ngời đi bộ, lan can và các trang thiết bị trên cầu + Sơn và hoàn thiện cầu

+ Duy tu bảo dỡng cầu thờng xuyên

VII.1.2 Các ph– ơng pháp thi công kCN cầu dàn thép.

- Phơng pháp lắp đặt KCN tại vị trí:

+ Lắp đặt KCN trên đà giáo cố định kết hợp với trụ tạm

+ Lắp hẫng KCN

+ Lắp bán hẫng (có sử dụng đà giáo và trụ tạm trong quá trình lắp ghép KCN)

- Phơng pháp lắp KCN trên bãi sau đó di chuyển vào vị trí

+ Lao dọc KCN

+ Lao ngang KCN

+ Chở nổi KCN

 VII.2 – Lắp ráp kết cấu nhịp dàn trên b i ã

I.1 Vị trí bãi lắp.–

- Vị trí bãi lắp dầm đợc bố trí ngay trên nền đờng đắp đầu cầu Bãi lắp đầu cầu

đợc bố trí tại nền đắp đầu cầu với cao độ bãi bằng với cao độ của xà mũ mố để tạo

điều kiện thuận lợi trong quá trình lao kéo KCN Sau khi thi công xong KCN thì mới tiến hành đổ bê tông phần tờng đỉnh của mố

I.2 Kích th– ớc của bãi lắp.

- Chiều dài của bãi:

10 + +

= nhiplao muidan

bai L L

Trong đó :

+ Lnhiplao : là chiều dài lớn nhất của các nhịp cần lao

+ Lmuidan : là chiều dài của đoạn mũi dẫn sử dụng khi lao kéo

+ 10m : là phạm vi đứng của cần cẩu và xe goòng phục vụ trong thi công

- Chiều rộng của bãi

le cau bai B b b

B = + + (m)

Trong đó :

+ Bdan : là bề rộng phủ bì của dàn

+ blề : là bề rộng đờng ngời đi phục vụ trong quá trình thi công

+ bcẩu : là đờng di chuyển cho cần cẩu : bcẩu = 3.5 m

 Trong trờng hợp nền đờng đầu cầu không đủ bề rộng yêu cầu của bãi thì ta sẽ phải tiến hành đắp thêm sang một hoặc sang cả hai bên

- Yêu cầu về cấu tạo kết cấu bề mặt của bãi

+ Nền đờng đầu cầu và mặt của bãi lắp dầm phải đợc đầm kỹ, tạo dốc và thoát nớc ngang tốt

+ Trên bề mặt bãi phải đợc dải đá dăm để tạo phẳng và phân phối đều áp lực xuống nền đờng

+ Mặt đờng di chuyển của cần cẩu phải đợc dải cấp phối chống lầy lội khi gặp thời tiết xấu

I.3 Các thiết bị phục vụ trong quá trình lắp ráp KCN–

- Cần cẩu tự hành, cẩu bánh xích, cẩu bánh lốp, cẩu long môn

- Kích răng 3 ữ5 tấn, kích thuỷ lực 10 ữ 20 tấn

- Chồng nề, tà vẹt, gỗ kê đệm khi cần thiết

- Các dụng cụ cầm tay phục vụ cho quá trình thực hiện liên kết đinh tán hoặc bu lông nh : búa, cờ lê, khoan tay

- Máy hàn điện.

VII.2.II – Trình tự lắp ráp kết cấu nhịp.

II.1 – Phơng pháp lắp theo tầng.

- Kết cấu nhịp đợc chia thành 2 tầng:

+ Tầng dới: các thanh biên dới, hệ liên kết dọc dới và hệ dầm mặt cầu

+ Tầng trên : các thanh xiên, thanh đứng, các thanh biên trên và hệ liên kết dọc trên

- Bố trí thi công

Hướng lắp Lắp tầng 1

Hình 10a: Lắp tầng 1

Hướng lắp

Lắp tầng 2

Phía đỉnh mố

Hình 10b: Lắp tầng 2

- Trình tự thi công:

+ Định vị trí tim dàn: đờng tim mặt phẳng dàn trùng với tim các gối cầu trên

mố – trụ do đó trong quá trình thi công ta bố trí 2 máy kinh vĩ hoặc thuỷ bình để ngắm hớng định vị trí tim mặt phẳng dàn

+ Định vị trí tim các nút dàn: Lấy mép tờng đỉnh làm mốc, dùng máy kinh vĩ ngắm thẳng đồng thời đo lùi về phía sau để đánh dấu vị trí các tiếp điểm của dàn và của mũi dẫn Mũi dẫn đợc bố trí cách mép của tờng đỉnh ≥2m

+ Tiến hành kê chồng nề, tà vẹt tại các nút dàn Chồng nề đợc kê tại vị trí đầu mỗi thanh biên dới và đầu dầm ngang Chiều cao của chồng nề là H = 70cm + chiều cao của nền đá dăm là H = 30cm

+ Liên kết tạm các đầu thanh vào bản tiếp điểm bằng các con lói và bu lông thi công Số lợng con lói và bu lông thi công ≥ 1/3 số lỗ đinh trong bản tiếp điểm Trong đó có 2/3 là con lói + 1/3 là bu lông thi công Không đợc dùng bu lông CĐC thay cho bu lông thi công

+ Tiến hành lắp tầng 1 cho đến hết chiều dài nhịp dàn

+ Tiến hành lắp tầng 2 theo trình tự: Lắp thanh dới trớc - thanh trên sau, thanh trong trớc – thanh ngoài sau Lắp kín từng tam giác cơ bản để kết cấu ổn định không biến hình

+ Đối với KCN dàn có lề đi bộ đợc bố trí phía ngoài dàn thì lắp các dầm công son của phần lề ngời đi bộ cùng với khi lắp các thanh đứng và thanh treo

+ Theo sơ đồ lắp cứ 2 khoang dàn chủ thì tiến hành lắp hệ liên kết dọc trên Khi đó cần cẩu đứng ở một vị trí lắp và lắp luôn cho cả 2 khoang

+ Đo và dựng trắc dọc và bình đồ của hai mặt phẳng dàn theo tỉ lệ cao bằng 10xtỉ lệ dài Căn cứ vào mức độ lệch của các nút so với đờng chuẩn, dùng kích đặt dới mỗi nút dàn để điều chỉnh tạo độ vồng thiết kế cho cả 2 bên mặt phẳng dàn,

đồng thời chỉnh vị trí các thanh biên dới cho cùng nằm trên một đờng thẳng sau đó

đóng nêm và tháo kích ra khỏi nút

+ Thay thế các liên kết nút tạm bằng các liên kết nút chính thức

- Phơng pháp lắp theo tầng đảm bảo độ chính xác cao nhng tốc độ thi công chậm Khi lắp tầng dới thì đầm các dầm ngang chỉ kê lên các chồng nề mà không lắp ngay đợc vào nút đến khi lắp các thanh đứng và thanh treo thì mới lắp dầm ngang cùng

II.2 Ph– ơng pháp lắp cuốn chiếu.

- Kết cấu nhịp đợc lắp ráp hoàn chỉnh từng khoang theo thứ tự:

+ Các thanh biên dới, hệ liên kết dọc dới

+ Dầm dọc, dầm ngang

+ Thanh đứng, thanh xiên, thanh biên trên

+ Hệ liên kết dọc trên

- Cần cẩu di chuyển trên đờng ray dọc theo dọc theo tim kết cấu nhịp, chạy lùi dần

về phía sau còn các cấu kiện đợc cung cấp trên xe goòng từ phía sau

- Trình tự thi công:

+ Xác định vị trí đờng tim của mặt phẳng dàn

+ Xác định vị trí tim các nút dàn

+ Kê chồng nề – tà vẹt tại các vị trí nút dàn

+ Tiến hành lắp tuần tự các khoang theo sơ đồ nh hình vẽ

+ Đo kiểm tra và dựng biểu đồ độ vồng của dàn ở vị trí kê trên chồng nề

+ Đặt kích dới các nút dàn để kích và điều chỉnh cao độ theo độ vồng thiết kế,

đồng thời chỉnh các thanh biên dới nằm trên cùng một đờng thẳng, sau đó đóng nêm và hạ kích

+ Thay thế các liên kết tạm bằng liên kết chính thức

 VII.4 – Lao dọc kết cấu nhịp dàn thép.

VII.4.I – Lao kéo dọc KCN dàn thép.

I.1 – Đặc điểm và phạm vi áp dụng.

- Đặc điểm:

+ Không vi phạm thông thuyền trong quá trình thi công kết cấu nhịp

+ KCN đợc lắp ráp trên bãi lắp đầu cầu nên đảm bảo chất lợng tốt

+ Phải xây dựng hệ thống trụ tạm, đờng trợt con lăn phục vụ trong quá trình lao kéo rất phức tạp và tốn kém

+ Phải chuẩn bị hệ thống dây cáp, tời múp và hố thế trong quá trình lao kéo + Việc tính toán kiểm soát nội lực và biến dạng của KCN theo từng bớc thi công rất phức tạp

- áp dụng:

+ Khi thi công tại sông phải đảm bảo vấn đề giao thông đờng thủy và không cho phép thu hẹp dòng chảy

+ Khi thi công KCN cầu dàn liên tục hoặc giản đơn

I.2 – Trình tự thi công.

- Sơ đồ bố trí thi công

- Trình tự thi công:

+ Lắp ráp hoàn chỉnh kết cấu nhịp dàn trên bãi lắp đầu cầu,

+ Lắp mũi dẫn với dàn chủ

+ Lắp hệ thống đờng trợt, trên, đờng trợt dới, hệ thống tời múp và hố thế để lao kéo dọc

+ Tiến hành lao kéo dọc kết cấu nhịp cầu dàn tiến lên phía trớc và gác lên trụ tạm và trụ chính sao cho KCN ở vị trí ổn định chống lật

+ Lắp ráp tiếp nhịp tiếp theo và liên kết với nhịp trớc thành KCN liên tục bằng các thanh liên kết tạm

+ Tiếp tục lao kéo KCN cho đến khi toàn bộ nhịp dàn gác lên đỉnh trụ, mố thì hạ xuống chồng nề

+ Tháo bỏ hệ thống đờng trợt, mũi dẫn, hệ thống tời múp

+ Tháo dời các nhịp và sàng ngang nhịp vào đúng vị trí kê trên gối

+ Hạ từng nhịp xuống gối theo thứ tự hạ xuống gối cố định trớc và gối di động sau

+ Tháo bỏ hệ đờng trợt

+ Làm kết cấu mặt cầu và hoàn thiện cầu

vII.4.II – thiết bị phục vụ lao kéo dọc KCN dàn thép

II.1 – Mũi dẫn.

- Vai trò: Mũi dẫn là đoạn dẩm giả có trọng lợng nhẹ hơn dầm chính đợc lắp vào

đầu nhịp lao để nhịp lao sớm gối đợc lên đờng trợt trên đỉnh trụ mà không gây ra mômen lớn tại mặt cắt ngàm và độ võng tại đầu mút thừa của nhịp lao

- Trọng lợng của mũi dẫn:

nh

q = ( 0 2 ữ 0 4 )

- Chiều dài của mũi dần : Lmd = (0.6 ữ0.7) Lh.

+ Mũi dẫn có cấu tạo dạng dàn: Cấu tạo từ các thanh thép định hình, có chiều cao thay đổi, trọng lợng bản thân nhẹ Các thanh biên của dàn sử dụng thép chữ [ + Liên kết mũi dẫn với dàn chủ: Thanh biên trên của mũi dẫn phải liên kết và tiếp điểm trên của dàn chủ

+ Để khắc phục độ võng khi đầu mũi dẫn chuẩn bị tiếp xúc với đờng trợt dới thì tại đầu mũi dẫn có cấu tạo công xon đặt kích và thao thác kích để nâng đầu mũi dẫn lên

II.2 – Hệ thống đờng trợt

a – Đờng trợt trên:

- Cấu tạo:

- Đờng trợt trên đợc bố trí gián đoạn tại các nút của mặt phẳng dàn Tuyệt đối không đợc lắp đờng trợt vào đáy của các thanh biên dới vì nh vậy sẽ làm cho các thanh này chịu uốn

- Đờng trợt trên đợc cấu tạo từ các đoạn ray uốn cong hai đầu và bó vào đáy các nút dàn (đờng trợt trên còn đợc gọi là thuyền trợt)

b – Đờng trợt dới:

- Cấu tạo:

Gỗ kê nút đà giáo

Đà giáo mở rộng trụ 1

3 Dầm thép I300

Con lăn Bàn đỡ con lăn

Đà giáo mở rộng mố

Đường ray dưới

Tà vẹt gỗ

2

3

5 6

Nền đường đầu cầu

3

6 5

MNTC

2 1

5 4

6 Con lăn

Đường ray dưới

Chồng nề - tà vẹt 5

4

1 2 3 6

Hình 10: Cấu tạo đờng trợt dới

- Trên nền đờng đờng trợt dới đợc bố trí liên tục còn trên mỗi đỉnh trụ bố trí một đ-ờng trợt có chiều dài L = 1,25d (với d là chiều dài khoang dàn) để lúc nào cũng có

đờng trợt trên ăn vào đờng trợt dới và khi đó thanh biên dới của dàn không bị tì lên con lăn

- Ray dới uốn cong một góc 15o đê không bị kẹt con lăn trong quá trình lao kéo

- Số lợng ray dới bố trí nhiều hơn ray trên một thanh

- Trên các đỉnh trụ đờng trợt dới có cấu tạo máng hấng con lăn và vị trí để công nhân đứng trực điều khiển các con lăn

II.3 – Con lăn.

- Cấu tạo: bằng ống thép nhồi bê tông có đờng kính φ= 80ữ140 mm

- Chiều dài tối thiểu của con lăn Lcl = 60cm đồng thời phải đảm bảo ở mỗi đầu con lăn nhô ra khỏi ray dới 20cm

- Khoảng cách giữa các con lăn ≥ 20cm để đảm bảo con lăn không bị kẹt và có thể dùng búa đánh để điều chỉnh cho chúng lăn thẳng hớng

II.4 – Hệ thống tời, múp, cáp và hố thế.

a – Tời kéo và tời hãm.

- Tời kéo đợc bố trí ở phía trớc trên đỉnh trụ hoặc nền đờng đầu cầu để kéo nhịp lao tiến về phía trớc

- Tời kéo đợc bố trí ở phía sau trên nền đờng đầu cầu để điều chỉnh tốc độ kéo và phối hợp với tời kéo làm cho dây cáp luôn căng do đó nhịp lao chuyển động đều

theo tốc độ khống chế mà không bị chạy giật cục Ngoài ra tời hãm còn sử dụng để kéo nhịp lao lùi lại khi gặp sự cố trong quá trình lao kéo

b – Múp và cáp.

- Để có thể kéo đợc nhịp lao thì cần phải tác động một lực kéo S có thể thắng đợc sức ỳ do quán tính và lực cản Lực này thờng lớn hơn sức kéo của tời do đó ta phải

bố trí hệ ròng rọc (gọi là múp) bao gồm hệ ròng rọc cố định đợc móc vào hố thế và

hệ ròng rọc di động đợc móc vào đầu nhịp lao

- Bố trí một hay hai nhánh kéo phụ thuộc vào độ lớn của nhịp lao, mỗi nhánh bằng một tời có sức kéo F = 5 ữ 7 T (Thông thờng với nhịp lao của các nhịp giản đơn ta

chỉ cần dùng một nhánh kéo)

- Hố thế đợc bố trí trên nền đờng đầu cầu bên kia sông Hố thế là điểm neo giữ hệ ròng rọc cố định và là điểm tựa để kéo nhịp lao

- Cấu tạo của hố thế:

6

b = 0.8 - 1.5m

4

b = 0.8 - 1.5m 4

1 a=1.5 - 2.5m

2 1

5

a=1.5 - 2.5m 2

7

Hố thế nằm Hố thế đứng

Hình 16 : Cấu tạo của hố thế

1 – Ròng rọc cố đinh 5 – Đất lấp hố thế.

2 – Chồng nề tà vẹt 6 – Bó gỗ tròn, φ= 20ữ24

3 – Ván lát ngang 7 – Gỗ đứng, a = 20 ữ 24cm

4 – Ván lát đứng 8 – Gỗ ngang, a = 20 ữ 24 cm

vII.4.III – Tính toán lao kéo dọc dàn thép

III.1 – Tải trọng và nội dung tính toán.

- Tải trọng tác dụng:

+ Trọng lợng bản thân của nhịp lao

+ Trọng lợng của mũi dẫn

+ Trọng lợng của đờng trợt trên, tời, múp và các thiết bị thi công khác

- Nội dung tính toán:

+ Kiểm tra điều kiện ổn định của nhịp lao, xác định chiều dài mũi dẫn và sự cần thiết phải bố trí trụ tạm

+ Xác định vị trí đặt trụ tạm nếu cần thiết

+ Thiết kế mũi dẫn, mối nối tạm và xác định độ võng tại đầu mũi dẫn khi lao

ra vị trí hẫng tối đa

+ Xác định lực kéo, chọn tời, múp và hố thế

+ Xác định áp lực lên đờng trợt và tính toán thiết kế đờng trợt – con lăn

+ Tính toán thiết kế đà giáo mở rộng trụ, trụ tạm và móng tạm

IV.2 – Kiểm tra điều kiện ổn định của nhịp lao.

- Xác định sơ bộ chiều dài nhỏ nhất của nhịp lao:

LZ = Lnh + La

La = (0.6 ữ 0.7) Lh ; Lh = 0.4Lz

Trong đó:

+ Lz : Tổng chiều dài nhịp lao + mũi dẫn

+ Lnh : Chiều dài nhịp lao

+ La : Chiều dài của mũi dẫn

+ Lh : Chiều dài hẫng lớn nhất của nhịp lao

- Điều kiện ổn định chống lật

8 0

≤

g

L

M M

- Kết quả kiểm tra:

+ Nếu điều kiện trên không đủ thì cần tăng thêm chiều dài nhịp dẫn La hoặc

bố trí trụ tạm

+ Nếu điều kiện trên thừa nhiều thì nên rút ngắn chiều dài nhịp dẫn La để tiết kiệm chi phí

IV.3 – Xác định độ võng của đầu hẫng dàn.

- Xác định độ cứng của dàn theo dầm tơng đơng:

td

Z J

J 1 à

=

Với : hệ số à = 1 ữ 2 và

D T

D T td

F F

H F F J

+

= . . 2

Trong đó:

+ H : Chiều cao dàn

+ FT : Tiết diện thanh biên trên

+ FD : Tiết diện thanh biên dới

- Xác định độ võng của đầu hẫng dàn:











24

) (

3

.

1

2 1 1

L L J E

L q L

L J E

L Q L

L f

Z Z

a h h

Trong đó : Q a .q.L a

2

1

= và L L h .L a

3

2

- Để xác định chính xác nội lực và độ võng của kết cấu nhịp theo từng bớc lao kéo thì ta có thể dùng chơng trình Sap 2000 hoặc Midas 6.3