Phân tích, đánh giá công nghệ thi công cầu vòm bê tông cốt thép cổ cò

Trang 1

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ THI CÔNG

CẦU VÒM BÊ TÔNG CỐT THÉP CỔ CÒ

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS TRẦN ĐỨC NHIỆM

LỚP: CAO HỌC CẦU HẦM K21-2

HÀ NỘI, 2015

Trang 2

 Đề tài “ Phân tích, đánh giá công nghệ thi công cầu vòm bê tông cốt thép

Cổ Cò ” nhằm phân tích, đánh giá, tổng kết rút kinh nghiệm và hoàn thiện hơn nữa các công nghệ thi công cầu vòm bê tông cốt thép (đặc biệt đây là cây cầu vòm không gian ba chiều có khẩu độ lớn, lần đầu tiên áp dụng ở Việt Nam) giúp chúng ta có thể nắm vững, làm chủ và áp dụng thành công công nghệ này cho các công trình tương tự trong tương lai.

Trang 3

• Tổng quan về cầu vòm bê tông cốt thép.

• So sánh lựa chọn phương án thi công cầu Cổ Cò

• Phân tích, đánh giá công nghệ thi công được áp dụng ở công trình cầu Cổ

Cò

 Cấu trúc luận văn:

• Chương 1: Tổng quan

• Chương 2: Dự án cầu Cổ Cò và quá trình triển khai thi công

• Chương 3:Phân tích, đánh giá công nghệ thi công cầu vòm bê tông cốt thép cầu Cổ Cò

Phần kết luận và kiến nghị

Trang 4

a) Lịch sử cầu vòm được cho là xuất hiện từ những năm 1300 trước công nguyên Vật liệu xây dựng và biện pháp thi công cũng thay đổi theo thời gian Ban đầu, đó là đá, sau này là gang, bê tông và thép Lúc đầu, các cây cầu đá được xây dựng trên hệ khuôn vòm đắp bằng đất hoặc giá vòm gỗ.

Ưu điểm: Sử dụng hợp lý khả năng làm việc của vật liệu bê tông là chịu nén do

đó tiết kiệm vật liệu hơn, hình dáng kiến trúc đẹp, phạm vị kinh tế của nhịp từ 50-200m.

Nhược điểm: Hệ đà giáo ván khuôn lớn hơn so với cầu dầm thông thường, kết cấu nhạy cảm với các nguyên nhân gây ra dao động như tải trọng gió và các tác động lặp có tính chu kỳ, co ngót, từ biến, dễ bị nứt bê tông,

b) Công nghệ thi công cầu vòm bê tông cốt thép:

+ Thi công đổ tại chỗ: áp dụng nhịp vừa và nhỏ, điều kiện địa hình cho phép.

Trang 5

hành đúc vòm 2 bên bằng xe đúc và hệ dây phi tuyến có trụ tạm, sau đó hợp long giữa nhịp (tương tự đúc hẫng cân bằng).

+ Thi công lắp hẫng: áp dụng với các loại nhịp vòm thép, thân vòm dạng đặc hoặc dạng dàn Biện pháp thi công tương tự như khi lắp hẫng bằng thép, điều khác biệt là phải có hệ thống cáp neo giữa hai nửa thân vòm trước khi hoàn thành giai đoạn hợp long.

+ Biện pháp quay: người ta cho lắp ráp hoặc đúc thân vòm ở vị trí nằm trên mặt đất, một nửa ở một bên bờ, chân vòm đặt trên khớp quay tạm thời Tiếp thep dùng hệ thống tời cáp và puli kép dựng hai nửa thân vòm lên rồi quay ngang so với dòng chảy theo đúng vị trí tim cầu Nhờ hệ thống tời cáp, người ta điều chỉnh

và hợp long hai nửa thân vòm.

Trang 6

c) Cao độ xe chạy

a)

Cao độ xe chạy Cao độ xe chạy

h)

g) e) d)

a) Cầu vũm khụng chốt; b) Cầu vũm hai chốt; c) Cầu vũm ba chốt ; d) Cầu vũm chạy giữa; e) Cầu vũm chạy dưới; g) Cầu vũm cú dầm đeo h) Cầu vũm đĩa.

Trang 7

Cầu vòm chạy dưới Cầu vòm chạy trên

Cầu vòm đường sắt Cầu vòm chạy giữa

Trang 8

- Khi tính toán cầu vòm bê tông côt thép có thể gặp các sơ đồ vòm chính khác nhau: vòm không chốt, vòm hai chốt, vòm ba chốt Nhưng trên vòm còn một hệ thống kết cấu có dạng khung, dầm, cột hoặc dạng vòm tuỳ thuộc cấu tạo cụ thể của cầu còm chạy trên.

- Như vậy nhìn tổng thể đây là một kết cấu siêu tĩnh bậc cao mà trong đó phần vòm chính cùng tham gia chịu lực với phần kết cấu trên vòm.

- Hiện nay các công ty tư vấn thiết kế đều dùng các chương trình phần mềm viết theo phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán cầu vòm.

- Trục vòm có thể lấy theo dạng parabol bậc hai:

- Các vòm bê tông cốt thép được tính toán theo lý thuyết dầm cong đàn hồi.

- Phải tính toán vòm dưới tác động của thay đổi nhiệt độ và co ngót bê tông theo Quy trình quy định.

Trang 9

- Nguyên tắc tính toán dầm ngang: dầm ngang tiếp nhận tải trọng từ hệ dầm bản mặt cầu truyền xuống Do vậy, bản mặt cầu được kê liên tục trên hai dầm ngang cạnh nhau, như vậy, dầm ngang là gối của bản mặt cầu.

- Nguyên tắc tính toán dầm dọc : trong giai đoạn thi công thì dầm chủ làm việc theo sơ đồ dầm giản đơn kê lên gối là khoảng cách 2 cáp treo, chỉ chịu tác dụng của tải trọng bản thân Trong giai đoạn khai thác dưới tác dụng của cáp thép dầm dọc làm việc theo sơ đồ dầm liên tục kê lên các gối đàn hồi

- Nguyên tắc tính toán cáp treo : về hệ cáp treo là những bó cáp dự ứng lực, đầu trên được neo vào sườn vòm thông qua lỗ neo và đầu dưới neo vào dầm ngang Cáp treo truyền tải trọng từ dầm dọc và dầm ngang đến vành vòm.

- Nguyên tắc tính toán bản mặt cầu : Hệ mặt cầu là một dầm liên tục, hai đầu được kê lên gối đặt lên mố cầu và được treo lên vòm bằng cáp treo.

Trang 10

1.4.1 Công nghệ thi công cầu vòm tại Nhật Bản

Hiện tại, các kỹ sư Nhật Bản đang sử dụng

một công nghệ mới để xây dựng: được gọi là

“ Concrete lapping with pre-erected composite

arch” (CLCA) (đổ bê tông phân đoạn giựa vào

khung vòm liên hợp dựng sẵn)- công nghệ

này thỏa mãn ổn định trong cả thiết kế và thi

công Phương pháp này được đánh giá là có

thể loại bỏ các thiếu sót trong phương thức xây dựng truyền thống cũng như đáp ứng về mặt tiến độ, giá cả, xây dựng kế hoạch.

- Cốt thép vòm được lắp dựng xung quang lõi liên hợp Ban đầu, bê tông được đổ thông thường tại vị trí quang bản lề, sau đó, dùng các xe đúc được đặt trên lõi, di chuyển để đúc các đốt bê tông vòm

Trang 11

1.4.1 Công nghệ thi công cầu vòm tại Nhật Bản

công tại 2 cây cầu Asahi và Joshi của

Nhật Bản với chiều dài nhịp vượt lần

lượt là 58m và 82m Trong tương lai,

phương pháp này có thể xây dựng những

cây cầu vượt nhịp đến 200m khi ta rút ra

những kinh nghiệm và có những cải tiến

so với 2 cây cầu nói trên.

Vòm thép

Trang 12

1.4.2 Công nghệ thi công cầu vòm tại Trung Quốc

Hiện nay tại Trung Quốc đã xây dựng một số lượng rất lớn cầu vòm bê tông cốt thép và cầu vòm ống thép nhồi bê tông

Hệ thống vòm chủ được thi công theo

phương pháp đúc hẫng trên xe đúc,

có trụ tạm neo giữ bằng các sợi cáp

cường độ cao Đây là công nghệ thi

công rất hiện đại, đòi hỏi độ chính xác

rất cao.

Trang 13

2.1 GiỚI THIỆU DỰ ÁN CẦU CỔ CÒ

 Cầu Cổ Cò nằm trên tuyến đường vành đai phía Nam có điểm đầu (Km 0+00) giao với QL 1A thuộc phường Hòa Phước, quận Cẩm Lệ và điểm cuối (Km 7+279.52) giao với đường Sơn Trà – Điện Ngọc thuộc phường Hòa Hải, quận Ngũ Hành Sơn.

 Cầu gồm một nhịp vòm BTCT có đường xe chạy dưới, đường tên vòm f/L ≈ 1/4 Kết cấu vòm bao gồm 2 vòm chủ bằng bêtông cốt thép, tiết diện hình vuông thay đổi (1600 ÷ 1800) mm

 Mố cầu bằng BTCT đổ tại chỗ, đặt trên hệ móng cọc khoan nhồi đường kính

Φ 1,2m.

 Qui mô: 100 năm.

 Hoạt tải thiết kế: HL93, tải trọng bộ hành 3KN/m2.

Trang 14

Trang 15

Trang 16

2.2 NĂNG LỰC VÀ KINH NGHIỆM THI CÔNG CẦU NHỊP LỚN CỦA CIENCO4

- Tên đơn vị: Tổng công ty xây dựng công trình giao thông 4 - CTCP.

- Tên giao dịch quốc tế: CIENCO4

- Logo:

- Trụ sở chính: Tầng 10, 11 - tòa nhà

ICON4, số 243A đê La Thành, phường

Láng Thượng, quận Đống Đa, thành phố HN.

- Điện thoại: 043.6420371Fax: 043.6811275

- Email: cienco4na@cienco4.com ;

- Website: www.cienco4.com

- Một số công nghệ thi công hiện nay của Cienco4:

Trang 17

+ Công nghệ thi công cọc khoan nhồi ĐK 1-2.0m, thiết bị của Nhật Bản, CHLB Đức;

+ Công nghệ thi công dầm đúc hẫng cân bằng với khẩu độ lớn nhất Việt Nam 150m, do CIENCO4 chế tạo và thi công (ở cầu Hàm Luông, cầu Cửa Đại);

+ Công nghệ thi công đúc đẩy do Liên Xô chuyển giao công nghệ và CIENCO4 chế tạo (đã thi công ở cầu Hiền Lương và cầu Quán Hàu );

+ Công nghệ thi công dầm hộp bằng phương pháp trượt trên đà giáo (MSS) do hãng SUMITOMO của Nhật Bản chuyển giao và thi công ở cầu Thanh Trì;

+ Công nghệ thi công dầm hộp trên đà giáo tại chỗ do CIENCO4 chế tạo;

+ Công nghệ dầm Super - T, dầm BTCT ứng suất trước;

+ Công nghệ thi công “bấc thấm”, “cọc cát”, với công nghệ và thiết bị của

Nhật, Trung Quốc phục vụ xử lý nền đất yếu;

+ Công nghệ thi công Bê tông nhựa các loại, bê tông Polimer;

+ Công nghệ thi công các trụ cầu có độ cao lớn (dự án cầu Pá Uôn tỉnh S.La);

Trang 18

+ Công nghệ thi công mặt đường bê tông xi măng bằng kỹ thuật và thiết bị của Đức (dự án sân bay Đà Nẵng, Vinh, Nội Bài, Pleiku, Thọ Xuân);

+ Công nghệ chống trượt;

+ Công nghệ thi công cầu dây văng (Cầu Đăckrông, cầu Phước Khánh gói thầu J3);

+ Công nghệ thi công hầm qua đèo (dự án xây dựng đường cao tốc Đà Nẵng

- Quảng Ngãi), hầm chui tại nút giao Thanh Xuân, nút giao Trung Hoà;

+ Công nghệ thi công cọc gia cố xi măng Jet-grounting (Nút giao Trung Hoà).

- Một số hình ảnh về công nghệ thi công đã được Cienco4 áp dụng hiện nay:

Trang 19

- Thi công dầm hộp

đổ tại chỗ trên đà giáo

cố định cầu Vĩnh Tuy

năm 2008

- Công nghệ thi công

cầu dây văng, cầu

Đăckrông trên QL14

Trang 20

- Công nghệ thi công đúc đẩy có mũi dẫn cầu

Hiền Lương

- Công nghệ thi công đà giáo đẩy

MSS cầu Thanh Trì năm 2007

Trang 21

- Công nghệ thi công trụ cầu

cao nhất VN 98m bằng ván khuôn

trượt cầu Pá Uôn (Sơn La)

- Công nghệ thi công nhịp đúc hẫng

khẩu độ lớn nhất VN 150m,

cầu Hàm Luông

Trang 22

- Công nghệ thi hầm xuyên núi

Gói thầu Đà Nẵng Quảng Ngãi

- Công nghệ thi công Extrados

cầu An Đông, tỉnh Ninh Thuận

với nhịp chính dài 140m

Trang 23

2.2 NĂNG LỰC VÀ KINH NGHIỆM THI CÔNG CẦU NHỊP LỚN CỦA

CIENCO4

- Công nghệ thi hầm trong Thành phố gói thầu xây dựng Nút giao Thanh Xuânvà Nút giao Trung Hòa.

Trang 24

-2.3 CÁC PHƯƠNG ÁN CHÍNH THI CÔNG CẦU CỔ CÒ

2.3.1 Phương án thi công theo thiết kế kỹ thuật:

Trang 25

2.3 CÁC PHƯƠNG ÁN CHÍNH THI CÔNG CẦU CỔ CÒ

Trang 26

Bước 1: Thi công, hoàn thiện

Trang 27

Bước 5: Lắp đặt cáp treo dầm

ngang

Bước 6: Lắp đặt dầm ngang,

dầm dọc

Bước 7: Thi công bản mặt cầu,

hoàn thiện cầu:

- Thi công bản mặt cầu đúc sẵn

Trang 28

- Thi công, lắp đặt trụ tạm neo vòm.

- Thi công phân đoạn vòm đầu tiên trên đà giáo.

- Thi công các phân đoạn vòm bằng ván khuôn

trượt kết hợp với hệ thống cáp neo.

- Thi công và căng kéo cáp dầm ngang loại B.

- Tháo dỡ cáp treo, trụ tạm.

Trang 29

- Lắp đặt các bản BTCT đúc sẵn, đổ BT bản mặt

cầu, lớp phủ, lan can, điện chiếu sáng …

- Thi công và căng kéo cáp dầm dọc.

- Thanh thải lòng sông, hoàn thiện cầu.

Biện pháp thi công theo Thiết kế kỹ thuật có công nghệ thi công phức tạp, kết cấu nhạy cảm với tác động của gió và có tính ổn định kém.

Trang 30

2.3.2 Phương án thi công đề xuất

Bước 1: Chuẩn bị thi công vòm

Bước 2: Lắp đặt đà giáo thi

công vòm

Bước 3: Thi công vòm đốt SG1

(8m)

Trang 31

Bước 4: Thi công vòm đốt

SG2 (16m) và SG3 (17m)

Bước 5: Thi công khối

SG4 (18m) hợp long

Trang 32

Bước 6: Lắp đặt cáp của

dầm ngang

Bước 7: Lắp đặt dầm ngang

Trang 33

Bước 8: Thi công hệ dầm

dọc

Bước 9: Thi công bản mặt

cầu

Trang 34

Bước 10: Thi công bản mặt cầu

phần lớp phủ.

Bước 11: Hoàn thiện cầu

Biện pháp thi công kiến nghị có công nghệ đơn giản, phù hợp với năng lực hiện tại của đơn vị thi công Kết cấu thi công đơn giản, có tính ổn định cao, tận dụng được vật tư hiện có.

Trang 35

Trang 36

- Vận chuyển dầm ngang từ bãi đúc ra vị trí treo dầm.

Trang 37

2.3.3 So sánh 2 phương án thi công

Trang 38

2.3.3 So sánh 2 phương án thi công

PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN:

 Kiến nghị thi công theo phương án sử dụng hệ đà giáo trên hệ móng cọc khoan nhồi D=1m để thi công vòm.

Trang 39

3.1 MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG ÁN THI CÔNG TỔNG THỂ CẦU CỔ CÒ

 Tiêu chuẩn thiết kế:

 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05

 Tiêu chuẩn thiết kế động đất TCXDVN375-2006

 Tải trọng và tác động TCVN2737-2005

 Tiêu chuẩn CEB-FIB Model code 1990

Trang 40

 Trình tự thi công:

Trang 41

Trang 42

Trang 43

Trang 44

 Mô hình 3D cầu Cổ Cò sau khi hoàn thiện

Trang 45

3.2 THẾT KẾ TRỤ TẠM THI CÔNG VÀ CÔNG TÁC THỬ TẢI ĐÀ GIÁO ĐÚC VÒM

Bố trí hệ cọc khoan nhồi D=1.0m

Trang 46

Hệ cọc khoan nhồi hoàn thành Lắp dựng hệ Pale cột chống

Trang 47

Thử tải đà giáo dầm dọc, dầm ngang Thử tải mô đun cột chống

Trang 48

Bố trí hệ đà giáo thi công vòm Hoàn thiện hệ phụ trợ thi công vòm

Trang 49

3.3.1 Lắp dựng ván khuôn vòm lên hệ đà giáo

Gia công ván khuôn vòm tại xưởng Gia công ván khuôn vòm tại công trường

Trang 50

Lắp dựng ống thép chân vòm Đổ bê tông mố sau khi lắp đặt ống thép

Trang 51

Lắp dựng ván khuôn đáy vòm Lắp dựng ván khuôn đáy tới khi HL

Trang 52

3.3.2 Lắp dựng cốt thép vòm

Mặt cắt ngang bố trí cốt thép vòm Mô hình mặt cắt bố trí cốt thép vòm

 Đặc điểm bố trí cốt thép chủ cho vòm:

 Mặt cắt vòm mảnh có tiết diện hình vuông thay đổi (1600 ÷ 1800) mm.

 Cốt thép bố trí cho vòm rất dày đặc Đường kính cốt thép chủ sử dụng là

D32 kẹp 2, kẹp 3 bố trí thành nhiều hàng.

 Cốt thép chủ phải cắt và kẹp bù tại các vị trí giao với các bó cáp treo vòm.

Trang 53

3.3.2 Lắp dựng cốt thép vòm

Lắp dựng cốt thép vòm chủ Sử dụng mối nối Coupler

 Đặc điểm mối cốt thép chủ bằng coupler:

 Mối nối bằng coupler dễ bố trí, không chiếm diện tích kết cấu, đặc biệt thuận tiện

cho các thanh cốt thép kẹp 2, kẹp 3.

 Cường độ mối nối cao hơn cốt thép cơ bản nên chất lượng mối nối dễ dàng được

kiểm soát hơn so với mối nối chồng.

 Thi công nhanh trong các điều kiện khó khăn:diện tích thi công hẹp, thi công trên cao …

Trang 54

3.3.3 Đổ bê tông thân vòm

-Với cầu Cổ Cò, vòm được chia làm 4 đợt đổ bê tông: Đốt chân vòm, 2 đốt giữa và cuối cùng là 1 đốt hợp long Chiều dài các đốt lần lượt là 8m, 16m, 17m và 18m + Khối SG1: gồm 4 đốt chân vòm dài 8m + 2 dầm ngang loại B, có tổng khối lượng

Trang 55

Đổ bê tông đốt SG1

- Gồm 4 đốt chân vòm dài 8m + 2 dầm ngang loại B

- Được chia làm 2 đợt đổ, mỗi đợt cách nhau 1 ngày, từ phía mố A0 sau đó quay sang phía mố A1.

Trang 56

-Chỉ đổ duy nhất 1 đợt cho mỗi

Trang 57

Trang 59

3.4 CÔNG NGHỆ CĂNG KÉO, LẮP ĐẶT CÁP TREO CỔ CÒ

 PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN: Sử dụng bó cáp sợi song song PES(C) 7-61

 Tất cả các bó cáp treo vòm sử dụng bó cáp 61 sợi 7mm ngoài có bọc ống thép INOX bảo vệ.

Cấu tạo bó cáp sợi bó cáp sợi song song PES(C) 7-61

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	28,8 MB