Bài giảng xây dựng cầu 2 Kỹ thuật thi công cầu 2 .doc

Mục Lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 1 1.1 Tổng quan các công nghệ thi công kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép. 1 1.1.1.Phương pháp thi công đổ bê tông liền khối: 1 1.1.2.Phương pháp thi công lắp ghép: 5 1.2 Tổng quan các công nghệ thi công kết cấu nhịp cầu thép. 12 1.2.1 Thi công dầm thép đặc: 12 1.2.2 Thi công giàn thép: 15 1.3 Tổng quan về các công nghệ thi công kết cấu nhịp cầu treo và cầu dây văng 19 1.3.1 Thi công cầu treo dây xiên – Cầu dây văng 20 1.3.2 Thi công cầu treo dây võng– Cầu treo 22 1.4 Công trình phụ trợ trong xây dựng cầu 25 1.4.1 Vai trò của công trình phụ trợ trong thi công. 25 1.4.2 Phân loại công trình phụ trợ 26 CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 27 2.1 Xây dựng kết cấu nhịp cầu BTCT theo phương pháp đổ tại chỗ 27 2.1.1. Đà giáo cho xây dựng KCN. 27 2.1.2.Công tác Ván khuôn kết cấu nhịp 42 2.1.3.Công tác cốt thép. 45 2.1.4.Công tác đổ bê tông KCN 61 2.1.5.Tháo dỡ đà giáo ván khuôn 64 2.1.6.Công nghệ đúc hẫng. 66 2.1.7. Công nghệ đúc đẩy: 96 2.2 Xây dựng kết cấu nhịp cầu BTCT DƯL theo phương pháp lắp ghép 105 2.2.1 Công nghệ chế tạo dầm BTCT 105 2.2.2 Lắp dầm BTCT: 115 2.2.3Thi công dầm ngang, mối nối dọc, mặt cầu và hoàn thiện 140 2.2.4 Công nghệ lắp hẫng 144 2.2.5 Công nghệ lắp đẩy 144 Chương 3 XÂY DỰNG KẾT CẤU NHỊP CẦU THÉP 145 3.1 Xây dựng cầu dàn thép 145 3.1.1. L¾p r¸p t¹i chç dµn thÐp trªn trô t¹m vµ ®µ gi¸o . 145 3.1.2. Thi c«ng dµn thÐp theo ph­¬ng ph¸p l¾p hÉng: 147 3.1.2.5. C¸c c«ng nghÖ trong l¾p hÉng: 149 3.1.3. Thi c«ng dµn thÐp theo ph­¬ng ph¸p l¾p b¸n hÉng: 155 3.1.4. Lao däc dµn thÐp: 157 3.1.6. Chë næi dµn thÐp: 178 3.1.7. Hạ dầm xuống gối 179 3.2. thi c«ng kÕt cÊu nhÞp cÇu dÇm thÐp. 181 3.2.1. L¾p r¸p kÕt cÊu nhÞp trªn b·i. 181 3.2.2. Thi c«ng l¾p ®Æt dÇm thÐp b»ng cÇn cÈu 186 3.2.3. Lao kÐo däc dÇm thÐp trªn ®­êng tr­ît 192 3.2.4. Thi c«ng dÇm thÐp b»ng ph­¬ng ph¸p l¾p t¹i chç 205 3.2.5. Thi c«ng sµng ngang c¸c côm dÇm: 211 3.2.6. Thi c«ng b¶n bª t«ng mÆt cÇu 212 3.2.7. §iÒu chØnh néi lùc dÇm liªn hîp ThÐp BTCT 218 3.3. Tính toán lao dọc KCN cầu thép 226 3.3.1 Tải trọng tính toán 226 3.3.1 Tính toán lực kéo và lực hãm. 226 3.3.2 Tính toán sự phân bố áp lực trên đường lao kéo. 228 3.3.3 Tính toán số lượng con lăn trên đường lao kéo. 231 3.3.4 Tính toán ổn định chống lật khi lao kéo dọc. 231

Bài Giảng Kỹ thuật thi công cầu 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ THI

CÔNG KẾT CẤU NHỊP 1.1 Tổng quan các công nghệ thi công kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép.

Kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) kết hợp khả năng chịu nén tốt của bê tông và khả năngchịu kéo lớn của thép đặc biệt là thép cường độ cao, cùng với khả năng dễ tạo hình, giáthành thấp hơn nhiều so với cầu thép cả đầu tư xây dựng mới và bảo dưỡng Vì vậy kết cấuBTCT được áp dụng chủ yếu trong các công trình cầu trên thế giới Kết cấu nhịp cầu

BTCT được thi công theo 2 phương pháp là đổ bê tông liền khối và lắp ghép

1.1.1.Phương pháp thi công đổ bê tông liền khối:

- Là phương pháp mà kết cấu nhịp được đúc liền mạch không có mối nối Để đảm bảo

tính liền khối có thể tiến hành đúc toàn khối tức là thi công hoàn chình toàn bộ kết cấu

trong một đợt đổ bê tông hặc chia chiều dài kết cấu nhịp ra làm nhiều đốt và đổ bê tông

lần lượt từng đốt, đốt nọ liền mạch với đốt kia (vị trí ngừng đổ mạch ngừng) gọi là

phương pháp thi công phân đoạn hay chia kết cấu nhịp thành từng dầm được thi công riêng rẽ gọi là đúc phân phiến.

- Thi công đúc liền khối, kết cấu nhịp có thể đổ bê tông tại chỗ hoặc không tại chỗ trong

đó đổ bê tông tại chỗ là phổ biến

- Đúc tại chỗ là biện pháp thi công đổ bê tông liền khối kết cấu nhịp ngay tại vị trí thiết

kế Thi công đúc tại chỗ được tiến hành theo phương pháp toàn khối trên đà giáo cố địnhnếu lượng thi công không lớn và do cấu tạo của kết cấu nhịp bắt bược phải theo Nếukhối lượng thi công lớn kết cấu nhịp phải cắt khúc và tiến hành thi công phân đoạn theomột trong những biện pháp sau:

Bài Giảng Kỹ thuật thi công cầu 2

Thuật ngữ:

 Liền khối: Bê tông được gắn kết liên tục với nhau

 Toàn khối: Bê tông đúc cùng một đợt

 Đúc tại chỗ: Đúc ngay tại vị trí của kết cấu

 Nguyên nhịp: cả nhịp nguyên khối

 Phân phiến: Chia thành từng dầm

 Phân đoạn: Chia thành từng đốt

1.1.1.1.Thi công theo phương pháp đà giáo cố định:

Bài Giảng Kỹ thuật thi công cầu 2

Hình 1 3 Mô hình thi công KCN bằng phương pháp đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo

cố định.

 Đặc điểm của biện pháp:

-Đà giáo cố định bằng gỗ hoặc bằng thép bố trí ngay bên dưới của nhịp cần đổ bê tôngKhông đảm bảo tĩnh không dưới cầu, chịu ảnh hưởng bởi điều kiện tự nhiên (Địa hình, địa

chất, thủy văn ) Khi muốn di chuyển tới vị trí khác phải tháo dỡ hoàn toàn  Thi công

bằng đà giáo cố định đòi hỏi lượng lớn chi phí và nhân công

-Thi công đúc trên đà giáo cố định rất nhạy cảm với biến dạng của đà giáo, dễ phát sinh cácvết nứt trong quá trình bê tông ninh kết do biến dạng đà giáo Khi thi công phải có biệnpháp tạo độ vồng trước cho đà giáo

-Khi thi công kết cấu ứng suất trước phải áp dụng biện pháp kéo sau

-Sau khi bê tông đã đủ khả năng chịu được trọng lượng bản thân mới được tiến hành hạgiáo  thời gian thi công kéo dài

-Ưu điểm: thi công khá thuận lợi, không cần tay nghề công nhân bậc cao

 Phạm vi áp dụng:

-Thi công đổ bê tông trên đà giáo cố định có thể áp dụng cho tất cả các dạng kết cấu, mặtcắt và chiều dài nhịp tuy nhiên cần xem xét tới vấn đề kinh tế trong quá trình thi công Phổbiến áp dụng chủ yếu cho các cầu có kết cấu tĩnh định, có tiết diện ngang không phức tạp,

bề ngang hẹp với khẩu độ nhịp hợp lý ≤ 35m và cầu ít nhịp

1.1.1.2.Thi công đúc tại chỗ trên đà giáo di dộng MSS: Movable Scaffolding System

- Công nghệ này thuộc phương pháp đổ bê tông tại chỗ Sau khi thi công xong một nhịp,

toàn bộ hệ thống ván khuôn và đà giáo được lao đẩy tới nhịp tiếp theo và bắt đầu công

đoạn thi công như nhịp trước, cứ như vậy theo chiều dọc cầu cho đến khi hoàn thành kếtcấu nhịp

- Đà giáo di động là hệ thống dầm thép hay giàn thép có chân kê lên các trụ chính đã xâydựng trước đó Trên các dầm này có hệ thống để treo ván khuôn hoặc đỡ ván khuôn

- Hệ thống đà giáo di động được phát triển từ hệ đà giáo cố định truyền thống Đối với cầu

có kết cấu nhịp dài và điều kiện địa chất, địa hình phức tạp đòi hỏi xem xét về giá thànhlắp dựng, tháo lắp hệ thống đà giáo và ván khuôn kết cấu dầm thì việc áp dụng công nghệnày giúp giảm tối đa giá thành lắp dựng và thời gian chu kỳ thi công bằng việc di chuyểntoàn bộ hệ thống đà giáo, ván khuôn từ một nhịp đến nhịp tiếp theo

BM Công trình

Hình 1 2 Bố trí mặt bằng thi công KCN trên đà giáo cố định

KTTC cầu 2 -3

Bài Giảng Kỹ thuật thi công cầu 2

Hình 1 4 Thi công KCN bằng phương pháp đúc tại chỗ trên đà giáo di động - MSS

 Đặc điểm công nghệ:

-Với công nghệ này trong quá trình thi công ta vẫn tạo được tĩnh không dưới cầu cho giaothông thủy bộ, mặt khác không chịu ảnh hưởng của điều kiện địa hình, thuỷ văn và địa chấtkhu vực xây dựng cầu

-Kết cấu nhịp cầu có thể thực hiện theo sơ đồ chịu lực là dầm giản đơn và liên tục nhiềunhịp với chiều cao dầm có thay đổi hoặc không thay đổi

-Tuy nhiên các công trình phụ trợ của công nghệ này còn khá cồng kềnh: Giàn đẩy, trụ tạm,mũi dẫn nhưng với tính chất vạn năng của công nghệ có thể cải tiến được nhược điểm nàynhư chế tạo: giàn cứng chuyên dụng dùng cho nhiều nhịp, nhiều kết cấu, kết hợp giàn cứngvới mũi dẫn, thân trụ tạm lắp ghép và di chuyển được với trọng lượng nhỏ, dễ giàng tháolắp khi thi công, có thể sử dụng cho công trình khác cùng quy mô

-Chiều dài nhịp thực hiện thuận lợi và hợp lý trong phạm vi từ 3560 m Chiều dài nhịpbiên 0,8L Số lượng nhịp trong một cầu về nguyên tắc là không hạn chế vì chỉ cần lực đẩydọc nhỏ và không tích lũy tiến qua các nhịp

 Phạm vi áp dụng:

-Dễ giàng áp dụng cho các cầu với các loại sơ đồ kết cấu nhịp và các loại mặt cắt ngang(hộp đơn, hộp kép, Doube -T ) Đồng thời được áp dụng cho các loại dầm với chiều dàinhịp từ 18  80 m trong đó chiều dài áp dụng hợp lý 35  60m

- Chiều dài cầu thường được áp dụng từ 500 mét đến vài kilômét Trong trường hợpchiều dài cầu lớn hơn, có thể triển khai thi công nhiều mũi bằng việc bố trí thêm nhiều hệthống MSS

1.1.1.3.Thi công theo phương pháp đúc đẩy:

Hình 1 5 Thi công kêt cấu nhịp theo công nghệ đúc đẩy

Bài Giảng Kỹ thuật thi công cầu 2

-Đúc đẩy thuộc phương pháp đổ bê tông liền khối thuộc nhóm thi công phân đoạn nhưngkhông thực hiện tại chỗ mà kết hợp đúc liền khối và lao dọc trên đường trượt

- Kết cấu nhịp thi công theo phương pháp đúc đẩy được chia làm nhiều đốt bằng nhau vàđược đúc trên cùng 1 vị trí ở 1 phía của đầu cầu, đốt nào đúc xong rồi được đẩy ra khỏi bệđúc để lấy vị trí đúc đốt tiếp theo nối liền mạch với đốt trước, trước khi đẩy ra khỏi bệ đúcđược kéo cốt thép DUL nối tiếp với các bó của đốt trước

 Đặc điểm công nghệ:

- Mặc dù công nghệ có ưu điểm: thiết bị di chuyển cấu kiện khá đơn giản, tạo được tĩnhkhông dưới cho các công trình giao thông thủy bộ dưới cầu và không chịu ảnh hưởng lớncủa lũ nhưng công trình phụ trợ lại phát sinh nhiều như: bệ đúc, mũi dẫn và trụ tạm… -Chiều cao dầm và số lượng bó cáp DƯL nhiều hơn so với dầm thi công bằng công nghệkhác, mặt khác chiều cao dầm không thay đổi để tạo đáy dầm luôn phẳng nhằm đẩy trượttrên các tấm trượt đồng thời chiều dài kết cấu nhịp bị hạn chế do năng lực của hệ thống kéođẩy

 Phạm vi áp dụng

- Cầu thi công bằng công nghệ này có kết cấu nhịp liên tục với khẩu độ nhịp lớn nhất hợp lýkhoảng từ 35 - 60m Với công nghệ này khả năng tái sử dụng hệ thống ván khuôn, bệ đúc

và kết cấu phụ trợ cao

1.1.1.4.Thi công theo phương pháp đúc hẫng:

- Đúc hẫng thuộc phương pháp đổ bê tông tại chỗ theo phân đoạn từng đợt, quá trình xâydựng kết cấu nhịp dần từng đốt theo sơ đồ hẫng cho tới khi nối liền thành các kết cấu nhịpcầu hoàn chỉnh Có thể thi công hẫng từ trụ đối xứng ra 2 phía hoặc hẫng dần từ bờ ra

 Đặc điểm công nghệ:

-Việc đúc hẫng từng đốt trên đà giáo di động giảm được chi phí đà giáo Ván khuôn đượcdùng lại nhiều lần với cùng một thao tác lặp lại sẽ làm giảm chi phí nhân lực và nâng caonăng suất lao động

-Phương pháp đúc hẫng thích hợp với việc xây dựng các dạng kết cấu nhịp có chiều cao mặtcắt thay đổi, khi đúc các đốt dầm chỉ cần điều chỉnh cao độ ván khuôn đáy dầm cho phùhợp Mặt cắt kết cấu nhịp đúc hẫng có thể là hình hộp, bản chữ nhật hay dầm có sườn Việcthay đổi chiều cao tiết diện cho phép sử dụng vật liệu kết cấu một cách hợp lý giảm đượctrọng lượng bản thân kết cấu và cho phép vượt các nhịp lớn (cầu Hamana ở Nhật bản thicông đúc hẫng vựơt nhịp tới 240m)

-Trong trường hợp xây dựng các cầu có sơ đồ kết cấu hợp lý thì quá trình đúc hẫng tạo ra sựphù hợp về trạng thái làm việc của kết cấu trong giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác.Điều này làm giảm số lượng các bó cáp phục vụ thi công dẫn đến việc hạ giá thành côngtrình do không phải bố trí và căng kéo các bó cáp tạm thời

-Phương pháp thi công hẫng không bị phụ thuộc vào không gian dưới cầu do đó có thể thicông trong điều kiện sông sâu, thông thuyền hay xây dựng các cầu vượt qua thành phố, cáckhu công nghiệp mà không cho phép đình trệ sản xuất hay giao thông dưới công trình.-Tuy nhiên việc đúc hẫng kết cấu trong điều kiện hẫng kém ổn định, mặt bằng chật hẹp đòihỏi phải có trình độ tổ chức tốt, trang thiết bị đồng bộ, cũng như trình độ công nhân phùhợp mới có thể đảm bảo chất lượng công trình

 Phạm vi áp dụng

Bài Giảng Kỹ thuật thi công cầu 2

-Phương pháp này có thể áp dụng thích hợp để thi công các kết cấu nhịp cầu liên tục cầudầm hẫng, cầu khung hoặc cầu dây xiên có dầm cứng BTCT dạng mặt cắt thường là hìnhhộp Đối với cầu dầm có thể xây dựng nhịp dài từ 70 - 240m, nếu là cầu dây xiên dầm cứng

có thể vượt nhịp từ 200 - 350m

Bảng 1.1 Tóm tắt đặc điểm chủ yếu các công nghệ

1.1.2.Phương pháp thi công lắp ghép:

-Biện pháp thi công lắp ghép sử dụng các cấu kiện từ nơi khác đưa đến nối ghép lại thànhkết cấu nhịp bằng mối nối thi công có gắn bằng vữa bê tông hoặc không gắn vữa nhưng cónối cốt thép

- Các cấu kiện đúc sẵn là bộ phận kết cấu nhịp được chế tạo trong xưởng hoặc ngay trên bãiđúc công trường

-Theo hình thức phân chia kết cấu nhịp thành các cấu kiện đúc sẵn có 2 phương pháp làphân đốt và phân phiến

 Phương pháp phân phiến là KCN được phân ra thành từng dầm, từng bản riêng cóchiều dài bằng nguyên 1 nhịp được chế tạo sẵn và lắp đặt trên gối sau đó được nối vớinhau bằng các mối nối dọc cầu Mối nối giữa các cấu kiện phân phiến được thực hiệnbằng mối nối kho hoặc ướt Mối nối ướt có để cốt thép chờ là cốt thép thường và sử dụng

đổ lấp bằng vữa bê tông, mối nối khô là mối nối bằng cốt thép UST hoặc là hàn nối cácbản thép được đặt sẵn không cần đổ lấp bê tông chỉ gắn bằng vữa bê tông mác cao

 Phương pháp phân đốt KCN hoặc dầm chủ được chia thành nhiều đốt ngắn đúc sẵnsau đó ghép lại với nhau thành nhịp nguyên vẹn tại chỗ hoặc thành phiến dầm bằngnhững mối nối ngang, ở mối nối ngang giữa những cấu kiện phân đốt bắt bược phải nốicốt thép DUL nhưng có thể không cần cốt thép thường

-Theo biện pháp lắp đặt các cấu kiện đúc sẵn lên nhịp phân loại phương pháp thi công lắpghép:

 Thi công lắp ghép các phiến dầm đúc sẵn

 Thi công dầm cắt khúc sâu táo

Bài Giảng Kỹ thuật thi công cầu 2

 Thi công lắp hẫng

 Thi công lắp đẩy

 Thi công toàn nhịp: Full span

1.1.2.1.Thi công lắp ghép các phiến dầm đúc sẵn

a, Thi công lao lắp bằng cần cẩu:

- Các cấu kiện đã chế tạo sẵn trong xưởng hoặc trên bãi đúc, sau khi vận chuyển ra ngoàicông trường sử dụng cần cẩu đưa vào vị trí trên đỉnh trụ

 Đặc điểm công nghệ:

-Tiến độ thi công nhanh chóng rút ngắn thời gian thi công, tính kinh tế cao

-Không phải xây dựng hệ đà giáo trụ tạm

-Tốn chi phí lắp dựng bãi đúc đầu cầu và bố trí đường công vụ

-Cần cẩu phải có đủ sức nâng cần thiết

 Áp dụng:

-Khi thi công KCN giản đơn

-Có vị trí đứng cho cần cẩu để lấy các cụm dầm và đặt lên nhịp

-Theo vị trí cẩu phân loại có 2 phương pháp thi công:

Cẩn cẩu chạy trên

Cầu cẩu chạy dưới

b,Thi công lao lắp bằng

giáo lao( giá 3 chân, giá

Bài Giảng Kỹ thuật thi công cầu 2

Hình 1 8 Thi công lao lắp bằng giá long môn

Hình 1 9 Thi công lao lắp bằng giá Pooc tic

1.1.2.2.Thi công dầm cắt khúc sâu táo

-Kết cấu nhịp được chia thành nhiều đốt đúc sẵn, khi lắp ráp các đốt đồng thời treo lên tại vịtrí nhịp bằng giá lắp rồi luồn cốt thép qua các rãnh kín và căng kéo các đốt lại với nhaubằng mối nối mộng ghép chống cắt mà không cần một chất kết dính nào

-Đặc điểm của dầm thi công theo biện pháp cắt khúc sâu táo là dầm có chiều cao không đổi,

sơ đồ kết cấu giản đơn hoặc liên tục Chiều dài nhịp từ 35-60m

-Biện pháp phù hợp với dạng cầu vượt, cầu cạn, yêu cầu thi công ít ảnh hưởng tới khônggian dưới cầu hoặc cần tiến độ thi công nhanh

Hình 1 10 Thi công lao lắp bằng giá 3 chân

Hình 1 11 Thi công kết cấu nhịp đường sắt đô thị 1- Thành phố Hồ Chí Minh,

tuyến Bến Thành – Suối Tiên theo công nghệ sâu táo

1.1.2.3.Thi công lắp hẫng

- Lắp hẫng cân bằng về nguyên tắc được thực hiện tương tự như đúc hẫng tức là kết cấuđược chia thành nhiều đốt và lần lượt lắp nối lại với nhau đối xứng qua mặt cắt đỉnh trụ,việc khác nhau là các đốt dầm đã được đúc sẵn

Hình 1 12 Thi công kết cấu nhịp theo phương pháp lăp hẵng cân bằng

- Đặc điểm của phương pháp: Giống như phương pháp đúc hẫng cân bằng, tuy nhiên kếtcấu bê tông được đúc sẵn trong xưởng nên chất lượng tốt hơn Đối với kết cấu lắp ghép vấn

đề đảm bảo hình dạng kết cấu nhịp chính xác và ép xít với nhau giữa các đốt dầm cần phảiđược chú trọng

- Dựa vào hình thức sử dụng phương tiện cẩu lắp mà chia thành 3 biện pháp nhỏ:

 Lắp hẫng bằng cẩu công xon

Hình 1 13 Lắp hẫng bằng cẩu công xon

Lắp hẫng bằng giá lao

Hình 1 14 Lắp hẫng bằng giá lao

Lắp hẫng bằng cần cẩu tay với

Hình 1 15 Lắp hẫng bằng cần cẩu tay với.

1.1.2.4.Thi công lắp đẩy.

-Tương tự phương pháp thi công đúc đẩy chỉ khác ở chi tiết dầm được đúc tại chỗ ở đượcđúc sẵn

1.1.2.5 Thi công toàn nhịp: Full span

-Đối với các nhịp dầm giản đơn thi công theo phương pháp lắp ghép người ta thường chiakết cấu nhịp thành nhiều phiến dầm hoặc các đốt dầm nhỏ với khối lượng không vượt quá

80 tấn để có thể sử dụng các dạng giá lao cầu kể trên khi lao lắp Tuy nhiên đối với nhữngcầu có chiều dài nhịp dẫn lớn hoặc khi xây dựng những cấu trên cạn với rất nhiều nhịp liêntiếp nhau Hiện nay người ta lại thiên về việc sử dụng một phiến dầm hộp cho cả mặt cắt

ngang cầu, chiều dài một nhịp có thể lên tới 55m, khi đó trọng lượng của mỗi dầm 600-900tấn kỷ lục là dầm cầu vượt vịnh Hàng Châu – Trung Quốc 1430 tấn.

-Để thi công toàn nhịp có trọng lượng lớn cần đòi hỏi năng lực của thiết bị cẩu lắp Dựa vàohình thức thiết bị cẩu lắp chia thành 2 biện pháp:

Lắp ghép bằng giá 3 chân:

a, Kiểu có chân chống giữa cố định

b, Kiểu có chân chống giữa co lênHình 1 16 Lắp ghép bằng giá 3 chân:

 Lao lắp bằng giá 2 chân:

Hình 1 17 Lao lắp bằng giá 2 chân:

1.2 Tổng quan các công nghệ thi công kết cấu nhịp cầu thép.

-Cầu thép được chia làm 5 loại căn cứ theo cấu tạo của dầm chủ: Cầu dầm đặc, cầu giàn,cầu khung, cầu vòm và cầu treo Trong đó cầu dầm đặc và cầu giàn thép áp dụng nhiềunhất do khẩu độ vượt nhịp phổ biến, kết cấu nhịp có cấu tạo và biện pháp thi công đơn giản

so với những dạng cầu khác

-Các loại kết cấu cầu thép đều được chế tạo trong xưởng kết cấu thép hoặc trong nhà máysản xuất dầm cầu chuyên dụng Từ thép vật tư, qua các công đoạn gia công người ta chế

tạo ra những bộ phận của mặt cắt sau đó các bộ phận này được lắp ghép lại với nhau vàthực hiện các mối ghép bằng hàn hoặc bằng đinh tán để tạo ra nhưng cấu kiện có tiết diện

tổ hợp và cấu tạo hình học như thiết kế

- Việc thi công kết cấu nhịp có 2 giai đoạn chính là lắp và đặt

Đặt là hạ kết cấu đã lắp xong từ kết cấu nâng đỡ xuống gối chính trên mố trụ

Lắp là việc thực hiện lắp đặt các bộ phận lại với nhau

-Dựa vào vị trí lắp mà người ta phân chia ra thành lắp tại chỗ hoặc lắp không tại chỗ

-Các bộ phận tháo rời chế tạo sẵn trong xưởng là một đoạn dầm cầu, một thanh giàn, mộttiếp điểm… được gọi là một cấu kiện thép Kích thước của mỗi cấu kiện phải được giớihạn trong khả năng chuyên chở của các phương tiện vận tải

1.2.1 Thi công dầm thép đặc:

1.2.1.1 Thi công lắp đặt bằng cần cẩu:

-Việc thi công lắp đặt dầm thép đặc bằng cầu cẩu tương tự như thi công dầm bê tông cốtthép, thuộc phương pháp lắp tại chỗ

-Các dầm thép được lắp ráp thành từng nhịp một và được liên kết lại với nhau thành cụmdầm, số lượng dầm trong một cụm dầm tối thiểu là 2 dầm Đối với cần cẩu có năng lực lớnthì có thể lắp ráp nguyên cả 1 nhịp dầm

Hình 1 18 Lao lắp ngang bằng cần cẩu trên cạn

Hình 1 19 Lao lắp dọc bằng cần cẩu – Lao lắp bằng cần cẩu chạy trên

Hình 1 20 Lao lắp ngang bằng cần cẩu bằng hệ nổi

1.2.1.2 Lao kéo dọc dầm thép trên đường trượt:

Hình 1 21 Lao kéo dọc kết cấu nhịp dầm thép

-Lao kéo dọc cầu thép thuộc biện pháp lắp không tại chỗ, kết cấu nhịp di chuyển vượt quacác khoảng cách trung gian để gác lên trên đỉnh trụ nhờ lực kéo và hệ thống đường trượt.-Hệ thống đường trượt bao gồm đườn trượt dưới và đường trượt trên.

 Đường trượt dưới đặt ở vị trí cố định trên đỉnh mố, trụ và nền đường đầu cầu

 Đường trượt trên lắp ở đáy dầm biên của mỗi cụm dầm

-Sử dụng hệ thống ròng rọc và tời kéo nhịp lao sang bờ bên kia, khi đó đường trượt trên dichuyển dọc lên đường trượt dưới, ra tới vị trí từng cụm dầm được sàng ngang từ đườngtrượt vào vị trí gối

-Trong lao kéo dọc, kết cấu nhịp được chia thành từng cụm dầm, mỗi đợt chỉ lao một cụmdầm, mặt cắt ngang kết cấu nhịp chia làm bao nhiêu cụm thì sẽ tiến hành lao bấy nhiêu lần.Các nhịp giản đơn được nối liên tục và lao kéo trong cùng 1 đợt Những mối nối tạm giữacác nhịp khi lao ra tới nơi sẽ được tháo bỏ, các dầm tách rời nhau ra rồi được sàng nhanhvào vị trí kê trên gối

-Dựa vào việc sử dụng kết cấu phụ trợ phân thành 3 loại:

 Lao kéo dọc có mũi dẫn

 lao kéo dọc có trụ tạm

 Lao kéo kết hợp cả mũi dẫn và trụ tạm

-Không vi phạm thông thuyền trong quá trình thi công kết cấu nhịp

-KCN được lắp ráp trên bãi lắp đầu cầu nên đảm bảo chất lượng tốt

-Phải xây dựng hệ thống trụ tạm, đường trượt con lăn phục vụ trong quá trình lao kéo rấtphức tạp và tốn kém

-Phải chuẩn bị hệ thống dây cáp, tời múp và hố thế trong quá trình lao kéo

-Việc tính toán kiểm soát nội lực và biến dạng của KCN theo từng bước thi công rất phứctạp

-Khi thi công tại sông phải đảm bảo vấn đề giao thông đường thủy và không cho phép thuhẹp dòng chảy

-Khi thi công KCN liên tục hoặc KCN giản đơn có nhiều nhịp

1.2.1.3 Thi công kết cấu nhịp dầm thép đặc theo biện pháp lắp ráp tại chỗ.

-Sau khi các cấu kiện thép được lắp ráp thành từng đốt trên bãi sẽ được vận chuyển ra vị trínhịp và dùng cần cẩu đưa lên lắp ráp thành kết cấu nhịp ngay tại vị trí kê gối Dầm chủđược chia thành nhiều đốt, các đốt được nối lại với nhau bằng mối nối thi công theo hìnhthức hàn hoặc bu lông cường độ cao

 Phân loại:

a,Lắp tại chỗ trên đà giáo hoặc trên các trụ tạm

Hình 1 22 Lắp tại chỗ kết cấu nhịp dầm thép trên đà giáo hoặc trên trụ tam

b, Lắp tại chỗ theo phương pháp hẫng

Hình 1 23 Lắp tại chỗ kết cấu nhịp dầm thép theo phương pháp hẫng.

a, Lắp bán hẫng b,Lắp hẫng cân bằng

1.2.2 Thi công giàn thép:

1.2.2.1 Lắp ráp giàn thép trên đà giáo và trụ tạm:

-Lắp ráp trên đà giáo và trụ tạm là biện pháp thi công kết cấu nhịp theo phương pháp lắp ráptại chỗ Sau khi lắp ráp xong giàn thép được hạ xuống gối, như vậy biện pháp thi công chỉgồm có 2 giai đoạn là lắp và đặt

-Biện pháp thi công này có nhược điểm là chi phí nhiều cho đà giáo, trụ tạm

- Áp dụng biện pháp này khi chiều cao trụ không lớn, địa chất tốt có thể sử dụng móng khốihoặc rọ đá nhịp thuộc phần bãi sông hoặc nền đầu cầu chật hẹp, cong không tiện cho việc

tổ chức bãi lắp

a, Lắp ráp trên trụ tạm

- Tại mỗi vị trí nút giàn kê một trụ tạm

Hình 1 24 Lắp đăt dàn thép trên trụ tam

b, lắp ráp trên đà giáo:

Hình 1 25 Lắp đặt giàn thép trên đà giáo

Đà giáo dạng giàn và Đà giáo dạng dầm

-Khi điều kiện xây dựng khó khăn có thể giảm bớt trụ bằng cách sử dụng nhịp dầm bắc quacác trụ tạm làm thành đà giáo tạo mặt bằng lắp ghép tại chỗ Cần cẩu di chuyển trên mặtsàn đà giáo

1.2.2.2 Lắp ráp giàn thép theo biện pháp lắp hẫng:

-Biện pháp hẫng được sử dụng phổ biến trong thi công kết cấu nhịp vì nó có đặc điểm là sửdụng ngay phần nhịp đã thi công làm việc như công xon để chịu tải trọng thi công và trọnglượng bản thân của những phần còn lại của kết cấu nhịp sẽ được nối tiếp vào nó

-Đặc điểm: Giảm chi phí kết cấu đà giáo, tiến độ thi công nhanh ít chiếm dụng không gian

và mặt bằng thi công

-Trong lắp hẫng có lắp hẫng cân bằng: Nhịp được thi công hẫng đối xứng về 2 phía của trụhoặc về 2 đầu nhịp, tải trọng thi công là cân bằng nhau.Theo phương pháp này đầu tiên lắptrước một số khoang để làm đối trọng, sau đó tiếp tục lắp hẫng về hai phía Trong quá trìnhlắp không dùng thêm trụ tạm

Hình 1 26 Lắp hẫng cân bằng kết cấu nhịp giàn thép 1.Đà giáo; 2.trụ tạm; 3.Đà giáo mở rộng trụ; 4.Thanh giàn nối tạm; 5.Cần cẩu

-Lắp hẫng không cân bằng: Nhịp được lắp hẫng về 1 phía hay còn gọi là lắp bán hẫng Theophương pháp này đầu tiên phải lắp một số khoang để làm đối trọng, các khoang này thườngđược lắp trên đà giáo Các khoang còn lại được lắp hẫng, tuỳ theo đoạn hẫng còn lại màphải bố trí thêm trụ tạm để bảo đảm ổn định chống lật khi lắp

Hình 1 27 Thi công KCN cầu giàn lắp bán hẫng.

1.2.2.2 Lao kéo dọc giàn thép:

-Là một biện pháp thi công phổ biến áp dụng đối với kết cấu nhịp cầu giàn thép Trong thicông có thể sử dụng mũi hoặc trụ tạm để đảm bảo ổn định cho nhịp lao

-Giàn thép được lắp ráp hoàn chỉnh trên bãi lắp đầu cầu hoặc trên các trụ tạm, phía trước cólắp mũi dân Hệ thống đường trượt gồm có đường trượt trên gián đoạn bố trí ở tại các vị trínút dưới và các đường trượt dưới bố trí gián đoạn ở trên các đỉnh trụ tạm, trụ chính và liêntục nền đường đầu cầu Sau khi lắp đặt xong các hệ thống đường trượt thì hạ kết cấu nhịp

đã lắp từ các điểm kê trên chồng nề xuống đường trượt Dùng hệ thống tời múp và hố thế

để kéo đưa giàn tiến lên phía trước ra vị trí nhịp

-Trong trường hợp có nhiều nhịp, người ta lắp 1 nhịp trước sau đó lao lắp nhịp này gác lêntrên trụ tạm hoặc trụ chính sao cho ở vị trí đảm bảo ổn định chống lật để giải phóng bãi lăp,tiến hành lắp ráp nối tiếp nhịp sau vào với nhịp trước thành nhịp liên tục bằng liên kết tạmnếu là nhịp giản đơn Kết hợp lao và lắp cho tới khi lắp ráp hoàn chỉnh thì lao kéo đến vị tríthiết kế và hạ xuống chồng nề

Hình 1 28 Thi công lao kéo dọc kết cấu nhịp dàn thép

-Không vi phạm thông thuyền trong quá trình thi công kết cấu nhịp.

-KCN được lắp ráp trên bãi lắp đầu cầu nên đảm bảo chất lượng tốt

-Phải xây dựng hệ thống trụ tạm, đường trượt con lăn phục vụ trong quá trình lao kéo rấtphức tạp và tốn kém

-Phải chuẩn bị hệ thống dây cáp, tời múp và hố thế trong quá trình lao kéo

 Áp dụng:

-Khi thi công tại sông phải đảm bảo vấn đề giao thông đường thủy và khôngcho phép thuhẹp dòng chảy

-Khi thi công KCN cầu dàn liên tục hoặc giản đơn

1.2.2.3 Thi công dàn thép theo phương pháp chở nổi

-Phương pháp chở nổi còn gọi là phương pháp lao ngang trên trụ hệ nổi thuộc nhóm biệnpháp đưa kết cấu nhịp giàn đã lắp ráp sẵn lên nhịp bằng cách di chuyển ngang từ phía bêncạnh vào vị trí tim cầu

Hình 1 29 Thi công dàn thép theo phương pháp chở nổi

1.2.2.4 Lao kéo ngang giàn thép:

Hình 1 30 Thi công dàn thép bằng biện pháp lao ngang

-Lao kéo ngang giàn thép kết cấu giàn thép được lắp ráp trên đà giáo hoặc trụ tạm nằm ngaybên cạnh và song song với tim cầu Giữa đà giáo và trụ trính có đường trượt nối với nhau.Giàn thép sau khi lắp đặt hoàn chỉnh thì hạ xuống 2 vệt đường trượt và di chuyển ngangsang trụ chính và hạ xuống gối

-Biện pháp lao ngang áp dụng phổ biến trong trường hợp thay thế giàn thép cũ đang khaithác nhất là với cầu đường sắt thời gian ngừng để thi công rất ngắn từ 4-6 giờ

1.3 Tổng quan về các công nghệ thi công kết cấu nhịp cầu treo và cầu dây văng

-Câu dây( dây xiên – dây võng) là kết cấu liên hợp giữa dây và dầm hoặc dàn, bộ phận chịulực chính của cầu dây là dây cáp hoặc dây xích đỡ hệ mặt cầu (dầm hoặc dàn)

- Có thể phân cầu dây thành 2 loại :

+ Cầu treo dây võng (gọi tắt là cầu treo)

+ Cầu treo dây xiên (cầu dây văng) Hình 1.1: Sơ đồ chịu lực cầu dây văng

-Cầu treo dây xiên (Cầu dây văng): Bộ phận chịu lực chính là các dây xiên treo kết cấu nhịpdầm và trụ tháp Dây xiên gọi là dây văng, kết cấu nhịp dầm gọi là dầm cứng, trụ tháp gốm

2 phần: phần từ vị trí dầm cứng gối lên xà mũ trở xuống đến bệ móng gọi là trụ, phần từphía trên xà mũ gọi là tháp cầu Sơ đồ chịu lực có thể coi như mặt phẳng giàn, các dâyvăng được coi như các thanh xiên liên kết chốt với dầm cứng và cột tháp

- Cầu treo dây võng (Cầu treo): là một loại cầu có kết cấu cầu treo dạng cáp treo trên cáp,thay vì cáp treo trực tiếp vào trụ cầu như cầu treo dây văng Hệ dây chủ được liên kết vàođỉnh các trụ cầu và vị trí neo, nhưng do khoảng cách nhịp lớn và chịu tải nặng chúngthường có dạng bị võng xuống dạng Parabol Từ hệ cáp treo chính này, các dây treo thẳngđứng được (móc vào dây chủ) treo rủ xuống với khoảng cách song song đều nhau đỡ lấytừng đốt bản mặt cầu

-Trong cầu treo, dây làm việc chủ yếu chịu kéo và tại chỗ neo cáp có lực nhổ rất lớn do đótrong kết cấu nhịp cầu treo tại vị trí mố ta phải cấu tạo hố neo rất lớn và rất phức tạp

-Cầu treo dây võng hiện có nhịp dài nhất trên thế giới là cầu Akashi Kaikyo của NhậtBản nối thành phố Kobe trên đảo lớn Honshu với Iwaya trên đảo Awaji trong loạt cầu trênbiển của tuyến đường cao tốc Honshu-Shikoku, được xây dựng vào năm 1998, với nhịp dàitới 1990 m [1](chính xác là 1991 m)

1.3.1 Thi công cầu treo dây xiên – Cầu dây văng

Cầu dây văng dầm cứng có hai dạng: bê tông và thép

1.3.1.1 Dầm cứng bằng bê tông.

a, Biện pháp thi công đúc hẫng cân bằng:

-Biện pháp thi công đúc hẫng cân bằng cầu dây văng có dầm cứng bằng bê tông tương tựnhư biện pháp đúc hẫng cân bằng cầu dầm, xuất phát từ hai đỉnh trụ Đốt K0 được đúc trên

đà giáo mở rộng trụ để tạo mặt bằng lắp ráp xe đúc, những đốt tiếp theo đúc trên đà giáotreo của xe đúc Chiều dài mỗi đốt đúc hẫng bằng chiều dài một khoang hoặc một nửakhoang Đúc đối xứng qua mặt cắt trên đỉnh trụ, đúc đến đâu lắp dây và căng dây văng đếnđó

Hình 1 31 Thi công đúc hẫng cân bằng kết cấu nhịp bê tông cầu dây văng

b, Biện pháp thi công lắp hẫng cân bằng.

-Biện pháp thi công lắp hẫng cân bằng sử dụng cần cầu cong xon và được tiến hành cho mặtcắt hoàn chỉnh của kết cấu nhịp với chiều dài đốt bằng một nửa hoặc bằng chiều dàikhoang Mối nối giữa các đốt là mối nối khô liên kết bằng keo dán

-Lắp dầm đến đâu thi lắp ngay và căng dây văng để chịu tải trọng thi công và trọng lượngcủa đốt tiếp theo mà không cần hỗ trợ gì thêm nữa

1.3.1.2 Dầm cứng bằng thép

Đối với dầm cứng bằng thép có 4 phương pháp thi công phổ biến là:

a, Thi công theo phương pháp lắp trên đà giáo di động

-Tiến hành lắp đối xứng trên trụ tháp, lắp khoang dầm nào thi căng dây văng đến đó Đàgiáo có chiều dài đủ để lắp cho hai khoang đầu tiên cộng thêm mũi dẫn dùng cho lao dọc

Đà giáo được đẩy trên đường trượt lắp trên đỉnh các trụ tạm Chia dầm thành nhiều đốt phùhợp với sức nâng cần cẩu, dùng cần cẩu nổi để cẩu lắp từng đốt dầm lên đà giáo Lắp hếtchiều dài của khoang tiến hành lắp và căng dây văng, dầm cứng đã được treo trên dây văngnên có thể hạ đà giáo khỏi đáy dầm và đẩy sang vị trí khoang tiếp theo

Hình 1 32 Thi công kết cấu nhịp thép theo phương pháp lắp ghép trên đà giáo di động.

1.Trụ tạm- 2.Đà giáo di dộng - 3.Chồng nề kê đà giáo - 4.Cần cẩu nổi

5.Đường trượt dưới trên trụ tạm - 6.Dây neo tạm – 7.Khớp thi công

b, Thi công theo phương pháp lắp bán hẫng trên trụ tạm

-Biện pháp này chia làm 2 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: Lắp dầm cứng nhịp biên trên các trụ tạm, chưa lắp dây văng

 Giai đoạn 2: Lắp nhịp chính theo biện pháp lắp hẫng một phía, lắp dầm cứng đồng thời lắp và căng dây văng của cả nhịp đang lắp và nhịp biên

Hình 1 33 Thi công kết cấu nhịp thép lắp bán hẫng 1.Gối neo – 2.Trống cuốn dây - 3.Dây cáp - 4.Trục đỡ lăn dây

5.Cần cẩu – 6.Đà giáo thi công - 7.Cầu cẩu tháp

c, Thi công dầm thép theo biện pháp lắp hẫng cân bằng

- Tương tự như lắp hẫng cân bằng dầm bê tông

d, Thi công dầm thép bằng biện pháp lao dọc

-Các dầm thép được lắp ráp trên nền đường đầu cầu, ở nhịp chính để lại đốt hợp long, cộtdựng trên nhịp chính và căng

Hình 1 34 Thi công kết cấu nhịp thép theo phương pháp lao kéo dọc

a, Lắp ráp kết cấu nhịp trên nền đường đầu cầu

b, Lao kéo ra vị trí trụ trung gian và lắp các nhịp dẫn còn lại

c, Lao kéo đến vị trí trụ chính, liên kết trụ tháp và hợp long nhịp chính

1.3.2 Thi công cầu treo dây võng– Cầu treo

-Trong cầu treo dựa vào cấu tạo của dầm dọc có thể phân thành hai nhóm: Cầu treo dầm

cứng dầm dọc treo bằng cáp chủ còn các dầm ngang gối vào dầm dọc và cầu treo dầm mềm có các dầm ngang treo hai đầu lên dây cáp còn các dầm dọc thuộc hệ mặt cầu được

gác lên các dầm ngang Cầu treo dây mềm áp dụng cho các cầu có khẩu độ nhỏ

1.3.2.1 Thi công cầu treo dầm cứng:

-Thi công kết cấu nhịp cầu treo gồm 4 bước chính: Lắp dây cáp chủ, lắp các dây treo, lắpdầm cứng và thi công bản mặt cầu Trong đó việc thi công lắp dây cáp chủ là phức tạpnhất Trong nội dung phần này sẽ trình bày các biện pháp thi công lắp dây cáp chủ và lắpdầm cứng, các bộ phận khác sẽ nghiên cứu ở phần sau

a Lắp dây cáp chủ

-Căn cứ vào biện pháp kéo dây cáp chủ vượt qua nhịp chính có ba biện pháp thi công đườngcáp treo:

 Biện pháp thứ nhất: Kéo trực tiếp bằng dây cáp mồi

Dây cáp chứa trong cuộn trống cáp và đặt phía sau mố neo, dùng tời kéo dây luồn quá giá treo tạm của đường cáp tới chân trụ tháp, dùng cần cầu tháp kéo đầu cáp lên đỉnh trụ tháp và luồn qua bánh xe chuyển hướng đặt trên đỉnh trụ tháp Tiếp tục sử dụng tời kéo đầudây vượt qua đỉnh tháp xuống dưới sàn đạo dựng dưới chân trụ tháp, sử dụng dây cáp mồi vắt qua đỉnh trụ bên kia, nối vào đầu dây cáp để tiếp tục vượt qua nhịp chính và đỉnh trụ tháp còn lại

Áp dụng cho những nhịp không lớn

Hình 1 35 Thi công đường cáp treo bằng biện pháp kéo trực tiếp bằng dây cáp mồi 1.Đường cáp – 2.Trống quay – 3.Khung neo – 4.Tời kéo 1 – 5.Bánh xe chuyển hướng

6 Tời kéo dây cáp mồi – 7.Dây cáp mồi – 8.Sàn đạo – 9.Cần cẩu tháp

 Biện pháp thứ hai kéo bằng hệ nổi:

Sau khi dùng cần cẩu tháp và tời kéo cáp vượt qua đỉnh trụ thứ nhất và chờ trên mặt sàn đạo như biện pháp thứ nhất thì sử dụng tầu để kéo đầu dây cáp sang phía bên kia Dây cáp kéo tới đâu sử dụng phao đơn đỡ dây tới đó tránh dây cáp chìm sâu xuống đáy song Khi tới chân trụ tháp thứ hai sử dụng dây cáp mồi và tời kéo đầu dây cáp vượt qua đỉnh trụ tháp

và neo vào khung neo

Hình 1 36 Thi công kéo lắp đường cáp bằng hệ nổi

1.Đường cáp – 2.Trống quay – 3.Khung neo – 4.Tời kéo 1 – 5.Trụ tháp phụ

6.Bánh xe chuyển hướng– 7.Tầu kéo dây – 8.Phao đơn – 9.Tời kéo cáp mồi

10.Dây cáp mồi – 11.Sàn đạo – 12.Cần cẩu tháp

 Biện pháp thứ ba kéo dây bằng cần cẩu nối:

Biện pháp này tương tự như biện pháp kéo bằng hệ nổi nhưng do tĩnh không từ mặt nước đến đường dây khá cao không cần sử dụng phao đơn mà dùng tay với của cần cẩu nổi

để đỡ dây và dùng hệ nổi của cần cẩu này để kéo dây vượt qua nhịp chính sang bờ bên kia

Từ chân trụ tháp dây cáp được kéo vắt qua đỉnh trụ tương tự như biện pháp thứ hai

Hình 1 37 Thi công đường cáp bằng cần cẩu nổi 1.Đường cáp – 2.Trống quay – 3.Khung neo – 4.Tời kéo 1 – 5.Tru tháp phụ

6 Cần cẩu nổi – 7.Dây cáp mồi – 8.Tời kéo dây cáp mồi – 9.Sàn đạo – 10.Cần cẩu tháp

b,Lắp dầm cứng

Thi công dầm cứng có 2 phương pháp:

 Lắp hẫng: là các gọi quy ước vì dầm cứng của cầu treo được lắp theo từng khoang, xong khoang nào lắp dây treo cho khoang đó bởi vậy trong giai đoạn thi công dầm cứng làm việc theo sơ đồ hẫng chỉ trong phạm vi từng khoang với khoảng thời gian ngắn khi chưa lắp dây treo Kết cấu nhịp làm việc theo sơ đồ cong xon trong giai đoạn thi công Lắp hẫng bắt đầu từ hai đỉnh trụ, trước tiên lắp hai khoang trên đà giáo mở rộng về haiphía của xà mũ trụ tháp bằng cần cẩu tay với đứng bên ngoài sau đó lắp dây treo ở hai đầu của khoang đỉnh trụ Sau khi có dây treo ở hai đầu và tựa trên gối ở xà mũ khoang này có khả năng chịu tải mà không cần đà giáo đỡ phía dưới Đưa cần cẩu lắp hẫng lên mặt cầu của khoang đỉnh trụ và tiến hành lắp hẫng về hai phía còn lại của nửa nhịp chính và nhịp biên

Hình 1 38 Thi công cầm cứng theo phương pháp lắp hẫng

 Biện pháp lắp treo:biện pháp này thực hiện lắp theo từng phân đoạn của kết cấu nhịp, lắp từ giữa nhịp và từ hai mố lắp về hai trụ tháp bằng giá cẩu chuyên dụng chạy trênhai cáp chủ, hợp long ở đốt gần với mặt cắt trên đỉnh trụ

Hình 1 39 Lắp treo kết cấu nhịp cầu treo

1.4 Công trình phụ trợ trong xây dựng cầu

1.4.1- Vai trò của công trình phụ trợ trong thi công.

-Công trình phụ trợ là tên gọi chung cho những kết cấu hoặc công trình được dựnglên trong thời gian thi công và được tháo dỡ sau khi công trình đã hoàn thành để hỗ trợ vàphục vụ cho mục đích công nghệ

-Các công trình phụ trợ trong thi công cầu rất đa dạng và cần thiết trong tất cả cácgiai đoạn thi công, dùng để kè chống, làm đà giáo, làm sàn công tác và trong kích kéo,lao lắp kết cấu nhịp

-Các công trình này không được coi là tạm vì vai trò của chúng quan trọng khôngkém công trình chính bởi những lý do sau :

 Chịu tải trọng thi công đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình thicông

 Chống đỡ công trình chính trong giai đoạn công trình chính chưa có khả năngchịu được trọng lượng bản thân

 Tạo mặt bằng thuận lợi cho thực hiện các bước công nghệ

-Nếu công trình phụ trợ không đáp ứng yêu cầu chịu lực, công trình chính sẽ bị sụp

đổ ngay trong giai đoạn thi công Công trình phụ trợ không đủ cứng sẽ ảnh hưởngnghiêm trọng đến chất lượng công trình thi công trên nó, đặc biệt là đối với kết cấu bê

tông Một sàn công tác không chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến tiến độ và chất lượng thực hiệncông việc.

-Thời gian dành để lắp dựng và tháo dỡ công trình phụ trợ cũng nằm trong tiến độ chung thicông công trình, vì vậy nếu chọn được kết cấu lắp dựng nhanh sẽ rút ngắn được tiến độ thicông Giảm giá thành cho công trình phụ trợ là tăng thêm lợi nhuận trong thi công côngtrình

1.4.2 Phân loại công trình phụ trợ

-Các công trình pụ trợ được phân ra các nhóm theo mục đích sử dụng :

Cầu tạm : xây dựng để phục vụ cho vận chuyển qua sông hoặc từ bờ ra vị trí các trụtrong giai đoạn thi công Cầu tạm có thể nối hai bên bờ vừa phục vụ vận chuyển chothi công vừa để đảm bảo giao thông Nếu cầu tạm chỉ phục vụ cho đi lại,vận chuyểnthủ công thì còn có tên gọi khác là cầu công tác

Đà giáo ( giàn giáo): là kết cấu được dựng lên để đỡ kết cấu nhịp chính trong giaiđoạn kết cấu nhịp chưa có khả năng chịu được trọng lượng bản thân, ví dụ đà giáodùng cho đổ bê tông tại chỗ dầm chủ, đà giáo dùng cho đổ bê tông xà mũ trụ, đà giáodùng cho lắp ráp tại chỗ dầm thép, dàn thép

Trụ tạm : có vai trò làm trụ đỡ trong một thời hạn nhất định Trụ tạm là bộ phận củacầu tạm và đà giáo hoặc có thể là một kết cấu độc lập dùng để tạm thời đỡ kết cấunhịp chính trong giai đoạn thi công

Công trình công vụ : dùng cho mục đích tạo mặt bằng thi công trong những điềukiện phải thi công ở trên cao hoặc trong điều kiện ngập nước Các công trình này gồmnhững loại sau :

 Đảo nhân tạo

 Công trình ngăn nước còn gọi là vòng vây: có tác dụng ngăn không cho nước thâmnhập vào trong khu vực thi công bệ móng Vòng vây thường kết hợp với lớp bê tôngngăn không cho nước thâm nhập vào hố móng từ phía dưới nền gọi là lớp bê tông bịtđáy

 Công trình phụ trợ công tác kích kéo: đó là hệ thống đường trượt, mũi dẫn, hố thế,neo, giá long môn

 Công trình phục vụ cho công nghệ bê tông bao gồm: ván khuôn, bệ đúc

 Vật liệu dùng cho công trình phụ trợ rất đa dạng từ đất, gỗ, đá đến bê tông, sắt thép.Cấu tạo của công trình phụ trợ có thể dùng loại có kết cấu định hình để sử dụng nhiều lần,nhưng trong nhiều trường hợp phải chế tạo đơn chiếc sử dụng một lần vì ít có điều kiện sửdụng lại

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

2.1 Xây dựng kết cấu nhịp cầu BTCT theo phương pháp đổ tại chỗ

 Thi công kết cấu nhịp cầu BTCT theo phương pháp đổ bê tông tại chỗ bao gồm cáccông nghệ sau:

 Xây dựng cầu dầm BTCT theo phương pháp tại chỗ bao gồm các công tác lớn sau:

2.1.1 Đà giáo cho xây dựng KCN.

2.1.1.1 Khái niệm chung.

 Đà giáo là hệ thống kết cấu phụ trợ phục vụ công tác xây dựng Đà giáo thường có cấutạo là hệ khung chống bằng thép hoặc gỗ Đà giáo có nhiệm vụ đỡ lấy trực tiếp ván đáy củaván khuôn tạo nên hình dạng đáy dầm do đó đá giáo phải có cấu tạo đủ cứng và có hìnhdạng đường biên mặt phù hợp với hình dạng thiết kế của đáy dầm Trong quá trình thi côngđúc kết cấu bê tông thì bê tông rất nhạy cảm với biến dạng của đà giáo( do trọng lượng bảnthân, tải trọng bê tông dầm, tải trọng thi công) nên trong quá trình lắp dựng phải tiến hànhtạo độ vồng trước cho đà giáo

 Đà giáo còn làm nhiệm vụ tạo mặt bằng thuận lợi để thi công

 Sau khi bê tông đã đủ khả năng chịu tải trọng bản thân thì tiến hành tháo dỡ đà giáo nhẹnhàng không gây ra bất cứ chấn động nào

 Theo cấu tạo, đà giáo phân làm bốn loại :

 Loại 1- Đà giáo cố định là loại đà giáo được lắp dựng tại chỗ và khi di chuyển đến

vị trí sử dụng khác phải tháo dỡ hoàn toàn (nội dung phần này chỉ tập trung loại 1)

 Loại 2- Đà giáo mở rộng trụ, là một dạng đặc biệt của đà giáo cố định nhưng đượclắp tạm vào hai phía trụ cầu, tựa hoàn toàn hoặc một phần lên kết cấu trụ

 Loại 3- Đà giáo di động là loại dà giáo có khả năng di chuyển đến vị trí sử dụng mớimàkhông cần tháo dỡ hoàn toàn

 Loại 4- Đà giáo treo là đà giáo mà kết cấu chính của nó để đỡ kết cấu nhịp cầu phía trên Đà giáo treo được sử dụng với mục đích để dễ di chuyển và thuộc loại đàgiáodi động.

nằm- Trong nội dung phần này sẽ đi sâu vào tìm hiểu cấu tạo đà giáo cố định Đối với cácloại đà giáo khác sẽ được trình bày ở các nội dung sau

a, Đà giáo di động

b,Đà giáo mở rộng trụ

Hình 2 1 Một số dạng đà giáo thi công cầu

 Theo Vật liệu làm đà giáo có 2 loại: Bằng thép và bằng gỗ

 Đà giáo bằng gỗ: Loại này thường được chế tạo, lắp dựng tại chỗ Sau khi thi côngxong, lại tháo rời Loại đà giáo này rất tốn vật liệu và nhân công chế tạo, lắp dựng nhưngtận dụng được vật liệu tại chỗ đối với công trình xây dựng khu vực trung du, miền núi

 Đà giáo bằng thép: Chắc chắn, chịu lực tốt, khấu hao ít, sử dụng được nhiều lần.Các bộ phận được lắp ráp bằng bu lông hoặc bằng chốt thép nên tháo lắp nhanh chóng, ít

hư hỏng Loại đà giáo này hiện nay được sử dụng phổ biến, phù hợp với các công trình lớn,các đơn vị thi công chuyên nghiệp

2.1.1.2 Yêu cầu về đà giáo.

 Đà giáo là công trình tạm thời sau khi thi công xong sẽ tiến hành tháo bỏ nên cần phảithỏa mãn các yêu cầu sau: cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, dễ tháo lắp, có khả năng chịu lựctheo yêu cầu Đà giáo phải có hiệu quả kinh tế cao Chi tiết như sau

c,Đà giáo treo

 Đà giỏo cú cấu tạo đơn giản để dễ kiểm soỏt nội lực và biến dạng, nờn sử dụng kếtcấu vạn năng Đà giỏo phải đủ độ cứng, độ ổn định theo yờu cầu vớ dụ như độ vừngkhụng vượt quỏ 1/400

 Kết cấu dễ lắp dựng và thỏo dỡ thể hiện ở chỗ từng cấu kiện phải nhẹ cú thể mangvỏc bằng thủ cụng, liờn kết bằng bu lụng hoặc chốt Lắp dựng và thỏo dỡ dễ dàngđẩy nhanh tiến độ thi cụng và tốc độ quay vũng sử dụng vỡ vậy tiết kiệm chi phớ sửdụng

 Đà giỏo phải được sử dụng nhiều lần Đối với loại sử dụng một lần nờn tận dụngđược vật liệu tại chỗ

 Trước khi đưa đà giỏo vào sử dụng thường phải tiến hành chất tải trước để khử cỏcbiến dạng khụng đang hồi

 Với trụ tạm nờn phõn biệt giữa múng tạm và trụ tạm để kiểm soỏt được sự làm việccủa từng bộ phận và dễ thỏo dỡ sau này, khụng lờn đúng cọc cao đỡ ngay vào dầmthay cho trụ

 Hạn chế số lượng cỏc điểm kờ giữa dầm chịu lực và trụ đỡ, những điểm kờ này bốtrớ đối xứng nhau qua mặt cắt giữa nhịp và qua đường tim cầu, kết hợp điểm kờ vớithiết bị hạ đà giỏo

 Đối với cụng trỡnh xõy dụng cho phộp lưu thụng phớa dưới cần phải đảm bảo yờucầu về tĩnh khụng xõy dựng

2.1.1.3 Cấu tạo đà giỏo:

Cỏc bộ phận chớnh.

 Kết cấu vỡ giỏ, khung chống, trụ

đỡ: Bằng gỗ, bằng thộp hỡnh hoặc

bằng vỡ thộp định hỡnh như

Bai-ley, PAL, UIKM, УИКМ

 Thiết bị hạ đà giỏo: Nờm gỗ, hộp

khuụn kết cấu và là nơi làm việc

của người thi cụng

a, Đà giỏo gỗ:

 Đà giỏo gỗ dễ gia cụng, lắp đặt nhưng do gỗ cú cường độ thấp nờn vượt qua khẩu độnhỏ Đà giỏo gỗ khụng bền, số lần sử dụng thấp Ngày nay gỗ rừng rất khan hiếm, chủ yếu

là gỗ vườn Vỡ vậy đà giỏo gỗ chỉ nờn dựng với cụng trỡnh nhỏ, đơn lẻ

 Giàn giỏo cố định loại đơn giản nhất là giàn giỏo kiểu cột đứng (trụ palờ gỗ đơn),khoảng cỏch giữa cỏc palờ thay đổi từ 2  4m (hỡnh 2.2a) Khi cầu cao, palờ phải bố trớdày, do đú tốn gỗ đồng thời trong thời gian thi cụng thuyền bố khụng qua lại được, cho nờncũng cú thể dựng giàn giỏo thanh chống xiờn dạng tam giỏc hoặc hỡnh thang (hỡnh 2.2b vàc) Khoảng cỏch giữa cỏc cột sẽ tăng từ 6  8m Để giữ ổn định cho cột dài sử dụng cỏcthanh ốp chộp liờn kết theo cả phương dọc và ngang cầu

21

345cao độ ván đáy

1-Kết cấu vì giá

2-Nêm, thiết bị hạ đà giáo3-Dầm ngang

4-Dầm dọc5-Ván lát sàn

Hỡnh 2 2 Cỏc bộ phận chớnh đà giỏo

Hình 2 3 Cấu tạo một số dạng đà giáo gỗ

 Mặt cắt ngang giàn giáo có cấu tạo tuỳ theo bề rộng cầu và số lượng dầm chủ Các cộtđứng luôn luôn phải bố trí ứng với dầm chủ Hình 2.3 giới thiệu cấu tạo một loại giàn giáo

gỗ cố định tính từ trên xuống có các bộ phận sau: ván đáy dầm chủ, dầm ngang, dầm dọc,thiết bị hạ giàn giáo và palê gồm xà mũ, cột đứng, chân chống và các thanh ốp chéo Các vìpalê có thể kê trực tiếp trên nền đất tốt, nếu nền đất yếu phải kê trên nền cọc

 Áp dụng đà giáo gỗ khi xây dựng công trình ở khu vực trung du, miền núi, Thiếu đàgiáo vạn năng và khẩu độ cầu là nhỏ thường áp dụng với kết cấu cầu bản đặc

 Đối với công trình mà chiều cao trụ tạm thấp có thể không cần sử dụng pale mà đặt kếtcấu dầm dọc hoặc dàn lên trụ là rọ đá

 Đà giáo thép có 2 loại:

 Kết cấu phi tiêu chuẩn: Sử dụng các loại thép hình, thép ống hoặc dàn để liên kếtthành các trụ đơn hoặc liên kết với nhau thành trụ không gian

Hình 2 7 Đà giáo phi tiêu chuẩn

 Kết cấu vạn năng sử dụng là kết cấu cạn năng УИКМ, МИК, dàn bailey hoặc dạng

tương tự lắp thành khung không gian Trên đỉnh các cột của trụ bố trí thiết bị hạ đàgiáo và dùng dầm thép hình I để làm xà mũ để đỡ lấy dầm dọc của đà giáo

Hình 2 8 Đà giáo sử dụng kết cấu vạn năng

 Đà giáo xây dựng trên cạn, địa chất tốt có thể sử dụng đà giáo dạng khung thép rải dầy

Đà giáo thường sử dụng là kết cấu cạn năng УИКМ, МИК, dàn bailey

Hình 2 9 Đà giáo dạng trụ rải dầy

 Đối với các công trình xây dựng ngập nước do điều kiện thi công không thuận lợi, khốilượng san ủi mặt bằng lớn thay dạng đà giáo rải dầy bằng hệ thống trụ tạm + dầm chủ Cấutạo chung của một đà giáo cố bao gồm: các trụ tạm, dầm chủ, các điểm kê của dầm chủ lêntrụ tạm, bố trí giữa điểm kê và xà mũ các thiết bị hạ đà giáo Trên hệ dầm chủ là các dầmngang truyền tải trọng từ trên mặt sàn công tác lên các dầm chủ Mặt sàn công tác bao gồmván lát và các thanh nẹp ván, lan can bảo hiểm và hệ thống thang lên xuống từ mặt sàn đếnđỉnh trụ tạm

Hình 2 10 Cấu tạo đà giáo cố định sử dụng trụ tạm bằng thép

 Kích thước của đà giáo :

 Chiều dài đà giáo là khoảng cách nằm lọt giữa xà mũ trụ và mố hoặc hai xà mũ trụ.Khẩu độ của dầm chủ phụ thuộc vào khả năng chịu lực và chiều dài hiện có của dầm Dầm

I định hình thường có chiều dài chế tạo 12 - 12,5m Căn cứ vào chiều dài của dầm chủ để

bố trí các trụ tạm

 Cao độ của mặt sàn lấy theo cao độ của đáy dầm chủ kết cấu nhịp sau khi đã trừ đi

độ võng của đà giáo và độ co lún của trụ tạm do trọng lượng của nhịp và trọng lượng bảnthân của đà giáo có xét đến độ vồng của đáy dầm chủ

 Cao độ đáy đà giáo căn cứ vào yêu cầu tĩnh không phía dưới sau khi đã tính đến độvõng của đà giáo và độ co lún của trụ tạm Đối với nhịp thông thuyền tĩnh không này lấytheo khổ giới hạn thông thuyền của cấp sông Đối với cầu vượt qua đường giao thông đanghoạt động kể cả đường sắt và đường bộ chiều cao tính từ mặt xe chạy đến đáy đà giáo là4,5m

 Chiều rộng của đà giáo theo yêu cầu về mặt bằng thi công trên sàn công tác, chiềurộng này bằng chiều rộng của mặt cầu cộng với mỗi bên 70cm chiều rộng đường người đi

để đảm bảo yêu cầu về an toàn lao động, lối đi lại này có lan can phòng hộ ở hai bên chiềucao 90cm và không bị bất cứ kết cấu nào cản trở

 Căn cứ vào điều kiện chịu lực và yêu cầu về tĩnh không, dầm chủ đà giáo có thể làmbằng các bó dầm I số hiệu từ 300 đến 910, chiều cao dầm chủ chọn tỷ lệ 1/12-1/15 khẩu độlàm việc thông thường sử dụng loại I300-I550 do có trọng lượng vừa phải trong điều kiệncần thiết có thể di chuyển bằng thủ công , hoặc là kết cấu dạng dàn được lắp từ các thanhcủa bộ kết cấu vạn năng УИКМ, МИК hay dầm quân dụng Bailey Kết cấu vạn năng này

xem trong giáo trình Thi công cầu tập 1 của tác giả Chu Viết Bình Khi chọn chiều cao

dầm chủ ngoài điều kiện chịu lực còn phải xét tới khoảng cách còn lại từ đỉnh trụ tạm vàđáy dầm sao cho đủ chiều cao bố trí gối kê tạm hoặc thiết bị hạ đà giáo

c, Cấu tạo trụ tạm cũng bao gồm: móng tạm, thân trụ và xà mũ trụ

Móng tạm có hai loại : móng khối trên nền thiên nhiên và móng cọc

 Móng khối trên nền thiên nhiên dùng cho những trường hợp nền đất từ loại cát hạtthô và sét pha nửa cứng trở lên, không bị ngập hoặc ngập nông Nếu nền đất là cát nhỏ bãohòa nước hoặc đết sét dẻo cần gia cố bằng cách đóng cọc tre Móng khối làm bằng rọ đáxếp chồng lên nhau, kích thước đáy móng sao cho áp lực đáy “p” không vượt quá 0.3 Mpa.Trên mặt bệ móng đặt tà vẹt để liên kết với thân trụ

Hình 2 11 Cấu tạo móng khối trụ tạm

 Móng cọc dùng cọc gỗ hoặc cọc thép Hiện nay ít dùng cọc gỗ mà phổ biến là dùngcọc thép bằng các thanh ray cũ hoặc cọc thép chữ H, cọc ống thép Những móng cần sứcchịu tải lớn có thể dùng cọc BTCT và đổ bê tông bệ cọc

Hình 2 12 Cấu tạo móng cọc trụ tạm

 Bệ móng cọc tạm bằng thép thông thường được cấu tạo theo dạng xà mũ Trướchết dùng dầm I gác trên các đầu cọc đóng thẳng hàng và liên kết bằng bu lông hoặc hànvào các đầu cọc Những dầm này vừa có vai trò giằng các đầu cọc vừa là đà ngang truyềnlực lên cọc Bên trên hàng dầm ngang đầu cọc đặt các bó dầm I làm thành mặt sàn để dựngthân trụ Nhất thiết phải bố trí cao độ của mặt sàn cao hơn MNTC 0,5m để lắp dựng trụđược thuận lợi, đồng thời bảo vệ kết cấu palê, sử dụng được nhiều lần

Cấu tạo của thân trụ:

 Trụ bằng gỗ, sử dụng gỗ cây có đường kính gốc d= 18-28 cm hoặc gỗ xẻ kíchthước,8x10, 10x16 Gỗ cây làm xảm hai cạnh để tạo cạnh bằng, những cây làm giằng chéothì có thể bổ đôi Các thanh gỗ ghép sắn thành khung hình thang, không bị biến hình, đủcứng và chắc chắn có thể chịu lực độc lập gọi là palê đơn Các palê đơn ghép đôi với nhaubằng liên kết ngang thành palê kép Một kết cấu trụ có thể sử dụng một hoặc hai palê képtùy thuộc vào tải trọng tác dụng Để chống lực xô ngang có thể bổ sung thêm các thanhchống ở hai bên trụ

 Trụ bằng thép được chế tạo từ các thanh thép hình,I,[, L và cũng liên kết thành từngkhung phẳng gọi là palê thép hoặc sử dụng kết cấu vạn năng Những đơn vị thi công cầuchuyên nghiệp thường luôn Chân đế của khung palê thép đặt trên các tà vẹt gỗ liên kết vàomặt sàn của móng tạm, để có thể chịu được lực nhổ khi bị xô ngang

Cấu tạo xà mũ:Xà mũ của trụ pa lê là dầm chịu uốn để gối các dầm chủ đà giáo

 Nếu trụ tạm lắp từ các thanh của bộ kết cấu vạn năng hoặc bằng thép thì xà mũ phảiđược đặt trên hệ dầm truyền lực và các con kê bằng gỗ hoặc thép để sao cho lực chỉ truyềnlên trụ thông qua các nút của dàn vì các thanh chỉ làm việc chịu kéo nén dọc trục, khôngchịu uốn

 Cấu tạo xà mũ trụ tạm gỗ sử dụng các thanh gỗ xẻ làm xà mũ Xà mũ được liên kếtchắc chắn với thân trụ phía dưới, phía trên bố trí thiết bị hà đà giáo đỡ lấy dầm chủ phíatrên

2.1.1.4.Chất tải đà giáo

 Mục đích:

 Phát hiện những biến dạng dư dư của đà giáo

 Phát hiện những vị trí xung yếu, điểm chèn lỏng, hẫng kịp thời điều chỉnh

 Lường trước sự cố xảy ra

 Là tải trọng chất thử còn làm nhiệm vụ tải trọng dằn trước, ngăn ngờ chuyển vị đà giáo trong khi vữa bê tông ninh kết

- Tải trọng chất thêm nếu được dỡ đi ngay sau khi thử tải có thể sử dụng khối bê tông

đúc sẵn, bao xi măng hoặc các phao nước Nếu tải trọng chất thêm được dỡ đi dần trong quá trình đổ bê tông thì sử dụng các vật liệu rời có thể di chuyển bằng thủ công như bao xi măng, đá hộc

 Trên mặt sàn đà giáo ngay phía ở trên

mỗi điểm kê

 Trên đỉnh trụ tạm hai phía thượng và

hạ lưu cầu

 Ở các góc và tim của bệ móng trụ tạm

 Thời gian quan trắc 5-7 ngày tùy theo

mức độ phức tạp của địa chất móng và thời

gian chất đủ tải

 Tại những vị trí chịu lực chính bố trí thiết

bị đo ứng suất

 Trong giai đoạng 20% tải trọng cuối

cùng không để người có mặt trên và dưới đà

giáo

 Dỡ dần tải đối xứng từ hai đầu vào giữa

nhịp, trong quá trình dỡ tải vẫn tiến hành

quan trác chuyển vị võng trở lại của đà giáo

để xác định biến dạng dư Khi sử dụng tải trọng dằn lên trên đà giáo thì giữ khoảng 50%tổng số tải trọng thử

2.1.1.5 Tính toán đà giáo:

lấy theo bản vẽ hoặc có thể lấy 100kG/m3

khoảng 700-750kG/m3 của thép lấy 7850kG/m3

Hình 2 13 Chất tải và quan trắc đà giáo

Lấy bằng 200kG/m2 đối với đà giáo khẩu độ <60m

Lấy bằng 10kG/m2 đối với đà giáo khẩu độ ≥60m

 Trạng thái giới hạn:

-Trạng thái giới hạn cường độ và ổn định

xung kích

 Khi tính với trạng thái ổn định không xét với xung kích

 Tính duyệt các cấu kiện đà giáo theo các trường hợp chịu kéo, nén hoặc có thể uốn.

cao độ thiết kế, thì ban đầu, trước khi đổ bê tông, ván khuôn đáy dầm trên đà giáo phải