Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014

Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014

Bai giang 2 - Giáo su Nguyen viet Trung

Công nghệ thi công cầu BTCT DƯL phân đoạn lắp ghép

Với hệ thống đà giáo di động có thể giảm tối đa giá thành lắp dựng và thời gian chu kỳ thi công bằng việc di chuyển toàn bộ hệ thống đà giáo đã đ-ợc lắp đặt

từ nhịp đầu tiên đến các nhịp tiếp theo vì có tính chu kỳ và tuần hoàn Vì vậy, sau khi thi công nhịp đầu tiên hoàn thành thì các nhịp tiếp theo thi công sẽ rất đơn giản bởi trình độ tay nghề của kỹ s- và công nhân tăng lên Đặc biệt bằng việc áp dụng

hệ thống đà giáo di động, hệ thống giao thông d-ới cầu đ-ợc đảm bảo thông suốt trong quá trình xây dựng

Công nghệ thi công dầm cầu BTCT phân đoạn theo ph-ơng pháp lắp ghép trên đà giáo di động (LG-Launching Gantries) còn khá mới mẻ và mới đ-ợc giới thiệu b-ớc đầu vào Việt Nam ở các n-ớc phát triển, các công ty đi đầu về công nghệ này nh- sau: Trukturas và NRS của Nauy, RoRo của CHLB Đức, Freyssinet của Pháp, VSL của Thuỵ Sỹ… mỗi công ty đều có bề dầy kinh nghiệm về công nghệ thi công dầm cầu BTCT phân đoạn theo ph-ơng pháp lắp ghép trên đà giáo di động Mỗi công ty có điểm mạnh riêng và họ đi sâu vào nghiên cứu phát triển hoàn thiện công nghệ theo h-ớng cải tiến một số chi tiết về cấu tạo hệ đà giáo, về ứng dụng các thiết bị kỹ thuật để đà giáo ngày một hoàn thiện hơn Nh-ng vẫn phải dựa vào nguyên lý và trình tự chung của quy trình công nghệ, để nắm bắt đ-ợc các đặc điểm chủ yếu của công nghệ, đề tài tiến hành nghiên cứu công nghệ của 02 công ty hàng

đầu đã nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ này là Trukturas và NRS của Nauy Việc nghiên cứu công nghệ tập trung vào các đặc điểm cơ bản sau:

+ Tính năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của công nghệ

Hình 2.1 - Hệ thống các kích thuỷ lực

Những tính năng nổi bật của đà giáo di động:

Có khả năng sử dụng lại hệ thống thiết bị cho từng nhịp với chu trình công nghệ có tính chu kỳ và tuần hoàn lặp đi lặp lại tạo ra sự vận hành thuần thục cho nhân lực Vì vậy, trình độ tay nghề của kỹ s- và công nhân tăng lên sẽ đem lại sự chuẩn xác trong công nghệ, hiệu quả về kinh tế, đáp ứng năng suất và tiến độ công trình

Hình 2.2 - Thi công có tính chu kỳ và đảm bảo giao thông

Hệ thống đà giáo di động đ-ợc lắp đặt trên các mố trụ hoặc trên dầm đã thi công xong và cứ tuần tự thi công từng nhịp một, do đó ít phụ thuộc vào điều kiện thi công bên d-ới cầu Vì vậy, công nghệ này đảm bảo đ-ợc khoảng không bên d-ới cho các ph-ơng tiện giao thông, đặc biệt là trong các thành phố lớn với mặt bằng thi công chật hẹp với mật độ giao thông dày đặc, yêu cầu về môi tr-ờng đô thị cao

Dễ dàng áp dụng cho các cầu với các loại sơ đồ kết cấu nhịp đơn giản hay liên tục, các loại mặt cắt ngang hộp đơn hay hộp kép và các loại khẩu độ nhịp với chiều dài nhịp từ 40-60m Chiều dài cầu th-ờng đ-ợc áp dụng từ 6 nhịp trở lên Trong tr-ờng hợp chiều dài cầu lớn có thể triển khai thi công nhiều mũi bằng việc

bố trí thêm nhiều hệ thống đà giáo di động

Với đặc điểm thi công các phân đoạn dầm đúc sẵn đ-ợc lao lắp d-ới đà giáo vào vị trí, sau đó căng cáp DƯL liên kết các phân đoạn với nhau tạo thành kết cấu nhịp, do vậy thời gian thi công nhanh, chu trình thi công một nhịp trong thực tế đạt

đ-ơc là 2-3 ngày/1nhịp

Hệ đà giáo có cấu tạo các chốt đặc biệt có khả năng thi công các cầu nằm trên đ-ờng cong với bán kính nhỏ nhất tới R=75m

Độ võng lớn nhất của hệ dầm chính: fmax = L/500

Trọng l-ợng lớn nhất của 1 phân đoạn dầm: 80 tấn

Hình 2.3 - Đà giáo có khả năng thi công cầu cong có bán kính nhỏ tới 75m

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của công nghệ

Hệ đà giáo di động dùng lao lắp các phân đoạn dầm (LG-Launching Gantries) đ-ợc phân thành 02 loại dựa trên mối t-ơng quan giữa cao độ hệ đà giáo

và cao độ kết cấu nhip:

- Hệ đà giáo chạy trên (Overhead launching gantry)

- Hệ đà giáo chạy d-ới (Underlung launchinh gantry)

2.2.2.1 Hệ đà giáo chạy trên:

Các hình vẽ thể hiện cấu tạo mặt cắt dọc và mặt cắt ngang của hệ thống thiết

bị công nghệ dùng cho giải pháp treo trên

Trụ cầu Cáp treo dầm

Cẩu trục tự hành

Trụ tạm

Mũi dẫn Dàn chính

Mũi dẫn

Các đốt dầm đang thi công Dầm đã thi công

Mặt đứng

Hình 2.4 - Cấu tạo chung của hệ thống treo trên

Hình 2.5 - Mặt cắt ngang của hệ thống treo trên

Hệ đà giáo chạy trên là hệ đặt cao bên trên kết cấu nhịp và truyền tải trọng của

hệ đà giáo trực tiếp xuống kết cấu nhịp và đỉnh trụ Đặc tr-ng của loại đà giáo này là

hệ giàn chính và mũi dẫn đ-ợc lao trên 2 dầm đỡ chính: dầm đỡ sau đặt trên dầm của nhịp đã lao lắp phía trên đỉnh trụ, dầm đỡ tr-ớc đặt trực tiếp trên đỉnh trụ hoặc cũng

đặt trên phân đoạn dầm đã lắp tr-ớc trên đỉnh trụ Các phân đốt dầm khi lắp ghép

đ-ợc nâng lên nhờ hệ Palăng – cáp (hoặc thanh Bar CĐC) cho đến khi căng cáp DƯL dầm chủ

Do hệ giàn chính và mũi dẫn chạy trên kết cấu nhịp nên ở hai đầu mũi dẫn tr-ớc và sau đ-ợc cấu tạo các hệ kích chống đặc biệt xuống đỉnh trụ và kết cấu nhịp

để phục vụ điều chỉnh cao độ đà giáo tr-ớc và trong khi lắp ghép các phân đốt dầm, ngoài ra còn phục vụ trong quá trình lao dọc đà giáo

Hình 2.6 -Dầm đỡ tr-ớc đặt trên đỉnh trụ Hình 2.7-Dầm đỡ tr-ớc đặt trên

dầm

Biện pháp thi công nh- hình 2.6: dầm đỡ tr-ớc có cấu tạo cao hơn dầm đỡ

sau chống trực tiếp xuống xà mũ trụ, các đốt dầm đ-ợc lắp hết toàn bộ một nhịp và căng cáp DƯL liên tục tạo thành nhịp cầu gối lên xà mũ trụ Do vậy xà mũ trụ phải

đủ rộng để vừa đỡ dầm đỡ tr-ớc vừa đỡ một dầu nhịp cầu

Biện pháp thi công nh- hình 2.7: Đốt dầm trên đỉnh trụ đ-ợc lắp tr-ớc và cố

định chắc chắn trên đỉnh trụ tao mặt bằng cho dầm đỡ tr-ớc (cấu tạo t-ơng tự dầm

đỡ sau) Có thể lắp các đốt cân bằng qua đỉnh trụ tr-ớc rồi mới lắp các đốt giữa nhịp sau để giảm tại trọng lên hệ đà giáo hoặc lắp bình th-ờng từng nhịp rồi căng cáp DƯL liên tục tao thành nhịp cầu Với biện pháp này có thể giảm tải trong lên hệ đà giáo (cho cáp nhịp cầu L>50m), cấu tạo thành trụ mảnh hơn không có xà trụ nh-ng phải cấu tạo các mối nối -ớt

Chu trình công nghệ:

B-ớc 1: Lắp đặt giàn chính và mũi dẫn của hệ đà giáo trên nhịp đầu tiên bằng cần Cẩu và trụ tạm Căn chỉnh tim của hệ đà giáo điều chỉnh cao độ xe, sau đó gông giữ ổn định

Trụ cầu

B-ớc 2: Các phân đoạn dầm đã đ-ợc đúc sẵn đ-ợc chở ra vị trị lắp ghép bằng

xe chuyên dụng Cẩu trục tự hành chạy trên cẩu phân đoạn dầm đ-a lắp vào vị trí

Cẩu trục tự hành

Cẩu trục tự hành

Hình 2.8 - Xe chuyên dụng chở dầm Hình 2.9 - Cẩu dầm lắp vào vị trí

B-ớc 3: Căng cáp DƯL để liên kết phân đoạn dầm sau với phân đoạn dầm tr-ớc Các giai đoạn cứ lần l-ợt nh- thế đến phân đoạn dầm cuối cùng của nhịp, ta tiến hành căng các bó cáp DƯL của nhịp đầu tiên đó

Hình 2.10 - Căn chỉnh tim hệ đà giáo và cao độ

B-ớc 4: Sau khi đã căng kéo DƯL nhịp đầu tiên xong, tiến hành giải phóng các thanh treo hoặc kích đỡ đốt dầm và di chuyển hệ đà giáo tới nhịp thi công tiếp theo với chu trình nh- trên (Mô tả quá trình di chuyển của hệ đà giáo: Đẩy hệ đà giáo cho đến khi mũi dẫn tiếp cận đ-ợc với trụ của nhịp tiếp theo, tiến hành chống

dầm đỡ sau

lắp dầm đỡ trên trụ

Nhịp 2 Nhịp 1

Chống mũi dẫn

mũi dẫn và lắp hệ dầm đỡ trên trụ Sau đó tiếp tục đẩy hệ giàn cho đến vị trí có thể tháo đ-ợc hệ dầm đỡ sau và lắp hệ dầm đỡ mũi dẫn sau và hệ dầm đỡ sau)

2.2.2.2 Hệ đà giáo chạy d-ới:

Hệ đà giáo chạy d-ới tựa trên các giá đỡ công xôn đ-ợc mở rộng từ thân trụ,

do vậy cao độ của hệ đà giáo có thể ngang bằng hoặc thấp hơn cao độ kết cấu nhịp

Đặc tr-ng của loại hình này là phải thi công các giá đỡ công xôn mở rộng từ thânh trụ làm điểm tựa cho hệ dầm chính và mũi dẫn lao phía trên Dầm chính có cấu tạo các tay đỡ tạo điểm tựa giữ các phân đoạn dầm khi lao lắp Các điểm tựa này có thể

điều chỉnh vị trí và cao độ bằng kích thuỷ lực và các tấm đệm để đảm bảo vị trí yêu cầu khi lao lắp và căng cáp DƯL liên tục các đốt dầm

Hình 2.11 -Cấu tạo hệ đà giáo chạy d-ới

Đối với hệ đà giáo chạy d-ới, hệ dầm chính và mũi dẫn lao trực tiếp trên các bàn lăn đặt trên giá đỡ công xôn nên mũi dẫn có cấu tạo uốn cong lên theo chiều

đứng từ 70 – 100m để thuận tiện trong quá trình lao dọc khi mũi dẫn tiếp xúc vào bàn lăn Với loại hình này, tĩnh không d-ới cầu bị hạn chế một phần do kết cấu giá

đỡ công xôn mở rộng trụ và hệ đà giáo chạy d-ới

Hình 2.12 -Hệ đà giáo chạy d-ới

2.2.2.3 Các phần cơ bản của hệ đà giáo

Cấu tạo của hệ thống đà giáo gồm có các bộ phận cơ bản sau:

+ Hệ giàn chính, dầm chính (Main truss, Main girder)

+ Mũi dẫn (Nose truss)

+ Cổng trục lao lắp đốt dầm (Crane)

+ Hệ dầm đỡ, giá đỡ công xôn (Suport beam, Bracket)

+ Hệ thống kích đẩy lao dọc đà giáo (Launching system)

2.2.2.4 Hệ giàn chính, dầm chính

Hình 2.13 - Giàn chính của hệ đà giáo chạy trên

Hình 2.14 - Dầm chính của hệ đà giáo chạy d-ới

Với yêu cầu giàn chính hay dầm chính phải đảm bảo độ cứng để chịu tĩnh tải các phân đoạn dầm, có thể lao đẩy dọc giàn trên các trục lăn và tự nó phải làm

đ-ờng lăn cho cổng cầu di chuyển bên trên Do vậy, có thể cấu tạo chúng ở giàn thép không gian (đối với hệ đà giáo chạy trên) hay dạng dầm hộp thép (đối với hệ đà giáo chay d-ới) Thông th-ờng hệ giàn thanh không gian có biên cứng song song

đ-ợc sử dụng phổ biến để làm thanh giàn chính vì chúng có nh-ng -u điểm nh-: Trọng lượng nhẹ, dễ thao tác thi công, dễ lắp dựng tại hiện trường… Hệ gồm có 2 giàn chạy 2 bên, mỗi giàn phải tự đứng thẳng ổn định trên mặt cắt ngang, giàn có cấu tạo mở rộng chân thành hình tam giác với hai thanh mạ hạ

Tuỳ theo yêu cầu khẩu độ nhịp, bề rộng mặt cầu, các yếu tố này sinh ra tải trọng lên hệ đà giáo lớn hay nhỏ, từ đó hệ giàn chính có cấu tạo phù hợp, phải đạt các chỉ tiêu kỹ thuật về chiều dài, độ cứng…

2000

Hình 2.15 - Cấu tạo hệ giàn chính đà giáo chạy trên

2.2.2.5 Mũi dẫn

Hai đầu giàn chính đ-ợc nối với hệ mũi dẫn gồm có:

+ Mũi dẫn tr-ớc (Front nose truss)

+ Mũi dẫn sau (Rear nose truss)

T-ơng tự giàn chính, mũi dẫn cũng cấu tạo dạng giàn thanh không gian có biên cứng song song Với đặc điểm t-ơng đồng về quy trình thi công và sơ đồ chịu lực, cấu tạo chung mũi dẫn của hệ đà giáo chạy trên và hệ đà giáo chạy d-ới hoàn toàn giống nhau Riêng ở đầu mũi dẫn có cấu tạo khác biệt giữa hai loại hình chạy trên

và chạu d-ới để phù hợp cho công tác lao dọc hệ đà giáo

Mũi dẫn hệ đà giáo chạy trên: Do hệ giàn chính và mũi dẫn chạy trên cao bên trên kết cấu nhịp nên ở hai đầu mũi dẫn tr-ớc và sau đ-ợc cấu tạo các hệ kích chống

đặc biệt xuống đỉnh trụ hoặc kết cấu nhịp để phục vụ trong quá trình lao dọc đà

giáo Bố trí chung của hệ kích chống đ-ợc mô tả hình 2.16

B

Mặt bằng

Hình 2.16 - Cấu tạo mũi dẫn đà giáo chạy trên

Mũi dẫn hệ đà giáo chạy d-ới: Do hệ giàn chính và mũi dẫn lao trực tiếp trên các bàn lăn đặt trên đà giáo đỡ công xôn nên mũi dẫn phía tr-ớc có cấu tạo uốn cong lên theo chiều đứng từ 70-100m để thuận tiên trong quá trình lao dọc khi mũi

dẫn tiếp xúc vào bàn lăn Cấu tạo cơ bản của hệ kích chống đ-ợc mô tả hình 2.17

+ 01 dầm đỡ tr-ớc (Front support beam)

+ 01 dầm đỡ sau ((Rear support beam)

Các dầm đỡ đ-ợc đặt trên đỉnh trụ hoặc trên mặt cầu phía trên đỉnh trụ thông qua các ụ chống, kích thuỷ lực và các tấm đệm để điều chỉnh đảm bảo mặt dầm đỡ luôn nằm ngang

Tuỳ theo bề rộng cầu và chiều dài nhịp mà ta có tĩnh tải các đốt dầm, trọng l-ợng hệ đà giáo, từ đó quyết định độ cứng của dầm đỡ Thông th-ờng dầm đỡ có tiết diện ngang hình hộp với kích th-ớc:

Chiều rộng: 0.5 m- 0.8 m, chiều cao 1.6m- 2.6m;

- Dầm đỡ tr-ớc

Dầm đỡ tr-ớc đ-ợc giữ trên đỉnh trụ bằng kích thuỷ lực 600 tấn tại hai điểm kê,

mỗi điểm có 2 kích đối xứng qua tim dầm đỡ Hình 2.18 Mô tả bố trí chung của

dầm đỡ tr-ớc

Hình 2.18 - Cấu tạo dầm đỡ tr-ớc Hình 2.19 - Cấu tạo dầm đỡ sau

- Dầm đỡ sau:

Tại hai điểm kê chính ở hai đầu ngoài cùng, dầm đỡ sau tựa lên mặt cầu thông qua 4 kích thuỷ lực 500 tấn, mỗi điểm có 2 kích đối xứng qua tim dầm đỡ

Hình 2.19 mô tả bố trí chung của 1 dầm đỡ sau, ở đáy có thêm hai điểm kê phụ

trong sử dụng 4 kích 250 tấn

Với yêu cầu đặc tr-ng của công nghệ lao dọc hệ đà giáo, cần phải có 2 dầm

đỡ sau để thay đổi trong quá trình lao dọc Tại thời điểm đầu mũi dẫn tr-ớc vừa lao

đến trụ tr-ớc và chống kích lên trụ tr-ớc để giữ ổn định, phải tiến hành tháo hệ dầm

đỡ tr-ớc từ trụ sau chuyển lên trụ tr-ớc Do vậy, phải lắp đặt thêm 1 dầm đỡ sau vào sát bên dầm đỡ tr-ớc, tr-ớc khi chuyển dầm đỡ tr-ớc đi

- Hệ giá đỡ công xôn đà giáo chạy d-ới

Hệ giá đỡ công xôn đ-ợc neo giữ vào thân trụ để mở rộng thân trụ ra hai bên

theo ph-ơng ngang cầu, tạo mặt bằng cho bàn lăn và kích đỡ hệ đà giáo Hình 2.20 thể

hiện giá đỡ công xôn mở rộng trụ Hai giá đỡ công xôn đối xứng hai bên đ-ợc lắp vào các mấu neo chờ sẵn trên thân trụ và đ-ợc gông cứng với nhau bằng hệ thống các thanh Bar CĐC

Hình 2.20 - Cấu tạo đà giáo mở rộng trụ

2.2.2.7 Cổng lao lắp các đốt dầm

Hình 2.21 - Cổng lao lắp của đà giáo lắp trên và d-ới

Cẩu cổng có tác dụng nâng các phân đoạn dầm và đ-a vào đúng vị trí của kết cấu nhịp Đ-ờng ray chạy dọc cho cẩu cổng chính là mạ trên của hệ đà giáo di dộng

Hệ thống cẩu bên trên có thể di chuyển theo ph-ơng ngang để điều chỉnh vị trí các phân đoạn dầm

Đối với tr-ờng hợp các phân đoạn dầm đ-ợc xe vận chuyển chở ra trên các nhịp đã thi công xong, hệ cẩu cổng phải di chuyển về phía mũi dẫn sau để nhấc đốt dầm từ mặt cầu đã thi công tr-ớc Để có thể đ-a ra phía tr-ớc, các đốt dầm phải ở vị trí xoay dọc theo tim cầu để di chuyển ở khoảng trống giữa hai giàn chính Khi tới vị trí đốt dầm phải đ-ợc hạ thấp phía d-ới hệ giàn chính rồi mới xoay ngang và đ-ợc nâng lên vào đúng vị trí yêu cầu Do vậy, các đốt dầm khi lao lắp đ-ợc treo d-ới cẩu cổng qua bộ phận mâm xoay có khả năng quay các đốt dầm theo ph-ơng ngang

Cẩu trục đ-ợc bố trí tr-ợt dọc ở phía trên theo hệ dầm cứng dùng để cẩu lắp, vận chuyển các phân đốt dầm vào vị trí Thông th-ờng các phân đốt dầm đ-ợc vận chuyển từ nhà máy hay bãi đúc dầm đến phần đầu của kết cấu nhịp đã đ-ợc thi công hoặc ngay d-ới vị trí lắp ghép Các vị trí này phải nằm trong phạm vi hoạt động của cẩu trục Cấu tạo của hể cẩu trục bao gồm các bộ phận chính sau:

+ Hệ Motor – tời kéo là bộ phận động lực chính để nâng hạ phân đốt dầm Hệ hoạt động theo nguyên tắc motor thuỷ lực hay motor điện

Hệ khung ngang có tác dụng đỡ hệ motor – tời kéo ở chính giữa và có hệ thống bánh

xe hai bên để giúp hệ cẩu trục tr-ợt dọc trên chiều dài dầm cứng Trong công nghệ treo trên hệ khung ngang có cấu tạo nh- một dầm ngang, chan của khung là thệ thống bánh xe lăng trên ray

+ Hệ cáp và puli có tác dụng treo và tham gia vào công tác nâng – hạ các phận đốt dầm chủ thể

+ Hệ dầm ngang d-ới là bộ phận liên kết hệ cáp treo với phân đốt dầm đúc sẵn Hệ dầm ngang d-ới có cấu tạo khớp xoay ngang để dễ dàng vận chuyển và lắp ghép phân đốt dầm

2.2.2.8 Hệ thống kích đẩy lao dọc đà giáo

Sau khi thi công hoàn tất một nhịp, các liên kết treo giữ hay chống đỡ các phân đoạn dầm đ-ợc tháo dỡ, hệ đà giáo đ-ợc hạ xuống các bàn lăn và lao dọc nhịp tiếp theo bằng hệ thống kích đẩy gắn tại các dầm đỡ hay các giá đỡ công xôn Mỗi hành trình đẩy th-ờng là 1m

Hình 2.22 - Kích nâng và kích đẩy của đà giáo chạy d-ới

2.2.3 Tải trọng tác động, chịu lực và biến dạng của hệ dầm cứng

Tải trọng th-ờng xuyên tác động lên hệ dầm cứng là tải trọng bản thân và các chi tiết gia c-ờng phục vụ thi công Tuy nhiên, phần tải trọng tác dụng đáng kể lên

hệ dầm cứng là tải trọng các phân đốt dầm đúc sẵn Trọng l-ợng bản thân của hệ dầm cứng khoảng 350T, tổng trọng l-ợng của các phân đốt bê tông trong một nhịp

lớn hơn 1000T Tải trọng thi công phân bố đều lên hai dầm cứng hai bên Tải trọng tác dụng lớn nhất lên hệ là khi tất cả các phân đốt đ-ợc treo lên và chờ liên kết toàn khối, lúc này dầm cứng làm việc nh- một dầm liên tục kê trên các gối là các trụ tạm

và trụ phụ

Trong quá trình di chuyển dầm cứng làm việc theo sơ đồ công xôn với chiều dài hẫng tối đa phụ thuộc vào vị trí bố trí mũi dẫn, trụ phụ và trụ tạm Tuy hệ dầm cứng chịu tải trọng nhỏ nh-ng khi di chuyển chịu biến dạng lớn, đặc biệt là giai

đoạn dầm có chiều dài hẫng tối đa Để khắc phục vấn đề này có nhiều giải pháp nh-ng tăng c-ờng độ cứng tổng thể của hệ dầm cứng cho tới khi độ võng của đầu hẫng nằm trong phạm vi cho phép Biện pháp này đơn giản nh-ng gây tốn kém vật liệu vì vậy chỉ áp dụng để thi công các công trình cầu nhịp ngắn Biện pháp mà các hãng có nhiều kinh nghiệm trong chế tạo và thi công công nghệ đẩy lắp sử dụng là cấu tạo phần mũi dẫn có dạng kết cấu giàn nhẹ nhằm tăng c-ờng chiều dài làm việc công xôn của dầm cứng và tạo đ-ợc độ vồng ng-ợc có lợi lên phần chịu lực chính của dầm thép Ngoài ra, để làm giảm độ võng ở đầu hẫng của mũi dẫn có thể cấu tạo kết cấu kích rút tại vị trí thang mạ th-ợng hay mạ hạ nào đó, th-ờng là trùng với vị trí bố trí khớp quay ngang của hệ thống dầm cứng

Để làm giảm chiều dài làm việc công xon của mũi dẫn tr-ớc và sau, ta có thể dùng trụ tạm Vì vậy, cần tính toán và xác định chính xác khả năng làm việc của nền móng để khống chế Trụ tạm đặt trên nền đất thiên nhiên hay d-ới sông nên có khả năng bị lún Trụ tạm có thể đ-ợc bố trí giữa nhịp chủ thể với số l-ợng một hoặc nhiều trụ các đều nhau

2.3 So sánh đặc điểm 2 giải pháp kỹ thuật của công nghệ

Giải pháp kỹ thuật treo trên Giải pháp kỹ thuật đỡ d-ới

- Hệ dầm cứng đặt phía trên dầm chủ

nên đảm bảo hoàn toàn tĩnh không

phía d-ới cầu, yêu cầu tĩnh không bên

phù hợp với tất cả các kết cấu trụ

- Khả năng áp dụng thi công cầu cong

thấp hơn

- Hệ dầm cứng nằm d-ới đáy dầm chủ thể và hệ trụ phụ gây ảnh h-ởng tĩnh không ở d-ới cầu, yêu cầu tĩnh không bên trên thấp hơn

- Bề rộng mặt cầu bị giới hạn, khi thi công cầu có 2 dầm chủ song song trở lên phải cấu tạo hệ trụ và dầm đỡ tạm

- Hệ dầm cứng dạng hộp thép có cấu tạo nặng nề, phức tạp hơn

- Hệ trụ phụ đ-ợc chế tạo và lắp đặt phù hợp với mỗi loại kết cấu trụ Trong tính toán kết cấu thân trụ phải xét tới tr-ờng hợp lực thi công của trụ phụ ảnh h-ởng

mỉ riêng Tuy nhiên với các cầu trong thành phố thi giải pháp kỹ thuật treo trên có lợi thế hơn do đảm bảo tĩnh không thông xe d-ới cầu, không cần giá đỡ công xon

mở rộng trụ và việc lao dọc hệ dầm cứng cũng thuận lợi

2.4 Tính toán, thiết kế đà giáo giải pháp kỹ thuật treo trên

2.4.1 Mục tiêu thiết kế

Công nghệ thi công đẩy lắp tối -u nhất đối với các khẩu độ nhịp từ 40-50m, vì vậy trong đề mục này đà giáo đ-ợc thiết kế phục vụ thi công cho khẩu độ nhịp L

= 45m với các số liệu sau:

- Ph-ơng pháp thi công: thi công từng nhịp (span-span-span)

Hệ giàn đ-ợc thiết kế phải đạt đ-ợc các mục tiêu sau:

- Lắp ráp dễ dàng tại hiện tr-ờng

- Đảm bảo khả năng thi công khẩu độ nhịp nhỏ hơn và một số mặt cắt ngang thông dụng

- Đạt yêu cầu về độ cứng của hệ đà giáo

- Đạt yêu cầu về hiệu quả kinh tế

2.4.2 Tính toán thiết kế

Với yêu cầu thiết kế cho khẩu độ nhịp L=45m, kết hợp với việc tham khảo một số tài liệu của các hãng NRS, Strukturas, chọn các kích th-ớc cơ bản sau:

- Loại hình dàn: Hệ đà giáo gồm 2 dàn chạy song song,

mỗi dàn đ-ợc cấu tạo dạng tam giác, có mặt cắt ngang nh- hình 2.23

2.4.3 Tải trọng tính toán

- Tải trọng cẩu trục: Pct = 30 tấn

- Tải trọng phân đốt dầm bê tông: Với khẩu độ nhịp L = 45m, bề rộng cầu L =

2

1

1 1

1 1 2 3 1 1

Bề rộng cầu

(m)

Diện tích mặt cắt ngang (m2)

Trọng l-ợng (tấn)

Mô men quán tính (m4)

Toạ độ trọng tâm (m)

2.4.4 Thiết lập sơ đồ tính

Từ các giai đoạn thi công của công nghệ ta có các sơ đồ tính toán nh- sau:

Sơ đồ 1: Hệ giàn đang ở trạng thái lao lắp các phân đoạn dầm

Sơ đồ 1a: Sơ đồ tính khi giàn đang ở vị trí lắp ghép phân đốt dầm cuối cùng

Vị trí tác dụng bất lợi nhất của giàn là khi cổng cầu di chuyển trên thanh mã th-ợng

đ-ợc coi nh- là tải trọng di động tác dụng xuống hệ giàn với trọng l-ợng của cổng cầu cộng với trọng l-ợng phân đốt dầm

Sơ đồ 1b: Sơ đồ tính khi giàn đang ở vị trí lắp ghép các phân đốt dầm Lúc này hệ giàn làm việc nh- một giàn không gian kê lên 4 điểm là 4 gối đỡ Tải trọng bao gồm tải trọng tích luỹ của các phân đốt dầm, tải trọng của cẩu trục mang phân

đốt dầm di chuyển đến vị trí lắp ghép Tải trọng các phân đốt tác dụng lên các thanh mạ hạ, còn tải trọng cẩu trục tác dụng lên các thanh mạ th-ợng tại vị trí lắp ghép phân đoạn dầm cuối cùng

Sơ đồ 2: Hệ giàn ở thời điểm lao dọc

Sau khi lao lắp và căng kéo xong cáp DƯL một nhịp, các thanh treo hay kích

đỡ các đốt dầm đ-ợc giải phóng, hệ đà giáo đ-ợc kích đẩy lao dọc tới vị trí kế tiếp Sơ đồ chịu lực bất lợi phải xét đến thời điểm tr-ớc khi mũi dẫn đặt lên đỉnh trụ kế tiếp Tải trọng tác dụng lúc này không có tĩnh tải các đốt dầm nữa mà chỉ có tĩnh tải

hệ giàn hoặc đà giáo và tải trọng cổng cầu di chuyển phía trên hệ đà giáo

2.4.5 Chọn vật liệu và tiết diện các thanh trong giàn

Tham khảo một số tài liệu của các hãng NRS, Strukras, cũng nh- kinh nghiệm thiết kế chọn vật liệu và tiết diện cho kết cấu các thanh giàn nh- sau:

a Chọn vật liệu cho kết cấu giàn:

- Mô đun đàn hồi : Et = 2.1x108 KN/m2, Hệ số poision : =0.3

b Tiết diện các thanh trong giàn

Mặt cắt ngang tiết diện các thanh

Tiết diện hình hộp (1) Tiết diện chữ I (2)

ngang

b (cm)

h (cm)

t w (cm)

t f (cm)

13 Thanh xiên ngang mũi dẫn (2) 16 10 0.8 0.8

Trình tự tính toán dựa trên trình tự thi công chủ đạo sau:

Ph-ơng pháp thi công kết cấu cầu chính là ph-ơng pháp thi công theo công nghệ lắp hẫng trên đà giáo Bao gồm các b-ớc sau:

- B-ớc thi công 1 - CS1: Thi công lắp đặt đà giáo, chỉnh cao độ và tim của đà giáo Gông chắc chắn đà giáo, tiến hành lao lắp các phân đoạn dầm

- B-ớc thi công 2 – CS2: Xe chuyên dụng chở phân đoạn dầm ra vị trí, dầm đ-ợc móc vào múp của cổng cầu và tời kéo dầm lên Sau đó cổng cầu di chuyển theo ph-ơng dọc cầu vào vị trí, tời hạ dầm xuống và lắp dầm vào vị trí Treo dầm vào dàn chính, chỉnh cao độ Tháo múp ra khỏi phân đoạn dầm và cổng cầu lùi lại chở phân đoạn dầm tiếp theo

- B-ớc thi công 3 – CS3: Xe chuyên dụng chở phân đoạn dầm ra vị trí, dầm đ-ợc móc vào múp của cổng cầu và tời kéo dầm lên Sau đó cổng cầu di chuyển theo ph-ơng dọc cầu vào vị trí, tời hạ dầm xuống và lắp dầm vào vị trí Treo dầm vào dàn chính, chỉnh cao độ, gông dầm mới lắp bằng thanh bar CĐC cả theo ph-ơng dọc và ph-ơng ngang cầu Tháo múp ra khỏi phân đoạn dầm và cổng cầu lùi lại chở phân đoạn dầm tiếp theo

- B-ớc thi công 4 đến b-ớc thi công 16 (CS4 – CS16): Các b-ớc thi công đ-ợc lặp lại b-ớc thi công 3

- B-ớc thi công 17 (CS17): Sau khi lao lắp phân đoạn dầm cuối cùng căng cáp DƯL trong và cáp DƯL ngoài, tháo cáp treo ra khỏi giàn chính Hạ giàn chính xuống hệ thống chuyển động, chuẩn bị di chuyển đà giáo sang nhịp tiếp theo Lúc này, hệ đà giáo đ-ợc tính toán giống nh- b-ớc thi công ban đầu

2.4.6 Mô hình tính toán trên Midas Civil

Mô hình giàn giai đoạn 1 (CS1)

M« h×nh giµn giai ®o¹n 2 (CS2)

M« h×nh giµn giai ®o¹n 3 (CS3)

M« h×nh giµn giai ®o¹n 16 (CS16)

M« h×nh giµn trong kh«ng gian

Mặt bằng đà giáo

Mặt bên đà giáo

Biến dạng giàn theo sơ đồ 1

ứng suất trong giàn

Ch-ơng 3: Nguyên tắc thiết kế và tính toán

3.1 Dạng kết cấu của dầm cầu lắp ghép

Kết cấu dầm cầu lắp ghép thuờng có dạng dầm hộp đơn hoặc dầm hộp có s-ờn đứng ở giữa, cáp DƯL có thể đ-ợc bố trí bên trong bê tông dầm hoặc bên ngoài bê tông dầm nh-ng vẫn trong lòng hộp Kết cấu nhịp có thể giản đơn, liên tục hoặc kết cấu khung (Khối trên trụ đ-ợc liên kết cứng vào trụ cầu hoặc khối trên trụ

đ-ợc cấu tạo ngay trong xà mũ cầu) Nếu áp dụng dạng kết cấu nhịp liên tục, nhánh cầu th-ờng đ-ợc chia làm nhiều liên 1 liên khoảng 4 -5 nhịp liên tục, chiều dài 1 liên khoảng 200 -300 m - chiều dài này phù hợp để bố trí các khe co giãn

Hình 3.1 : Tuyến đ-ờng sắt nội đô tại thành phố Seattle - Mỹ

Với những kết cấu nhịp giản đơn hay nhịp liên tục đ-ợc thi công bằng ph-ơng án lắp ghép toàn nhịp (Span – by - span), khẩu độ nhịp hợp lý nằm trong

khoảng 40 – 50 m, chiều cao của dầm hộp không đổi ( Hình 3.1)

Còn đối với những kết nhịp lắp ghép có khẩu độ >60 m, th-ờng đ-ợc áp dụng công lắp hẫng cân bằng ( balanced cantilever erection technology), chiều cao dầm

đ-ợc thiết kế thay đổi thấp dần về phía giữa nhịp để phù hợp với đặc thù công nghệ thi công

Hình 3.2 : Cầu Zilwaukee trong giai đoạn xây dựng

Hệ thống cáp DƯL trong kết cấu nhịp dầm lắp ghép có thể đ-ợc bố trí cáp trong hoặc cáp ngoài bê tông nh-ng trong lòng hộp Đối với ph-ơng án cáp DƯL bố trí trong bê tông, các thông số hình học của mặt cắt dầm hộp phải đảm bảo đủ để lắp

đặt các ống luồn cáp, đ-ờng cáp trong dầm đ-ợc thiết kế thành các đoạn thẳng để có thể dễ dàng kiểm soát độ chính xác trong giai đoạn đúc các phân đốt dầm

Thời gian gần đây có ngày càng nhiều công trình cầu lắp ghép áp dụng hệ thống DƯL ngoài, hệ thống này có 1 số đặc điểm nổi trội nh- tin cậy trong kiểm soát l-ợng ứng lực cung cấp cho dầm bê tông, lắp ráp thuận tiện trong giai đoạn thi công cũng nh- dễ dàng hơn trong công tác duy tu bảo d-ỡng và thay thế trong tr-ờng hợp h- hỏng

Hình 3.3: Mô hình kết cấu nhịp dầm giản đơn với hệ thống DƯL ngoài

Trong kết cấu nhịp dầm với hệ thống cáp DƯL ngoài, các phân đốt dầm có

bố trí các đầu neo cáp hoặc vách neo chuyển h-ớng cần đ-ợc cấu tạo đặc biệt để có thể ổn định d-ới tác động cục bộ chuyền từ các đầu neo và vị trí chuyển h-ớng của dây cáp Với các phân đốt còn lại, kích th-ớc chiều dày s-ờn dầm và bản bản đáy có thể đ-ợc thiết kế mỏng hơn so với dầm hộp bố trí cáp DƯL chạy trong bê tông

3.2 Hệ thống trụ cho dầm lắp ghép

Hệ thống kết cấu trụ cho cho các dầm lắp ghép cũng đuợc thiết kế và thi công theo các ph-ơng án truyền thống: trụ cầu thân đặc đổ tại chỗ, xà mũ có chiều rộng bằng chiều rộng của đáy dầm hộp để tạo nên sự cân xứng Tuy nhiên trong nhiều tr-ờng hợp do sự hạn chế về không gian bố trí trụ cầu (rất phổ biến trong các công