Thiết kế Poligone di động sản xuất dầm cầu Super – T (Thuyết minh+bản vẽ)

ĐỀ TÀI: Thiết kế Poligone di động sản xuất dầm cầu Super – T phục vụ cho cầu dẫn của dự án xây dựng cầu Rạch Miễu nối liền 2 tỉnh Tiền Giang và Bến Tre vào năm 2002 PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN I : TÍNH TOÁN KẾT CẤU PHẦN II : PHẦN CÔNG NGHỆ PHẦN III : Tổ chức nhân sự – An toàn lao động PHẦN IV : Kiến trúc điện – nước PHẦN V : Tính toán kinh tế

CHƯƠNG 8 : XƯỞNG TẠO HÌNH DẦM

CẦU HỘP

Precast segments were produced and stored adjacent to the bridge site

1

Khung không gian

Đặt khung thép vào khuôn

Trạm trộn bêtôngXưởng thép

Hỗn hợp bêtông

Đổ hỗn hợp bêtông vào khuônĐặt ống để luồn cáp căng sau

Hiệu chỉnh khuôn

Lắp ráp khuôn

Làm sạch khuôn

Tĩnh địnhDưỡng hộ nhiệt ẩmTháo khuônKiểm tra và hoàn thiện sản phẩm

Bãi thành phẩm

Sơ đồ 8.1 Sơ đồ cơng nghệ xưởng tạo hình

8.2 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ :

8.2.1 Công tác chuẩn bị ván khuôn :

• Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn :

Khuôn chiếm 1 khối lượng rất lớn trong việc tạo hình sản phẩm nên chi phí về khuôncũng lớn Nó là thiết bị vận động thưỡng xuyên, nên có sự hư hao khoảng 30% tổng giá thànhsản phẩm Hơn nữa, chất lượng sản phẩm cũng phụ thuộc 1 phần vào khuôn tạo hình ra nó

 Nhiệm vụ của khuôn : là bảo đảm nhận được sản phẩm có 1 hình thái, kích thướcchính xác, có góc cạnh rõ ràng, có bề mặt phẳng nhẵn và sau khi chế tạo xong thì ít cóyêu cầu về gia công phụ trợ thêm

 Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với khuôn :

 Kích thước của khuôn được xác định chủ yếu dựa trên yêu cầu và kích thướccủa sản phẩm :

o Dung sai đối với 1 loại sản phẩm < 15mm về chiều rộng

o Đối với sản phẩm có chiều dài = ± 6mm

o Đối với sản phẩm có chiều dài 6 - 18m thì dung sai phải < ± 10mm

 Đối với khuôn thì yêu cầu cũng vậy, nhưng chỉ lấy dấu (-), vì quá trình dưỡng

hộ nhiệt nhiều lần thì khuôn sẽ dài ra

 Độ võng ( độ cong vênh ) của khuôn phải < 2mm

 Biến dạng uốn khi chịu tải =

 Cấu tạo của khuôn : phải bảo đảm lắp ráp nhanh, nhẹ nhàng có thể đặt các khuôn cốtthép 1 cách thuận tiện, đảm bảo đổ hỗn hợp bêtông dễ dàng, bảo đảm tháo khuôncũng như lấy sản phẩm đơn giản và dễ dàng, khống chế đến mức tối đa sao cho khuônđược nhẹ và ít tốn thép

 Yêu cầu về tính bền vững của khuôn :

 Khuôn phải bảo đảm cứng, vững chắc, ít bị ăn mòn trong quá trình sử dụng

 Bảo đảm trong trường hợp chịu tải khi vận chuyển

 Không có sự thay đổi kích thước của sản phẩm và bảo đảm thời hạn phục vụlâu dài ( đối với khuôn thép thì phải = 5 năm )

 Yêu cầu về kết cấu :

 Kết cấu của khuôn phải đơn giản, cấu tạo từ các chi tiết riêng lẻ ít để dễ dàngkhi sữa chữa

 Khi lắp ráp phải bảo đảm sự liên kết sít và chắc chắn

 Đối với khuôn gia công nhiệt cũng phải đảm bảo độ bền

• 8.2.1.2 Chuẩn bị khuôn :

3

Việc chuẩn bị khuôn là bao gồm các công tác : làm sạch khuôn, lắp ráp và lau dầukhuôn Việc giữ gìn khuôn và các thiết bị tạo hình không những sẽ kéo dài thời gian sử dụng

mà còn đảm bảo được chất lượng cho sản phẩm

 Làm sạch khuôn :

Trong thời gian tạo hình, và đông cứng, bêtông sẽ dính bám vào bề mặt khuôn, làm choviệc tháo khuôn gặp khó khăn, đôi khi làm hỏng cả cấu kiện Để tránh các hiện tượng đó, tacần phải thực hiện các công việc sau :

 Bôi dầu khuôn trước khi đổ bêtông ;

 Làm sạch khuôn và các thiết bị cố định khuôn sau khi tháo khuôn

Để làm sạch khuôn, ta có thể sử dụng 3 phương pháp sau : phương pháp cơ khi, phươngpháp hóa học, và phương pháp khí nén Ở đây ta sử dụng phương pháp thủ công để thực hiệnlàm sạch khuôn

 Lắp ráp khuôn :

 Sau khi khuôn được làm sạch, sẽ được lắp ráp lại bằng cầu trục khuôn dầmcầu hộp là loại khuôn có kích thước lớn

 Để đảm bảo yêu cầu và kích thước của khuôn, ta kiểm tra lại kích thước của

nó không ít hơn 1 lần trong 1 tuần Nếu có sự sai lệch về kích thước ngoàidung sai cho phép thì khuôn phải được đem đi sữa ngay

 Lau dầu khuôn :

 Việc lau dầu khuôn có thể tiến hành trước hoặc sau khi khuôn được lắp ráp

Để lau dầu khuôn, ta có thể sử dụng các thiết bị : súng phun dầu bằng khí nénhoặc bằng các chổi lông mềm Lau dầu khuôn bằng các thiết bị phun sẽ manglại nhiều hiệu quả kỹ thuật hơn do tốc độ nhanh, thi công nhẹ nhàng, khôngbẩn, lớp dầu phun sẽ mỏng đảm bảo đúng yêu cầu

 Dầu lau khuôn phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật sau :

o Có đủ độ nhớt để có thể phun dầu, hoặc bằng chổi lông quét lên bề mặt nguộihoặc nóng < 40 – 500 C thành lớp liên tục và tương đối mỏng, có độ đầy đồng đều

o Có độ dính bám tốt với kim loại của khuôn và bền vững trong thời gian tạohình

o Không ảnh hưởng xấu đến quá trình cứng rắn của bêtông, không để lại các vếtdầu trên bề mặt cấu kiện, không gây ăn mòn bề mặt khuôn

o Không gây ảnh hưởng đến điều kiện vệ sinh của xưởng, không gây hoả hoạn.Các đoạn dầm hộp được sản xuất ở polygone khi ra công trình sẽ được nối lại với nhaubằng các sợi cáp và bằng keo dán, do đó các khe nối phải khít, bề rộng không được lớn quá1÷1,5mm Để đảm bảo độ chính xác đó có thể lấy đầu khối nọ làm ván khuôn cho đầu khốikia Đầu tiên đổ các khối số lẻ, sau đó đổ các khối số chẵn Như vậy sẽ bảo đảm bề rộng khenối trong phạm vi cho phép Trước khi đổ bêtông khối chẵn, đầu các khối đổ trước phải quét

một lớp dầu, hoặc vữa vôi, cũng có thể bôi mỡ hoặc chất dẻo để các khối không dính vớinhau.

Để đảm bảo mối nối hai khối trùng nhau khi lắp ráp, lúc chế tạo các khối cóthể đặt ởhai đầu khối các tấm thép liên kết để định vị hai khối và đảm bảo cho hai khối khớp nhau cảchiều đứng và ngang ( mỗi khe nối đặt ba đến bốn tấm thép liên kết) Biện pháp này rất hiệuquả, nhất là những dầm có chiều cao thay đổi Các khối thường được chế tạo trên các bệ đắpbằng đất, trên đổ một lớp bêtông mặt Bệ đúc cũng có thể lắp bằng giàn giáo hoặc bằng xegoòng Trong lớp bê tông bệ có thể đặt ống dẫn hơi nước nóng để dưỡng hộ bêtông đáy dầm.Ván khuôn thành cũng có thể đặt ống để dưỡng hộ bằng hơi nước

Vị trí và cấu tạo của các bệ đúc phải thuận tiện và đảm bảo cho cần trục di chuyển dễdàng khi tháo lắp ván khuôn, bố trí cốt thép, vận chuyển bêtông và cẩu nhấc các khối để vậnchuyển đi nơi khác

Hình 8.1 : Sơ đồ chế tạo khối dầm

Ghi chú :

1 Giá đỡ ván khuôn; 2 Kích thuỷ lực điều chỉnh ván khuôn;

3 Thanh chống ngang; 4 Ván khuôn ngoài;

9 Phòng dưỡng hộ; 10 Khối dầm;

11 Khối sau khi đổ; 12 Ván khuôn trong;

5

13 Vít điều chỉnh ván khuôn trong; 14 Đối trọng xe goòng;

15 Giá đỡ

Ván khuôn ngoài được cố định trên giá đặc biệt và giữ đúng vị trí bằng kích điềuchỉnh Ván khuôn trong bằng thép được liên kết với một dàn nút thừa gắn vào xe goòng nhưtrên hình 8.1

Để tách khuôn trong khỏi bêtông ta dùng vít hoặc kích thuỷ lực Sường và lưới cốt thépđược đặt vào ván khuôn bằng cần trục

8.2.2 Đặt cốt thép vào khuôn và đặt ống :

Khung thép từ kho bảo quản được vận chuyển sang khu tạo hình bằng xe goòng, rồiđược cẩu lên đặt vào khuôn băng cầu trục của xưởng tạo hình

Khoảng cách giữa khung cốt thép và thành ván khuôn được giữ cố định bằng các con

kê Các con kê được chế tạo từ bê tông cốt liệu nhỏ (Dmax = 10mm), có mác tương ứng vớikết cấu bê tông của dầm hộp, bề dày các con kê bằng bề dày lớp bê tông bảo vệ

Vì đây cấu kiện dầm hộp cần căng các bó cáp dự ứng lực khi đưa lên lắp ráp cầu nên

ta phải đặt ống vào khuôn để chừa lỗ luồn cáp Ta có thể sử dụng ống bằng thép hoặc bằngnhựa để tạo lỗ

8.2.3 Rãi đổ hỗn hợp bêtông :

Sau khi đặt cốt thép và ống cáp vào khuôn, ta tiến hành đổ bêtông

Bêtông được đưa từ trạm trộn vào xưởng tạo hình bằng xe goòng và chứa trong phễuchứa Nhưng trước khi đổ bêtông cần phải kiểm tra độ sụt của bêtông có đạt yêu cầu haykhông để đảm bảo việc thi công và đảm bảo chất lượng của sản phẩm Do mật độ cốt thépdày đặt, việc thi công đổ bêtông trở nên khó khăn và cấu kiện cần có độ đặc chắc cao nên yêucầu độ sụt của bêtông phải lớn và tính đồng nhất cũng phải lớn, độ sụt yêu cầu 18 – 20 cm.Khi vào xưởng tạo hình thì phễu chứa hỗn hợp bêtông sẽ được cầu trục đưa lên đổ vàokhuôn Việc đổ bêtông vào khuôn được chia làm 3 đợt vì đây là loại cấu kiện có chiều caolớn :

 Đầu tiên đổ bêtông bản đáy hộp và tiến hành dầm rung;

 Đưa ván khuôn trong của dầm hộp vào vị trí bằng xe goòng có đầu mút thừamang ván khuôn, đổ bêtông thành hộp và đầm rung;

 Sau cùng là đổ bêtông bản nắp hộp và đầm rung lần 3

8.2.4 Đầm chặt bêtông :

Sau khi đổ bêtông, cần phải đầm chặt bằng các loại đầm rung như : đầm bàn, đầm dùi,đầm cạnh… Mục đích của việc đầm chặt là làm cho các cốt liệu phân bố đồng đều trongbêtông làm cho cấu trúc bêtông được đặc chắc, cường độ bêtông sẽ cao, giảm thiểu tối đa sự

ăn mòn của môi trường khi đưa cấu kiện vào sử dụng Ngoài ra việc đầm rung còn có tácdụng làm cho bề mặt cấu kiện nhẵn, láng, giảm được chi phí hoàn thiện, mài nhẵn bề mặt saunày

8.2.5 Dưỡng hộ sản phẩm :

Trong điều kiện bình thường, thời gian chờ bê tông đông cứng không đáp ứng được yêucầu thi công nhanh Do vậy việc dưỡng hộ nhiệt cho bê tông để thúc đẩy nhanh quá trìnhđóng rắn, đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và thời gian thi công

Khi bề mặt bê tông đã ninh kết thì tiến hành dưỡng hộ sản phẩm bằng hơi nước nóng.Quy trình cấp hơi và tăng nhiệt độ của hơi nước nóng được thể hiện trên biểu đồ sau :

7

Hình 8.2 Quy trình cấp hơi và tăng nhiệt.

Ghi chú :

 Nhiệt độ T0 : là nhiệt độ môi trường

 Tốc độ tăng nhiệt là 200C/giờ, thời gian đẳng nhiệt là 10 -12 giờ

Trong quá trình dưỡng hộ nhân viên thí nghiệm phải theo dõi để dưỡng hộ đúng quiđịnh Khi dưỡng hộ kết thúc thì tiến hành lấy mẫu kiểm tra, nếu mẫu không đạt thì tiến hànhdưỡng hộ lại từ đầu, thời gian đẳng nhiệt (750C) phụ thuộc vào kết quả nén mẫu lần 1

• 8.2.5.1 Phương pháp gia công nhiệt :

Có nhiều phương pháp gia công nhiệt cho bê tông, ở mỗi phương pháp đều có ưu vànhược điểm và mang lại hiệu quả kinh tế khác nhau Trong polygone , dùng hơi nước nóngbão hòa để dưỡng hộ nhiệt cho bê tông

Sấy bằng hơi nước nóng: bê tông sau khi đổ xong, để ninh kết đầu một thời gian, sau

đó được cấp hơi từ nguồn nhiệt trực tiếp vào bê tông, bê tông trước đó đã được che chắn kínbằng vải bạt, tạo thành một buồng kín thông thoáng suốt chiều dài cấu kiện cần dưỡng hộ

• 8.2.5.2 Yêu cầu kỹ thuật :

 Các bước chuẩn bị :

 Trước khi dưỡng hộ cần tạo một khung (bằng dây thép căng, lồng chụp )

để phủ bạt Bạt phải phủ kín và không được sát bề mặt sản phẩm

 Theo nguyên lý nhiệt, điểm cấp nhiệt cần đặt ở vị trí thấp nhất của cấukiện

 Mật độ các điểm cấp hơi (các lỗ khoan thoát hơi) cần phải phân phối đềutrên suốt chiều dài cấu kiện cần dưỡng hộ

 Kết thúc chu trình dưỡng hộ thu dọn bạt phủ, dây căng, lồng thép đểchuẩn bị cho vòng dưỡng hộ sau

 Tránh tăng giảm nhiệt độ đột ngột

 Chu trình dưỡng hộ nhiệt :

 Bêtông sau khi đổ xong để ninh kết từ 4 – 7 giờ sau đó mới dưỡng hộnhiệt

 Thời gian tăng nhiệt: Tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường, mô đuyn bề mặt

và nhiệt độ đẳng nhiệt ở 750C thời gian này khoảng 3 giờ

 Thời gian đẳng nhiệt : Phụ thuộc vào nhiệt độ gia công, nếu nhiệt độ giacông thấp thì thời gian gia công càng kéo dài Ở 750C thời gian đẳng nhiệtkhoảng 7 giờ

 Thời gian hạ nhiệt : cuối thời gian đẳng nhiệt ngừng cung cấp hơi nước và

để nhiệt độ giảm xuống nhiệt độ môi trường (Theo hình vẽ 2)

Hình 8.3 Phòng dưỡng hộ nhiệt dầm cầu hộp

1: Lớp bạt phủ 2: Khung, lồng chụp 3: Sản phẩm cần dưỡng hộ

4 : Ống cấp hơi 5: Sàn phẳng đổ sản phẩm 6: Vùng thông thoáng

9

Hình 8.4 Biểu đồ dưỡng hộ nhiệt.

8.2.6 Tháo khuôn, hoàn thiện và cẩu xếp sản phẩm và vận chuyển đến nơi lắp dựng :

Sau khi dưỡng hộ xong, ta tiến hành tháo khuôn và làm sạch khuôn để sử dụng tạo hìnhdầm hộp kế tiếp Nếu khuôn bị hư hỏng, ta đưa khuôn vào khu vực sữa chữa khuôn

Sản phẩm dầm hộp khi lấy ra khỏi khuôn thì thường xuất hiện các vết rổ trên bề mặtcủa sản phẩm Các vết rổ này thường do quá trình đầm bêtông không được chặt, bọt khí nổitrên bề mặt bêtông gây ra Điều này không ảnh hưởng đến chất lượng của cấu kiện nhưng lạilàm giảm tính thẩm mỹ của công trình Việc này có thể được khắc phục bằng cách trám lại bềmặt bằng vữa bêtông có cùng mác với cấu kiện

Dầm hộp được kiểm tra về cường độ, khả năng chịu lực và làm phẳng bề mặt, rồi đượccẩu vào khu vực chất xếp sản phẩm bằng cần trục cổng và đặt lên các gối đỡ bằng bêtông.Việc cẩu lắp dầm hộp không thể thực hiện bằng 1 cần trục cổng vì kích thước cấu kiện rấtlớn, ta phải sử dụng 2 cần trục cổng chạy song song với nhau dọc theo xưởng tạo hình

Các khối dầm hộp đúc sẵn được đặt lên xe, chuyên chở đến nơi lắp dựng nếu bằngđường bộ hoặc chở ra cảng xếp lên xà lan nếu vận chuyển bằng đường sông

8.2.7 Sơ đồ chế tạo khối dầm hộp :

Sơ đồ chế tạo được bố trí như sau :

 Ván khuôn trong đặt trên giá mút thừa của xe goòng Trên xe goòng khác ( xe chếtạo ) lần lượt đặt ván đáy của ván khuôn ngoài, khung cốt thép và cuối cùng là vánkhuôn thành

 Nhờ xe goòng đưa ván khuôn trong vào vị trí và có con đệm giữ khoảng cách của lớpbảo vệ Đúc bêtông khối K1 và bảo dưỡng bằng hơi nước nóng

 Tháo ván khuôn khối K1 chuyển xe ra vị trí mới bên cạnh và dùng đầu của khối K1làm ván khuôn đầu cho khối K2 Tiếp tục dùng cần trục đặt ván khuôn đáy, sườn cốtthép và ván khuôn thành lên xe thứ hai

 Đưa ván khuôn trong vào vị trí, đổ bêtông khối K2

 Chuyển khối K1 vào phòng dưỡng hộ hơi nước nóng Sau 12 giờ bêtông đạt cường độthiết kế, chuyển khối K2 vào vị trí mới và đầu của nó lại làm ván khuôn cho khối K3

 Đưa ván khuôn trong vào vị trí và đúc khối K3, chuyển khối K1 ra bãi thành phẩmhoặc chuyển đi nơi khác để sử dụng

 Chuyển khối K2 vào phòng dưỡng hộ và chế tạo tiếp khối K4…

Hình 8.5 : Dây chuyền chế tạo khối dầm

I, II, …, VII : công nghệ;

K1,K2, K3, … : Các khối dầm

13

8.3 Tính toán chi phí nhiệt và hơi nước :

8.3.1 Nhiệt tiêu tốn không kể tổn thất :

8.3.1.1 Chi phí nhiệt để đốt nóng lượng bêtông khô :

Trong đó :

 tK = 750C : Nhiệt độ đẳng nhiệt ;

 t0 = 250C : Nhiệt độ sản phẩm trước khi đưa vào dưỡng hộ ;

 C = 0,88 KJ/kg.0C : nhiệt dung riêng của hỗn hợp bêtông ;

 Mk = 59.631,87 (kg) : khối lượng hỗn hợp bêtông khô.s

• 8.3.1.2 Chi phí nhiệt để đốt nóng nước trong bêtông :

Trong đó :

 C = 4,19 KJ/kg.0C : nhiệt dung riêng của nước ;

 Mk = (kg) : khối lượng nước trong hỗn hợp bêtông

• 8.3.1.3 Chi phí nhiệt để đốt nóng thép trong bêtông :

Trong đó :

 C = 0,48 KJ/kg.0C : nhiệt dung riêng của nước ;

 MT = MCT + MT (kg) : khối lượng thép đồng thời bị đốt nóng ;

 MCT = 918,72 (kg) : khối lượng cốt thép trong bêtông ;

 MVK = 2593,3 (kg) : khối lượng ván khuôn thép

 MCT = 918,72 + 2593,3 = 3512,03 (kg)

• 8.3.1.4 Chi phí nhiệt để đốt nóng nền bêtông :

 MX = 12139,76 (kg) : khối lượng ximăng cho 1 dầm hộp ;

 qX : nhiệt tỏa ra của 1kg ximăng trong quá trình thuỷ hoá ;

o q28 = 372 (KJ) : lượng nhiệt tỏa ra của ximăng sau 28 ngày rắn chắc (tuỳthuộc vào mác ximăng ) ;

o t1 = (0C ): nhiệt độ trung bình của bêtông trong quá trìnhrắn chắc ;

o t0 = 13 (giờ) : thời gian dưỡng hộ nhiệt ;

8.3.2 Nhiệt tổn thất :

• 8.3.2.1 Nhiệt tổn thất qua thể tích trống của phòng dưỡng hộ :

Trong đó :

 Vp = 60 (m3) : thể tích trống của phòng dưỡng hộ ;

 i : Entanpi của hơi nước bão hòa, ở p = 1 atm nhận i = 2675 KJ/kg ;

 = 0,0083 (kg/m3) : dung trọng của hơi nước bão hòa ;

• 8.3.2.2 Nhiệt tổn thất do hơi rò rỉ qua bên ngoài phòng dưỡng

 ttb = 500C : nhiệt độ trung bình giữa lớp bạc phủ và môi trường ;

 α = hệ số toả nhiệt từ bề mặt lớp bạc phủ ra môi trường xung quanh

Qt3 = 3,6

8.3.3 Chi phí nhiệt và hơi trong thời gian nâng nhiệt :

• 8.3.3.1 Chi phí nhiệt cho 1 giờ nâng nhiệt :

Trong đó :

 Q0 : tổng chi phí nhiệt chưa kể đến tổn thất ;

 Qt1 : nhiệt tổn thất qua thể tích trống của phòng dưỡng hộ ;

 Qt2 : Nhiệt tổn thất do hơi rò rỉ qua bên ngoài phòng dưỡng hộ;

 Qt3 : Nhiệt tổn thất vào môi trường qua lớp bạc phủ trong 1giờ ;

 tn = 3 (giờ) : thời gian nâng nhiệt ;

• 8.3.3.2 Chi phí hơi nước cho 1 giờ nâng nhiệt :

Trong đó :

 r : nhiệt tạo ra hơi nước ở áp suất khí quyển = 2307 (KJ/kg);

8.3.4 Chi phí nhiệt và hơi nước trong thời gian đẳng nhiệt :

• Chi phí nhiệt cho 1 giờ đẳng nhiệt :

1332,15 + 210404,8 = 211736,9 (KJ/h)

• Chi phí hơi nước cho 1 giờ đẳng nhiệt :

17