Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục Chơng I Tổng quan về các phơng pháp lao dầm I. Khái niệm, vai trò của công tác lao dầm cầu I.1. Khái niệm. Sau khi xây dựng xong mố và trụ, cầu cầu đợc đạt nên gối theo hai phơng thức . 1.Làm đà giáo tại vị trí cầu rồi lắp ráp hoặc đúc cầu trên dà giáo lắp (hoặc đúc ), song rỡ đà giáo, hạ dầm xuống gối . 2. Lắp ráp hoặc đúc cầu ở một nơi khác ,sau đó lao kéo cầu vào vị trí và hạ xuống gối. Làm theo phơng thức 1 thì dễ thi công ,đòi hỏi ít phơng tiện ,thiết bị,nhng tốn nhiều công làm đà giáo ,thời gian thi công chậm (vì phải chờ xây dựng xong mố trụ mới lắp hoặc đúc đợc). Làm theo phơng thức 2 thì thi công có phức tạp hơn,nhng có thể rút ngán đợc thời gian thi công vì việc lắp ráp hoặc đúc dầm tiến hành song song với việc làm mố trụ do đó phơng thức này hay đợc sử dụng nhất là đối với cầu thép. Lao cầu có hai loại là lao cầu dọc và lao cầu ngang. Lao cầu dọc:Kéo theo tim dầm cầu đợc lắp hoặc đúc trên sàn,trên nền đờng đầu cầu hoặc trên nhịp đã làm trớc,sau đó kéo ra vị trí cầu.Lao cầu theo hớng dọc tiết kiệm nhiều ,vì đỡ làm đà giáo và có u điểm là đỡ cản trở việc thông thuyền trên sông đoạn khu vực làm cầu và ít phụ thuộc đIũu kiện sông nớc. Lao ngang:Kéo theo phơng vuông góc với dầm cầu đợc lắp hoặc đúc trên đà giáo song song với vị trí cầu, rồi kéo ngang ra đặt vào vị trí gối.Lao ngang có u điểm là giảm bớt thời gian ngừng vì xây dựng.Thờng sử dụng kiểu này trong các cầu đờng sắt,cầu cũ vẫn tận dụng,cho thông tàu trong khi tàu mới tíên hành lắp ráp,lắp song mới bỏ cầu cũ và sàng ngang vào vị trí để thay thế,thời gian ngừng và tắc giao thông rất ngắn . SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 1 Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục Nói chung chọn phơng án lao dọc hay lao ngang,để lắp ráp tại chỗ hay lao kéo phải căn cứ địa hình và những điều kiện khác nh thiết bị,máy móc,nhân lực,thời gian,thời tiếtđể quyết định. I.2. Vai trò Trong những năm gần đây các công trình cầu đờng giao thông đợc xây dựng rất nhiều trên mọi miền đất nớc. Trong đó phần lớn các cầu bê tông cốt thép nhịp vừa và nhỏ trên quốc lộ cũng nh các tuyến đờng địa phơng. Hiện tại và trong thời gian tới nhiều cầu lớn đã bắt đầu và sẽ tiếp tục đợc xây dựng, trong đó số lợng cầu bê tông cốt thép sẽ rất lớn. Công nghệ xây dựng cầu đờng khác biệt và đa dạng so với công nghệ xây dựng các công trình khác. Cùng với sự lớn mạnh của nhiều nghành công nghiệp khác thì kỹ thuật xây dựng cầu bê tông cốt thép cũng không ngừng vơn lên và chiếm vị trí quan trọng trong nghành giao thông vận tải. Gần đây đã xuất hiện nhiều phơng pháp xây dựng mới đã có hiệu quả đảm bảo chất lợng công trình, rút ngắn thời gian thi công và hạ giá thành xây dựng. Vì vậy khi thi công cầu bê tông cốt thép chắc chắn là một trong những vấn đề quan trọng của nghành xây dựng cầu đờng ở nớc ta. Một trong những biện pháp thi công đã và đang đợc áp dụng tại Việt Nam. Đó là thiết bị lao lắp dùng để lắp ghép cầu bê tông cốt thép phục vụ cho vấn đề thi công cầu. I.3. Đặc điểm lao lắp các cầu bê tông cốt thép Các khối đúc sẵn trong kết cấu nhịp bê tông cốt thép lắp ghép thờng rất nặng nề, cho nên việc lao lắp rất khó khăn và phức tạp đòi hỏi hết sức cẩn thận và chính xác. Việc ráp nối các khối lắp ghép cũng tốn nhiều công sức và thời gian, vì vậy khi thiết kế chế tạo cần chú ý phân phối cho phù hợp với phơng tiện vận chuyển và lao lắp các mối nối khi chế tạo cũng nh khi thi công phải đạt độ chính xác tơng đối cao, nếu không sẽ chịu lực không phù hợp với thiết kế và gây nhiều khó khăn Cấu kiện bê tông cốt thép thờng chịu lực không đồng đều ở các chiều khác nhau cho nên trong quá trình xếp dỡ vận chuyển và lao lắp phải hết sức cẩn thận, có khi phải gia cố thêm nền và móc cẩu tại những vị trí thích hợp SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 2 Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục Bê tông là vật liệu giòn khi lao lắp cần chú ý không để cấu kiện va chạm mạnh vì bê tông phải đủ cờng độ quy định Thiết bị cầu lắp phải đảm bảo thao tác thật chậm và cẩn thận nhng cũng phải đảm bảo đẩy mạnh tiến độ thi công Cần đảm bảo chú ý kiểm tra an toàn các thiết bị trớc khi tiến hành thi công Công việc lao lắp cấu kiện đợc tiến hành theo 2 giai đoạn chính nh sau: Giai đoạn 1: Chuẩn bị hiện trờng nh giàn giáo, dựng cần trục, chuẩn bị bãi để dầm và đờng vận chuyển, tiếp nhận cấu kiện, làm vệ sinh và tẩy rửa các chi tiết, mối nối, sửa các khuyết tật và sai lệch, lắp thử và kiểm tra các thiết bị kích kéo, cản trục Giai đoạn 2: Gồm việc bố trí các góc lắp và cẩu lao lắp các phiến dầm vào vị trí bằng cần trục hoặc góc lao, điều chỉnh và liên kết các mối nối, hoàn thiện mặt đờng trên cầu. Khi buộc và nâng dầm cần đặc biệt chú ý vị trí buộc phải chính xác (nếu không có móc cẩu phải đánh dấu cẩn thận), năng lực trọng tải phải đảm bảo cẩu đợc trọng lợng các khối dầm. Khi cẩu phải đúng chiếu chịu lực của cấu kiện, tuyệt đối không đợc quay lật tuỳ tiện II. Các phơng pháp lao lắp dầm cầu II.1. Đối với dầm đơn giản bê tông cốt thép lắp ghép 1. Lắp dầm và bản bằng cần trục 2. Lắp dầm và bản bằng giá long môn 3.Lắp dầm bằng các thiết bị tổ hợp lao dầm 4.Lao lắp thiết kế nhịp bằng dầm dẫn và giá long môn II.1.1. Lao lắp dầm và bản bằng cầu trục Sử dụng cần trục và các thiết bị lắp đặc biệt để lao các dầm cầu phải tuỳ theo địa hình cần trục có thể đứng ngay trên mặt đờng hoặc bãi sông gầm cầu để cẩu lắp dầm vào vị trí, cũng có thể bố trí cần trục đứng trên kết cấu nhịp đã thi công để lắp nhịp tiếp sau. Nếu mức nớc trong quá trình thi công không sâu và chiều cao gầm cầu vừa tầm còn có thể cho cần trục đi qua giàn giáo, cầu tạm để lao lắp kết cấu nhịp. SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 3 Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục Cầu trục thờng dùng là loại tự hành bánh xích hoặc bánh lốp. Trong cầu đờng sắt có thể dùng cần trục đờng sắt có cầu chạy trên đờng ray từ một phía đầu cầu để lắp dầm. Nếu cần trục di chuyển trực tiếp trên mặt đất thì cờng độ của nền phải tốt. Chẳng hạn, nếu lao bằng cần trục bánh lốp, ứng suất nền đất phải là 4- 5 daN/cm 2 , nếu là cần trục bánh xích, ứng suất ít nhất cũng phải đạt 2- 3 daN/cm 2 . Trờng hợp nền đất yếu, có thể kê ván gỗ hoặc lót tôn thép ở vệt bánh xe của cầu trục. Hình 1.1 là một phơng án lao lắp bằng cần trục đứng trên bãi sông. Cần trục có thể quay một góc 180 o để lấy dầm và đặt vào vị trí. Muốn sử dụng tối đa khả năng của cần trục, tầm với của cần trục phải ở vị trí nhỏ nhất. Để đảm bảo cấu kiện tơng đối dài làm việc đúng thiết kế khi lao lắp phải dùng một đòn treo. Dùng đòn treo còn có tác dụng giảm đợc dây cẩu và tránh cho dầm bê tông chịu đợc lực nén khi cẩu dầm. Dây và đòn treo sẽ chịu tải trọng bản thân, trọng lợng khối cẩu tính cả hệ số xung kích. Sau khi dầm đợc đặt vào vị trí gối cầu cần trục lùi ra, lấy dầm khác và lắp tiếp vị trí cần phải là vị trí có khả năng cẩu đ- ợc tải trọng lớn nhất, đảm bảo đợc ổn định của cần trục lúc di chuyển. Tuy nhiên chỉ khi nào cấu kiện nhẹ hơn 50% khả năng cẩu mới cho cần trục vừa mang cấu kiện vừa di động Dùng cần trục có cần để đi trên bãi sông để lao lắp thờng chỉ cẩu đợc các phiến dầm có chiều dài tối đa 21m và trọng lợng không vợt quá 300 500 kN. Nếu cần trục không cẩu nổi có thể dùng hai cần trục nhng phải chú ý nhẹ nhàng để khi cẩu lắp dầm đợc nhịp nhàng cân đối. SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 4 Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục a, b, Hình 1.1 - Sơ đồ lắp dầm bằng cần trục có cần a.Chỉnh diện b. Nhìn cạnh c. Chiếu bằng 1. Bãi để dầm 2. Cần trục 3. Dầm láp 4. Đòn treo 5. Đờng di chuyển cần trục Trờng hợp dầm không dài có thể buộc trực tiếp vào móc cẩu (Hình 1-2a). Với góc nghiêng của dây cáp buộc trong giới hạn 30- 60 o , nếu góc nghiêng nằm trên giới hạn trên, hoặc dây sẽ quá dài, hoặc lực căng trong dây sẽ quá lớn. Trờng hợp dầm dài dùng đòn treo và dây cẩu dầm buộc gián tiếp, cách điểm treo của dầm một đoạn bằng a (Hình 1- 2b) SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 5 Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục Q Q Hình 1- 2 - Dây cẩu dầm a. Treo trực tiếp b. Qua đòn treo Cần chú ý khi sử dụng đòn treo bằng thép tại chỗ buộc phải có đệm gỗ để để tránh cho dây cáp có góc gẫy và bê tông bị sứt mẻ do dây cáp siết chặt lúc cẩu. Khi nền đất bãi sông yếu hoặc mực nớc sâu, cần trục lắp dầm có thể dùng phơng án đi trên nhịp để lao. Trờng hợp này cần trục phải có tầm với dài để cẩu dầm phía trớc. Các phiến dầm lắp ghép sau khi vận chuyển và đặt ở nơi tập kết đợc đa lên xe gòng để cần trục cẩu lên đa vào vị trí. Vị trí cầu trục đi trực tiếp trên kết cấu nhịp nên chỉ lao đợc các phiến dầm có chiều dài tối đa là 16m, tơng ứng với trọng lợng tối đa khoảng 140- 150 kN Lắp những nhịp ở giữa sông có thể sử dụng cần trục đặt trên hệ nổi để giảm tầm với và tăng sức nâng của cần trục. Để cẩu lắp đợc thuận lợi phải bố trí các móc móc treo tại vị trí qui định tính toán trên cấu kiện II.1.2. Lắp dầm và bản bằng giá long môn Giá long môn (cần trục công) dùng thích hợp để lao lắp cầu dầm bê tông cốt thép nhiều nhịp đặc biệt với cầu có chiều cao khá lớn và nhịp dài. Cần trục long môn thờng có sức nâng đến 65 kN. Cần trục long môn lắp bằng thanh vạn năng có sức nâng đến 1000 kN .Cần trục loại này có nhợc điểm là thời gian lắp ráp lâu, nhng u SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 6 Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục điểm là cẩu lắp đợc cấu kiện có trọng lợng nặng, ở độ cao lớn vì vậy đợc sử dụng rộng rãi trong xây dựng cầu. Lao lắp dầm có chiếu dài 18- 21m, có thể dùng một cần trục long môn. Nếu nhịp dài 24m hoặc lớn hơn phải dùng 2 cần trục để cẩu lắp. Cần trục di chuyển dọc cầu bằng đờng ray đặt trên bãi sông (nếu cầu thấp và địa chất tốt) hoặc đi trên cầu tạm (nếu kết cấu cao, nền đất xấu). Kết cấu nhịp dầm vận chuyển bằng xe goòng ra vị trí đợc giá long môn nâng lên và vận chuyển ngang,rồi hạ xuống gối nh hình 1-3 Hình 1.3 - Cần trục long môn lắp dầm a.Hình chiếu đứng. b .Hình chiếu cạnh. 1. Cầu tạm bằng thanh vạn năng . 2. Cần trục long môn bằng thanh vạn năng. 3. Dầm lắp . Không đợc nâng tải khi cần trục long môn di chuyển. Muốn không cản trở dòng chảy, cầu tạm (giàn giáo) cho cần trục di chuyển có thể làm bằng thanh vạn năng để vợt nhịp dài và tiết kiệm vật liệu. Ngoài ra khi sông sâu, đáy sông là nền đá cần cho tàu thuyền đi lại trong thời gian thi công dùng cần trục long môn lao lắp SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 7 Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục không thích hợp, vì vậy xây dựng cầu tạm (giàn giáo) sẽ kéo dài thời gian và tăng giá thành xây dựng cầu lên 20% Đối với cầu bắc qua sông hẹp ,dầm cầu bắc ngang lòng sông.Sử dụng hai giá long môn để sàng ngang dầm.Hai giá long môn có thể di chuyển trên hai ray dọc theo bờ sông,hoặc có thể đặt cố định. Đây chính là phơng pháp sàng dầm đang sử dụng tại cầu Hoà Mục. II.1.3. Lắp dầm bằng các thiết bị tổ hợp lao dầm. Tổ hợp lao lắp cầu là một tổ hợp các thiết bị đặc biệt gồm dàn hoặc dầm dấn, các giá long môn, toa xe hoặc xe goòng chở dầm. 6 1 2 5 t 3 4 1 Hình 1.4 - Tổ hợp lao cầu 1.Hai cần trục long môn tự hành 2.Cầu dẫn. 3.Phiến dầm 4.Đối trọng của cẩu dầm SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 8 Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục 5.Thanh liên kết ngang của cầu dẫn. 6.Dầm chính của cầu dẫn Hình 1.4 giới thiệu một loại tổ hợp dùng để lao lắp cầu dầm có nhịp dài đến 21m, với khổ đờng xe chạy rộng đến 7m và đờng ngời đi 2 x 1,5m. Trọng lợng mỗi phiến dầm nặng đến 240 kN Tổ hợp gồm cấu dẫn (2), hai cầu trục long môn tự hành (1) chạy bằng đờng ray đặt trên cầu dẫn có khả năng cẩu 120 kN để nâng hạ phiến dẫn (3). Đối trọng (4) có tác dụng giữ ổn định cho cầu dẫn khi kéo về phía trớc bằng tời và dây cáp. Cầu dẫn gồm hai dầm chính (6) nối với nhau bằng liên kết ngang (5) Cần trục long môn đặt trên hệ bánh xe cách nhau 7,8 và 9,2m theo chiều ngang tơng ứng với hai khoảng cách giữa hai dầm biên. Khi đặt phiến dầm (3) lên gối cũng phải cần 2 cần trục vận hành cùng lúc. Nh vậy các phiến dầm có thể đợc lao dọc và sang ngang một cách dễ dàng. Trình tự lắp kết cấu nhịp nh sau: Cần trục long môn cẩu và cột bê tông cốt thép chạy dọc trên đờng đầu cầu và cầu dẫn (2), sau đó phiến đợc chuyển ngang và hạ xuống dới. Muốn lao nhịp tiếp theo, cầu dẫn đợc kéo đến vị trí mới. Tổ hợp này chỉ dùng để lao lắp nhịp cầu có tổng chiều ngang dầm chính rộng từ 8- 9 m Khi lao lắp cấu nhịp có trọng lợng dới 1000 kN có thể dùng tổ hợp kiểu mút thừa. Hình 1.5 giới thiệu một loại mút thừa để lao lắp nhịp có chiều dài tối đa là 33m, trọng lợng mỗi phiến dầm 600 kN và khoảng cách hai dầm là 8,7 m Tổ hợp gồm: Dàn liên tục 2 nhịp (3) gối trên trụ (2) và (4). Khi làm việc dàn còn đợc gối trên trụ (8). Chân trụ (2) đặt trên hệ bánh xe một trục, chân trụ giữa đặt trên xe goòng và do động cơ điện điều khiển di chuyển. Trụ (8) có đặt kích năng điều chỉnh độ giãn của đầu dàn khi lao sang nhịp khác. Để vận chuyển phiến dầm bê tông cốt thép dọc theo dàn phải dùng 2 dầm ngang mút thừa (7). Khi phiến dầm bê tông tới vị trí, dùng bánh xe và palăng xích (6) sàng ngang để hạ dầm xuống gối. Muốn dầm ổn định khi kéo sang nhịp khác cần bố trí đặt đối tợng (1). Dầm bê tông cốt thép đợc bố trí đặt trên xe goòng (10) để di chuyển ra trụ (4). Sau đó dùng palăng xích (6) nâng dầm và kéo về phía trớc. Trụ (2) và (4) chạy trên đờng ray. SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 9 Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục 1 2 4 22,5 3 6 5 37,5 8 10 7 8 6 9 6 9 8 Hình 1.5- Tổ hợp kiểu mút thừa đang lao dầm Để lao lắp dầm bê tông cốt thép nhịp dài tối đa 42 m, khổ cầu rộng hơn 8 m, trọng lợng phiến dầm nặng 1000 kN có thể dùng tổ hợp lao lắp kiểu kiểu mút thừa loại lớn. Hình 1.6 giới thiệu một tổ hợp lao cầu có sức cẩu lớn. Có cấu tạo gồm: Dàn chính và dàn phụ trong đó dàn phụ làm cần mút thừa để lắp trụ cầu và làm cầu tạm để lao dầm chính đến vị trí lắp dầm bê tông cốt thép. Các phiến dầm đợc nâng hạ lao dọc nhờ các hệ thống xe goòng và đợc sàng ngang cùng với tổ hợp dàn bê tông cốt thép đợc chở bằng xe goòng đến tổ hợp, đợc nâng lên, chuyển dọc rồi sang ngang và đặt gối xuống cầu. Sau khi lắp hết các dầm trong một nhịp lại tiến hành các bớc nh trên cho các nhịp tiếp theo, tổ hợp các chân SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 10 . tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục 4 6 3 1 5 2 2 3 5 1 Hình 1.7 - Xe lao dầm 1. Dầm chính ; 2. Mũi dầm ; 3. Xe con treo dầm; 4 .Dầm ; 5. Giá pha. cẩu dầm SV:Trân Văn Hà Lớp:Máy Xây Dựng-K40 8 Đồ an tốt nghiệp Thiết kế giá sàng dầm cầu Hoà Mục 5.Thanh liên kết ngang của cầu dẫn. 6 .Dầm chính của cầu