Phân tích, so sánh nội lực và biến dạng trong cầu bê tông cốt thép dự ứng lực thi công theo công nghệ đà giáo di động

-iv-TÓM TẮT Với luận văn này, ngoài việc giới thiệu về đặc điểm cấu tạo cũng như các loại hình công nghệ của phương pháp thi công cầu trên đà giao di động, tác giả sẽ tập trung nghiên c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

LÊ NHẬT TÂN

PHÂN TÍCH, SO SÁNH NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG TRONG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM

MÃ SỐ NGÀNH: 60 58 25

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2010

-i-CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS PHẠM QUANG NHẬT

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS LÊ BÁ KHÁNH

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS VŨ XUÂN HÒA

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HĐ CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 30 tháng 01 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : LÊ NHẬT TÂN Phái : Nam

Ngày tháng năm sinh : 25/08/1981 Nơi sinh : Tiền Giang

Chuyên ngành : Xây dựng cầu, hầm Mã số ngành : 60.58.25

I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích, so sánh nội lực và biến dạng trong cầu bê tông cốt

thép dự ứng lực thi công theo công nghệ đà giáo di động

II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ đà giáo di động

Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán theo phương pháp đà giáo di động

Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài nhịp và chiều cao dầm đến nội lực và biến dạng trong dầm

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/02/2009

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2009

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Tiến sĩ Phạm Quang Nhật

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS PHẠM QUANG NHẬT

CN BỘ MÔN

QL CHUYÊN NGHÀNH

-iii-LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được hoàn thành với sự giúp đỡ của Tiến sĩ Phạm Quang Nhật cũng như sự truyền đạt kiến thức của Quý thầy cô Qua đây, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, Khoa Xây Dựng và Bộ Môn Cầu Đường Đặc biệt tác giả chân thành cảm ơn Tiến Sĩ Phạm Quang Nhật – Người thầy đã trực tiếp theo dõi, hướng dẫn trong thời gian qua

Xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, góp

ý, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và thu thập tài liệu để hoàn thành luận văn

Cảm ơn gia đình đã động viên, khuyết khích, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

TP HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2009

Học viên

Lê Nhật Tân

-iv-TÓM TẮT

Với luận văn này, ngoài việc giới thiệu về đặc điểm cấu tạo cũng như các loại hình công nghệ của phương pháp thi công cầu trên đà giao di động, tác giả sẽ tập trung nghiên cứu sự thay đổi của nội lực và biến dạng trong cầu ở từng giai đoạn thi công, theo chiều dài nhịp và chiều cao dầm Đối tượng nghiên cứu chính trong luận văn là cầu bê tông cốt thép dự ứng lực, 10 nhịp (trong đó, nhịp biên có chiều dài bằng 0,8 lần chiều dài nhịp giữa), chiều cao dầm không đổi trên suốt chiều dài cầu Nghiên cứu cho các trường hợp chiều dài nhịp là 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60 m; tương ứng với các trường hợp chiều cao dầm lần lượt là 2; 2,5; 3; 3,5 m Trong luận văn sẽ sử dụng phần mềm Midas/Civil để mô hình hóa và tính toán nội lực cho các trường hợp

Kết quả nghiên cứu sẽ phân tích sự thay đổi của nội lực và chuyển vị ở từng nhịp theo các giai đoạn thi công, trong các trường hợp nêu trên

Kết quả nhiên cứu trong luận văn cho thấy, các giá trị Nx, Qz, My và Δz phụ thuộc chủ yếu vào số lượng bó cáp cũng như kích thước hình học của cầu và rất ít thay đổi theo các giai đoạn thi công Chỉ có mô men xoắn Mx là thay đổi rõ rệt nhất qua từng giai đoạn Chính vì thế, đối với các gí trị Mx, luận văn sẽ đi sâu tìm hiểu, thiết lập biểu thức xác định giá trị Mx ở từng nhịp theo các giai đoạn thi công, với chiều dài nhịp và chiều cao dầm khác nhau

Kết quả nghiên cứu giúp kỹ sư thiết kế, những nhà quản lý dự án hiểu rõ hơn ứng xử của kết cấu cầu khi thi công bằng công nghệ đà giáo di động Sử dụng kết quả nghiên cứu để xác định nội lực ở mỗi nhịp, dự đoán được nội lực ở giai đoạn thi công tiếp theo

-1-

MỤC LỤC

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 4

1 Tính cần thiết của đề tài nghiên cứu: 4

2 Mục đích và nội dung nghiên cứu trong đề tài: 5

3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài: 6

4 Ý nghĩa khoa học và giá trị của đề tài: 6

PHẦN 2: NỘI DUNG CHÍNH 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG 7

1.1 Giới thiệu sự phát triển của công nghệ đà giáo di động: 7

1.1.1 Giải pháp sử dụng kết cấu đà giáo và trụ tạm thống nhất trên toàn cầu: 7

1.1.2 Giải pháp chia nhỏ khẩu độ nhịp và sử dụng hai trụ tạm: 7

1.1.3 Giải pháp chia nhỏ khẩu độ nhịp và sử dụng một trụ tạm: 8

1.1.4 Công nghệ di chuyển đà giáo trên mặt đất có sử dụng trụ tạm và kết cấu chống đỡ: 9

1.1.4.1 Đặc điểm chung: 9

1.1.4.2 Nguyên lý cấu tạo và cơ cấu vận hành công nghệ: 10

1.1.5 Sự ra đời của công nghệ đà giáo di động: 15

1.2 Giới thiệu tổng quan về công nghệ đà giáo di động: 22

1.2.1 Hệ thống đẩy dưới đúc trên: 22

1.2.1.1 Bố trí hệ thống: 22

1.2.1.2 Chu trình hoạt động: 23

1.2.1.3 Ưu, khuyết điểm của giải pháp công nghệ: 24

1.2.2 Hệ thống đẩy dưới đúc lưng chừng: 25

1.2.2.1 Bố trí hệ thống: 25

1.2.2.2 Chu trình hoạt động: 26

1.2.2.3 Ưu, khuyết điểm của giải pháp công nghệ: 27

1.2.3 Hệ thống đẩy trên đúc dưới: 28

1.2.3.1 Bố trí hệ thống: 28

1.2.3.2 Chu trình hoạt động: 29

1.2.3.3 Ưu, khuyết điểm của giải pháp công nghệ: 30

1.2.4 Các phần cơ bản của hệ thống đà giáo: 30

1.2.4.1 Dầm chính: 31

1.2.4.2 Mũi dẫn: 34

1.2.4.3 Dầm ngang: 35

1.2.4.4 Hệ thống bàn trượt lao dầm: 36

1.2.4.5 Khung treo: 38

1.2.4.6 Hệ đỡ công xon: 40

1.2.4.7 Trụ đỡ: 41

1.2.4.8 Hệ ván khuôn: 42

1.2.4.9 Thiết bị lao, thiết bị thủy lực: 45

1.3 Quá trình phát triển công nghệ đà giáo di động ở Việt Nam: 47

-2-

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÀ

GIÁO DI ĐỘNG 49

2.1 Nguyên lý làm việc của công nghệ đà giáo di động: 49

2.1.1 Nguyên lý chung: 49

2.1.2 Cơ chế làm việc của ván khuôn: 50

2.1.3 Tải trọng tác động lên đà giáo: 50

2.1.4 Trạng thái chịu lực và biến dạng của đà giáo: 51

2.2 Các giai đoạn làm việc của kết cấu: 51

2.3 Kích thước hình học của cầu: 52

2.3.1 Sơ đồ bố trí nhịp: 53

2.3.2 Cấu tạo hình dáng và kích thước mặt cắt tiết diện: 54

2.4 Bố trí cáp dự ứng lực: 56

2.4.1 Cấu tạo bó cáp dự ứng lực trong mặt cắt tiết diện: 56

2.4.2 Tính toán thiết kế sơ bộ bó cáp dự ứng lực trên cơ sở nguyên lý tính phẳng: 57 2.3.2.1 Bố trí cấu tạo đường cong bó cáp trên cơ sở lý thuyết lực nén hướng tâm: 58 2.3.2.2 Tính toán thiết kế bó cáp trên cơ sở đáp ứng yêu cầu về chịu lực: 60

2.4.3 Tính toán thiết kế dựa trên cơ sở khai thác phần mềm hiện đại: 61

2.5 Thiết kế trụ cầu: 61

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DÀI NHỊP VÀ CHIỀU CAO DẦM ĐẾN NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG TRONG DẦM 65

3.1 Các trường hợp nghiên cứu: 65

3.1.1 Chiều dài nhịp: 65

3.1.2 Chiều cao dầm: 65

3.1.3 Các trường hợp nghiên cứu: 65

3.2 Mặt cắt ngang: 66

3.3 Đặc trưng vật liệu: 67

3.3.1 Bêtông dầm: 67

3.3.2 Cáp dự ứng lực: 67

3.3.3 Sơ đồ bố trí cáp dự ứng lực: 67

3.4 Tải trọng: 69

3.4.1 Tải trọng tĩnh: 69

3.4.2 Tải trọng dự ứng lực: 69

3.4.3 Ảnh hưởng của co ngót và từ biến: 70

3.4.4 Phản lực gối: 70

3.5 Nội lực trong dầm bê tông cốt thép thi công theo công nghệ đà giáo di đông: 70 3.5.1 Lực dọc trục (Nx30,3) 71

3.5.2 Lực cắt (Qz30,3): 74

3.5.3 Mô men My (My30,3): 78

3.5.4 Mô men Mx (Mx30,3): 82

3.5.5 Biến dạng (Δz30,3): 86

-3-

3.6 So sánh, phân tích nội lực và chuyển vị trong các trường hợp cầu có chiều dài

nhịp và chiều cao dầm thay đổi: 91

3.6.1 Tổng quát: 91

3.6.1.1 Lực dọc trục (Nx): 91

3.6.1.2 Lực cắt (Qz): 93

3.6.1.3 Mô men Mx: 94

3.6.1.4 Mô men My: 96

3.6.1.5 Chuyển vị Δz: 98

3.6.1.6 Nhận xét: 100

3.6.2 Phân tích sự thay đổi nội lực thông qua mô men Mx: 101

3.6.2.1 Mô men nhịp 1 (Mx.1): 101

3.6.2.1 Mô men nhịp 2, 3, 8, 9 và 10 (Mx.2, Mx.3, Mx.8, Mx.9 và Mx.10): 122

3.6.2.2 Mô men nhịp 4, 5, 6 và 7 (Mx.4, Mx.5, Mx.6 và Mx.7): 122

3.6.2.2 Tổng hợp: 125

3.7 Kiểm chứng: 126

PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 129

PHẦN 4: PHỤ LỤC 131

PHỤ LỤC A: CÁC TOÁN ĐỒ ĐỂ TRA CÁC HỆ SỐ CS i x K .max., L i x K .max., H i x K .max., CS i x K .min., L i x K .min. , H i x K .min. 131

-4-

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

1 Tính cần thiết của đề tài nghiên cứu:

Trong những năm qua, nước ta đang thực hiện công cuộc đổi mới xây dựng đất nước theo hướng công nghiệp hóa và hiện đại hóa Để đạt được mục tiêu trên, việc đầu tư xây dựng các cơ sở hạ tầng, trong đó có hệ thống giao thông là cần thiết

và cấp bách Việc đầu tư xây dựng hệ thống giao thông cần được ưu tiên đi trước một bước để tạo tiền đề cho các nghành kinh tế khác phát triển, từ đó nâng cao đời sống nhân dân, góp phần ổn định chính trị và phục vụ yêu cầu quốc phòng khi cần thiết

Để từng bước đạt được mục tiêu đề ra, một số công trình giao thông quan trọng đã được đầu tư nâng cấp mở rộng và thiết kế mới như:

+ Khu vực đồng bằng: các công trình như QL 1A, QL 60, QL 50, QL 80, cầu

Mỹ Thuận, cầu Cần Thơ, cầu Rạch Miễu, đường cao tốc TP HCM - Trung Lương, Trung Lương - Mỹ Thuận

+ Khu vực đồi núi: thiết các công trình như đường Hồ Chí Minh, QL 20, QL

27, cầu Bãi Cháy, đường cao tốc Hà Nội - Ninh Bình, Hà Nội - Lào Cai

+ Khu vực đông dân (các đô thị lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng ): các công trình như cầu Nhật Tân, cầu Nội Bài, cầu Hàm Rồng, cầu Phú Mỹ, đại

lộ Đông Tây, hầm Thủ Thiêm vượt sông Sài Gòn, đường cao tốc TP Hồ Chí MinhLong Thành - Dầu Dây

Có thể thấy rằng sự phát triển của hạ tầng giao thông phản ánh rõ nét sự phát triển mọi mặt của quốc gia Sự phong phú, đa dạng của điều kiện tự nhiên đã dẫn tới

sự phát triển đa dạng của các công trình giao thông như cầu, hầm, công trình phục

vụ khai thác khác…

Ngày nay, nhiều mục tiêu đặt ra đối với các công trình giao thông như đảm bảo an toàn công trình, an toàn giao thông, chi phí thấp, hạn chế tối đa ảnh hưởng bất lợi với môi trường thiên nhiên, không ảnh hưởng đến điều kiện giao thông của đường bên dưới cầu….Do đó, cần nghiên cứu, áp dụng các giải pháp, công nghệ

-5-

mới vào việc thiết kế, thi công các công trình cầu đường Một trong những biện pháp đáp ứng các yêu cầu đó là thi công cầu theo công nghệ đà giáo di động: di chuyển cả hệ đà giáo, ván khuôn ở mỗi nhịp thi công, giảm tối đa nhân công, rút ngắn khối lượng công việc cũng như thời gian thi công, vẫn đảm bảo giao thông bên dưới cầu

Trên thế giới, ý tưởng về công nghệ đà giáo di động đã hình thành từ rất sớm Ngày nay, nhiều giải pháp thi công đà giáo di động liên tục phát triển đảm bảo hiệu quả cao nhất trong quá trình thi công các công trình cầu

Ở nước ta, tuy công nghệ đà giáo di động không phát triển mạnh lắm, nhưng những năm gần đây việc áp dụng công nghệ này trong thi công cầu đã được chú trọng và đã có nhiều cầu lớn thi công bằng công nghệ đà giáo di động

2 Mục đích và nội dung nghiên cứu trong đề tài:

Mục đích của đề tài là tìm hiểu rõ hơn ứng xử của cầu thi công theo phương pháp đà giáo di động, cụ thể là tìm ra mối quan hệ giữa nội lực và chuyển vị với chiều dài nhịp và chiều cao dầm Từ đó, xây dựng biểu thức quan hệ giữa nội lực hay chuyển vị với chiều dài nhịp và chiều cao dầm

Đề tài tập trung chủ yếu vào các nội dung như sau:

- Tìm hiểu về quá trình phát triển, đặc điểm cấu tạo, các loại hình hoạt động cũng như thực tế sử dụng công nghệ đà giáo di động trên thế giới và ở Việt Nam

- Nêu lên một số đặc điểm cơ bản của cầu bê tông cốt thép về kích thước hình học (sơ đồ bố trí nhịp, kích thước mặt cắt), đặc điểm vật liệu (bê tông, cốt thép, hệ thống dự ứng lực)

- Trình bày một số nguyên tắc chung về các giai đoạn làm việc, cách thức bố trí cáp dự ứng lực trong dầm cũng như đặc điểm thiết kế trụ cầu bê tông cốt thép thi công theo công nghệ đà giáo di động

-6-

- Nghiên cứu sự thay đổi của nội lực và biến dạng khi thay đổi chiều dài nhịp

và chiều cao dầm và tìm ra quy luật toán học cho sự thay đổi này

- Các kết luận và kiến nghị

3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài:

- Đề tài nghiên cứu cầu liên tục, 10 nhịp, thẳng bằng bê tông cốt thép, mặt cắt ngang hình hộp kính, có chiều cao không đổi, chiều dài nhịp biên bằng 0,8 lần chiều dài nhịp giữa

- Nghiên cứu cho các trường hợp chiều dài cầu (nhịp giữa) lần lượt là 30 m; 35 m; 40 m; 45 m; 50 m; 55 m; 60 m Ứng với mỗi trường hợp chiều dài nhịp như trên, lần lượt nghiên cứu từng trường hợp chiều cao dầm là 2,0 m; 2,5 m; 3,0 m; 3,5 m

4 Ý nghĩa khoa học và giá trị của đề tài:

Trên thực tế, kinh nghiệm về thiết kế và thi công xây dựng cầu theo phương pháp đà giáo di động ở nước ta còn chưa đáng kể, các tài liệu về thiết kế xây dựng còn khan hiếm Đất nước phát triển đòi hỏi mạng lưới giao thông phải tương xứng, ngày càng sẽ có nhiều cầu qui mô được xây dựng Vì vậy, đề tài này sẽ nghiên cứu khía cạnh cơ bản nhất - chiều dài nhịp và chiều cao dầm - để hiểu rõ thêm về cầu thi công theo công nghệ đà giáo di động và có thể ứng dụng được trong điều kiện Việt Nam

Kết quả đưa ra hy vọng có thể giúp ích cho các Kỹ sư thiết kế có thể nhanh chóng xác định được nội lực và chuyển vị của cầu thi công theo công nghệ đà giáo

di động khi sơ bộ lựa chọn các phương án Từ đó, có thể quyết định trước được các kích thước hình học của cầu một cách xác đáng nhất

-7-

PHẦN 2: NỘI DUNG CHÍNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG

1.1 Giới thiệu sự phát triển của cơng nghệ đà giáo di động:

1.1.1 Giải pháp sử dụng kết cấu đà giáo và trụ tạm thống nhất trên tồn cầu:

Từ những năm đầu thập niên 1960, ở một số nước phát triển như CHLB Đức, Pháp đã bắt đầu tập trung sự quan tâm đến mục tiêu hợp lý hĩa sản xuất và cải tiến cơng nghệ để nâng cao hiệu quả kỹ thuật kinh tế trong quá trình triển khai các dự án xây dựng cơng trình cầu Quan điểm này được quán triệt ngay trong giai đoạn lập

dự án và triển khai đồ án thiết kế kỹ thuật và cơng nghệ xây dựng Cĩ thể trình bày một số giải pháp bắt nguồn từ quan điểm trên như sau:

1.1.2 Giải pháp chia nhỏ khẩu độ nhịp và sử dụng hai trụ tạm:

Đối với những cầu bê tơng cốt thép dạng dầm liên tục nhiều nhịp cĩ chiều dài nhịp từ 30 m đến 50 m và chiều cao trụ khơng quá lớn (≤ 20 m), thi cơng trên nền đất cứng, ổn định cĩ thể bố trí hai trụ tạm (kiểu kết cấu lắp ghép dàn giáo chống từ mặt đất) Trình tự tiến hành cơng nghệ bắt đầu từ một phía đầu cầu tiến dần đến phía cầu bên kia Quá trình triển khai cơng nghệ thực hiện theo nguyên tắc thi cơng từng nhịp một Tuy nhiên, trong những trường hợp nhà thầu đáp ứng đầy đủ vật tư

và thiết bị thì cĩ thể triển khai đồng thời hai giai đoạn: đổ bê tơng nhịp trước và chuẩn bị lắp dựng đà giáo, ván khuơn, cốt thép nhịp tiếp theo

Lắp ván khuôn, cốt thép Đổ bê tông

-8-

Đối với dầm bê tơng cốt thép liên tục nhiều nhịp, đốt dầm đúc cĩ chiều dài bằng khẩu độ nhịp (nhịp biên cĩ thể ngắn hơn) Vị trí liên kết hai đốt dầm thường đặt ở vị trí hẫng 1/5.L (L là khẩu độ nhịp) và cũng tại vị trí này sẽ bố trí trụ tạm để bảo đảm tính an tồn và ổn định trong các quá trình thao tác cơng nghệ (đối với dầm liên tục tại vị trí 1/5.L, mơ men uốn gần bằng 0)

Sau khi thi cơng xong đốt dầm bê tơng cốt thép (đổ bê tơng, căng kéo liên kết), đà giáo và trụ tạm sẽ được tháo tách ra khỏi dầm để vận chuyển đến nhịp liền

kề, tiếp tục lắp ghép Thực hiện cơng tác di chuyển đà giáo và trụ tạm cĩ thể bằng cần cẩu hoặc bằng xe chuyên dụng

1.1.3 Giải pháp chia nhỏ khẩu độ nhịp và sử dụng một trụ tạm:

Trong trường hợp cầu cĩ chiều cao trụ trên 20 m và chiều dài khẩu độ nhịp bằng nhau (thơng thường từ 30 m đến 50 m) cĩ thể chỉ cần bố trí một trụ tạm ở giữa

Lắp ván khuôn, cốt thép Đổ bê tông

Lmax = 50 m

Hình 1.2 Giải pháp chia nhỏ khẩu độ nhịp và sử dụng một trụ tạm

Quá trình di chuyển và lắp ráp đà giáo, trụ tạm được thực hiện giống như giải pháp sử dụng hai trụ tạm

Ưu điểm của các giải pháp chia nhỏ khẩu độ nhịp và sử dụng trụ tạm thể hiện

ở chỗ: Chỉ cần một vài bộ đà giáo và trụ tạm cũng như cơng nghệ lắp ráp tương tự

để thi cơng luân phiên từng nhịp cho tồn bộ cầu, qua đĩ tạo khả năng giảm chi phí vật tư, thiết bị và nâng cao tay nghề của cơng nhân theo nhịp độ tiến độ của cơng trình Giải pháp cơng nghệ này thích ứng đối với những cầu cạn cĩ chiều dài nhỏ

-9-

hơn 300 m, với khẩu độ nhịp từ 30 m đến 50 m thi công trên nền đất ổn định và địa hình tương đối bằng phẳng, Tuy nhiên, trong những trường hợp cầu thi công qua những vùng đất yếu và trụ cao sẽ phát sinh nhiều yếu tố bất lợi do phải xử lý nền đất làm móng cho trụ tạm và tốn kém nhiều vật tư cho việc xây dựng, gia cường trụ tạm nhằm đáp ứng yêu cầu ổn định tối đa của kết cấu trụ trong quá trình thi công

Hình 1.3 Sử dụng hệ đà giáo cố định thi công các nhịp dẫn gần bờ

1.1.4 Công nghệ di chuyển đà giáo trên mặt đất có sử dụng trụ tạm và kết cấu

chống đỡ:

1.1.4.1 Đặc điểm chung:

Về nguyên tắc giải pháp công nghệ di chuyển đà giáo trên mặt đất có sử dụng trụ tạm và kết cấu chống đỡ cũng giống như giải pháp công nghệ sử dụng kết cấu đà giáo và trụ tạm thống nhất trên toàn cầu

Trên thực tế, công nghệ di chuyển đà giáo cơ bản dựa trên ý tưởng của việc

áp dụng luân phiên nhiều lần hệ thống trang thiết bị công nghệ (ván khuôn, hệ thống thiết bị thi công cũng như nhân lực trên một công trình) Sự hình thành của giải pháp công nghệ này chủ yếu nhằm giảm khối lượng công việc vận hành di chuyển

-10-

thiết bị, qua đĩ tạo khả năng hạ giá thành cơng trình Điều kiện để áp dụng thực sự

cĩ lợi đối với cơng nghệ này thể hiện ở chỗ: Cầu cĩ số lượng nhịp lớn (nhiều hơn 7 nhịp) và địa hình bằng phẳng Những yếu tố thuận lợi như vậy cho phép vận hành cơng nghệ theo nguyên tắc: Cùng một lúc cĩ thể di chuyển tồn bộ hệ thống thiết bị cơng nghệ từ nhịp đã thi cơng xong đến nhịp tiếp theo Giải pháp vận chuyển khơng

sử dụng cần cẩu tự hành hoặc xe chuyên dụng mà bằng đường goịng hoặc trên mặt đất (Di chuyển cả hệ thống đà giáo nguyên trạng mà khơng tháo rời ra như giải pháp cơng nghệ sử dụng kết cấu đà giáo và trụ tạm thống nhất trên tồn cầu) Trên hình 1.4 minh họa sơ đồ tổng quát cơ chế làm việc của cơng nghệ theo chiều dọc cầu và ngang cầu

Trụ tạm

Hình 1.4 Cơng nghệ di chuyển đà giáo trên mặt đất cĩ sử dụng trụ tạm và kết cấu

chống đỡ

1.1.4.2 Nguyên lý cấu tạo và cơ cấu vận hành cơng nghệ:

Sau khi xây dựng xong các trụ cầu (cĩ thể thi cơng phần kết cấu nhịp trên các trụ cầu đã xây dựng xong và thi cơng đồng thời các trụ mới), tiếp tục lắp đặt hệ thống kết cấu phụ trợ: Hệ thống dàn giáo chống đỡ (hoặc trụ tạm), ván khuơn đặt trên dàn đỡ, thiết bị vận hành hệ thống kết cấu cơng nghệ Đối với những cơng trình thi cơng trên nền đất yếu, sự cần thiết phải gia tải khắc phục hiện tượng lún của đất nền hoặc cĩ thể tăng cường khả năng chịu lực của nền đất bằng các giải pháp truyền thống Cơng nghệ đổ bê tơng được tiến hành theo nguyên tắc từ nhịp đầu tiên, bắt đầu từ vị trí cĩ chuyển vị lớn đến vị trí đà giáo cĩ chuyển vị nhỏ

-11-

Hình 1.5 Thi công cầu cạn bằng công nghệ di chuyển đà giáo

Mối nối giữa các nhịp bê tông thường đặt ở vị trí 1/5.L đến 1/6.L (L là chiều dài nhịp) để mối nối liên kết không nằm trong khu vực chịu ứng suất lớn Mối nối là

vị trí dùng để chốt neo bó cáp dự ứng lực và nối cáp Trước đây, các nước thường

áp dụng phương pháp công nghệ căng kéo ở khu vực mối nối với khoảng 50% số lượng bó cáp được căng và 50% lượng còn lại sẽ được căng kéo ở nhịp tiếp theo Nguyên tắc này sử dụng nhiều ở dầm bê tông cốt thép dự ứng lực thi công bằng công nghệ đúc đẩy Hiện nay, ở một số dự án vận dụng các qui trình mới cho phép dùng bộ nối neo chủ động với khả năng có thể căng kéo 100% bó cáp trên một mối nối

Sau khi đã hoàn thành các công việc về đổ bê tông, căng kéo bó cáp và nối cáp, việc tiếp theo là hạ ván khuôn, tách hệ thống đà giáo, ván khuôn ra khỏi dầm

bê tông cốt thép Để có thể dễ dàng di chuyển qua chướng ngại vật (trụ cầu), hệ thống đà giáo, ván khuôn được chia ra thành hai mảng kết cấu đơn lẻ làm việc độc lập khi di chuyển Trước khi di chuyển đến nhịp tiếp theo phải tiến hành tháo liên kết để tách và di chuyển ngang hai mảng về hai phía sau cho các cạnh phía trong của các bộ phận kết cấu mảng không vướng vào cạnh ngoài của thân và mũ trụ

-12-

Hình 1.6 Hạ ván khuôn sau khi bê tông đã đạt cường độ

Khác với công nghệ đà giáo di động với việc truyền lực trực tiếp lên trụ cầu (kể cả giai đoạn di chuyển), ở công nghệ này sử dụng nền đất để làm nền di chuyển

hệ thống đà giáo, ván khuôn Đường di chuyển thường được cấu tạo kiểu đường goòng

Hình 1.7 Hệ thống trụ tạm và thanh chống sẽ được tách rời thành 2 mảng trước khi

di chuyển đà giáo

-13-

Xe goòng vận chuyển toàn bộ hệ thống đà giáo, ván khuôn đến nhịp tiếp theo trên đường goòng Để vận hành được hệ thống thiết bị, có sử dụng kích đẩy hoặc tời kéo Những giải pháp vận hành này nói chung đơn giản và thuận lợi vì toàn bộ khối lượng công việc thao tác được thực hiện ngay trên nền đất Đặc điểm mang tính lợi thế của giải pháp công nghệ này thể hiện ở chỗ:

- Do hệ thống thiết bị công nghệ được sử dụng lặp đi lặp lại nhiều lần nên hiệu quả kinh tế kỹ thuật được nâng cao Cầu càng dài thì hiệu quả kinh tế càng cao

- Quá trình di chuyển hệ thống đà giáo trên mặt đất bằng giải pháp đẩy trên đường goòng sẽ làm giảm chi phí vận chuyển thiết bị, qua đó làm giảm giá thành công trình

Bên cạnh những ưu điểm, giải pháp công nghệ này tồn tại một số nhược điểm

cơ bản như sau:

- Trong trường hợp nền đất yếu, việc đặt hệ thống đà giáo hoặc trụ tạm tỏ ra không mấy thích hợp vì dưới tác dụng của tải trọng lớn (tĩnh tải dầm bê tông cốt thép) có thể gây nguy cơ lún và ảnh hưởng của yếu tố lún sẽ làm mất tính ổn định bền vững của hệ đà giáo đang trong giai đoạn chịu lực Điều này đặc biệt nguy hiểm

là quá trình lún diễn ra sau thời điểm bê tông đóng rắn (bê tông đã có tuổi) sẽ gây nứt bê tông hoặc có thể dẫn đến phá hoại kết cấu Để khắc phục hiện tượng trên, sự cần thiết phải áp dụng các giải pháp kỹ thuật chống lún và phải đặt tải thử nghiệm bảo đảm yêu cầu chung về biến dạng

- Các công việc gia cường nền đất chống lún sẽ gây tốn kém ảnh hưởng đến hiệu quả kỹ thuật và kinh tế

- Phạm vi áp dụng của giải pháp công nghệ đà giáo di động trên mặt đất chỉ giới hạn cho những công trình cầu có khẩu độ nhịp từ 21 m đến 40 m

Một số công trình cầu được xây dựng bằng công nghệ đà giáo di động trên mặt đất ở Cộng hòa Liên bang Đức vào những năm đầu thập kỷ 70:

Khẩu độ nhịp (m)

Chiều cao (m)

Chiều dài cầu (m)

Chu kỳ xây dựng cho một nhịp (tuần)

-15-

Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, một số công trình cầu cũng đã áp dụng loại hình công nghệ di chuyển đà giáo trên mặt đất để thi công như: Cầu vượt nút Vọng (Hà Nội), cầu vượt Mai Dịch có khẩu độ 35 m, cầu Nhật Lệ (Quảng

Bình), v.v

1.1.5 Sự ra đời của công nghệ đà giáo di động:

Sự ra đời của công nghệ đà giáo di động bắt nguồn từ ý tưởng áp dụng nguyên lý cấu tạo và cơ chế làm việc của công nghệ di chuyển đà giáo trên mặt đất

Sự khác nhau của hai giải pháp công nghệ có thể phân biệt qua các đặc điểm chính sau:

- Ngược với nguyên lý làm việc của công nghệ di chuyển đà giáo trên mặt đất (đà giáo hoặc trụ tạm đặt trên mặt đất để chịu lực) thì ở công nghệ đà giáo di động

sử dụng trực tiếp các trụ chủ thể (trụ cầu được xây dựng trước đó) để chịu tải trọng dầm bê tông cốt thép

- Thay vì cơ chế di chuyển đà giáo trên mặt đất bằng đường goòng thì ở công nghệ đà giáo di động sử dụng hệ chuyển động ngang và dọc đặt trên các giá đỡ (trụ phụ) được bố trí hai bên trụ chủ thể Với những đặc điểm dựa trên cơ sở ý tưởng mới đã khắc phục được nhiều hạn chế và tồn tại của công nghệ đà giáo di động trên mặt đất và từ đó tạo được các lợi thế mới, cụ thể: Phạm vi áp dụng công nghệ đà giáo di động rộng hơn, có thể sử dụng nó để thi công cầu cạn trên các địa hình phức tạp hoặc vượt qua các chướng ngại vực sâu, sông nước, v.v và đặc biệt thích hợp đối với những cầu cạn nằm trên vùng đất yếu

- Trong quá trình thi công không gây ách tắc giao thông do đảm bảo được khoảng tĩnh không dưới cầu cho các phương tiện giao thông qua lại (trên mặt đất và trên sông)

- Khác với công nghệ di chuyển đà giáo trên mặt đất, ở công nghệ đà giáo di động, việc di chuyển đà giáo và ván khuôn cùng diễn ra đồng thời do nguyên lý cấu

-16-

tạo liên kết phù hợp với cơ chế vận hành đồng thời của đà giáo, ván khuôn cho phép đơn giản hóa quá trình thao tác công nghệ để qua đó tạo khả năng nâng cao hiệu quả

kỹ thuật và kinh tế của công trình

So với công nghệ đúc đẩy hiện đang được nhiều nước áp dụng, trong đó ở nước ta đã thử nghiệm thành công nhiều cầu như: Cầu Hiền Lương, cầu Quán Hầu, cầu Sảo Phong, cầu Dinh, cầu Hà Nha, v.v thì công nghệ đà giáo di động có những ưu điểm vượt trội:

- Bảo đảm tính an toàn công trình cao trong quá trình thi công vì dầm bê tông cốt thép được chế tạo không ở trạng thái chuyển động như dầm bê tông cốt thép thi công bằng công nghệ đúc đẩy Ở công nghệ đà giáo di động, hệ dàn đẩy là kết cấu phụ trợ có nhiệm vụ di động và đỡ ván khuôn đúc dầm Vì vậy, trong quá trình di chuyển, việc vận hành điều chỉnh hệ thống kết cấu thiết bị dễ dàng, thậm chí khi đẩy, nếu có sự cố cũng không trực tiếp gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầm cầu

bê tông cốt thép

- Qui mô hệ thống thiết bị vận hành (tạo lực đẩy) không cần thiết phải sử dụng công suất cao như công nghệ đúc đẩy vì trọng lượng hệ thống thiết bị (đà giáo, ván khuôn, hệ kích nâng, đẩy, v.v ) nhẹ Ngoài ra, trong quá trình đẩy, trọng lượng của

hệ thống thiết bị được phân thành hai mảng kết cấu làm việc độc lập nên lực đẩy càng nhẹ hơn, cụ thể: Đối với hệ thống kết cấu dàn có khẩu độ nhịp 50 m, trọng lượng cả dàn khoảng 650 T (mỗi mảng kết cấu nằng 325 T) Nếu sử dụng hệ trượt bằng xe goòng (hệ số ma sát khoảng 0,1) thì lực đẩy ngang chỉ cần 32 T Trong những trường hợp như vậy, công nghệ đẩy không phức tạp vì chỉ cần sử dụng các loại kích công suất nhỏ hoặc dùng tời kéo

- Dầm bê tông cốt thép có sơ đồ bố trí cáp dự ứng lực phù hợp với sơ đồ phân

bố nội lực cho cả hai giai đoạn thi công và khai thác nên không hao tổn cốt thép như công nghệ đúc đẩy

-17-

- Cầu được thi công bằng công nghệ đà giáo di động thường không bị khống chế giới hạn về chiều dài

Hình 1.9 Cầu cạn được xây dựng bằng công nghệ đà giáo di động chạy dọc suốt

theo hai phía bờ kênh

Do những đặc điểm mang tính lợi thế cơ bản như đã trình bày ở trên nên từ lâu công nghệ đà giáo di động đã được các nước trên thế giới áp dụng để xây dựng một khối lượng lớn cầu bê tông cốt thép Các nước CHLB Đức, Pháp, Hàn Quốc, Đài Loan là những nước đi đầu trong lĩnh vực áp dụng công nghệ đà giáo di động Hãng Ro Grustbau GMBH (CHLB Đức) đã sử dụng công nghệ này để xây dựng nhiều cầu nổi tiếng thế giới như: cầu Euphrates (Irak), cầu RV1 (Thái Lan), cầu Rio Paramo (Argentina và Paraguay), cầu Desegrat 2 (Thụy Sĩ), cầu Truen Wan (Hồng Kông), cầu Guadina (Bồ Đào Nha) và đặc biệt trên tuyến từ Rouquebrune đến Mentou đã có 9 cầu được xây dựng bằng công nghệ đà giáo di động

-18-

Những năm gần đây, một số hãng đã sử dụng công nghệ đà giáo di động như

một công cụ chủ lực để xây dựng nhiều cầu bê tông cốt thép dự ứng lực, tiêu biểu

nhất là 2 hãng lớn: NRS (Nauy), Structuras (Úc) từ năm 1973 đến 2001 đã xây

dựng các cầu như trình bày trong bảng sau:

Bảng 1.2 Các công trình cầu được xây dựng bằng công nghệ đà giáo di động:

Tên cầu Chiều dài Chiều rộng Giải pháp công nghệ, khẩu độ nhịp

Năm xây dựng

Trung Quốc

Haihe 330 m 18,0 m - Đẩy dưới đúc trên

- L = 55 m (cầu đường sắt) 2001 Beng Bu 1,0 km 11,0 m - Đẩy dưới đúc trên

- L = 40 m (cầu đường sắt) 2000 Nan Cha 2,3 km 15,4 -

16,9 m - Đẩy dưới đúc trên - L = 55 m (cầu đường sắt) 1999

Bid C325a, 2nd Freeway

Ext Project Lung -

Kang Nam - Ken

Viaduct Ta - Tu Bridge

2,1

Km - 2,8

Km

18,55 m - 16,1 m

- Đẩy dưới đúc trên

- L = 46 m (cầu đường bộ)

1999

-19-

Bid C312 - 14, 2nd

Freeway Ext Hsi - Hu

Ta Cha Section, Tung -

Hsiao Viaduct and Yen

- Li Viaduct

2,5

Km - 1,1

Km -

850 m

16,1 m -

16 m - 16,2 m

- Đẩy dưới đúc trên

Ext Pai - Ha Section,

Zen - Wen - Hsi river

East - Wes expressway

E303 Taiwan National

Expressway

4 Km 22,7 m - Đẩy dưới đúc trên

- L = 37 m (cầu đường bộ) 1998

East - Wes expressway

E206 Taiwan National

Expressway

4 Km 19,7 m - Đẩy dưới đúc trên

- L = 37 m (cầu đường bộ) 1997/ 1998

East - Wes expressway

E604 Taiwan National

Expressway

4 Km 12 m - Đẩy dưới đúc trên

- L = 40,5 m (cầu đường bộ) 1997

Second Freeway

Extension Project, Bid

E812 - 16, Taiwan Area

Viaduto Rio Maior 2x0,6

Km 15,4 m - Đẩy dưới đúc trên và đẩy trên đúc dưới

Alcacar do Sal Ponte

Sobre o Rio Sado

-21-

A3 - Autostrada Lisboa

- Faro Viaduto Alcacar

do Sal (Rio Sado)

Stockholm

750 m 25 m - Đẩy dưới đúc trên

- L = 42 - 45 m (cầu đường bộ)

1983

-22-

1.2 Giới thiệu tổng quan về công nghệ đà giáo di động:

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 kết cấu nhịp

Ba loại hình của công nghệ là:

+ Hệ thống đẩy dưới đúc trên

+ Hệ thống đẩy giữa đúc lưng chừng

+ Hệ thống đẩy trên đúc dưới

1.2.1 Hệ thống đẩy dưới đúc trên:

Trong trường hợp cần đường vận chuyển thiết bị, vật liệu trên kết cầu dầm

đã được thi công thì khung trên được thiết kế với chiều cao đảm bảo đủ tĩnh không cho các phương tiện vận tải

(1) ván khuôn; (2) dầm chính; (3) dầm ngang; (4) hệ bàn trượt; (5) hệ đỡ đà giáo; (6) xe goòng;

(7) kích chính; (8) sàn công tác; (9) xylanh thủy lực

Hình 1.11 Mặt cắt ngang của công nghệ đẩy dưới đúc trên

1.2.1.2 Chu trình hoạt động:

1.2.1.2.1 Đổ bê tông kết cấu nhịp:

Đổ bê tông, bảo dưỡng bê tông kết cấu nhịp Sau khi bê tông đạt cường độ tiến hành căng kéo thép dự ứng lực

Hệ dầm chính được hạ thấp xuống bằng các kích chính đặt tại vị trí hệ đỡ công xon phía trước và hệ treo phía sau (phía trước mối nối thi công) của nhịp dầm mới thi công

1.2.1.2.2 Chuẩn bị lao hệ thống đà giáo:

Tháo dỡ liên kết giữa 2 phần dầm ngang, di chuyển ngang các dầm chính bằng xe goòng trên bệ đỡ công xon theo hướng xa kết cấu trụ, đến vị trí mà các dầm ngang có thể đi qua vị trí kết cấu trụ

1.2.1.2.3 Lao hệ thống đà giáo:

-24-

Tiến hành lao các dầm chính đến vị trí đổ bê tông của nhịp tiếp theo bằng hệ thống mô tơ thủy lực hoặc hệ thống thủy lực Hai dầm chính có thể được di chuyển độc lập hoặc đồng thời đến nhịp tiếp theo

1.2.1.2.4 Sàng hệ thống đà giáo vào vị trí thi công:

Hai dầm chính được di chuyển theo phương ngang theo hướng gần trụ bằng

xe goòng trên bệ đỡ công xon, liên kết các hệ thống dầm ngang

Lắp dựng khung treo tại vị trí phía trước mối nối thi công Hệ dầm chính được nâng lên bằng các kích chính đặt tại vị trí hệ đỡ công xon phía trước (truyền lực xuống kết cấu móng trụ) và hệ treo phía sau của nhịp dầm chuẩn bị được thi công (truyền lực vào sườn của kết cấu dầm)

1.2.1.2.5 Chuẩn bị đổ bê tông nhịp tiếp theo:

Lắp ráp, điều chỉnh hệ ván khuôn ngoài đúng vị trí yêu cầu Bố trí, lắp dựng cốt thép thường và ống gen, kể cả cáp dự ứng lực

Di chuyển từng phân đoạn ván khuôn trong vào vị trí bằng xe goòng và điều chỉnh hệ ván khuôn bằng các xi lanh thủy lực

1.2.1.3 Ưu, khuyết điểm của giải pháp công nghệ:

1.2.1.3.1 Ưu điểm:

- Không sử dụng trụ tạm, lợi dụng triệt để khả năng chịu lực lớn của trụ để truyền tải trọng của hệ thống đà giáo ván khuôn và tải trọng dầm bê tông cốt thép vừa mới đúc xong

- Thích hợp cho cả những cầu có thân trụ thấp

- Khối lượng thép cần để chế tạo hệ đà giáo ván khuôn nhỏ hơn so với hệ thống đà giáo loại đẩy trên đúc dưới

1.2.1.3.2 Khuyết điểm:

-25-

- Không thích hợp với cầu có bán kính cong nhỏ

1.2.2 Hệ thống đẩy dưới đúc lưng chừng:

Đối với loại hình của công nghệ này, thì khoảng không gian cần thiết thực hiện công nghệ nhỏ hơn loại đúc dưới Trong trường hợp kết cấu dầm đặc thì mặt trong của kết cấu dầm chính có thể đồng thời sử dụng như là một phần của hệ ván khuôn

Cũng như loại đúc dưới, trường hợp cần vận chuyển thiết bị, vật liệu trên kết cấu dầm đã được thi công thì khung treo được thiết kế với chiều cao đảm bảo đủ tĩnh không cho các phương tiện vận tải

Hình 1.12 Sơ đồ bố trí giải pháp công nghệ đẩy giữa đúc lưng chừng

-26-

6

5 1

2

3

4

(1) dầm chính; (2) dầm ngang; (3) hệ đỡ đà giáo; (4) xe goòng; (5) kích chính; (6) sàn công tác

Hình 1.13 Mặt cắt ngang của công nghệ đẩy gữa đúc lưng chừng

1.2.2.2 Chu trình hoạt động:

1.2.2.2.1 Đổ bê tông kết cấu nhịp:

Đổ bê tông, bảo dưỡng bê tông kết cấu nhịp Sau khi bê tông đạt cường độ tiến hành căng kéo thép dự ứng lực

Hệ dầm chính được hạ thấp xuống bằng các kích chính đặt tại vị trí hệ đỡ công xon phía trước và hệ treo phía sau (phía trước mối nối thi công) của nhịp dầm mới được thi công

1.2.2.2.2 Chuẩn bị lao hệ thống đà giáo:

Tháo dỡ liên kết giữa 2 phần dầm ngang, di chuyển ngang các dầm chính bằng xe goòng trên bệ đỡ công xon theo hướng xa kết cấu trụ, đến vị trí mà các dầm ngang có thể đi qua vị trí kết cấu trụ

1.2.2.2.3 Lao hệ thống đà giáo:

-27-

Tiến hành lao các dầm chính đến vị trí đổ bê tông của nhịp tiếp theo bằng hệ thống mô tơ thủy lực hoặc hệ thống thủy lực Hai dầm chính có thể được di chuyển độc lập hoặc đồng thời đến nhịp tiếp theo

1.2.2.2.4 Sàng hệ thống đà giáo vào vị trí thi công:

Hai dầm chính được di chuyển theo phương ngang theo hướng gần trụ bằng

xe goòng trên bệ đỡ công xon, liên kết các hệ thống dầm ngang

Lắp dựng khung treo tại vị trí phía trước mối nối thi công Hệ dầm chính được nâng lên bằng các kích chính đặt tại vị trí hệ đỡ công xon phía trước (truyền lực xuống kết cấu móng trụ)và hệ treo phía sau của nhịp dầm chuẩn bị được thi công (truyền lực vào sườn của kết cấu dầm)

1.2.2.2.5 Chuẩn bị đổ bê tông nhịp tiếp theo:

Lắp ráp, điều chỉnh hệ ván khuôn ngoài đúng vị trí yêu cầu Bố trí, lắp dựng cốt thép thường và ống gen kể cả cáp dự ứng lực

Di chuyển từng phân đoạn ván khuôn trong vào vị trí bằng xe goòng và điều chỉnh hệ ván khuôn bằng các xi lanh thủy lực

1.2.2.3 Ưu, khuyết điểm của giải pháp công nghệ:

1.2.2.3.1 Ưu điểm:

Nhờ việc điều chỉnh ván khuôn đáy xuống dưới nên trong thi công giải quyết tốt hơn vấn đề tĩnh không so với giải pháp đẩy dưới đúc trên Đặc điểm này rất phù hợp khi thi công những cầu vượt sông có mức nước cao trong mùa mưa lũ hoặc vượt qua các trục đường giao thông chính trong thành phố mà không gây cản trở cho các phương tiện giao thông trên đường

1.2.2.3.2 Khuyết điểm:

-28-

Điểm hạn chế của giải pháp công nghệ này chủ yếu về cấu tạo liên kết ván khuôn với dàn đẩy Trong trường hợp này phải tính toán để hệ dàn đẩy không bị lật, cách tốt nhất là phải bố trí đối trọng khi tháo rời liên kết để dịch chuyển sang ngang

1.2.3 Hệ thống đẩy trên đúc dưới:

1.2.3.1 Bố trí hệ thống:

Hệ dầm chính được bố trí ở phía trên kết cấu nhịp dầm đã được xây dựng

Hệ ván khuôn được bố trí thành khung bao quanh kết cấu phần trên và kết cấu dầm chính thông qua kết cấu dầm ngang hoặc kết cấu khung

Để có thể lao dầm qua vị trí trụ, hệ ván khuôn được chia làm hai nửa tách rời nhau có khả năng di chuyển ra ngoài phạm vi không gian của trụ Lúc này, hệ thống mới có thể bắt đầu lao bằng cách trượt Đối với loại hình này thì yêu cầu tĩnh không dưới cầu được đáp ứng cao

Lợi thế của loại hình này là áp dụng xây dựng những cầu ở sườn đồi, sườn núi hoặc các cầu nằm trong đường cong bán kính nhỏ Mặt khác khu vực làm việc

dễ dàng bảo vệ khỏi ảnh hưởng thời tiết bằng các tấm che mưa

Hình 1.14 Sơ đồ bố trí giải pháp công nghệ đẩy trên đúc dưới

-29-

3

5 1

(5) dầm chính

Hình 1.15 Mặt cắt ngang của công nghệ đẩy trên đúc dưới

1.2.3.2 Chu trình hoạt động:

1.2.3.2.1 Đổ bê tông kết cấu nhịp:

Đổ bê tông, bảo dưỡng bê tông kết cấu nhịp Sau khi bê tông đạt cường độ tiến hành căng kéo thép dự ứng lực

Hệ dầm chính được hạ thấp đặt trên bàn trượt lao dầm bằng các kích chính đặt tại vị trí trụ đỡ trước và sau nhịp dầm đổ bê tông

1.2.3.2.2 Chuẩn bị lao hệ thống đà giáo:

Tháo bỏ liên kết hệ ván khuôn với thanh treo cường độ

Hạ thấp hệ thống ván khuôn, tháo bỏ liên kết giữa 2 phần của hệ và đưa hệ ván khuôn ngoài đến vị trí thấp nhất mà hệ ván khuôn có thể đi qua vị trí kết cấu trụ

Hệ thống đà giáo bây giờ đã sẵn sàng chuẩn bị lao

1.2.3.2.3 Lao hệ thống đà giáo:

- Truyền tải trọng của hệ thống đà giáo ván khuôn và tải trọng của đoạn dầm

bê tông cốt thép đang đúc vào kết cấu trụ cầu thông qua trụ đỡ

- Không sử dụng trụ tạm

- Thuận lợi trong việc tạo hình kết cấu dầm bê tông cốt thép, đặc biệt loại dầm cong Khi thi công dầm cong trên mặt bằng, ván khuôn được cấu tạo cong với bán kính cong R của dầm

- Phù hợp với với những cầu có chiều cao trụ thấp

1.2.3.3.2 Khuyết điểm:

- Khối lượng thép cần để chế tạo đà giáo ván khuôn lớn

- Việc treo toàn bộ hệ thống đà giáo ván khuôn lên một dầm treo di chuyển trên các trụ đỡ không đảm bảo tính ổn định cao, đặc biệt là trong quá trình di chuyển, khó khăn trong công việc đảm bảo an toàn thi công

1.2.4 Các phần cơ bản của hệ thống đà giáo:

Các bộ phận của hệ thống đà giáo bao gồm:

- Dầm chính

để cấu tạo thành dầm chính có mặt cắt hình hộp hở hoặc hình hộp hở có hệ thanh giằng chống xoắn Các thanh giằng có cấu tạo tấm phẳng ngoài tác dụng về mặt kết cấu còn có tác dụng làm đường công tác Tại hai đầu dầm có bộ nối kiểu chốt để liên kết mũi dẫn với dầm chính

-32-

Trọng lượng một đơn vị kết cấu lớn nhất là 1,5 tấn, nhờ đó dầm chính có thể được lắp dựng thủ công bằng các cần cẩu quay bình thường Bề rộng đường bao của kết cấu dầm lớn nhất là 2,5 m, do vậy hệ thống cho lắp sẵn để vận chuyển đến công trường từng phân đoạn của kết cấu dầm Dầm sườn được cấu tạo từ dầm dọc cánh trên, dưới và các tấm sườn được chế tạo sẵn với chiều dài tiêu chuẩn 2 m, 4 m và 6

m, từ đó có thể lắp ráp thành dầm chính có chiều dài yêu cầu

Hệ dầm chính gồm 2 dầm Bản cánh dưới dầm hộp được gắn các ray, khi lao

hệ thống đà giáo các ray này được đỡ trên bàn trượt lao dầm

Hình 1.16 Dầm chính dạng thép hình, thép bản tổ hợp

Trong quá trình đổ bê tông, hệ thống đà giáo di động được đỡ trên bốn kích được đặt tại vị trí khung treo và hệ thống bàn trượt lao dầm trước, sau nhịp dầm cầu đang thi công Dầm chính mang theo hệ ván khuôn ngoài và các xi lanh thủy lực để đẩm bảo thuận tiện cao nhất cho việc tháo, lắp và điều chỉnh ván khuôn

Đối với công nghệ CHLB Đức các cấu kiện của kết cấu dầm được thiết kế định hình hóa lấy tên gọi kiểu HV (Hozontal - Vẻtical) Tùy theo chiều cao, kiểu mà dầm chính có mô men chịu lực từ 3200 đến 36000 kNm (trường hợp đặc biệt có thể lên đến 46000 kNm) Trong trường hợp cầu trên đường cong tùy khả năng chịu

-33-

xoắn của dầm ta có thể xác định độ lệch tâm cho phép của kết cấu với độ võngcủa tấm sườn nhỏ Mặt cắt dầm dọc cánh thượng, hạ đều có khả năng cho phép đặt các lực cục bộ lớn tại bất kỳ điểm nào của dầm

1.2.4.1.2 Kết cấu dầm chính kiểu dàn thép:

Kiểu kết cấu dàn thép cho dầm chính là hệ đà giáo chuyên dụng phục vụ thi công các nhịp từ 20 m đến 30 m được chấp thuận và sử dụng ở CHLB Đức, được công ty Thyssenkrupt áp dụng làm dầm chính trong công nghệ đà giáo đẩy có tên gọi là: Heavy Duty Truss 50

Kết cấu dầm chính được tổ hợp từ các phân đoạn dàn thép tam giác chế tạo sẵn, trong đó các phân đoạn đầu dầm dài 2,5 m, 3,0 m và các phân đoạn giữa có chiều dài 4,0 m, 6,0 m, mặt khác tùy theo cấu tạo dầm mà đầu dàn được lắp các thanh chống

Hình 1.17 Dầm chính dạng dàn thép

Sự tổ hợp các phân đoạn và các thanh gia cường phụ thuộc vào chiều dài và

sơ đồ kết cấu Tùy vào kết cấu dầm là giản đơn, liên tục hay mút thừa mà lắp thêm các thanh tăng cường ở thanh mạ trên, dưới và mạ dưới kết hợp với thanh chống đầu dầm

-34-

Kết cấu dàn bao gồm các thanh giằng ngang được liên kết với dàn chủ bằng

bu lông cường độ cao tại vị trí chốt, với khoảng cách 2 m ở trên mạ thượng, mạ hạ

1.2.4.2 Mũi dẫn:

Như là phần kéo dài của kết cấu dầm chính là phần mũi dẫn ở 2 đầu Mũi dẫn gồm 2 phần Phần đầu của mũi dẫn sẽ được uốn cong theo chiều đứng tạo góc theo phương ngang 4 đến 5 độ Mặt khác, khả năng quay theo phương ngang của bàn trượt lao dầm có tác dụng định hướng của hệ thống đà giáo di động

Mũi dẫn được liên kết với dầm chủ bằng bu lông cường độ cao tại hiện trường Khớp nối giữa dầm chính và mũi dẫn sẽ cho phép điều chỉnh phương ngang, khi khớp nối theo phương đứng giữa mũi dẫn phần 1 và 2 được sử dụng cho điều chỉnh dốc dọc của hệ thống đà giáo

Hình 1.18 Hệ mũi dẫn cho loại chạy dưới đúc trên

-35-

Hình 1.19 Hệ mũi dẫn cho loại chạy trên đúc dưới

Kích thước chiều cao, bề rộng của mũi dẫn bằng kích thước của dầm chính Mũi dẫn được thiết kế như là dàn thép với mặt cắt chữ H hoặc tam giác - và các thanh xiên Mũi dẫn được lắp với ray đặt tại thanh mạ dưới phía trong

1.2.4.3 Dầm ngang:

Dầm ngang được 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 đỡ đặt ở biên trên của dầm ngang hoặc thông qua hệ thống thanh treo cường độ cao đối với hệ thống đà giáo loại đẩy trên