Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu BTCT dưl, nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 3, 5 hoặc 7 nhịp

--- VŨ THANH PHONG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ HỢP LONG TRONG CẦU BTCT DƯL-NHỊP LIÊN TỤC THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 3, 5 HOẶC 7 NHỊP Chuyên ngành : Xây dựng Cầu

-

VŨ THANH PHONG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ HỢP LONG

TRONG CẦU BTCT DƯL-NHỊP LIÊN TỤC

THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG

3, 5 HOẶC 7 NHỊP

Chuyên ngành : Xây dựng Cầu - Hầm

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2009

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS.Phạm Quang Nhật………

HCM, sự giảng dạy tận tình của quý thầy cô trong trường đã mang lại cho tôi những kiến thức vô cùng quý báu Cuối khoá học, tôi được giao thực hiện luận văn tốt nghiệp vào ngày 02-02-2009 và kết thúc thực hiện vào ngày 03-07-2009

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Bộ môn Cầu Đường và đặc biệt là TS Phạm Quang Nhật đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này Bên cạnh đó, tôi cũng xin gởi lời cám ơn này đến Cha mẹ và các đồng nghiệp trong công ty TNHH Kỹ Thuật Thuận Việt đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Mặc dù đã rất cố gắng hoàn thành luận văn, nhưng do thời gian và kiến thức có hạn, luận văn vẫn còn có thiếu sót nhất định Kính mong quý thầy cô, quý anh chị và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến giúp tôi khắc phục và nâng cao kiến thức của mình

Xin chân thành cám ơn!

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009

Vũ Thanh Phong

Tp HCM, ngày …… tháng…năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I/ TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ HỢP LONG TRONG CẦU BÊ TÔNG CỐT

THÉP DỰ ỨNG LỰC, NHỊP LIÊN TỤC THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN

Chương 3-Cơ sở lý thuyết

Chương 4- Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng cân bằng 3, 5 hoặc 7 nhịp

Chương 5-Kết luận-kiến nghị

III/ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 2 / 2 / 2009

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ HỢP LONG TRONG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC, NHỊP LIÊN TỤC THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 3, 5 HOẶC 7 NHỊP

1 Tính cấp thiết của đề tài và tính thực tiển của đề tài

Cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng là loại cầu có sơ đồ kết cấu thay đổi trong quá trình thi công Theo như thống kê ở Việt Nam, các cầu này thường được thiết kế rất đa dạng về sơ đồ kết cấu, khẩu độ nhịp, dạng mặt cắt

Trong quá trình thi công, hợp long là giai đoạn đặc biệt-giai đoạn này trả về bậc siêu tĩnh mong muốn của kết cấu cầu Do vậy, sau mỗi lần thi công hợp long, sơ đồ kết cấu sẽ thay đổi Điều này có nghĩa là khi trình tự thi công hợp long khác nhau thì nội lực phát sinh sẽ khác nhau tại cùng một mặt cắt

2 Nội dung nghiên cứu

Trong đề tài này tập trung nghiên cứu sự thay đổi của nội lực tại các mặt cắt điển hình qua các giai đoạn thi công và so sánh các giá trị đó khi các trình tự thi công hợp long thay đổi nhằm tìm ra ảnh hưởng của trình tự hợp long đối với sự thay đổi của nội lực trong cầu

bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 3, 5 hoặc

7 nhịp

Trong luận văn này chỉ đề cập đến loại cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng, do đó ở các phần sau, sẽ dùng thuật ngữ cầu “liên tục đúc hẫng” thay cho câu “cầu

bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng”

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

• Nghiên cứu phương pháp thi công đúc hẫng cân bằng trong thi công cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục

• Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long đến phân bố nội lực trong cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng

4 Mục tiêu nghiên cứu

Trên cơ sở sự phân tích và tổng hợp các số liệu thu được từ các mô hình máy tính tác giả

sẽ làm sáng tỏ ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng đến nội lực trong dầm Từ đó kiến nghị trình tự hợp long dùng trong cầu liên tục đúc hẫng 3, 5 hoặc 7 nhịp một cách hợp lý và có lợi nhất

5 Cấu trúc luận văn

Luận văn bao gồm 6 chương và phần phụ lục trong đó chương 4 là chương thể hiện phần

kết quả tính toán chủ yếu Kết cấu các chương như sau:

Chương 1-Mở đầu

Chương 2-Tổng quan

Chương 3-Cơ sở lý thuyết

Chương 4- Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng cân bằng 3, 5 hoặc 7 nhịp

Chương 5-Kết luận và kiến nghị

Mục lục

CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU 3

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 3

1.2 Nội dung nghiên cứu 3

1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

1.4 Mục tiêu nghiên cứu 4

CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN 5

2.1 Khái quát về cầu liên tục đúc hẫng 5

2.1.1 Lịch sử phát triển cầu liên tục đúc hẫng .5

2.1.2 Ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng cầu liên tục đúc hẫng.(2) 8

2.1.3 Thống kê các cầu liên tục đúc hẫng cân bằng đã được thiết kế và thi công ở Việt

Nam 9

2.2 Khái quát về thi công hợp long 13

2.2.1 Định nghĩa hợp long(2) 13

2.2.2 Các phương pháp hợp long đã được dùng trong cầu liên tục(4) 13

2.3 Các nghiên cứu về hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng đã được thực hiện 14

CHƯƠNG 3 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15

3.1 Một số phương pháp phân tích kết cấu 15

3.1.1 Sơ lược về một số phương pháp phân tích kết cấu 15

3.1.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 17

3.2 Các vấn đề liên quan đến hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng: 22

3.2.1 Cấu tạo đốt hợp long 22

3.2.2 Thi công hợp long 23

3.2.3 Đo đạc 27

3.2.4 Các sự cố thường xảy ra trong quá trình đúc hẫng ảnh hưởng đến công đoạn hợp long 29

3.3 Phương pháp nghiên cứu dùng trong luận văn 34

CHƯƠNG 4 - NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ HỢP LONG TRONG CẦU LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 3, 5 HOẶC 7 NHỊP 35

4.1 Nội dung thực hiện và kết quả phân tích của cầu liên tục đúc hẫng cân bằng 3 nhịp 35

4.1.1 Chọn vật liệu 35

4.1.2 Các mô hình cầu 3 nhịp 35

4.1.3 Mô hình các trường hợp thi công hợp long 39

4.1.4 Kết quả tính toán nội lực tại một số mặt cắt điển hình 40

4.2 Nội dung thực hiện và kết quả phân tích của cầu liên tục đúc hẫng cân bằng 5

nhịp 44

4.2.1 Các mô hình cầu 5 nhịp 44

4.2.2 Các trường hợp thi công hợp long cầu 5 nhịp 48

4.2.3 Kết quả tính toán nội lực tại một số mặt cắt điển hình 50

4.3 Nội dung thực hiện và kết quả phân tích của cầu liên tục đúc hẫng cân bằng 7 nhịp 61

4.3.1 Các mô hình cầu 7 nhịp 61

4.3.2 Các trường hợp thi công hợp long cầu 7 nhịp 65

4.3.3 Kết quả tính toán nội lực tại một số mặt cắt điển hình 68

CHƯƠNG 5 - KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ 85

5.1 Kết luận 85

5.2 Kiến nghị 85

5.3 Tồn tại trong luận văn và hướng nghiên cứu tiếp theo 85

CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng là loại cầu có sơ đồ kết cấu thay đổi trong quá trình thi công Theo như thống kê ở Việt Nam, các cầu này thường được thiết kế rất đa dạng về sơ đồ kết cấu, khẩu độ nhịp, dạng mặt cắt

Trong quá trình thi công, hợp long là giai đoạn đặc biệt-giai đoạn này trả về bậc siêu tĩnh mong muốn của kết cấu cầu Do vậy, sau mỗi lần thi công hợp long, sơ đồ kết cấu sẽ thay đổi Điều này có nghĩa là khi trình tự thi công hợp long khác nhau thì nội lực phát sinh sẽ khác nhau tại cùng một mặt cắt

1.2 Nội dung nghiên cứu

Trong đề tài này tập trung nghiên cứu sự thay đổi của nội lực tại các mặt cắt điển hình qua các giai đoạn thi công và so sánh các giá trị đó khi các trình tự thi công hợp long thay đổi nhằm tìm ra ảnh hưởng của trình tự hợp long đối với sự thay đổi của nội lực trong cầu bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 3, 5 hoặc 7 nhịp

Trong luận văn này chỉ đề cập đến loại cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng, do đó ở các phần sau, sẽ dùng thuật ngữ cầu “liên tục đúc hẫng” thay cho câu “cầu bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng”

1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu

• Nghiên cứu phương pháp thi công đúc hẫng cân bằng trong thi công cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục

• Nghiên cứu các biện pháp và trình tự thi công hợp long trong cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng

• Nghiên cứu ảnh hưởng của trình tự hợp long đến phân bố nội lực trong cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng

1.4 Mục tiêu nghiên cứu

Trên cơ sở sự phân tích và tổng hợp các số liệu thu được từ các mô hình máy tính tác giả sẽ làm sáng tỏ ảnh hưởng của trình tự hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng đến nội lực trong dầm Từ đó kiến nghị trình tự hợp long dùng trong cầu liên tục đúc hẫng 3, 5 hoặc 7 nhịp một cách hợp lý và có lợi nhất về mặt nội lực

CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN 2.1 Khái quát về cầu liên tục đúc hẫng

2.1.1 Lịch sử phát triển cầu liên tục đúc hẫng

2.1.1.1 Quá trình hình thành và phát triển loại này dựa trên các điều kiện nào?

a) Do sự phát triển của vật liệu: thép dự ứng lực, bê tông cường độ cao (3)

Cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) thường có nhược điểm lớn là vết nứt xuất hiện sớm, giới hạn chống nứt thấp, thí nghiệm đã chứng tỏ rằng khi ứng suất trong cốt thép chỉ mới tới 200-300kg/cm2 thì lớp bê tông (BT) bao bọc xung quanh cốt thép bị rạn nứt Khi ứng suất cốt thép đạt 1800-2500kg/cm2 thì vết nứt ở vùng chịu kéo đã có thể rộng tới 0.2-0.3mm Đây cũng là vết nứt giới hạn mà các quy trình thiết kế quy định, nó xuất phát từ các yêu cầu bảo vệ cốt thép khỏi bị ăn mòn do nước mưa hoặc hơi nước và xét đến điều kiện tâm lý người sử dụng Như vậy, nếu dùng thép có cường độ cao để chế tạo bê tông cốt thép thường thì sẽ không khai thác hết cường độ của thép được, vì hạn chế bề rộng vết nứt tức là hạn chế trị số ứng suất kéo trong cốt thép Việc tăng số hiệu bê tông hoặc giảm diện tích cốt thép cũng bề nào giảm được

bề rộng vết nứt nhưng hiệu quả rất thấp Hơn nửa, với những cấu kiện yêu cầu có khả năng chống nứt thì BTCT thường tỏ ra bất lực Thực tế chứng tỏ rằng việc tính toán chống nứt cho cấu kiện BTCT thường chỉ có tính chất lý thuyết mà thôi Để tăng giới hạn chống nứt cho cấu kiện và sử dụng hợp lý thép cường độ cao và bê tông số hiệu cao thì cách tốt nhất là sử dụng BTCT dự ứng lực (DUL)

Kết cấu DUL nói chung là loại kết cấu mà khi chế tạo chúng người ta tạo ra một trạng thái chịu lực tại ban đầu ngược với trạng thái chịu lực dưới tác dụng của tải trọng ngoài khi sử dụng nhằm hạn chế những yếu tố có hại đến tình hình và khả năng chịu lực của kết cấu do tính chất chịu lực kém của vật liệu sinh ra

Với kết cấu BTCT dự ứng lực thì chủ yếu là tạo ra lực nén trước cho những vùng của tiết diện mà sau này dưới tác dụng của tải trọng giai đoạn sử dụng BT tại đó chịu ứng suất kéo Như vậy, ứng suất nén trước này sẽ triệt tiêu hoặc làm giảm ứng suất kéo

do tải trọng gây ra trong BT Do đó cấu kiện không bị nứt hoặc nứt rất nhỏ Rõ ràng

là cấu kiện dự ứng lực sẽ cho giới hạn chống nứt lớn hơn và có thể không cho xuất hiện ứng suất kéo trong BT tức là không cho xuất hiện vết nứt

Ta có thể tạo ra các trạng thái ứng suất ban đầu khác nhau bằng cách thay đổi trị số lực nén trước trong BT và thay đổi trị số của cốt thép căng trước trên tiết diện Nhờ vậy, ta có thể thiết kế cấu kiện một cách hợp lý về mặt chịu lực và đưa đến khả năng tiết kiệm nhất về vật liệu

Để tạo ra kết cấu DUL thì nhất thiết phải có thép cường độ cao và BT mác cao -Thép cường độ cao thường có các loại sau: (1)

• Sợi đơn cường độ cao

• Bó các sợi xoắn cường độ cao

• Bó các sợi song song cường độ cao

• Thanh cốt thép cường độ cao

Giới hạn kéo và giới hạn chảy của các loại thép này có thể lấy trong Bảng 1 dưới đây (5)

Bảng 2.1 Tính chất của tao cáp thép và thép thanh d ự ứng lực

Vật

liệu Cấp hoặc mác thép

Đường kính (mm)

Cường độ chịu kéo f pu

1725

1860

85% của fpu ngoại trừ 90% của fpu với tao cáp

tự chùng thấp Thép

Mô đun đàn hồi

Mô đun đàn hồi của thép dự ứng lực, dựa trên diện tích mặt cắt ngang danh định của thép,

có thể lấy như sau :

• Đối với tao thép : Ep = 197000, MPa

• Đối với thanh : Ep = 207000, MPa

-Bê tông cường độ cao: hiện nay trong kết cấu dầm cầu, theo 22TCN 272-05 (điều 5.4.2.1), kết cấu dự ứng lực phải sử dụng bê tông có cường độ nén không nhỏ hơn 28MPa theo mẫu lăng trụ (thí nghiệm theo ASTM C 39/C 39M-99) ở tuổi 28 ngày Khi sử dụng bê tông có cường độ lớn hơn 70MPa thì phải có thí nghiệm xác lập mối quan hệ giữa cường độ bê tông và các tính chất khác

Theo AASHTO 5.4.2.3 mô đun đàn hồi của bê tông có tỉ trọng từ 1440 đến 2500kg/m3 là: (5)

E c =0.043y1.5c f'c , MPa (2.1.1-1) Trong đó:

yc: tỉ trọng của bê tông (kg/m3)

f’c:Cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày, mẫu thử lăng trụ theo tiêu chuẩn ASTM C 39/C 39M-99, MPa

b) Do sự phát triển của phương pháp thi công hẫng (2)

Quá trình thi công hẫng thường được tiến hành từ mỗi trụ ra và đối xứng đều ra 2 phía theo dọc tim cầu Nếu là cầu khung thì phần trên của trụ chính là đốt dầm bên trên trụ (khối K0), do đó trụ đã được nối cứng từ đầu với kết cấu nhịp Nếu là cầu dầm thì bên trên đỉnh trụ phải đặt các gối kê tạm bằng BTCT, trên đó sẽ đúc đốt dầm bên trên trụ rồi kéo căng các cốt thép thanh dự ứng lực thẳng đứng hoặc là bó dự ứng lực (cầu Tân Đệ) để liên kết tạm thời kết cấu nhịp với trụ nhằm đảm bảo ổn định chống lật trong suốt quá trình thi công hẫng Đoạn dầm ở sát mố có thể được lắp ghép hay thi công tại chổ trên đà giáo cố định

Sau khi thi công xong các cánh hẫng thì phải hợp long theo một trình tự thi công được dự kiến tính toán kỹ lưỡng Trước hết có thể hợp long nhịp biên, nối đoạn thi công trên đà giáo cố định với 1 cánh đã được thi công hẫng Cũng có thể nối từng cặp cánh hẫng để tạo ra kết cấu dầm hẫng siêu tĩnh vững chắc, tháo các giá đỡ và các gối

kê tạm rồi kê dầm lên gối chính thức Tiếp theo sẽ hợp long để nối các dầm tĩnh định nói trên với nhau thành hệ dầm siêu tĩnh có số bậc siêu tĩnh tăng dần sau mỗi lần hợp long

Như vậy, phương pháp xây dựng hẫng tức là xây dựng kết cấu nhịp cầu từ những đốt liên tiếp nhau, mà mỗi đốt sau khi đã được thi công xong sẽ đỡ trọng lượng của đốt tiếp theo và đôi khi đỡ cả trọng lượng của ván khuôn và thiết bị thi công Mỗi đốt dầm được liên kết với đốt trước nó ngay sau khi đủ cường độ; sau đó nó trở nên đủ khả năng tự chịu lực, và đến lượt mình, nó trở thành bộ phận đỡ cho một đốt mới tiếp theo nó Sự ổn định của mỗi đốt hẫng được đảm bảo tại mỗi bước thi công, nhờ các cốt thép dự ứng lực có chiều dài tăng dần được đặt trong phạm vi bản nắp hộp của dầm

Để đúc hẫng phải có tối thiểu 2 bộ xe đúc (bộ ván khuôn treo di động), sau khi làm xong một đốt, bộ xe đúc này được di chuyển tiến lên xa dần ra khỏi trụ đến vị trí chuẩn bị đúc đốt mới tiếp theo Ván khuôn được điều chỉnh về cao độ và độ nghiêng cho đúng, lắp dựng khung cốt thép thường và các ống rỗng chứa cáp chủ trong ván khuôn đó Công tác đổ bê tông được làm từng đợt, đầu tiên đổ bản đáy, tiếp đó đổ hai thành bên, rồi cuối cùng đổ bê tông bản mặt cầu cho hoàn chỉnh mặt cắt hộp Bê tông

sẽ được bảo dưỡng trong 2-3 ngày cho đủ cường độ Sau đó sẽ luồn các cáp chủ vào trong ống rồi kéo căng chúng và neo lại (có thể luồn cáp chủ đồng thời với công tác lắp đặt cốt thép trước khi đổ bê tông) Chu kỳ nói trên được lặp lại nhiều lần cho đến lúc kết thúc công tác đúc hẫng để chuyển sang công tác hợp long

2.1.2 Ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng cầu liên tục đúc hẫng (2)

2.1.2.1 Ưu điểm

a) Đa dạng về kích thước khẩu độ nhịp, dạng sơ đồ kết cấu, mặt cắt ngang

Khẩu độ nhịp cầu liên tục có thể thay đổi trong phạm vi rất rộng từ (40-50)m đến (150-200)m Dạng sơ đồ kết cấu rất đa dạng: theo như thống kê, cầu liên tục đúc hẫng có số lượng và chiều dài nhịp rất đa dạng Xem bảng 2.2

b) Khả năng vượt nhịp lớn: hiện nay ở Việt Nam khẩu độ nhịp chính trung bình của cầu liên tục là 90-120m cá biệt có cầu đạt khẩu độ130m

c) Kết cấu liên tục, không phải bố trí nhiều khe co dãn

d) Áp lực thẳng đứng từ kết cấu nhịp dầm liên tục truyền xuống trụ hầu như đúng tâm hoặc nén lệch tâm ít và gây ra ứng suất nén phân bố gần như đều trong mặt cắt thân trụ và đáy móng trụ Đây là ưu điểm so với hệ thống dầm giản đơn

Tính chất liên tục của bề mặt xe chạy trên các nhịp liên tục cũng đảm bảo tốt cho xe chạy êm thuận với tốc độ cao qua cầu vì trắc dọc trên cầu sẽ là một đường cong đều đặn, không có điểm gãy góc

e) Độ võng của dầm liên tục nhỏ hơn độ võng dầm giản đơn cùng khẩu độ

2.1.2.2 Khuyết điểm

a) Chuyển vị dọc trục do nhiệt độ thay đổi lớn và do đó phải làm khe biến dạng có cấu tạo phức tạp hơn ở đầu kết cấu nhịp Ngoài ra, các lực hãm xe truyền lên gối cố định sẽ càng lớn và ảnh hưởng nhiều hơn đến việc thiết kế mố trụ cầu

b) Kết cấu siêu tĩnh phải chịu thêm các tải trọng do nhiệt độ, co ngót, từ biến của bê tông, tải trọng do nền móng bị lún lệch

c) Công nghệ thi công phức tạp, đòi hỏi cao về kỹ thuật thi công

2.1.2.3 Phạm vi ứng dụng của cầu này

Tính đa dạng về kích thước khẩu độ nhịp, dạng sơ đồ kết cấu, mặt cắt ngang dẫn đến loại cầu này được sử dụng rất nhiều ở Việt Nam cũng như trên thế giới

2.1.3 Thống kê các cầu liên tục đúc hẫng cân bằng đã được thiết kế và thi công ở Việt Nam

2.1.3.1 Thống kê về sơ đồ kết cấu nhịp và bề rộng cầu

Bảng 2.1.3-1 Thống kê các cầu đã thiết kế và thi công ở Việt Nam

Bề rộng cầu (m)

Bề rộng bản đáy(m)

STT Tên cầu Địa điểm Sơ đồ bố trí nhịp(m)

Bề rộng cầu (m)

Bề rộng bản đáy(m)

STT Tên cầu Địa điểm Sơ đồ bố trí nhịp(m)

Bề rộng cầu (m)

Bề rộng bản đáy(m)

2.1.3.2 Thống kê về trình tự hợp long một số cầu đã thi công ở Việt Nam

Hình 2.1.3.2-1 Trình tự hợp long cầu T uần

Hình 2.1.3.2-2 Trình tự hợp long cầu Hoàng Long

Hình 2.1.3.2-3 Trình tự hợp long cầu Câu Lâu

Hình 2.1.3.2-4 Trình tự hợp long cầu Tân Đệ

Nhìn chung các cầu đều thi công theo trình tự hợp long từ nhịp biên ra nhịp giữa

2.2 Khái quát về thi công hợp long

2.2.1 Định nghĩa hợp long (2)

Hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng là phương pháp nối liên tục hai cánh hẫng liền

kề bởi khối bê tông giữa nhịp Khối này được đổ bê tông tại chổ kết hợp với việc căng kéo dự ứng lực nhằm đảm bảo tính liên tục của kết cấu

2.2.2 Các phương pháp hợp long đã được dùng trong cầu liên tục (4)

Trong cầu liên tục đúc hẫng có 2 cách hợp long thông dụng đó là:

2.2.2.1 Phương pháp hợp long dùng các thanh thép hình cố định cố định hai đốt ngoài cùng

Phương pháp thi công này dùng các thanh thép hình để cố định 2 đầu đốt ngoài cùng, sau đó căng một số bó cáp đáy, đổ bê tông, căng tiếp các bó cáp đáy còn lại

a) Ưu điểm của phương pháp

Việc truyền lực từ các bó cáp vào bê tông đảm bảo an toàn khi mà bê tông đã đạt đủ cường độ sẽ không hình thành vết nứt tại khối hợp long

b) Nhược điểm của phương pháp

Với công nghệ thi công này, trong lòng hộp của 2 khối đúc ngoài cùng cần bố trí các khối bê tông làm điểm tì cho các thanh chống Như vậy kết cấu sẽ tăng thêm tĩnh tải, việc bố trí ván khuôn sẽ thêm phức tạp

2.2.2.2 Phương pháp hợp long không dùng các thanh thép hình cố định hai đốt ngoài cùng

Phương pháp thi công hợp long này không dùng các thanh thép hình để cố định 2 đầu đốt đúc ngoài cùng Khi bê tông đủ cường độ thiết kế thì tiến hành căng các bó cáp

dự ứng lực tại bản đáy hộp

a) Ưu điểm của phương pháp

Phương pháp này không cần phải bố trí các bệ kê tại 2 khối đúc ngoài cùng, chính vì vậy trọng lượng dầm sẽ nhỏ hơn, việc bố trí ván khuôn sẽ ít phức tạp hơn

b) Nhược điểm của phương pháp

Trong quá trình thi công chúng ta phải kiểm soát chặt chẽ cường độ phát triển của bê tông tại khối hơp long Nếu việc căng kéo thép dự ứng lực không đúng thời điểm thì

sẽ hình thanh các vết nứt tại vị trí hợp long

2.3 Các nghiên cứu về hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng đã được thực hiện

Phạm Huy Cường (2002) đã nghiên cứu về các biện pháp hợp long cầu liên tục đúc hẫng đã rút ra các ảnh hưởng của co ngót, từ biến, nhiệt độ và độ võng trong quá trình thi công các đốt đến việc hợp long Đồng thời tác giả cũng đề cập đến cấu tạo đốt hợp long, biện pháp hợp long và các biện pháp xử lý trong quá trình thi công hợp long loại cầu này

CHƯƠNG 3 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Một số phương pháp phân tích kết cấu

Tất cả các hệ siêu tĩnh đều có những đặc điểm chung sau đây:

- Nội lực trong hệ siêu tĩnh phụ thuộc vào quan hệ độ cứng giữa các cấu kiện của hệ

- Chuyển vị trong hệ siêu tĩnh nhỏ hơn chuyển vị trong hệ tĩnh định suy ra từ hệ siêu tĩnh này với cùng một chế độ chịu tải, bởi vì các liên kết thừa làm tăng độ cứng của

hệ

- Khi có sự thay đổi nhiệt độ của môi trường hoặc khi nung nóng những cấu kiện của

hệ cũng như khi chế tạo và lắp ghép không chính xác thì trong hệ siêu tĩnh sẽ phát sinh nội lực

- Khi những liên kết thừa bị hư hỏng thì hệ vẫn không bị phá hoại, vì khi đó hệ vẫn bất biến hình học

3.1.1 Sơ lược về một số phương pháp phân tích kết cấu

3.1.1.1 Phương pháp lực

a) Khái niệm

Để tính toán hệ siêu tĩnh bằng phương pháp lực người ta không trực tiếp tính trên hệ

đã cho (hệ xuất phát) mà tính trên hệ tương đương phản ánh đúng biến dạng của hệ

đã cho

Hệ tương đương là hệ suy ra từ hệ đã cho sau khi đã loại đi các liên kết ”thừa” và thay thế bằng phản lực “thừa”

b) Ưu, nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm: phương pháp này cho kết quả chính xác

Nhược điểm: đối với các hệ siêu tĩnh có nhiều bậc, việc tính toán bằng phương pháp này trở nên phức tạp

3.1.1.2 Phương pháp chuyển vị

a) Khái niệm

Việc tính toán các hệ khung siêu tĩnh trong rất nhiều trường hợp sẽ đơn giản đáng kể nếu ta không chọn lực trong các liên kết thừa làm ẩn số như trong phương pháp lực

mà chọn các chuyển vị ở các các nút làm ẩn cơ bản và được tìm ra đầu tiên Sau khi

đã tìm ra các ẩn cơ bản là những chuyển vị nút ta có thể dễ dàng tính được các nội lực và chuyển vị tại mặt cắt bất kỳ nhờ các liên hệ vi phân đã biết trong sức bền vật liệu

Trong đó:

M: mô men tại mặt cắt tính toán

E: mô đun đàn hồi của vật liệu

J: mô men quán tính của mặt cắt

V(z): hàm chuyển vị theo phương z

Phương pháp này cũng như phương pháp lực là những phương pháp chính xác, bởi vì chúng chỉ sử dụng những giả thiết thông thường của sức bền vật liệu

Tập hợp các phần tử này được nối với nhau bằng một số hữu hạn điểm gọi là các điểm nút Với mỗi phần tử ta có phương trình quan hệ giữa chuyển vị nút và lực nút như sau:

Giải phương trình (3.1.1.3) ta sẽ tìm ra ẩn số (lực hoặc chuyển vị nút)

b) Ưu điểm của phương pháp

Đây là phương pháp rất mạnh để phân tích kết cấu bởi vì theo hình 3.1.1.3 ta thấy rằng dù cho kết cấu có phức tạp như thế nào thì ta cũng có thể đưa về một tập hợp các phần tử mẫu nhỏ hơn, đơn giản hơn và khác nhau để tiến hành tính toán Vì vậy, hiện nay có rất nhiều các hãng phần mềm đã ứng dụng phương pháp này để xây dựng các chương trình tính toán phân tích kết cấu, điển hình như ANSYS, SAP , RM, MIDAS…

c) Nhược điểm của phương pháp

Đây là phương pháp tính toán gần đúng vì khi miền giá trị của kết cấu quá phức tạp thì các phần tử chỉ có thể lắp vào gần đúng với miền giá trị thực

Tuy nhiên, hiện nay đây được xem là phương pháp vạn năng để tính toán, do đó tác giả chọn sử dụng phần mềm phân tích kết cấu có dùng phương pháp phần tử hữu hạn

để thực hiện việc tính toán trong luận văn

3.1.2 Phương pháp phần tử hữu hạn

3.1.2.1 Các dạng phần tử của phương pháp phần tử hữu hạn

Hình dạng của phần tử phụ thuộc vào hình dạng hình học của kết cấu khảo sát Những dạng cơ bản của kết cấu 1, 2, 3 chiều được cho trên các hình dưới

a Phần tử 1 chiều

-Đường nút của phần tử phải trùng với vị trí gián đoạn của kết cấu

-Các điểm nút phải trùng với các điểm đặt của tải trọng tập trung Biên (điểm hoặc

đường) của phần tử phải trùng với vị trí (điểm hoặc đường) mà tại đó tải trọng phân

bố có bước nhảy (gián đoạn về hàm số)

Hình 3.1.2.1-2 Nút và phần tử

Một đặc điểm của phương pháp phần tử hữu hạn là không nhát thiết phải dùng 1 loại

phần tử trong khi cần nghiên cứu một kết cấu phức tạp gồm nhiều kết cấu con (một

hoặc hai hoặc ba)

Khi một kết cấu đã được mô hình hóa dưới dạng một số hữu hạn các phần tử thì mọi

sự cố gắng của chúng ta được tập trung vào chỉ một hoặc một vài phần tử mẫu (nếu

có nhiều loại phần tử) Mục đích của chúng ta đối với mỗi loại phần tử là xác lập một quan hệ toán học giữa các lực {P} và chuyển vị {δ} ở các nút thông qua một đại lượng trung gian gọi là ma trận độ cứng [k] như công thức (3.1.1.3)

3.1.2.2 Các bước thực hiện

Bước thứ nhất của việc nghiên cứu là chọn trước một hàm chuyển vị, sao cho trạng

thái chuyển vị của tất cả các điểm trong phần tử được xác định một cách duy nhất Dạng thuận lợi nhất của hàm chuyển vị là một đa thức Đa thức chuyển vị này phải

có các tính chất sau:

Ø Đa thức phải liên tục trên toàn miền của phần tử

Ø Đa thức phải đầy đủ cho đến bậc n Với n là bậc cao nhất có trong biểu thức dưới dấu tích phân của năng lượng biến dạng

Ø Các đạo hàm bậc n-1 của đa thức phải liên tục qua biên các phần tử Điều này cắt nghĩa rằng, biến dạng giữa các phần tử không có sự gián đoạn Điều kiện này chỉ có thể thực hiện được nếu chuyển vị của các nút nằm chính trên biên này

Ø Số các số hạng độc lập trong đa thức phải bằng số thành phần chuyển vị cần tính

Sau khi đã chọn được hàm chuyển vị, trong trường hợp tổng quát ba chiều, ta có thể viết đa thức chuyển vị này dưới dạng ma trận như sau:

{S x y z( , , )}= Φ[ ( , , )x y z ]{ }α (3.1.2.2-1)

{ }α : vectơ hệ số hằng;

[Φ( , , )x y z ]: ma trận biến đổi với các phần tử phụ thuộc các biến x, y, z

Bước thứ 2 của việc nghiên cứu là sử dụng phương trình (3.1.2.2-1) để thiết lập quan

hệ giữa các thành phần chuyển vị ở mỗi nút theo các các tọa độ nút của nút khảo sát Giả sử khảo sát một phần tử có dạng một tứ diện với các nút i, j, k và l

Hình 3.1.2.2 Tứ diện ijkl khảo sát Mỗi nút có ba chuyển vị u, v, w theo các phương tương ứng là x, y, z Mỗi một thành phần chuyển vị được biểu diễn theo các tọa độ của nút khảo sát để có quan hệ:

{ }δ = A.{ }a (3.1.2.2-2)

Trong đó:

A là ma trận vuông của các tọa độ nút

Nhân trái cả hai phương trình nay với [A-1], ta có:

(3.1.2.2-3)Thay biểu thức này của { }a vào ta nhận được:

(3.1.2.2-4)

Bước thứ ba của việc nghiên cứu là tìm quy luật biến dạng trong phần tử Điều này

không có gì khó khăn, bởi vì các thành phần biến dạng là đạo hàm các thành phần chuyển vị Do đó, nếu gọi [B(x,y,z)] là ma trận đạo hàm của ma trận [Φ( , , )x y z ], ta phải có:

{ε( , , )x y z}=[B x y z( , , ) ] { }α (3.1.2.2-5)

Hoặc là

{ } [ ] 1 { }( , , )x y z B x y z( , , ) A

(3.1.2.2-6)Các thành phần ứng suất trong phần tử liên hệ với các thành phần biến dạng theo định luật Huc

Bước thứ tư của việc nghiên cứu là thiết lập ma trận độ cứng [k] của phần tử Điều

này có thể nhận được khi cân bằng công của ngoại lực Ae đặt vào nút và công Ai của nội lực do chuyển vị khả dĩ{ }dδ

P =  A−  ∫ B x y z D B x y z dV A −  δ

(3.1.2.2-12) Suy ra

T V

k =  A−  ∫ B x y z D B x y z dV A− 

(3.1.2.2-11)

Khi ma trận độ cứng [ ]k đã được xác định đối với một phần tử mẫu trong kết cấu thì

các phương trình đối với tất cả các phần tử phải được ghép lại để có một phương

trình dưới dạng:

{ }F =[ ]{ }k δ h (3.1.2.2-12)

Hệ thống này cho ta mối quan hệ giữa ngoại lực tác dụng lên các nút của kết cấu

{F}và chuyển vị ở các nút { }δ h qua cầu nối là ma trận độ cứng [ ]k

3.2 Các vấn đề liên quan đến hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng:

Trong phần này tập trung nghiên cứu về hợp long trong cầu liên tục đúc hẫng về các

khía cạnh: cấu tạo đốt hợp long và thi công hợp long Trong phần thi công khối hợp

long sẽ trình bày chi tiết về trình tự thi công, các sự cố xảy ra trong quá trình thi công

và biện pháp xử lý, biện pháp theo dõi đo đạc lúc hợp long

3.2.1 Cấu tạo đốt hợp long

Đốt hợp long trong cầu đúc hẫng cân bằng thường có chiều cao nhỏ nhất so với các

đốt khác Chiều dài của đốt hợp long thường bố trí <2m Đối với việc hợp long nhịp

biên, có thể dùng khối đúc trên đà giáo làm đốt hợp long Tại mặt cắt của đốt hợp

long số lượng bó cáp dự ứng lực chịu mômen dương hay là các bó cáp chạy ở bản

đáy của hộp nhiều hơn bản nắp

a) Độ dày của bản trên được quyết định theo các điều kiện dưới đây:

-Điều kiện 1: Độ dày cần thiết được coi là bản cánh chịu nén đối với mô men dương

-Điều kiện 2: Độ dày cần thiết được coi là phần bản chịu hoạt tải trực tiếp

-Điều kiện 3: Độ dày cần thiết để bố trí cốt thép

Nói chung độ dày bản trên được chọn theo điều kiện 2 và điều kiện 3 Trong trường

hợp cầu được xây dựng gần biển thì phải xét đến ảnh hưởng của môi trường biển

b) Độ dày sườn thường được chọn theo các mục sau đây:

-Chiều dày cần thiết đáp ứng được lực chịu cắt của dầm

-Chiều dày cần thiết đáp ứng lực chịu uốn của cấu kiện ngang

-Chiều dày cần thiết để bố trí thép

Độ dày bản dưới thiết kế để bố trí được số lượng bó cáp cần thiết, nên giảm nhẹ trọng lượng

Nói tóm lại kích thước khối hợp long cần được xác định cùng với sự làm việc của toàn bộ kết cấu

Tùy theo trình tự căng kéo và công nghệ thi công mà đốt hợp long có cấu tạo khác nhau

Nếu ta hợp long bằng xe đúc thì một phần của mũi xe đúc sẽ liên kết với cánh hẫng còn lại tạo thành hệ thống ván khuôn Nếu ta hợp long bằng hệ đà giáo treo thì tại 2 đầu của cánh hẫng sẽ có các liên kết để treo hệ đà giáo và ván khuôn

Trong trường hợp chúng ta căng kéo các bó cáp dự ứng lực tại bản đáy trước, sau đó tiến hành đổ bê tông và tiếp tục căng cho đến khi đạt cường độ thiết kế thì cần thiết phải có các liên kết tạm thời nối 2 đầu cánh hẫng Đó là các hệ thống thanh chống cứng bằng thép trên có gắn các đồng hồ đo biến dạng để kiểm soát trong quá trình căng kéo dự ứng lực Ưu điểm chủ yếu của công nghệ này là tránh sự hình thành các vết nứt xuất hiện tại khối hợp long trong quá trình tạo ứng suất trước Bản chất của công nghệ này là tạo dự ứng lực cho thớ dưới của dầm được nối cứng nhờ các thanh chống

Nếu trong trường hợp chúng ta đổ bê tông đốt hợp long trước, sau đó tiến hành căng kéo dự ứng lực thì không cần hệ thanh chống này Khi bê tông đạt đủ cường độ cho phép, kết cấu trở thành liên tục thì tiến hành căng cáp dự ứng lực Khi sử dụng công nghệ này việc kiểm soát chất lượng và cường độ bê tông yêu cầu chặt chẽ, chính xác, nếu không sẽ xảy ra hiện tượng nứt bê tông tại đốt hợp long

3.2.2 Thi công hợp long

Có thể dùng xe đúc dầm hoặc dùng hệ đà giáo treo để hợp long Có 2 cách hợp long thông dụng được sử dụng đó là:

3.2.2.1 Dùng các thanh thép hình cố định hai đốt ngoài cùng

a) Thi công khối hợp long nối dầm hẫng với đoạn dầm đúc trên đà giáo

Trình tự thi công khối hợp long loại này trải qua các bước sau:

ü Điều chỉnh cao độ tại khối hợp long

Trong quá trình thi công, do nhiều yếu tố ảnh hưởng, đặc biệt là ảnh hưởng của yếu

tố co ngót và từ biến của bê tông đến độ võng của dầm hẫng theo thời gian mà cao độ

và độ võng của dầm hẫng có sai số Hơn nữa đoạn dầm thi công trên đà giáo cũng có thể sai số về cao độ do độ lún đất nền tại gối của đà giáo vẫn diễn ra Vì những lý do

đó phải điều chỉnh cao độ tại hai đầu của khối hợp long Việc điều chỉnh có thể dùng

xe đúc hoặc chất tải tùy từng trường hợp cụ thể

ü Căng kéo các bó trước khi đổ bê tông

Trước khi căng bó cáp đáy phải căng các thanh ứng suất thẳng đứng bố trí ở đầu dầm đúc trên đà giáo

Chỉ căng cáp đáy khi cường độ vữa ở gối và ở đầu các thanh chống đã đạt cường độ yêu cầu (30MPa)

Trước khi căng kéo cáp đáy, các bu long liên kết hai thớt gối phải được tháo ra

Trình tự căng kéo các bó cáp đáy trước khi đổ bê tông sẽ do kỹ sư thiết kế quy định Thông thường, hai cặp bó cáp đầu tiên sẽ được căng

Bó đầu tiên căng tới 75% lực căng thiết kế

Bó dài nhất phía ngoài cùng so với tim dầm căng tới 50% lực căng thiết kế

Trong lúc căng kéo, hai đồng hồ đo chuyển vị được gắn vào hai thanh chống dưới để

đo chuyển vị của thanh chống Giá trị chuyển vị sẽ được ghi lại và theo dõi tại hai thời điểm trước và sau khi căng với mục đích không để xuất hiện ứng suất kéo tại thớ dưới của khối hợp long trong lúc đổ bê tông

ü Đổ bê tông cho bản đáy và thành

Thường xuyên theo dõi đồng hồ chuyển vị Nếu khi đổ bê tông thành xong mà kim đồng hồ vẫn còn xa vị trí ban đầu, nghĩa là thớ dưới vẫn chỉ có ứng suất nén thì tiếp tục đổ bê tông cho bản mặt Nếu kim đồng hồ đã trở về vị trí ban đầu của nó, nghĩa là

gần xuất hiện ứng suất kéo trong bê tông thớ dưới thì tiếp tục căng bó cáp lên 75% lực căng thiết kế, trong khi đổ bê tông cho bản mặt

ü Cắt thanh chống dưới

Khi bê tông đạt cường độ thiết kế (30MPa) thì tiến hành cắt thanh chống dưới

ü Căng kéo các bó cáp còn lại

Trước khi căng kéo phải tách các ván khuôn rời khỏi bề mặt bê tông, trừ ván khuôn đáy Trình tự căng kéo do kỹ sư thiết kế quy định

ü Tháo xe đúc: xe đúc được tháo theo trình tự ngược với trình tự lắp ráp

ü Tháo thanh ứng suất cố định tạm thời trong khối đỉnh trụ, tháo gối kê tạm trong trường hợp cầu là dầm liên tục

Các thanh ứng suất được hạ ứng suất bằng kích thông tâm loại lớn ZPE-7A theo trình

tự đối xứng Chú ý trước khi bắt đầu hạ ứng suất piston luôn phải duỗi trước tối thiểu 3cm

Tháo các thanh ứng suất ra khỏi vị trí:

Di chuyển khối kê tạm ra khỏi vị trí bằng cách dùng máy khoan hơi ép khoan phá lớp vữa giữa gối kê tạm và đỉnh trụ Dùng pa lăng xích hoặc pa lăng cáp kéo các khối kê tạm ra

Vệ sinh và tân trang lại đỉnh trụ Chú ý không để các mảnh vữa rơi vào trong các ống gen thân trụ

ü Bơm vữa lấp lỗ ống ghen của thanh ứng suất trong, khối đỉnh trụ và thân trụ Dùng vữa xi măng bơm vào các lỗ thanh ứng suất bằng máy bơm vữa chuyên dùng

b) Thi công khối hợp long giữa hai đầu dầm hẫng

Về cơ bản, thi công khối hợp long này tương tự như thi công khối hợp long cho nhịp biên Cần phải phải chú ý các điểm sau:

ü Do điều chỉnh cao độ tại khối hợp long của nhịp biên nên cao độ của cánh hẫng còn lại (sẽ hợp long với cánh hẫng kế tiếp) sẽ có sai số Sai số này sẽ được tính đến khi thi công cánh hẫng của trụ kế tiếp theo nguyên tắc đảm bảo chênh cao giữa

hai đầu của khối hợp long theo thiết kế Sai số được chia dần vào độ vồng của từng khối thi công khi thi công chúng

ü Trong quá trình thi công, dầm hẫng trên trụ kế tiếp vẫn thường xuyên theo dõi

độ vồng của dầm hẫng đã thi công xong

ü Vị trí của xe đúc khi thi công khối hợp long này phải được thể hiện rõ khi tính toán độ vồng của dầm Nếu dùng tải trọng để điều chỉnh cao độ thì tải trọng đó không vượt quá 25T

ü Trình tự căng cáp đáy trước, trong và sau khi đổ bê tông theo quy định của thiết kế Các thanh thép liên kết giữa đỉnh trụ và khối đỉnh trụ được cắt theo chỉ định của kỹ sư thiết kế Với công nghệ hợp long này trong lòng hộp của hai khối đúc ngoài cùng cần bố trí các khối bê tông làm điểm tì cho các thanh chống Như vậy kết cấu sẽ tăng thêm tĩnh tải, việc bố các ván khuôn sẽ phức tạp Đổi lại việc truyền lực

từ các bó cáp dự ứng lực vào bê tông tại khối hợp long sẽ đảm bảo an toàn khi mà bê tông đã đạt đủ cường độ sẽ không hình thành các vết nứt tại khối hợp long

3.2.2.2 Không dùng các thanh thép hình cố định hai đốt ngoài cùng

Khi bê tông đủ cường độ thiết kế tiến hành căng kéo các bó cáp dự ứng lực tại bản đáy hộp Thực tế khi thi công cầu Tân Đệ, sau khi đổ bê tông khoảng 12h cường độ

bê tông đạt khoảng 10MPa Lúc này căng kéo một nửa số lượng bó cáp tại bản đáy đối xứng qua tim cầu với lực căng là 1000kN tương đương với giá trị là 20% của lực căng thiết kế Sau khi bê tông đạt đến cường độ khoảng 80% cường độ thiết kế ở thời điểm khoảng 50h, tiếp tục căng kéo tới trị số thiết kế là 3800kN Phương pháp này không phải bố trí các bệ kê tại 2 khối đúc ngoài cùng Vì vậy trọng lượng dầm sẽ nhỏ hơn Việc bố trí ván khuôn cũng đơn giản hơn Nhưng trong quá trình thi công chúng

ta phải kiểm soát chặt chẽ cường độ phát triển của bê tông tại khối hợp long Sẽ hình thành các vết nứt tại vị trí này nếu việc căng kéo cáp dự ứng lực tiến hành không đúng thời điểm Hệ thống ván khuôn cố định hai đốt ngoài cùng phải đảm bảo vững chắc

Trình tự thi công cụ thể như sau:

ü Tháo bỏ xe đúc

ü Bố trí đà giáo ván khuôn cho đốt hợp long

Ván khuôn được treo thông qua các dầm đỡ và các thanh ứng qua các lỗ chừa sẳn ở đầu dầm hộp Ván khuôn có cấu tạo tương tự như ván khuôn khối đúc trên đà giáo Đặt các thanh ứng suất giằng chéo để giữ ổn định ngang (chống hiện tượng đung đưa các cánh hẫng) và căng chúng với một lực 10T cho mỗi thanh

ü Lắp đặt cốt thép, đổ bê tông khối hợp long

Việc lắp đặt cốt thép và đổ bê tông tiến hành tương tự như đối với các khối đúc khác

ü Căng kéo cáp DƯL đợt I

Khi bê tông đạt cường độ bằng 75% cường độ thiết kế, tiến hành căng kéo 50% số bó cáp tại bản đáy (kéo đồng thời hai phía thượng và hạ lưu đối xứng qua tim cầu), trình

tự căng kéo sẽ do kỹ sư tư vấn thiết kế quy định

Chỉ căng kéo cáp đáy khi cường độ vữa ở gối đã đạt cường độ yêu cầu Trước khi căng kéo cáp đáy, các bu lông liên kết hai thớt gối phải được tháo ra, các tấm ván khuôn phải tách khỏi mặt bê tông (trừ ván khuôn đáy)

ü Vệ sinh và đổ vữa cho gối chính

ü Nới lỏng các thanh ứng suất cố định tạm khối đỉnh trụ

ü Căng kéo các bó cáp đáy còn lại

Khi bê tông đạt 100% cường độ thiết kế, căng kéo toàn bộ các bó cáp dưới còn lại Trình tự căng kéo do kỹ sư thiết kế quy định

ü Tháo thanh ứng suất cố định tạm thời trong khối đỉnh trụ, tháo gối kê tạm Các thanh ứng suất được hạ ứng suất bằng kích thông tâm loại lớn theo trình tự đối xứng Chú ý trước khi bắt đầu hạ ứng suất piston luôn phải duỗi trước tối thiểu 3cm Tháo các thanh ứng suất ra khỏi vị trí: Di chuyển khối kê tạm ra khỏi vị trí bằng cách dùng máy khoan hơi ép khoan phá lớp vữa giữa gối kê tạm và đỉnh trụ Vệ sinh và tân trang lại đỉnh trụ

ü Bơm vữa lấp lỗ ống gen của thanh ứng suất trong khối đỉnh trụ và thân trụ Khi tiến hành hợp long nhịp biên người ta có thể thi công khối đúc trên đà giáo trước sau đó hợp long nhịp biên khối đúc trên đà giáo và cánh hẫng bằng khối đúc hợp long Việc này có thể thi công như hai phương pháp đã nói ở trên Trong trường hợp điều kiện công nghệ cho phép có thể thi công khối đúc trên đà giáo nối liền với cánh hẫng Điều cần chú ý ở phương pháp thi công này là phải tính toán chiều dài của khối đúc tương ứng với khối lượng bê tông cần đổ Khi thiết kế cần tính toán và kiểm soát tốc độ phát triển của cường độ bê tông với việc căng kéo lần lượt, từng phần các bó cáp dự ứng lực tại bản đáy

3.2.3 Đo đạc

Công tác khảo sát, đo đạc trong khi thi công là một công việc hết sức quan trọng nên phải thực hiện thường xuyên và đòi hỏi độ chính xác cao

3.2.3.1 Đặt mốc cao độ

Khi thi công các cặp khối của dầm hẫng, bê tông được đổ cho từng khối riêng biệt nên dầm hẫng có khả năng ”bập bênh”, do đó mốc cao độ phải đặt vào tim ngang trụ

và phải thường xuyên kiểm tra so với mốc cao độ thiết kế để phát hiện xem có bất kỳ

sự sai khác nào không Công việc này thực hiện tốt thì cao độ khối đúc trước khi hợp long sẽ đảm bảo chính xác

3.2.3.2 Thời điểm đo đạt

Chênh lệch nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến độ võng của dầm hẫng nên cao độ chỉ được nghiệm thu khi nhiệt độ không khí ≤25o

C Dầm hẫng có khả năng tự bập bênh nếu có lệch tải giữa hai đầu nên phải nghiệm thu cao độ ván khuôn cả hai khối của một cặp khối xong mới tiến hành đổ bê tông

Tại mỗi mặt cắt của dầm hẫng, các giá trị cao độ lấy ở các thời điểm:

ü Trước khi đổ bê tông

ü Sau khi đổ bê tông

ü Sau khi căng kéo

ü Sau khi tháo xe đúc

3.2.3.3 Đo đạc độ vồng của dầm theo các giai đoạn thi công

Kết thúc xong một cặp khối dầm, trước khi đổ bê tông cho cặp khối mới, phải đo đạc lại các số liệu về độ vồng để kiểm tra mức độ sai số và sai số đó phải nằm trong sai

số cho phép Việc đo đạc phải tiến hành vào thời điểm mà nhiệt độ không thay đổi trong ngày và có nhiệt độ ≤25oC

Vị trí đo đạc: dọc theo chiều dài dầm tại 3 vị trí

ü Mép hạ lưu cầu

ü Mép thượng lưu cầu

Riêng đo đạc độ vồng của dầm khi thi công khối hợp long được đo đạc tại thời điểm sau:

ü Sau khi thi công xong khối hợp long của dầm hẫng

ü Sau khi lao xe đến vị trí thi công khối hợp long

ü Trước khi điều chỉnh cao độ

ü Sau khi điều chỉnh cao độ

ü Sau khi thi công khối hợp long

Độ vồng toàn cầu sẽ được đo đạc sau khi khối hơp long cuối cùng của cầu hoàn thành

Nói chung, việc đo đạc độ vồng phải gắn liền với sơ đồ đặt tải đã được thiết kế

3.2.4 Các sự cố thường xảy ra trong quá trình đúc hẫng ảnh hưởng đến công đoạn hợp long

Mặt dù đã điều chỉnh cao độ từng đốt đúc trong quá trình thi công nhưng dầm hẫng vẫn không đạt được cao độ chính xác tại thời điểm hợp long Lúc đó, chúng ta cần thiết phải áp dụng một trong các giải pháp sau:

3.2.4.1 Chênh lệch lớn về cao độ giữa hai đốt ngoài cùng của cánh hẫng

Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến kết quả không mong muốn này Đó là sự khác nhau trong việc mô tả đặc điểm vật liệu giữa tính toán thiết kế và thực tế thi công Trọng lượng riêng của hỗn hợp bê tông cốt thép, mô đun đàn hồi của vật liệu bê tông ảnh hưởng không nhỏ đến biến dạng đàn hồi của cánh hẫng Việc tính toán thời gian thi công cho từng đốt đúc và cả cánh hẫng cần được kiểm soát rất chính xác đúng thực tế thi công Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến việc xác định biến dạng theo thời gian do từ biến gây ra Nhiệt độ môi trường, gradient nhiệt mô tả trong quá trình tính toán cũng phải được theo dõi trong thực tế thi công để kịp thời điều chỉnh Trong quá trình thi công từng đốt đúc việc căng kéo dự ứng lực, bảo dưỡng bê tông và độ dãn

dài thực tế so với tính toán luôn luôn được theo dõi Một trong các yếu tố trên nếu bị

bỏ qua lập tức độ võng khó có thể kiểm soát được

Trường hợp 1: Sai số về cao độ và độ vồng của dầm hẫng nằm trong sai số cho phép(±5mm) cao độ và độ vồng của đoạn dầm đúc trên đà giáo thấp hơn cao độ thiết

kế với sai số vượt quá sai số cho phép

Trường hợp này đơn giản nhất, việc điều chỉnh cao độ được làm theo trình tự sau:

ü Xe đúc được di chuyển đến vị trí thiết kế

ü Chỉnh xe đúc

ü Đặt thanh chống trước thẳng đứng và thanh ứng suất tại nút phía trước của dàn chính Lưu ý chân của thanh chống trước phải ở trạng thái tự do, không được tiếp xúc với mặt bê tông dầm

ü Đặt các kích đủ năng lực kích đà giáo và dầm đúc trên đà giáo đến cao độ yêu cầu Dùng các nêm thép để chêm vào khe hở trong quá trình kích

ü Đặt các thanh ứng suất giằng chéo để giữ ổn định ngang (chống hiện tượng đun đưa của cánh hẫng) và căng chúng với một lực 10T cho mỗi thanh

ü Đổ vữa không co ngót có cường độ cao vào chân thanh chống Loại vữa này

ü Đặt kích thông tâm loại nhỏ (năng lực kích tối đa 53.4T) lên đỉnh của thanh ứng suất trước và kích đối xứng với 1 lực tối đa là 25T cho từng cấp 5T để vít đầu dầm hẫng xuống đến cao độ yêu cầu Kiểm tra lại cao độ yêu cầu của đầu hẫng phía bên kia của dầm hẫng để có phương án thi công cho dầm hẫng trên trụ kế tiếp

ü Đặt và căng các thanh ứng suất giằng chéo giữ ổn định ngang, nêm chân thanh chống trước và đổ vữa cho nó giống trường hợp 1

Bảng 3.2.4.1-1 Các sai số cho phép:

1 Kích thước dầm

1.3 Chiều rộng trên mặt dầm +20mm; -10mm 1.4 Chiều dày trên mặt dầm +10mm; -5mm

Bảng 3.2.4.1-2 Các thông số về khối hợp long của một số cầu đã thi công tại Việt Nam

TT Tên cầu Chênh cao

giữa 2 khối hợp long(mm)

Biện pháp

xử lý

Thời điểm hợp long

Thiết bị hợp long

Loại liên kết

treo

Không dùng thanh chống

treo

Không dùng thanh chống

Lương

tải, kích

3.2.4.2 Lệch nhau trên mặt bằng của 2 cánh hẫng:

Trong trường hợp này, người ta dùng các thanh thép cường độ cao để điều chỉnh Sau khi điều chỉnh đạt yêu cầu, tiến hành lắp ghép ván khuôn Trong quá trình thi công phải theo dõi thường xuyên, khi bê tông đạt cường độ, căng kéo cốt thép dự ứng lực đến lực thiết kế thì nới lỏng và tháo dỡ liên kết Việc theo dõi vẫn được tiến hành cho tới khi hoàn thiện cầu và đưa vào sử dụng

3.2.4.3 Các vết nứt xuất hiện tại đốt hợp long

Một trong những nguyên nhân quan trọng của hiện tượng này là ảnh hưởng của nhiệt

độ Quá trình đổ BT khối hợp long được thực hiện lần lượt từ bản đáy, thành hộp và bản nắp Bề dày của các bộ phận này thường khác nhau Mặt khác các bản này thường vuông góc với nhau Sự tỏa nhiệt trong kết cấu bê tông từ bộ phận có bề dày lớn sang bộ phận có bề dày nhỏ là nguyên nhân gây ra nứt Ngoài ra, tính liên tục trong quá trình trong quá trình đổ bê tông không được đảm bảo cũng dẫn đến hiện tượng nứt Thời điểm đổ bê tông cho đốt hợp long đặc biệt quan trọng Tốt nhất là tính toán khoảng thời gian thực hiện đổ bê tông nằm trong giới hạn nhiệt độ có biên

độ thấp Biện pháp bảo dưỡng trong quá trình thủy hóa của bê tông mang lại kết quả tốt Việc này làm cho kết cấu bê tông phát triển cường độ gần sát với tính toán thiết

kế Từ đó quyết định lực căng trong từng bó cáp phù hợp với cường độ của bê tông thực tế, làm giảm bớt nguy cơ gây nứt trong bê tông

Để có thể đưa ra các biện pháp đẩy nhanh tốc độ phát triển cường độ của bê tông trước hết chúng ta hãy xét đến những yếu tố sẽ ảnh hưởng tới cường độ của bê tông

ü Hệ số nước/Xi măng: đây là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến cường độ bê tông Hệ số này càng nhỏ thì cường độ bê tông càng lớn

ü Mức độ bọt khí: Các bọt khí tạo thành do lượng nước bay hơi bị mao dẫn khỏi vữa xi măng lên bề mặt bê tông Rõ ràng, lượng bọt khí càng nhiều thì cường độ bê tông càng giảm Việc tiến hành công tác đầm đầy đủ sẽ là giảm đáng kể lượng bọt khí này