Nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính cong trong cầu bê tông cốt thép dự ứng lực thi công theo phương pháp đà giáo di động

TÓM TẮT Công nghệ thi công cầu bê tông cốt thép dự ứng lực theo phương pháp ñà giáo di ñộng ñã và ñang ñược ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới do những ưu ñiểm của phương pháp

Trang 1

TRẦN CÔNG CHÁNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÁN KÍNH CONG TRONG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP ðÀ GIÁO DI ðỘNG

CHUYÊN NGÀNH: ðƯỜNG Ô TÔ VÀ ðƯỜNG THÀNH PHỐ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2009

Trang 2

CÔNG TRÌNH ðƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA

ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS PHÙNG MẠNH TIẾN

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận văn thạc sĩ ñược bảo vệ tại: Hð CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 17 tháng 10 năm 2009

Trang 3

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ðộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Tp HCM, ngày 02 tháng 02 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: TRẦN CÔNG CHÁNH Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 03/01/1981 Nơi sinh: Quảng Ngãi

Chuyên ngành: Xây dựng ñường ô tô và ñường thành phố

1- TÊN ðỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÁN KÍNH CONG TRONG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP ðÀ GIÁO DI ðỘNG 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

2.1 Nhiệm vụ: Nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính cong trong cầu bê tông cốt thép

dự ứng lực thi công theo phương pháp ñà giáo di ñộng

Chương 3: Giới thiệu các lý thuyết tính toán cầu cong

Chương 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính cong và chiều dài nhịp ñến nội

lực trong cầu bê tong cốt thép dự ứng lực thi công theo phương pháp

ñà giáo di ñộng

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/02/2009

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 03/07/2009

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS PHÙNG MẠNH TIẾN

Nội dung và ñề cương Luận văn thạc sĩ ñã ñược Hội ðồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

Trang 4

L LỜI C I C I CẢM M M ƠN N N Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của Quý thầy cô ở Bộ môn Cầu đường

Quý thầy cô ở Bộ môn Cầu đường Trường đại học Bách Khoa Thành Trường đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh

phố Hồ Chí Minh Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS Phùng Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS Phùng Mạnh Tiến đã nhiệt tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

tài

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm,

đóng góp ý kiến, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trườn

đóng góp ý kiến, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường g g

Cảm ơn

Cảm ơn G G Gia đình đã quan tâm độ ia đình đã quan tâm độ ia đình đã quan tâm động viên, giúp đỡ tôi trong chặng ng viên, giúp đỡ tôi trong chặng

đường học tập và nghiên cứu.

đường học tập và nghiên cứu

Tp HCM, ngày 06 tháng 07 năm 2009 Tp HCM, ngày 06 tháng 07 năm 2009 Học viên Học viên

Trần Công Chánh Trần Công Chánh

Trang 5

TÓM TẮT

Công nghệ thi công cầu bê tông cốt thép dự ứng lực theo phương pháp ñà giáo

di ñộng ñã và ñang ñược ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới do những ưu

ñiểm của phương pháp này mang lại như thời gian thi công nhanh, không chiếm

dụng mặt bằng thi công rộng, không gây cản trở, ách tắc trong quá trình thi công(ñặc biệt thích hợp khi thi công những cầu cạn), có thể thi công ở những khu vực thung lũng sâu, vùng ñất yếu, ñịa chất phức tạp Tuy nhiên, ở nước ta công nghệ này vẫn còn rất sơ khai, chưa có những chỉ dẫn cụ thể Vì vậy, tác giả tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ thi công các công trình cầu cong bằng phương pháp ñà giáo di ñộng và phân tích ứng xử nội lực trong quá trình thi công

Trong luận văn sử dụng phần mềm phân tích kết cấu Midas/Civil ñể mô hình hóa và phân tích nội lực của công trình cầu thi công theo phương pháp ñà giáo di

ñộng ðối tượng nghiên cứu trong luận văn là sơ ñồ cầu cong loại kết cấu nhịp liên

tục với mặt cắt ngang một hộp kín, chiều cao tiết diện không thay ñổi trên suốt chiều dài cầu Với hai dạng sơ ñồ bố trí nhịp: sơ ñồ bố trí 5 nhịp có chiều dài bằng nhau và sơ ñồ bố trí 5 nhịp có chiều dài nhịp biên bằng 0.8 lần nhịp giữa Chiều dài nhịp giữa trong các sơ ñồ nghiên cứu lần lượt là 40m, 45m, 50m, 55m, 60m và 65m, tương ứng với các bán kính cong trên mặt bằng lần lượt R = 250m, 300m, 350m, 400m, và 500m

Kết quả nghiên cứu cho thấy các giá trị nội lực Nx, My, Qz thay ñổi không

ñáng kể khi thay ñổi bán kính cong R, do ñó trong quá trình tính toán phân tích nội

lực có thể bỏ qua ảnh hưởng của bán kính cong R ñến các giá trị nội lực My, Nx,

M x R,L,j = x250,L,j 250 , (j≥i) ðồng thời kết quả nghiên cứu ñưa ra biểu thức kết hợp với ñồ thị dùng ñể xác ñịnh mô men Mx ở mỗi nhịp ñối với sơ ñồ cầu

Trang 6

cĩ chiều dài nhịp từ 40m đến 65m

Kết quả nghiên cứu giúp kỹ sư thiết kế, những nhà quản lý dự án hiểu rõ hơn

về sự làm việc của kết cấu cầu cong khi thi cơng bằng cơng nghệ đà giáo di động

Sử dụng kết quả nghiên cứu để xác định nội lực ở mỗi nhịp, dự đốn được nội lực ở giai đoạn thi cơng tiếp theo

Trang 7

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ii

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT iv

MỤC LỤC vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xi

MỞ ðẦU 1

1 ðặt vấn ñề nghiên cứu 1

2 Cơ sở lý luận và tính thực tiễn của ñề tài 3

3 Nội dung nghiên cứu của ñề tài 3

4 Phạm vi nghiên cứu của ñề tài .4

5 Một số hình ảnh thi công cầu cong bằng công nghệ ñà giáo di ñộng trên thế giới .4

CHƯƠNG 1 7

TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC LIÊN TỤC NHIỀU NHỊP 7

1.1 Tổng quan về công nghệ thi công cầu bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục nhiều nhịp 7

1.1.1 Công nghệ thi công cầu trên hệ thống ñà giáo cố ñịnh 7

1.1.2 Công nghệ ñúc hẫng và lắp hẫng 8

1.1.3 Công nghệ ñúc ñẩy 9

1.1.4 Công nghệ ñà giáo di ñộng 9

1.1.4.1 Sự ra ñời của công nghệ ñà giáo di ñộng 9

1.1.4.2 Tình hình thi công cầu theo công nghệ ñà giáo di ñộng trên thế giới 10

1.1.4.3 Tình hình thi công cầu theo công nghệ ñà giáo di ñộng ở Việt Nam .12

CHƯƠNG 2 13 CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC

Trang 8

2.1 Tổng quát sơ ñồ nguyên lý của công nghệ ñà giáo di ñộng và tính năng của

công nghệ 13

2.1.1 Tổng quát sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của công nghệ ñà giáo di ñộng 13

2.1.2 Tính năng cơ bản của công nghệ 13

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng các bộ phận chính của hệ thống ñà giáo di ñộng 14 2.2.1 Dầm chính 14

2.2.2 Mũi dẫn 16

2.2.3 Dầm ngang 16

2.2.4 Hệ thống bàn trượt lao dầm 17

2.2.5 Khung treo 18

2.2.6 Trụ ñỡ 19

2.2.7 Hệ ñỡ ñà giáo 20

2.2.8 Hệ ván khuôn 22

2.2.9 Thiết bị lao, thiết bị thuỷ lực 24

2.3 Các loại hình của công nghệ và chu trình hoạt ñộng 25

2.3.1 Hệ thống ñà giáo di ñộng loại ñẩy dưới, ñúc trên 26

2.3.2 Hệ thống ñà giáo di ñộng loại ñẩy trên, ñúc dưới 28

2.3.3 Hệ thống ñà giáo di ñộng loại ñẩy dưới, ñúc lưng chừng 30

CHƯƠNG 3 33

GIỚI THIỆU CÁC LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CẦU CONG 33

3.1 Tính toán dầm cong chịu uốn và xoắn thuần túy 33

3.1.1 Trạng thái cân bằng lực 33

3.1.2 Mối liên hệ giữa ứng suất và chuyển vị 35

3.2 Tính toán dầm cong theo lý thuyết thanh thành mỏng 37

3.2.1 Xác ñịnh nội lực trong dầm 37

3.2.2 Xác ñịnh ứng suất trong dầm 40

3.2.2.1 Thanh dầm chịu uốn 40

3.2.2.2 Thanh dầm chịu xoắn 45

Trang 9

3.3 Tính toán dầm cong theo phương pháp phần tử hữu hạn 53

3.3.1 Phương pháp phần tử hữu hạn với mô hình 6 bậc tự do 53

3.3.2 Phương pháp phần tử hữu hạn với mô hình 7 bậc tự do 63

3.4 Phần mềm sử dụng trong tính toán phân tích kết cấu 68

CHƯƠNG 4 70

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÁN KÍNH CONG VÀ CHIỀU DÀI NHỊP ðẾN NỘI LỰC TRONG CÔNG TRÌNH CẦU THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP ðÀ GIÁO DI ðỘNG 70

4.1 Các thông số dữ liệu cơ bản 70

4.1.1 Mô hình nghiêu cứu 70

4.1.2 Sơ ñồ các giai ñoạn thi công 72

4.1.3 Tải trọng 74

4.2 Kết quả phân tích trường hợp sơ ñồ cầu có chiều dài nhịp không thay ñổi 75

4.2.1 Nội lực trong nhịp 1 .84

4.2.1.1 Mô men Mx lớn nhất 84

4.2.1.2 Mô men Mx nhỏ nhất .87

4.2.6 Ảnh hưởng của bán kính cong R ñến sự thay ñổi mô men Mx .107

Trang 10

4.3 Kết quả phân tích trường hợp sơ ñồ cầu có chiều dài nhịp biên bằng 0.8 lần

nhịp giữa 110

4.3.6 Ảnh hưởng của bán kính cong R ñến sự thay ñổi mô men Mx .127

CHƯƠNG 5 131

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 131

5.1 Kết luận 131

5.2 Kiến nghị .132

PHỤ LỤC I

Phụ lục A Kết quả phân tích trường hợp cầu có sơ ñồ bố trí 5 nhịp bằng nhau I Phụ lục B: Kết quả phân tích trường hợp cầu có sơ ñồ bố trí chiều dài nhịp biên bằng 0.8 lần chiều dài nhịp giữa XX

Trang 11

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Một số cầu trên thế giới thi công bằng công nghệ ñà giáo di ñộng 11

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của của một số trang thiết bị chủ yếu dùng thi công cầu có khẩu ñộ 40m và 50m [10]. 25

Bảng 4.1 Các giai ñoạn thi công 73

Bảng 4.2 Sự thay ñổi lực cắt Qz theo bán kính cong R 82

Bảng 4.3 Sự thay ñổi mô men uốn My theo bán kính cong R 83

Bảng 4.4 Sự thay ñổi lực dọc Nx theo bán kính cong R 83

Bảng 4.5 Sự thay ñổi mô men Mx ở nhịp i, trạng thái thi công j 107

Bảng 4.6 Sự thay ñổi mô men Mx ở nhịp i, trạng thái thi công j 128

Trang 12

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 0.1 Thi công tuyến ựường sắt trên cao ở đài Loan, gói thầu C250 4

Hình 0.2 Thi công cầu cong bằng công nghệ ựà giáo di ựộng 5

Hình 0.3 Thi công ựường cao tốc ở đài Loan, gói thầu C381 5

Hình 0.4 Thi công cầu cong bằng công nghệ ựà giáo di ựộng ở Trung Quốc 6

Hình 0.5 Thi công ựường trên cao ở Hàn Quốc 6

Hình 1.1 Công nghệ thi công cầu ựúc hẫng và lắp hẫng 8

Hình 1.2 Thi công cầu bằng công nghệ ựúc ựẩy 9

Hình 1.3 Tỷ lệ chiều dài nhịp thường áp dụng 11

Hình 1.4 Thi công cầu Thanh Trì bằng công nghệ ựà giáo di ựộng 12

Hình 2.1 Các dạng dầm chắnh 15

Hình 2.2 Các dạng mũi dẫn 16

Hình 2.3 Các dạng dầm ngang 17

Hình 2.4 Hệ thống kắch thủy lực và thanh treo 17

Hình 2.5 Thi công lắp ựặt bàn trượt 18

Hình 2.6 Các dạng khung treo 19

Hình 2.7 Bố trắ trụ ựỡ hệ ựà giáo trên ựỉnh trụ cầu 20

Hình 2.8 Các dạng hệ ựỡ ựà giáo di ựộng 21

Hình 2.9 Các dạng thanh treo hệ ựỡ ựà giáo di ựộng 21

Hình 2.10 Thi công lắp dựng ván khuôn trong 22

Hình 2.11 Hệ ván khuôn ngoài 24

Hình 2.12 Hệ thống kắch thủy lực 24

Hình 2.13 Sơ ựồ hệ thống ựà giáo loại ựẩy dưới ựúc trên 26

Hình 2.14 Mặt cắt ngang của hệ thống ựà giáo ựẩy dưới ựúc trên 26

Hình 2.15 Sơ ựồ hệ thống ựà giáo loại ựẩy trên ựúc dưới 28

Hình 2.16 Mặt cắt ngang của công nghệ ựà giáo loại ựẩy trên ựúc dưới 28

Hình 2.17 Sơ ựồ hệ thống ựà giáo ựẩy dưới ựúc lưng chừng 31

Hình 2.18 Mặt cắt ngang của hệ thống ựà giáo loại ựẩy dưới ựúc lưng chừng 31

Trang 13

Hình 3.1 Sơ ñồ tải trọng tác dụng lên dầm cong 33

Hình 3.2 ðoạn dầm có chiều dài ds 34

Hình 3.3 Mối liên hệ giữa ứng suất và chuyển vị 35

Hình 3.4 Góc xoắn của dầm cong 36

Hình 3.5 Tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngang 37

Hình 3.6 Thanh dầm chịu uốn 41

Hình 3.7 Phân tố dầm chịu ứng suất tiếp 44

Hình 3.8 Thanh dầm chịu xoắn 45

Hình 3.9 Phân tố dầm chịu ứng suất tiếp bị trượt 46

Hình 3.10 Phân tố dầm chịu xoắn 47

Hình 3.11 Mô hình xác ñịnh tâm xoắn 51

Hình 3.12 Phần tử thanh 6 bậc tự do 54

Hình 3.13 Mô hình xác ñịnh trục tọa ñộ phần tử 60

Hình 3.14 Phần tử thanh 7 bậc tự do 63

Hình 4.1 Mặt cắt ngang ñiển hình 71

Hình 4.2 Mặt bằng bố trí cáp dự ứng lực nhịp 1 71

Hình 4.3 Mặt ñứng bố trí cáp dự ứng lực nhịp 1 72

Hình 4.4 Mặt bằng bố trí cáp dự ứng lực nhịp 2 và nhịp 3 72

Hình 4.5 Mặt ñứng bố trí cáp dự ứng lực nhịp 2 và nhịp 3 72

Hình 4.6 Mặt bằng bố trí cáp dự ứng lực nhịp 4 và nhịp 5 72

Hình 4.7 Mặt ñứng bố trí cáp dự ứng lực nhịp 4 và nhịp 5 72

Hình 4.8 Sơ ñồ các giai ñoạn thi công 73

Hình 4.9 Biểu ñồ My, trạng thái CS1a 75

Hình 4.10 Biểu ñồ My, trạng thái CS1b 75

Trang 14

Hình 4.19 Biểu ñồ Mx, trạng thái CS1a 77

Hình 4.20 Biểu ñồ Mx, trạng thái CS1b 77

Hình 4.29 Biểu ñồ Qz, trạng thái CS1a 79

Hình 4.30 Biểu ñồ Qz, trạng thái CS1b 79

Hình 4.39 Biểu ñồ Nx, trạng thái CS1a 81

Hình 4.40 Biểu ñồ Nx, trạng thái CS1b 81

Trang 15

Hình 4.49 Hệ số cs k1,max , dùng ñể tính Mx giai ñoạn trước căng cáp dự ứng lực 85

Hình 4.50 Hệ số cs k1,max, dùng ñể tính toán Mx giai ñoạn sau căng cáp dự ứng lực 85 Hình 4.51 Hệ số L k1,max 86

Hình 4.52 Hệ số cs k1,min, dùng ñể tính Mx giai ñoạn trước căng cáp dự ứng lực 88

Hình 4.53 Hệ số cs k1,min, dùng ñể tính Mx giai ñoạn sau căng cáp dự ứng lực 88

Hình 4.54 Hệ số L k1,min 89

Hình 4.55 Hệ số cs k2,max, dùng ñể tính Mx giai ñoạn trước căng cáp dự ứng lực 90

Hình 4.56 Hệ số cs k2,max, dùng ñể tính toán Mx giai ñoạn sau căng cáp dự ứng lực.91 Hình 4.57 Hệ số L k2,max 91

Hình 4.58 Hệ số cs k2,min, dùng ñể tính Mx giai ñoạn trước căng cáp dự ứng lực 93

Hình 4.59 Hệ số cs k2,min, dùng ñể tính Mx giai ñoạn sau căng cáp dự ứng lực 93

Hình 4.61 Hệ số cs k3,max, dùng ñể tính Mx giai ñoạn trước căng cáp dự ứng lực 96

Hình 4.62 Hệ số cs k3,max, dùng ñể tính Mx giai ñoạn sau căng cáp dự ứng lực 96

Hình 4.63 Hệ số L k3,max .97

Hình 4.64 Hệ số cs k3,min , dùng ñể tính Mx giai ñoạn trước căng cáp dự ứng lực 98

Hình 4.65 Hệ số cs k3,min, dùng ñể tính Mx giai ñoạn sau khi căng cáp dự ứng lực 99

Hình 4.67 Hệ số cs k4,max, dùng ñể tính Mx trước và sau căng cáp 101

Hình 4.68 Hệ số L k4,max 101

Trang 16

Hình 4.69 Hệ số cs

k4,min, dùng ñể tính Mx trước và sau căng cáp 103 Hình 4.70 Hệ số L

k4,min 103 Hình 4.71 Hệ số L

k5,max 105 Hình 4.72 Hệ số L

k5,min 106 Hình 4.73 Hệ số cs

k1,max, dùng ñể tính Mx giai ñoạn trước căng cáp dự ứng lực 111 Hình 4.74 Hệ số cs

k1,max, dùng ñể tính Mx giai ñoạn sau căng cáp dự ứng lực 111 Hình 4.75 Hệ số

L

k1,max

112 Hình 4.76 Hệ số cs

k1,min, dùng ñể tính Mx giai ñoạn trước căng cáp dự ứng lực 113 Hình 4.77 Hệ số cs

k1,min, dùng ñể tính Mx giai ñoạn sau căng cáp dự ứng lực 113 Hình 4.78 Hệ số L

k2,max, dùng ñể tính Mx giai ñoạn sau căng cáp dự ứng lực 115 Hình 4.81 Hệ số L

k2,max 116 Hình 4.82 Hệ số cs

k3,max, dùng ñể tính Mx giai ñoạn sau căng cáp dự ứng lực 119 Hình 4.87 Hệ số L

k3,max 120 Hình 4.88 Hệ số cs

k4,max, dùng ñể tính Mx trước và sau căng cáp 123 Hình 4.92 Hệ số L

k4,max 123

Trang 17

k5,max 126 Hình 4.96 Hệ số L

k5,min 127

Trang 18

MỞ ðẦU

1 ðặt vấn ñề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hoá và hiện ñại hoá ñất nước, sự nghiệp xây dựng

hạ tầng giao thông vận tải ñã và ñang trở thành một trong những nhiệm vụ cấp bách hàng ñầu của ngành giao thông vận tải Việc nắm bắt, tiếp thu các kiến thức khoa học công nghệ mới và áp dụng có hiệu quả những thành tựu tiến bộ kỹ thuật hiện

ñại của thế giới nhằm ñẩy nhanh tốc ñộ thi công, nâng cao chất lượng các công trình

xây dựng là một vấn ñề hết sức quan trọng

Từ những năm 1990, các công nghệ hiện ñại thi công cầu bê tông cốt thép dự

ứng lực liên tục nhiều nhịp như: công nghệ ñúc ñẩy, công nghệ ñúc hẫng cân

bằng,… ñã ñược nước ta ứng dụng triển khai thi công thành công một số công trình cầu lớn Chỉ tính trong thời gian từ năm 1995 ñến năm 2005, ngành giao thông vận tải nước ta ñã xây dựng ñược 8 cầu bê tông cốt thép dự ứng lực có khẩu ñộ nhịp từ 40m ñến 50m bằng công nghệ ñúc ñẩy, gần 60 cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp

từ 70m ñến 130m bằng công nghệ ñúc hẫng và 5 cầu dây văng có khẩu ñộ nhịp lớn hơn 200m [9] Tuy nhiên các công nghệ này vẫn còn một số ñiểm hạn chế như: thời gian thi công kéo dài, số lượng cốt thép dự ứng lực ở giai ñoạn thi công nhiều hơn rất nhiều so với giai ñoạn khai thác, và khó áp dụng ñể triển khai thành công các dự

án cầu cạn, ñường trên cao có chiều dài hàng chục cây số

Công nghệ thi công cầu bê tông cốt thép dự ứng lực theo phương pháp ñà giáo

di ñộng ñã và ñang ñược ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới Tuy nhiên, ở nước ta công nghệ này vẫn còn rất sơ khai, chưa ñược các kỹ sư thiết kế, các chủ

ñầu tư, các nhà quản lý dự án quan tâm và mạnh dạn ñưa vào dự án Trong tương lai

gần, cùng với quá trình phát triển của ñất nước, hàng loạt các tuyến ñường trên cao

sẽ ñược xây dựng mới (dự án ñường trên cao ven kênh Nhiêu lộc – Thị Nghè), chắc chắn công nghệ ñà giáo di ñộng không thể bỏ qua vì tính lợi thế và hiệu quả thiết thực của nó

Trang 19

Ưu ñiểm của công nghệ thi công cầu theo phương pháp ñà giáo di ñộng là thời

gian thi công nhanh, ñặc biệt thích hợp khi thi công những cầu cạn trong thành phố,

mà ở ñó sự cần thiết phải ñảm bảo giao thông bình thường, không gây cản trở, ách tắc trong quá trình thi công Ngoài ra, khi triển khai vận hành công nghệ không chiếm dụng mặt bằng thi công rộng, từ ñó làm giảm chi phí ñền bù giải tỏa Lợi thế khác của công nghệ này là có thể áp dụng ñể thi công những cầu vượt qua vùng ñất yếu, khó giải quyết các vấn ñề kỹ thuật gia cố nền ñất và có thể thi công ở những khu vực thung lũng sâu, ñịa chất phức tạp

ðối với những công trình ñược thiết kế với nhiều chủng loại hạng mục kết

cấu khác nhau, trong ñó có nhiều dầm liên tục nằm ở khoảng giữa chiều dài cầu thì việc áp dụng công nghệ ñà giáo di ñộng là giải pháp có tính khả thi và mang lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế Trong trường hợp như vậy, sau khi xây dựng xong các trụ cầu,

hệ thống ñà giáo ván khuôn và các bộ phận kết cấu công nghệ liên quan khác ñược vận chuyển ñến ñể lắp ráp và tiến hành thi công công trình

Công nghệ thi công cầu bằng phương pháp ñà giáo di ñộng nói chung còn

ñang mới ở nước ta, nhưng xét về bản chất, sơ ñồ cấu tạo kết cấu và cơ chế, ñặc biệt

giải pháp “ñẩy dưới ñúc trên” trên thực tế ñã quen thuộc với các nhà thầu trong nước qua việc áp dụng các công nghệ như ñúc ñẩy, ñúc hẫng

Xuất phát từ những ñặc ñiểm trên, tác giả tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ thi công các công trình cầu cong1 bằng công nghệ ñà giáo di ñộng với mục ñích phân tích ứng xử nội lực trong quá trình thi công công trình cầu, tìm ra công thức tính nội lực ở mỗi nhịp theo các giai ñoạn thi công Từ ñó giúp kỹ sư thiết

kế, những nhà quản lý dự án hiểu rõ hơn về sự làm việc của kết cấu cầu cong khi thi công bằng công nghệ ñà giáo di ñộng và có thể sử dụng công thức ñể xác ñịnh nội lực trong kết cấu nhịp trong quá trình thiết kế và thi công

Trang 20

2 Cơ sở lý luận và tính thực tiễn của đề tài

Trong bối cảnh nước ta hiện nay, tốc độ phát triển ở các đơ thị ngày càng mạnh, đặc biệt là ở các thành phố lớn đã dẫn đến tình trạng dân cư tập trung đơng ở các đơ thị này, làm tăng mật độ giao thơng dẫn đến tình trạng ùn tắt giao thơng thường xuyên xảy ra Trong khi đĩ hệ thống giao thơng ở các đơ thị này khơng phát triển, ngày càng trở nên chật hẹp, diện tích dành cho xây dựng các cơng trình giao thơng là hạn hẹp và gặp nhiều khĩ khăn trong việc quy hoạch giải phĩng mặt bằng

đã gây ảnh hưởng khơng nhỏ đến nhịp độ phát triển kinh tế của thành phố nĩi riêng

và của cả nước nĩi chung Việc nâng cấp mở rộng các tuyến giao thơng như hiện nay chỉ là giải pháp tình thế, chưa mang lại hiệu quả cao Do đĩ việc xây dựng các cơng trình cầu vượt, các cơng trình đường trên cao là thực sự cần thiết để giải quyết vấn đề ùn tắt giao thơng như hiện nay

Thi cơng các cơng trình cầu vượt, cầu cạn, đường trên cao thì cơng nghệ thi cơng theo phương pháp đà giáo di động là một giải pháp cần được xem xét, lựa chọn vì những tính ưu việt của nĩ (đã được giới thiệu ở mục 1) Tuy nhiên, việc nghiên cứu và ứng dụng cơng nghệ này trong thực tế vẫn cịn khá mới mẻ ở nước ta, hiện nay chỉ mới ở giai đoạn khởi đầu

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ đáp ứng được nhu cầu thực tiễn nêu trên, giúp cho kỹ sư thiết kế và các nhà quản lý dự án hiểu rõ được cơ chế làm việc của cầu cong thi cơng bằng cơng nghệ đà giáo di động ðồng thời kết quả phân tích giúp cho kỹ sư thiết kế dự đốn được trường hợp nội lực bất lợi, vị trí bất lợi nhất trong kết cấu ở các giai đoạn thi cơng

3 Nội dung nghiên cứu của đề tài

ðề tài được thực hiện với các nội dung sau :

- Tổng quan về các cơng nghệ thi cơng cầu bê tơng cốt thép dự ứng lực liên tục nhiều nhịp

- Cơng nghệ thi cơng cầu bê tơng cốt thép dự ứng lực theo phương pháp đà giáo di động

Trang 21

- Giới thiệu các lý thuyết tắnh toán cầu cong

- Nghiên cứu ảnh hưởng của bán kắnh cong và chiều dài nhịp của công trình cầu thi công theo phương pháp ựà giáo di ựộng

- Kết luận và kiến nghị

4 Phạm vi nghiên cứu của ựề tài

đề tài ựược nghiên cứu cho cầu cong loại kết cấu nhịp liên tục với mặt cắt

ngang một hộp kắn, chiều cao không thay ựổi trên suốt chiều dài cầu Với sơ các sơ

ựồ bố trắ nhịp :

- Sơ ựồ cầu có 5 nhịp bằng nhau, chiều dài nhịp lần lượt là 40m, 45m, 50m, 55m, 60m và 65m Mỗi trường hợp chiều dài nhịp L nghiên cứu với các bán kắnh cong trên mặt bằng lần lượt R = 250m, 300m, 350m, 400m, và 500m

- Sơ ựồ cầu 5 nhịp có nhịp biên bằng 0.8L nhịp giữa, chiều dài nhịp giữa lần lượt là 40m, 45m, 50m, 55m, 60m và 65m Mỗi trường hợp chiều dài nhịp L nghiên cứu với các bán kắnh cong trên mặt bằng lần lượt R = 250m, 300m, 350m, 400m, và 500m

5 Một số hình ảnh thi công cầu cong bằng công nghệ ựà giáo di ựộng trên thế giới

Hình 0.1 Thi công tuyến ựường sắt trên cao ở đài Loan, gói thầu C250

Trang 22

Hình 0.2 Thi công cầu cong bằng công nghệ ựà giáo di ựộng

Hình 0.3 Thi công ựường cao tốc ở đài Loan, gói thầu C381

Trang 23

Hình 0.4 Thi công cầu cong bằng công nghệ ñà giáo di ñộng ở Trung Quốc

Hình 0.5 Thi công ñường trên cao ở Hàn Quốc

Trang 24

Công nghệ chế tạo bê tông cốt thép cường ñộ cao và dầm bê tông cốt thép dự

ứng lực ñược phát minh trên thế giới từ những năm ñầu của thế kỷ trước, thành tựu

này ñã ñược ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng cầu trên thế giới Từ khi công nghệ chế tạo dầm bê tông cốt thép dự ứng lực ra ñời, công nghệ thi công cầu cũng ñã có nhiều thành tựu phát triển vượt bậc; từ những kết cấu kiểu dầm giản ñơn thi công bằng công nghệ truyền thống: căng trước hoặc căng sau trên bệ cố ñịnh rồi lao lắp vào vị trí, ngày nay với nhiều công nghệ mới tiên tiến như ñúc ñẩy, ñúc hẫng, ñúc trên ñà giáo di ñộng, lắp trên ñà giáo di ñộng… có thể xây dựng ñược những nhịp cầu lớn, vượt xa giới hạn chiều dài nhịp của cầu giản ñơn truyền thống,

ñem lại hiệu quả kinh tế lớn về mặt kinh tế, kỹ thuật cũng như vẻ ñẹp kiến trúc công

trình

1.1.1 Công nghệ thi công cầu trên hệ thống ñà giáo cố ñịnh

ðây là công nghệ thi công ñược áp dụng lâu ñời nhất trong ngành xây dựng

cầu bê tông, hiện nay công nghệ này vẫn ñược sử dụng có hiệu quả trong những

ñiều kiện thích hợp như kết cấu nhịp không quá cao, nền ñất không quá yếu,… Việc ñúc dầm bê tông ñược tiến hành trong ván khuôn là bộ phận kết cấu ñược ñỡ bằng

hệ thống ñà giáo cố ñịnh tại vị trí mỗi nhịp Khi thi công kết cấu nhịp tiếp theo thì tất cả các công ñoạn tháo lắp bộ ván khuôn và hệ thống ñà giáo lại phải tiến hành từ

ñầu Ưu ñiểm của công nghệ thi công trên hệ thống ñà giáo cố ñịnh là an toàn, kết

cấu chịu lực theo một sơ ñồ duy nhất nên tiết kiệm ñược vật liệu và nâng cao chất lượng công trình Nhược ñiểm của công nghệ là thời gian thi công lâu; không có khoảng tĩnh không cho xe cộ, tàu thuyền qua lại khu vực ñang thi công; mặt khác

Trang 25

do hệ thống ñà giáo ñược lắp dựng trên ñịa hình tự nhiên nên phụ thuộc rất nhiều vào ñiều kiện ñịa chất, ñịa hình nơi xây dựng công trình Vì thế công nghệ này chỉ

áp dụng phù hợp cho các cầu có chiều dài nhịp ngắn, ít nhịp và thời gian xây dựng

ñòi hỏi không gấp rút, xây dựng ở nơi có ñịa chất tốt, ñịa hình tương ñối bằng

phẳng, cầu có kết cấu tĩnh ñịnh, có tiết diện ngang không phức tạp, bề ngang hẹp, trụ cầu không cao, khẩu ñộ nhịp nhỏ hơn 35m là hợp lý ñể áp dụng công nghệ này [3]

ñược hợp long bằng các ñoạn giữa Trong quá trình thi công, trên mỗi trụ cầu ñặt

hai xe ñúc, mỗi xe ñúc di chuyển và ñúc một nửa nhịp mỗi bên theo phương dọc cầu Tùy theo năng lực thiết bị xe ñúc mà mỗi phân ñoạn ñúc có thể dài từ 3.5m ñến 5m Việc ñúc các ñốt dầm sau sẽ lặp lại quá trình công nghệ như ñúc ñốt dầm trước thông qua việc ñiều chỉnh hệ ván khuôn phù hợp với mặt cắt và hình dáng của cầu Công nghệ ñúc hẫng phù hợp trong các trường hợp cầu có khẩu ñộ nhịp lớn, không hạn chế chiều cao trụ cầu Với công nghệ này chiều cao dầm và số lượng bó cáp thi công ñòi hỏi cao hơn, nhiều hơn so với dầm cầu thi công bằng các công nghệ khác nhưng tiến ñộ thi công nhanh, công trường gọn gàng và thiết bị phục vụ thi công

ñơn giản

a) Thi công cầu bằng công nghệ lắp hẫng b) Thi công cầu bằng công nghệ ñúc hẫng

Trang 26

và số lượng bó cáp nhiều hơn so với dầm thi công bằng công nghệ khác, chiều cao dầm không thay ñổi, chiều dài kết cấu nhịp bị hạn chế do năng lực của hệ thống thiết bị kéo ñẩy,… Cầu thi công bằng công nghệ này có kết cấu nhịp liên tục với khẩu ñộ nhịp hợp lý khoảng từ 35m ñến 60 m [3] Với công nghệ này khả năng tái

sử dụng hệ thống ván khuôn, bệ ñúc và công trình phụ trợ cao

Hình 1.2 Thi công cầu bằng công nghệ ñúc ñẩy 1.1.4 Công nghệ ñà giáo di ñộng

1.1.4.1 Sự ra ñời của công nghệ ñà giáo di ñộng

Từ những năm 1960, ý tưởng về một giải pháp công nghệ ñà giáo di ñộng lần

ñầu tiên xuất hiện ở một số nước phát triển như ðức, Pháp, Na Uy… trong một số

dự án xây dựng cầu cạn trên ñất liền Với công nghệ này, toàn bộ hệ thống kết cấu,

Trang 27

ựà giáo, ván khuôn truyền tải trọng trực tiếp lên mặt ựất thông qua hệ thống ựường

goòng ựã mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật rõ rệt, do giảm ựược nhân lực và khối lượng công việc cũng như rút ngắn ựược thời gian thi công Tuy nhiên công nghệ truyền tải trọng trực tiếp lên mặt ựất này vẫn còn tồn tại những hạn chế như: không thể áp dụng ựể thi công cầu vượt sông và cầu ựi qua vùng ựất yếu vì trên thực tế sơ

ựồ kết cấu của công nghệ áp dụng giống như sơ ựồ công nghệ ựà giáo cố ựịnh trong

giai ựoạn ựúc dầm, theo ựó trong quá trình ựổ bê tông phải sử dụng một khối lượng lớn hệ thống kết cấu ựà giáo chống ựỡ ván khuôn ựặt trên nền ựất

Giải pháp thi công cầu theo phương pháp ựà giáo di ựộng hoạt ựộng theo cơ chế truyền tải trọng qua trụ cầu ra ựời, nhằm hướng ựến mục tiêu hợp lý hóa sản xuất và cải tiến công nghệ ựể nâng cao hiệu quả kinh tế trong quá trình triển khai các dự án xây dựng công trình cầu, khắc phục nhược ựiểm của các công nghệ thi công cầu ựã tồn tại và tạo ựược lợi thế mới như: thời gian thi công nhanh, thi công cầu cạn trên ựịa hình phức tạp mà không cản trở ựến việc lưu thông qua lại của các phương tiện giao thông dưới cầu, ựặc biệt thắch hợp với việc thi công những công trình cầu cạn ựi qua vùng ựất yếu

1.1.4.2 Tình hình thi công cầu theo công nghệ ựà giáo di ựộng trên thế giới

Do những ựặc ựiểm mang tắnh lợi thế như ựã ựược ựề cập ở trên, nên từ những năm 1970 công nghệ thi công cầu theo phương pháp ựà giáo di ựộng ựã ựược nhiều nước trên thế giới áp dụng ựể xây dựng nhiều cầu bê tông cốt thép đi ựầu trong lĩnh vực áp dụng công nghệ ựà giáo di ựộng là các nước đức, Pháp, Na Uy, Bồ đào Nha, Hàn Quốc, đài Loan, Trung Quốc, Thụy điểnẦ Năm 1973 hãng NRS ựã thi công cầu Drammen (Na Uy) dài 600m với mô hình công nghệ ựẩy dưới ựúc trên, nhịp cầu dài 48m Chiều dài nhịp lớn nhất hiện nay thi công bằng công nghệ ựà giáo

di ựộng do hãng NRS thực hiện là 65m, tiết diện hình hộp ựơn rộng 25m (cầu San Hàn Quốc) Năm 2002 hãng Strukturas ựã cung cấp hệ thống công nghệ ựà giáo

Cha-di ựộng ựẩy dưới ựúc trên cho dự án Industrial Ring Road (Thái Lan) chiều dài nhịp dài nhất ựến 67.5m, chiều cao trụ 45m, với hệ thống thiết bị nặng 665kN/m Bảng

Trang 28

1.1 giới thiệu một số cầu trên thế giới thi công bằng công nghệ ñà giáo di ñộng

Bảng 1 1 Một số cầu trên thế giới thi công bằng công nghệ ñà giáo di ñộng

TT Tên nước

áp dụng

Năm

áp dụng

Tên cầu

Chiều dài cầu ( m )

Chiều rộng cầu (m)

Chiều dài nhịp ( m )

3 Malaysia 1994 Light Rail Transit 2 30,000 63

5 Hàn Quốc 1999 High speed Railway 100,000 14 40

10 Việt Nam 2003 Cầu Thanh Trì 1,400 16.1 50

11 Việt Nam 2005 Cầu Thủ Thiêm 45+13.5 12.5 45

12 Tây Ban Nha 2007 Vinao&Marnotes 1,000 14 51

Theo danh sách thống kê của hai hãng nỗi tiếng về chế tạo và cung cấp thiết bị phục vụ thi công bằng công nghệ ñà giáo di ñộng NRS và Strukturas, chiều dài nhịp thi công bằng công nghệ ñà giáo di ñộng từ 40m ñến 50m chiếm hơn 50% trong tổng số cầu áp dụng công nghệ này

Trang 29

1.1.4.3 Tình hình thi công cầu theo công nghệ ñà giáo di ñộng ở Việt Nam

Theo sau thành công của việc ứng dụng các công nghệ hiện ñại thi công cầu

bê tông cốt thép dự ứng lực như: công nghệ ñúc ñẩy, ñúc hẫng cân bằng, trong việc thi công một số cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp lớn Công nghệ ñà giáo di

ñộng cũng ñã ñược ứng dụng vào thi công một số công trình cầu như: Cầu Nam Ô,

Cầu Thanh Trì, Cầu Thủ Thiêm, …

Cầu bê tông cốt thép dự ứng lực Thanh Trì có chiều rộng rộng nhất Việt Nam

ñã áp dụng thành công công nghệ ñà giáo di ñộng (mặt cắt ngang dầm hộp kín rộng

33.1m, chiều dài cầu chính vượt sông Hồng dài 3084m), thời gian thi công hoàn

thành một nhịp 25 ngày, có khi rút ngắn chỉ còn 12 ngày

Hình 1.4 Thi công cầu Thanh Trì bằng công nghệ ñà giáo di ñộng

Trang 30

CHƯƠNG 2

CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC

THEO PHƯƠNG PHÁP ðÀ GIÁO DI ðỘNG

2.1 Tổng quát sơ ñồ nguyên lý của công nghệ ñà giáo di ñộng và tính năng của công nghệ

2.1.1 Tổng quát sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của công nghệ ñà giáo di ñộng

ðối với công nghệ ñà giáo di ñộng dầm bê tông cốt thép ñược ñúc trên hệ ñà

giáo ván khuôn Sau khi thi công xong phần ñúc bê tông, kéo căng cốt thép dự ứng lực và liên kết dầm, tiếp theo là di chuyển hệ ñà giáo ván khuôn ñến vị trí mới ñể

ñúc nhịp tiếp theo Tuy vậy, vấn ñề khó khăn nhất trong quá trình thực hiện công

nghệ là di chuyển ñược hệ thống ñà giáo ván khuôn qua trụ cầu, vì trên thực tế mặt

ñáy của hệ thống kết cấu này thường có cao ñộ thấp hơn so với cao ñộ của bề mặt

xà mũ trụ, nên trong quá trình di chuyển hệ dầm dọc và dầm ngang ñỡ ván khuôn cần phải ñược giải quyết ñể vượt qua trụ mà không gặp sự cản trở Ngoài ra, cần phải tính toán cấu tạo hệ dàn ñẩy sao cho phần chịu lực chính (phần chịu lực trọng lượng bê tông) phải ñủ ñộ cứng dưới tác dụng của tải trọng tĩnh khi ñúc và ổn ñịnh khi di chuyển Trong quá trình di chuyển mũi dẫn ñược bố trí cả ở phía trước và phía sau dàn chính

2.1.2 Tính năng cơ bản của công nghệ

Với ñặc ñiểm trọng lượng nhẹ, dễ dàng tháo lắp trong quá trình thi công với sự trợ giúp ñặc biệt của hệ thống nâng hạ thuỷ lực hoàn chỉnh Hệ thống ñà giáo di

ñộng có những tính năng nổi bật như sau:

- Có khả năng tái sử dụng lại hệ thống thiết bị từ công trình này ñến công trình khác từ ñó giảm ñược chi phí ñầu tư hệ thống nếu sử dụng lại hệ thống cho công trình có cùng quy mô

- Dễ dàng áp dụng cho các cầu với các loại sơ ñồ kết cấu nhịp giản ñơn hoặc liên tục, với nhiều loại mặt cắt ngang như hộp ñơn, hộp kép ðồng thời ñược áp

Trang 31

dụng cho các loại dầm với chiều dài nhịp từ 18m ñến 80m, trong ñó chiều dài áp dụng hợp lý từ 35m ñến 60m [3]

- Chiều dài cầu thường ñược áp dụng là không hạn chế Trong trường hợp chiều dài cầu lớn, có thể bố trí nhiều hệ thống ñể triển khai thi công nhiều mũi nhằm rút ngắn thời gian thi công

- Thời gian thi công thông thường cho một nhịp từ 7 ngày ñến 9 ngày [3]

- Có khả năng áp dụng cho các cầu nằm trên ñường cong với bán kính nhỏ nhất Rmin = 250m, ñộ dốc dọc cầu lớn nhất imax = 5%, ñộ dốc ngang cầu lớn nhất

Kết cấu dầm chính thường có hai loại: Hệ dầm thép hình tổ hợp hoặc hệ dàn thép Hệ dầm chính ñược cấu tạo theo kiểu dầm thép hình tổ hợp thường ñược cấu tạo bao gồm: hai dầm sườn ñược liên kết với nhau bằng các thanh giằng, dầm ngang

và thanh giằng có cấu tạo tấm phẳng ñể cấu tạo thành dầm chính có mặt cắt hình hộp hở hoặc hình hộp kín có hệ thanh giằng chống xoắn Hệ dầm chính ñược chia thành các phân ñoạn có kích thước phù hợp ñể dễ vận chuyển và ñược liên kết với nhau bằng bu lông cường ñộ cao Tại hai ñầu dầm có bộ nối kiểu chốt ñể liên kết mũi dẫn với dầm chính

Trang 32

a) Dầm chính dạng dàn thép b)Dầm chính dạng thép hình tổ hợp

Hình 2.1 Các dạng dầm chính

Hệ dầm chính gồm hai dầm Bản cánh dưới dầm hộp ñược gắn các ray, khi lao

hệ thống ñà giáo các ray này ñược ñỡ trên bàn trượt lao dầm

Trong quá trình ñổ bê tông hệ thống ñà giáo di ñộng ñược ñỡ trên bốn kích ñặt tại vị trí khung treo và hệ thống bàn trượt lao dầm ở trước và sau nhịp dầm cầu ñang thi công Dầm chính mang theo hệ ván khuôn ngoài và các xylanh thuỷ lực ñể ñảm bảo thuận tiện cho việc tháo lắp và ñiều chỉnh ván khuôn

Kết cấu dầm chính kiểu hệ dàn thép ñược cấu tạo theo dàn tam giác có liên kết chốt ở ñầu thanh Khi hệ ñà giáo ñang ở trạng thái dừng ñổ bê tông, cần phải bố trí dầm ngang ñỡ ván khuôn và gối ñỡ dầm chính ngay trên các nút dàn của dầm chính Khi hệ ñà giáo di chuyển, mọi tiết diện của thanh dàn biên dưới ñều phải ñi qua

ñỉnh trụ, ở ñó luôn có phản lực gối tác ñộng Trong trường hợp ñó, các thanh dàn

biên dưới không những chỉ chịu kéo hoặc nén mà còn phải chịu mô men uốn Vì vậy, dầm dọc chính cần ñược cấu tạo là một dàn gồm các nút chốt với cự ly các khoang ñủ nhỏ, hoặc một dàn có thanh biên dưới ñủ cứng, với các thanh khác vẫn làm việc theo sơ ñồ chốt ở hai ñầu của thanh ðể phù hợp với yêu cầu chịu lực như

ñã phân tích ở trên, có thể sử dụng hai dạng kết cấu dàn : Dàn tam giác có thanh

biên dưới cứng hoặc dàn hoa có cấu tạo theo nguyên lý chịu uốn tốt

Trang 33

2.2.2 Mũi dẫn

Mũi dẫn thông thường ñược thiết kế bằng vật liệu nhẹ như kết cấu dàn thép, mũi dẫn là kết cấu phụ trợ cho dầm chính, có tác dụng ñảm bảo an toàn cho hệ thống ñà giáo luôn ñược ñặt trên hai ñiểm ổn ñịnh và giảm bớt tĩnh tải của dầm chính khi làm việc ở trạng thái consol Trong công nghệ ñà giáo di ñộng, mũi dẫn

ñược bố trí ở trước và sau hệ thống, với cách bố trí như vậy sẽ tạo ñược trạng thái

làm việc ổn ñịnh, cụ thể : khi ñầu mũi dẫn sau trước khi ra khỏi trụ phụ thì ñầu mũi dẫn trước ñã ñặt trên trụ phụ phía trước Tuy nhiên, khi di chuyển ñến vị trí ñúc bê tông, hai mũi dẫn ñều nằm ở vị trí làm việc như dầm consol

a) Mũi dẫn của hệ ñà giáo loại ñẩy dưới b) Mũi dẫn của hệ ñà giáo loại ñẩy trên

Hình 2.2 Các dạng mũi dẫn 2.2.3 Dầm ngang

Dầm ngang ñược cấu tạo bằng kết cấu thép, dạng thép hình hoặc dạng dàn Dầm ngang kết hợp cùng với dầm chính, là kết cấu chịu lực trực tiếp của trọng lượng dầm bê tông cốt thép, thông qua hệ thống kích nâng ñỡ ñặt ở biên trên của dầm ngang hoặc thông qua hệ thống thanh treo cường ñộ cao ñối với hệ thống ñà giáo loại ñẩy trên

Trang 34

a) Dầm ngang dạng thép hình b) Dầm ngang dạng dàn thép

Hình 2.3 Các dạng dầm ngang

a) Dầm ngang ñỡ hệ ván khuôn bằng

kích thủy lực

b) Dầm ngang treo hệ ván khuôn bằng

thanh treo cường ñộ cao

Hình 2.4 Hệ thống kích thủy lực và thanh treo 2.2.4 Hệ thống bàn trượt lao dầm

Hệ thống bàn trượt lao dầm ñược ñặt trên hệ ñỡ ñà giáo là phần cốt yếu của hệ thống ñà giáo di ñộng, chúng có tác dụng ñỡ và ñịnh hướng cho hệ thống ñà giáo di

ñộng

Hệ thống bàn trượt lao dầm chính sẽ ñỡ hệ thống ñà giáo trong quá trình lao Khi ñổ bê tông kết cấu nhịp cầu, dầm chính ñược ñỡ bằng hệ thống kích thuỷ lực

Trang 35

ðối với hệ thống ñà giáo loại chạy dưới, hệ bàn trượt lao dầm có khả năng di

chuyển sang ngang nhờ các xylanh thuỷ lực ñể ñưa dầm chính ra, vào vị trí ñổ bê tông kết cấu nhịp Nhờ giá ñỡ hệ bàn trượt có khả năng xoay theo phương ngang mà việc chỉnh hướng lao của dầm chính ñược thực hiện dễ dàng

Hình 2.5 Thi công lắp ñặt bàn trượt

Có hai loại hệ bàn trượt: hệ bàn trượt với hệ thống lao bằng mô tơ thuỷ lực và

hệ bàn trượt với hệ thống lao thuỷ lực Hệ bàn trượt với hệ thống lao bằng mô tơ thuỷ lực có mô tơ thuỷ lực truyền ñộng vào bánh xe chủ ñộng có tác dụng ñịnh hướng và ñẩy dầm, chức năng của các bánh xe bị ñộng phía ngoài có tác dụng chống lại sự lệch của dầm chính còn có tác dụng ñảm bảo an toàn, các bánh xe này không có lực tác dụng khi hoạt ñộng bình thường

Hệ bàn trượt với hệ thống lao thuỷ lực, xy lanh thuỷ lực truyền lực ñẩy vào tim trục dầm chính, dầm ñược ñịnh hướng và lao trượt trên các tấm teflon hoặc lăn trên các bánh xe chủ Trong ñó bánh xe chủ có tác dụng chịu lực chính và bánh xe phụ có tác dụng như bánh xe bị ñộng của hệ bàn trượt với hệ thống lao bằng mô tơ thuỷ lực

Trang 36

ñược treo bởi hệ thống khung treo và truyền lực xuống phần kết cấu dầm cầu ñã ñủ

khả năng chịu lực

Khung chịu lực bằng thép hình ñược ñỡ trực tiếp tại các vị trí của sườn dầm kết cấu cầu Hệ khung này ñảm bảo các bộ thanh treo ñi qua lỗ chừa sẵn trên bản mặt cầu Khung treo ñược ñỡ trên hai kích thủy lực ñể có khả năng ñiều chỉnh cao

ñộ của hệ thống ñà giáo ván khuôn Chiều cao của khung treo tuỳ thuộc vào sự cần

thiết tĩnh không cho thiết bị phục vụ công tác thi công

Khi ñổ bê tông kết cấu nhịp, hệ hai kích dưới giá treo kết hợp với hai kích trên trụ ñỡ có tác dụng chịu toàn bộ tĩnh tải kết cấu và thiết bị thi công

Nói chung, khung treo của các loại hệ thống ñà giáo di ñộng có tác dụng truyền tĩnh tải thi công vào kết cấu nhịp dầm cầu ñã ñủ khả năng chịu lực, ñể tiết kiệm vật liệu cho kết cấu nhịp chính và sơ ñồ chịu lực của kết cấu nhịp dầm cầu trong thi công tương ứng với giai ñoạn khai thác

Hình 2.6 Các dạng khung treo 2.2.6 Trụ ñỡ

Trụ ñỡ ñược dùng trong hệ thống ñà giáo loại ñẩy trên ñúc dưới Giống như hệ

ñỡ ñà giáo lao dầm trong hệ thống ñà giáo loại chạy dưới, trụ ñỡ ñặt trên ñỉnh trụ ñược thiết kế ñể cùng các kích dưới khung treo truyền lực từ trên dầm chính xuống

nền móng mố trụ và phục vụ công tác lao hệ thống ñà giáo

Trang 37

Trụ ñỡ thường ñược thiết kế bằng kết cấu thép hình hoặc thép bản liên hợp,

ñược liên kết với trụ cầu bằng các thanh thép dự ứng lực nhằm ñảm bảo an toàn

trong quá trình lao hệ thống ñà giáo Trên trụ ñỡ ñược liên kết hệ bàn trượt, kích thuỷ lực có tác dụng ñịnh hướng, lao hệ thống ñà giáo ñến vị trí mong muốn

Hình 2.7 Bố trí trụ ñỡ hệ ñà giáo trên ñỉnh trụ cầu

Trụ ñỡ tại vị trí trụ cầu cuối nhịp dầm ñã ñổ bê tông, trong quá trình ñổ bê tông nhịp tiếp theo không có tác dụng lực Lúc này khung treo dưới dầm ngang ñầu tiên ở vị trí cuối nhịp trước cùng với trụ ñỡ cuối nhịp mới sẽ có tác dụng chịu toàn

bộ tải trọng trong quá trình thi công ñổ bê tông kết cấu nhịp Giai ñoạn này trụ ñỡ cuối sẽ ñược di chuyển, lắp dựng tại vị trí trụ ñầu tiên của chu trình mới

2.2.7 Hệ ñỡ ñà giáo

Hệ ñỡ ñà giáo ñược dùng trong hệ thống ñà giáo loại ñẩy dưới ñúc trên và loại

ñẩy dưới ñúc lưng chừng Hệ ñỡ ñà giáo ñược thiết kế ñể truyền lực từ trên dầm

chính xuống nền móng của trụ khi ñổ bê tông và di chuyển hệ thống Chúng ñược

bố trí ở hai mặt bên của trụ, thông thường hệ thống ñà giáo di ñộng có ba hệ ñỡ ñà giáo gắn phía trước, phía sau nhịp ñang ñúc và hệ ñỡ thứ ba rất cần thiết khi lao dầm ñược gắn ở trụ tiếp theo

Hệ ñỡ ñà giáo bao gồm các dầm hẫng thép hình ñặt theo phương ngang cầu và

ñược ñỡ bởi các thanh chống xiên Thanh ngang của hệ ñỡ ñược ñặt sâu vào trong

Trang 38

ñộ cao ñể liên kết chặt hai hệ ñỡ ñà giáo với nhau, từ ñó hệ ñỡ ñà giáo sẽ truyền lực

thẳng ñứng vào trụ

a) Hệ ñỡ ñà giáo truyền tải trọng trực tiếp

trên thân trụ cầu

b) Hệ ñỡ ñà giáo truyền một phần tải trọng

xuống ñài móng

Hình 2.8 Các dạng hệ ñỡ ñà giáo di ñộng

ðối với hệ ñỡ ñà giáo có kích thước ngang lớn thì hệ còn ñược liên kết với hệ

thanh treo lên ñỉnh trụ, thanh treo có thể bằng thép hình hay thép cường ñộ cao

a) Hệ ñỡ ñà giáo có thanh treo bằng thép

Trang 39

2.2.8 Hệ ván khuôn

Hệ thống ñà giáo di ñộng có khả năng tạo ñược dầm cầu với mặt cắt bất kỳ, kể

cả ñối với kết cấu có mặt cắt ñặc với chiều cao thay ñổi Riêng ñối với dầm hộp, công nghệ ñòi hỏi mặt cắt ngang có chiều cao không ñổi ñể có thể cơ giới hoá việc tháo lắp ván khuôn trong ðể nắm bắt ñược ñặc ñiểm và nguyên tắc hệ ván khuôn của hệ thống ñà giáo di ñộng, luận văn chỉ mô tả hệ ván khuôn ñối với kết cấu dầm hộp bao gồm hệ ván khuôn trong và hệ ván khuôn ngoài

2.2.8.1 Hệ ván khuôn trong

Hệ ván khuôn trong bao gồm ván khuôn trần, ván khuôn thành bên, và hệ thống phụ trợ Hệ ván khuôn ñược hình thành trên cơ sở lắp ghép nhiều phân ñoạn riêng biệt theo phương ngang cầu, dọc theo tim của kết cấu nhịp, chiều dài phân

ñoạn tùy thuộc vào ñặc ñiểm của kết cấu nhịp và ñược cấu tạo phù hợp với quá trình

ñổ bê tông và di chuyển Tuy nhiên, do tính chất của công nghệ, trong quá trình di

chuyển phải ñảm bảo không vướng trụ cầu Mỗi phân ñoạn, các tấm ván khuôn trần, ván khuôn thành bên và các kết cấu phụ trợ như: xà ñỡ chịu lực, xylanh thuỷ lực, …

ñược liên kết với xe goòng chạy bằng mô tơ thuỷ lực

Hệ thống ñường ray phục vụ sự di chuyển của xe goòng ñược ñặt trên các con

kê bê tông ñúc sẵn, với tổng chiều dài bằng 1.5 lần chiều dài nhịp ñúc và ñược luân chuyển trong quá trình ñúc kết cấu từ nhịp này ñến nhịp tiếp theo

a) Lắp dựng ván khuôn trong b) Di chuyển ván khuôn trong bằng ñường

goòng

Trang 40

Trong quá trình di chuyển xe goòng các tấm ván khuôn thành bên, ván khuôn trần và kết cấu phụ trợ ñược gấp lại, thu vào nhờ hệ thống các xylanh thuỷ lực, sao cho ñường bao của các phân ñoạn có kích thước nhỏ nhất có thể ñi qua các vị trí vách ngăn tại ñỉnh trụ của kết cấu nhịp dầm ðiều này dẫn ñến hạn chế trong việc cấu tạo vách ngăn của dầm cầu trên ñỉnh trụ

Sau khi vận chuyển các phân ñoạn ván khuôn vào vị trí, hệ các xy lanh sẽ kéo,

ñẩy trực tiếp các tấm ván khuôn trần, ván khuôn thành bên nhằm ñiều chỉnh hệ ván

khuôn trong vào vị trí hình dạng thiết kế Hệ thống các xylanh thuỷ lực ñược chia làm hai phần chính:

Phần thứ nhất: các xylanh ñược gắn kết cố ñịnh với xe goòng có tác dụng

kéo, ñẩy các ván khuôn thành bên, ván khuôn trần vào vị trí và sau khi ñịnh dạng xong phân ñoạn ván khuôn trong, các xylanh này cùng với xe goòng quay trở về vị trí xuất phát ban ñầu (nơi các phân ñoạn ván khuôn vừa ñược tháo ra từ nhịp ñúc trước) ñể chuẩn bị chuyên chở, lắp ñặt các phân ñoạn ván khuôn tiếp theo

Phần thứ hai: là hệ các xylanh liên kết các tấm ván khuôn thành bên, ván

khuôn trần với nhau và chúng kết hợp với các kết cấu phụ trợ giữ ổn ñịnh hệ ván khuôn trong suốt quá trình ñổ bê tông kết cấu nhịp

Các phân ñoạn ván khuôn ñược lắp ñặt và liên kết tuần tự từ xa ñến gần, theo chiều tiến của quá trình ñúc dầm

2.2.8.2 Hệ ván khuôn ngoài:

Hệ ván khuôn ngoài bao gồm ván khuôn sườn, ván khuôn ñáy, ván khuôn ñỡ bản cánh và hệ thống phụ trợ Hệ ván khuôn ñược chia thành các phân ñoạn riêng biệt theo phương ngang cầu và dọc theo tim của kết cấu nhịp, chiều dài phân ñoạn khoảng 6m trừ phạm vi trụ Các phân ñoạn ñược liên kết với dầm chính của hệ thống ñà giáo di ñộng và di chuyển theo khi lao dầm Khi lao dầm ñến vị trí nhịp ñổ

bê tông, hệ thống thủy lực sẽ di chuyển ngang theo hướng vào thân trụ ñể ñưa dầm chính và hệ ván khuôn ngoài vào vị trí Mỗi phân ñoạn ván khuôn sườn ñược liên

Định dạng
Số trang	189
Dung lượng	5,05 MB