Tài liệu Bài giảng xây dựng cầu 2 - xây dựng kết cấu nhịp cầu

MỤC TIÊU Bài giảng là tài liệu tóm tắt các công nghệ thi công từ đơn giản đến hiện đại đã được áp dụng thành công tại Việt Nam. Nắm vững các công nghệ thi công sẽ là chìa khóa cho các kỹ sư có thể mở ra những cánh cửa mới trong sự nghiệp làm cầu. Đặng Huy Khánh Xây dựng cầu 2 BÀI GIẢNG XÂY DỰNG CẦU 2 (Tài liệu dành cho sinh viên khoa xây dựng_Vinh) NỘI DUNG CHI TIẾT MÔN HỌC CHƯƠNG I - XÂY DỰNG KẾT CẤU NHỊP CẦU THÉP ................................................ 6 1.1. Đặc điểm về cầu thép:................................................................................................. 6 1.2. Gia công chế tạo cầu thép: .......................................................................................... 6 1.2.1. Vật liệu: .............................................................................................................. 6 1.2.2. Các loại liên kết dùng trong gia công cấu kiện thép: ............................................ 7 1.2.3. Chế tạo, lắp ráp kết cấu nhịp trong xưởng:........................................................... 7 1.2.4. Sơn kết cấu nhịp cầu: .......................................................................................... 8 1.2.5. Đóng gói và vận chuyển kết cấu nhịp cầu thép: ................................................... 9 1.3. Thi công kết cấu nhịp dầm thép: ............................................................................... 10 1.3.1. Đặc điểm: .......................................................................................................... 10 1.3.2. Lắp ráp kết cấu nhịp dầm trên bãi: ..................................................................... 10 1.3.3. Thi công lắp đặt dầm thép bằng cần cẩu: ........................................................... 15 1.3.4. Biện pháp lao lắp kết cấu nhịp dầm thép:........................................................... 19 1.3.5. Thi công kết cấu nhịp dầm theo biện pháp lắp ráp tại chỗ. ................................. 25 1.3.6. Biện pháp sàng ngang dầm: ............................................................................... 29 1.3.7. Thi công bản bêtông mặt cầu ............................................................................. 30 1.3.8. Điều chỉnh nội lực trong dầm liên hợp thép - bản BTCT.................................... 35 1.4. Thi công kết cấu nhịp cầu giàn thép: ......................................................................... 36 1.4.1. Đặc điểm chung: ............................................................................................... 36 1.4.2. Lắp ráp giàn thép trên mặt bằng: ....................................................................... 36 1.4.3. Thi công kết cấu nhịp giàn thép theo biện pháp lắp tại chỗ trên đà giáo hoặc trụ tạm: ............................................................................................................................ 40 1.4.4. Thi công kết cấu nhịp giàn thép theo biện pháp lắp hẫng và bán hẫng: ............... 41 1.4.5 Thi công giàn thép theo phương pháp lắp bán hẫng: ........................................... 47 1.4.6. Thi công kết cấu nhịp giàn thép theo biện pháp lao kéo dọc trên đường trượt: ... 49 1.4.7. Thi công kết cấu nhịp giàn thép theo biện pháp lao kéo dọc trên trụ đỡ nổi:....... 51 1.4.8. Thi công kết cấu nhịp cầu giàn thép theo biện pháp lao ngang: .......................... 54 1.4.9. Biện pháp hạ kết cấu nhịp cầu thép xuống gối: .................................................. 54 CHƯƠNG II - XÂY DỰNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP .............................................. 56 2.1. Thi công kết cấu nhịp cầu dầm bê tông cốt thép lắp ghép: ......................................... 56 2.1.1. Đặc điểm chung cầu dầm bê tông cốt thép: ........................................................ 56 2.1.2. Chế tạo dầm BTCT thường: .............................................................................. 56 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường 2.1.3. Chế tạo dầm BTCT dự ứng lực:......................................................................... 56 2.1.4. Biện pháp thi công kế cấu nhịp dầm bê tông cốt thép lắp ghép: ......................... 65 2.2. Thi công kết cấu nhịp bê tông cốt thép theo biện pháp lắp ghép phân đoạn: .............. 74 2.2.1. Đặc điểm chung: ............................................................................................... 74 2.2.2. Đặc điểm công nghệ và ưu nhược điểm: ............................................................ 74 2.2.3. Chế tạo các đốt dầm: ......................................................................................... 74 2.2.4. Tổ chức thi công lắp hẫng và thiết bị lắp hẫng: .................................................. 76 2.2.5. Mối nối các đốt dầm và thực hiện các mối nối: .................................................. 79 2.3. Thi công kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép theo biện pháp đúc hẫng cân bằng: ......... 79 2.3.1. Đặc điểm công nghệ đúc hẫng cân bằng: ........................................................... 79 2.3.2. Tổ chức thi công đúc hẫng cân bằng: ................................................................. 80 2.3.3. Công nghệ đúc hẫng: ......................................................................................... 82 2.3.4. Đúc tại chỗ đoạn nhịp biên trên đà giáo cố định:................................................ 91 2.3.5. Biện pháp đổ bê tông các đốt đúc hẫng: ............................................................. 93 2.3.6. Biện pháp hợp long nhịp biên: ........................................................................... 94 2.3.7. Biện pháp hợp long nhịp giữa: ........................................................................... 94 2.3.8. Quản lý hình học kết cấu nhịp trong thi công đúc hẫng: ..................................... 94 2.3.9 Ảnh hưởng của biện pháp công nghệ đến phân bố nội lực trong kết cấu nhịp:..... 97 2.4. Thi công kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép theo công nghệ đúc đẩy: ......................... 97 2.4.1. Giới thiệu về công nghệ đúc đẩy:....................................................................... 97 2.4.2. Đặc điểm cấu tạo kết cấu nhịp: .......................................................................... 98 2.4.3. Phạm vi áp dụng: ............................................................................................... 99 2.4.4. Biện pháp tổ chức thi công đúc đẩy kết cấu nhịp: .............................................. 99 2.4.5. Công nghệ đúc đẩy: ......................................................................................... 101 2.5. Thi công kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép theo công nghệ đà giáo di động: ........... 103 2.5.1. Đặc điểm công nghệ: ....................................................................................... 103 2.5.2. Các loại đà giáo di động: ................................................................................. 104 2.5.3. Trình tự công nghệ: ......................................................................................... 106 2.5.4. Cấu tạo đà giáo di động: .................................................................................. 107 2.5.5. Một số vấn đề liên quan đến công nghệ: .......................................................... 108 2.6. Thi công kết cấu nhịp cầu bằng biện pháp đúc tại chỗ trên đà giáo cố định: ............ 109 2.6.1 Khái niệm: ....................................................................................................... 109 2.6.2. Đúc tại chỗ cầu bản và cầu dầm trên đà giáo cố định: ...................................... 109 2.6.3. Đúc tại chỗ kết cấu nhịp cầu vòm: ................................................................... 113 Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 3 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường CHƯƠNG 3 – XÂY DỰNG CẦU TREO VÀ CẦU DÂY VĂNG .................................. 118 3.1. Khái niệm về cầu treo và cầu dây văng: .................................................................. 118 3.2. Thi công kết cấu nhịp cầu treo: ............................................................................... 118 3.2.1. Đặc điểm cấu tạo của cầu treo: ........................................................................ 118 3.2.2. Thi công kết cấu nhịp cầu treo: ........................................................................ 121 3.3. Thi công kết cấu nhịp cầu dây văng ........................................................................ 130 3.3.1. Giới thiệu, đặc điểm và cấu tạo:....................................................................... 130 3.3.2. Thi công kết cấu nhịp cầu dây văng: ................................................................ 133 CHƯƠNG 4 - HOÀN THIỆN VÀ TỔ CHỨC XÂY DỰNG CẦU ................................. 141 4.1. Công tác hoàn thiện cầu: ......................................................................................... 141 4.1.1. Khái niệm chung: ............................................................................................ 141 4.1.2. Các lớp phủ mặt cầu: ....................................................................................... 141 4.1.3. Thi công lớp bê tông bảo vệ: ........................................................................... 143 4.1.4. Thi công lớp mặt đường bê tông Astphan: ....................................................... 143 4.1.5. Thi công vạch sơn giải phân cách: ................................................................... 144 4.1.6. Thi công khe co giãn: ...................................................................................... 144 4.1.7. Thi công hệ thống thoát nước trên mặt cầu: ..................................................... 147 4.1.8. Thi công hệ thống lan can, lề bộ hành:............................................................. 148 4.1.9. Thi công hệ thống chiếu sáng trên cầu: ............................................................ 152 4.2. Tổ chức xây dựng công trình cầu ............................................................................ 152 4.2.1. Đặc điểm công tác xây dựng cầu: .................................................................... 152 4.2.2. Những yêu cầu của công tác tổ chức xây dựng cầu: ......................................... 153 4.2.3. Nguyên tắc tổ chức xây dựng cầu: ................................................................... 153 4.2.4. Mục đích và yêu cầu của thiết kế tổ chức thi công (TK TCTC):....................... 154 4.2.5 Nội dung thiết kế tổ chức thi công: ................................................................... 154 4.2.6. Kế hoạch, tiến độ thi công: .............................................................................. 156 4.2.7. Tổ chức công trường xây dựng cầu:................................................................. 160 4.2.8. Tổ chức bảo hộ lao động: ................................................................................ 164 4.2.9. Bảo vệ môi trường:.......................................................................................... 164 Học liệu:  Tài liệu chính [1] Bài giảng Xây dựng cầu 2,ThS. Đặng Huy Khánh, Khoa Xây dựng, Trường ĐH Vinh. [2] Giáo trính thi công cầu - Tập 2, tác giả ThS. Chu Viết Bình (chủ biên), Nguyễn Mạnh, Nguyễn Văn Nhậm, Nhà xuất bản giao thông vận tải năm 2009. Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 4 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường  Tài liệu tham khảo [1]. Tính toán thiết kế thi công cầu - Phạm Huy Chính - Nhà xuất bản Xây dựng - 2010. [2]. Các công nghệ thi công cầu - PGS.TS. Nguyễn Viết Trung - NCB Xây dựng - 2009. [3]. Giáo trình thi công cầu - ThS. Nguyễn Văn Nhậm - Trường ĐH GTVT, Hà Nội. [4]. Giáo trình thi công cầu thép, tác giả Lê Đình Tâm, Nguyễn Tiến Oanh, Nguyễn Trâm, Nhà xuất bản xây dựng 2004. [5]. Thiết kế và xây dựng cầu dây văng đường bộ, tác giả KS. Đinh Quốc Kim, Nhà xuất bản giao thông vận tải, 2008 [6]. Thi công cầu bê tông cốt thép, tác giả Nguyễn Tiến Oanh - Nguyễn Trâm - Lê Đình Tâm, Nhà xuất bản xây dựng năm 2013. [7] Thiết kế cầu treo dây võng, tác giả PGS.TS Nguyễn Viết Trung (chủ biên), TS. Hoàng Hà, Nhà xuất bản xây dựng năm 2008. [8] Sổ tay thi công Cầu Cống, tác giả GS.TS Nguyễn Viết Trung (chủ biên), TS. Lê Quang Hạnh, TS. Đinh Công Tâm, Th.S Phạm Duy Anh, Th.S Trần Việt Hùng, Th.S Vũ Quang Trung, Nhà xuất bản giao thông vận tải năm 2010. [9]. Tiêu chuẩn ngành 22TCN 272-05 "Thiết kế cầu". [10]. Tiêu chuẩn ngành 22TCN266-2000 "Cầu và cống - Quy phạm thi công và nghiệm thu". [11]. Các bộ Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN), các bộ tiêu chuẩn nước ngoài như ASTM, ASSHTO, JIS, ... có các quy định liên quan cụ thể đến nội dung từng bài học. [12]. Nghiên cứu, tìm hiểu các thông tin thực tế qua Báo cáo tổng kết các công trình dự án đã thực hiện trong và ngoài nước. Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 5 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường CHƯƠNG I - XÂY DỰNG KẾT CẤU NHỊP CẦU THÉP *) Mục tiêu: - Có kiến thức cơ bản và các yêu cầu cần thiết về kết cấu thép trong xây dựng cầu. - Nắm được các tính chất đặc thù và các biện pháp thi công chỉ đạo kết cấu nhịp cầu dầm, dàn thép. - Phát huy được các kỹ thuật, sáng tạo trong xử lý các tình huống thi công xây dựng cầu thép. - Đủ kiến thức và kỹ năng để triển khai thi công một công trình thực tế. 1.1. Đặc điểm về cầu thép: Kết cấu thép với các ưu điểm cơ bản về độ bền cao, tính ổn định và đồng nhất, trọng lượng bản thân nhỏ, dễ công nghiệp hóa chế tạo, cơ giới hóa vận chuyển, đảm bảo thi công nhanh, không cần giàn giáo, không chịu ảnh hưởng của địa chất, thủy văn và thời tiết nên các công trình bằng thép hoặc thép bê tông liên hợp đã có mặt từ rất sớm trong các công trình cầu đường phục vụ giao thông đi lại trên khắp thế giới. Ở Việt Nam, những năm đầu thế kỷ 19 các công trình cầu đường được xây dựng chủ yếu bằng thép và vẫn đang được khai thác sử dụng cho đến ngày hôm nay. Một số loại kết cấu nhịp cầu thép đang sử dụng phổ biến hiện nay như: Cầu dầm thép đặc, dầm hộp thép, cầu giàn thép, cầu treo dây văng, dây võng, cầu cong, cầu vòm thép, trong đó các loại kết cấu nhịp có thể sử dụng là nhịp giản đơn hoặc liên tục. Một số nhược điểm của kết cấu thép như độ bền theo thời gian kém, yêu cầu công tác duy tu bảo dưỡng thường xuyên, tốn kém chi phí phát sinh trong quá trình khai thác, chi phí đầu tư ban đầu đắt đỏ, đặc biệt khi ngành công nghiệp cơ khí phát triển, các mỏ quặng thép khan hiếm dần làm giảm sản lượng thép đưa vào xây dựng các công trình cầu đường. Do đó, người ta ưu tiên thép để phục vụ xây dựng các cầu lớn, yêu cầu kỹ thuật-mỹ quan cao, đòi hỏi các tính chất đặc biệt mà các loại vật liệu khác không đáp ứng được. Tuy nhiên, các công trình cầu bằng thép và thép liên hợp bê tông sẽ vẫn còn đóng vai trò không nhỏ trong công cuộc xây dựng mạng lưới giao thông ở nước ta trong thời gian tới. 1.2. Gia công chế tạo cầu thép: 1.2.1. Vật liệu: Vật liệu trong cầu thép có thể là thép cán không chịu hàn ghép hoặc thép cán chịu hàn ghép. Thép thường dùng trong xây dựng là loại thép cacbon thường có tính dẻo cao nhằm tránh đứt gãy đột ngột và thép hợp kim được bổ sung thêm một số thành phần nguyên tố kim loại nhằm cải thiện một số thuộc tính của thép như tăng cường độ, chống rỉ, chống ăn mòn. Vật liệu thép sử dụng để sản xuất cầu thép được chọn lựa trong bước thiết kế kỹ thuật, trong bước thi công sản xuất các cấu kiện cầu thép phải tuân thủ tuyệt đối. Các thành phẩm thép công nghiệp xây dựng của các nhà máy cán thép chế tạo các dạng thép cơ bản như sau: - Thép tấm dài từ 4,5-8m; rộng từ 1,5-2,2m với độ tăng chiều rộng từ 0,1-0,2m. Chiều dày thép tấm có thể tới 60mm hoặc hơn tùy theo đơn đặt hàng. - Thép tấm rộng vạn năng chiều dài từ 5-18m, rộng từ 1,5-2,2m với độ thay đổi chiều rộng 10-30cm, chiều dày có thể lên tới 60mm. - Các loại thép cán định hình như thép góc đều hoặc lệch cạnh, thép chữ V, chữ I chữ H,... - Các loại thép tròn để chế tạo đinh tán, bu lông, con lăn. Khi nhập nguồn thép cần kiểm tra kỹ các thông tin xuất xứ của vật liệu thép theo đúng tiêu chuẩn quy định của công trình, về cơ bản thép cần phải có các thông tin cơ bản sau: - Ca-ta-lô hoặc các chứng chỉ về phẩm chất của thép, nhà máy sản xuất, .... Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 6 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường - Phù hợp với chủng loại thép theo qui định trong thiết kế. - Không có khuyết tật ảnh hưởng đến việc gia công hoặc chất lượng của kết cấu thép. Để đảm bảo sử dụng đúng loại thép theo thiết kế cần phải xem xét mác thép phù hợp, có các loại ký hiệu thép theo các tiêu chuẩn khác nhau như sau: - Tiêu chuẩn Việt Nam: thường ký hiệu là CT, sau chữ CT ghi giới hạn bền tối thiểu (VD: CT38 là thép có giới hạn bền tối thiểu 38KG/mm2 tương đương 380Mpa) - Tiêu chuẩn Nhật Bản: thường ký hiệu SSxxx; SMxxx hay xxx là các số chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu tính bằng Mpa (VD: SS400 là thép cacbon thường có giới hạn bền 400Mpa). 1.2.2. Các loại liên kết dùng trong gia công cấu kiện thép: Trong kết cấu thép các cấu kiện được nối với nhau bằng hai loại liên kết là: liên kết hàn và liên kết đinh (bu lông, đinh tán). 1.1.2.1. Liên kết dạng đinh: (đinh tán, bu lông): Liên kết đinh là cụm từ chung dùng để chỉ các loại liên kết có dạng thanh thép tròn xâu qua lỗ của các bộ phận cần liên kết. Như vậy, đinh đại diện cho đinh tán, bu lông, bu lông cường độ cao, chốt, … Ưu điểm của liên kết dạng đinh là: Chịu tải trọng động tốt, thuận tiện cho việc tháo lắp. Đặc biệt hiện nay trong các công trình cầu người ta sử dụng bu lông cường độ cao rất phổ biến. Nhược điểm: Tốn vật liệu và tốn công chế tạo, gây ra hiện tượng giảm yếu tiết diện. 1.2.2.2. Liên kết hàn: Liên kết hàn là hình thức liên kết chủ yếu hiện nay trong kết cấu thép. Ưu điểm của liên kết hàn là đơn giản về cấu tạo, thiết kế và thi công, ít chi tiết và không gây giảm yếu mặt cắt. Thông thường, các cấu kiện thép được hàn nối trong nhà máy và được lắp ghép tại công trường bằng bu lông cường độ cao. Tuy nhiên, nhược điểm của liên kết hàn là thường gây ứng suất dư, đặc biệt trong những mối hàn lớn. Ngoài ra, chất lượng mối hàn phụ thuộc nhiều vào công nghệ hàn và trình độ người thi công. Các mối hàn được thiết kế với cường độ bằng cường độ thép cơ bản, trong đó, que hàn được quy định phù hợp với từng loại thép kết cấu. 1.2.3. Chế tạo, lắp ráp kết cấu nhịp trong xưởng: 1.2.3.1. Chế tạo: Thép được tiếp nhận đến xưởng đúng quy cách và tiêu chuẩn quy định sẽ được vệ sinh sạch sẽ, tẩy gỉ, sửa chữa trước khi chế tạo thành các cấu kiện theo thiết kế. Công tác nắn thép là khâu cơ bản trong chế tạo cấu kiện thép, thông thường người ta nắn thép theo công nghệ nắn nguội hoặc nắn nóng. Trong đó nắn nguội là sử dụng máy nắn có các con lăn bố trí xen kẽ tạo cho thép có biến dạng hình sin để nắn thẳng bản hoặc thanh thép. Nắn nóng là sử dụng nhiệt đèn khò để nung nóng phía thép bị cong vênh và quá trình nguội lạnh sẽ tự làm phẳng tấm hoặc thanh thép cần nắn. Sử dụng các loại công cụ như kim vạch, đột nguội, đột trung tâm, đột kiểm tra, đột vạch chỉ, thước đo, thước vuông để lấy dấu trên vật liệu thép cơ bản, có thể lấy dấu trực tiếp hoặc dán tiếp thông qua các bản mẫu, việc lấy dấu trực tiếp yêu cầu tay nghề công nhân chuyên nghiệp bậc cao. Gia công thép người ta sử dụng các loại thiết bị như dao cắt, cưa, khí cháy để cắt thép kết hợp với phay, bào hoàn thiện các chi tiết trước khi lắp ghép thành các cấu kiện thép. Sử dụng các loại khoan, đục, khí đốt để gia công tạo lỗ liên kết các chi tiết thép tạo thành từng cấu kiện riêng. 1.2.3.2. Lắp ráp kết cấu nhịp trong xưởng: Trước khi lắp kết cấu nhịp hoàn chỉnh trên công trường, đối với các loại cầu nhỏ và cầu trung cần phải lắp ráp thử kết cấu nhịp đại diện trong xưởng để kiểm tra, nghiệm thu các tiêu chuẩn kỹ thuật. Đối với các công trình cầu lớn, việc lắp ráp thử một kết cấu nhịp hoàn chỉnh Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 7 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường trong xưởng có thể không thực hiện được, thay vào đó người ta lắp ráp các cụm cấu kiện lớn, có tính đặc thù cao để tiến hành kiểm tra, nghiệm thu trước khi xuất xưởng. Các yêu cầu cơ bản của việc lắp ráp thử kết cấu nhịp trong xưởng gồm: - Việc lắp ráp thử phải tuân thủ bản vẽ thiết kế tổng thể kèm theo trình tự lắp ráp thử đã được chấp thuận. - Chỉ tiến hành lắp ráp thử khi đã kết thúc toàn bộ quá trình gia công chế tạo các chi tiết kết cấu, cụm kết cấu. - Chuẩn bị mặt bằng lắp thử kết cấu nhịp, đặt chồng nề kê đỡ, làm đường vận chuyển cung cấp cấu kiện, lắp đặt máy cẩu, đà giáo, thiết bị thi công, ... các công việc này phải được hoàn thành trước khi tiến hành lắp thử. Cần đảm bảo chồng nề đặt trên nền cứng và kê cao trên 70cm để kết cấu không bị võng lún trong quá trình lắp ráp. - Đường tim định vị các thanh dầm cần cho lắp thử được vạch trên các chồng nề kê đỡ. Việc bố trí các tim mốc định vị này phải theo đúng yêu cầu của công tác đo đạc trong thi công. - Khi lắp ráp thử, số lõi và bu lông thi công phải đủ số lượng theo tính toán căn cứ và phương pháp lắp và vị trí các điểm kê đỡ, nhưng không được ít hơn 25% tổng số lỗ ở bản nút liên kết các thanh dầm chính và không ít hơn 15% tổng số lỗ ở mối nối liên kết bản bụng dầm đặc, trong đó số lõi phải có không ít hơn 5% số này. Dung sai chênh lệch giữa lõi và lỗ lõi là 0,1mm, +0mm. - Dùng kích nhỏ hoặc vam để tạo lực cần thiết xê dịch các chi tiết lại với nhau cho trúng lỗ, nhằm tránh các hư hại các lỗ bu lông khi phải dùng lõi đóng mạnh. - Tiến hành đo đạc, kiểm tra, nghiệm thu kích thước tổng thể, độ vồng xây dựng, độ chính xác các cấu kiện theo quy định. 1.2.4. Sơn kết cấu nhịp cầu: Độ bền của cấu kiện và kết cấu nhịp cầu thép khi thi công và trong quá trình sử dụng phụ thuộc rất nhiều vào bề mặt sơn phủ để bảo vệ cấu kiện khỏi các tác động của môi trường. Các cấu kiện được sơn 1 lớp sơn lót chống gỉ và các lớp sơn màu với màu sắc phụ thuộc yêu cầu của chủ đầu tư. Thông thường lớp sơn ngoài cùng được sơn ngay tại xưởng và có các giải pháp đảm bảo không xây xước khi vận chuyển đến lắp ráp tại công trường, riêng đối với các cầu nhỏ hoặc cầu giao thông nông thôn có thể tiến hành sơn ngay tại công trường sau khi lắp ráp kết cấu nhịp hoàn chỉnh nếu đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đề ra. 1.2.3.1. Chất lượng sơn: - Trừ loại sơn gốc êpôxy sơn bảo vệ cầu thép được sản xuất thành bộ, mỗi bộ bao gồm từ hai đến ba loại sơn. + Sơn lót. + Sơn phủ trung gian. + Sơn phủ ngoài cùng. Trong mọi trường hợp đều phải có sơn lót và sơn phủ ngoài cùng. - Bộ sơn bảo vệ cần phải đạt các yêu cầu kỹ thuật sau: + Màng sơn phải có tính cách ly cao. + Sơn lót phải có độ dính bám trên mặt thép cao. + Sơn phủ phải phù hợp với sơn lót và phù hợp giữa các lớp phủ và có độ dính bám cao với lớp trong, chịu được tác động của thời tiết và bền màu. + Bộ sơn phải tạo thành màng phủ có đủ chiều dày và bọc kín bề mặt thép, ngoài ra còn chịu được axit, khí CO2 và một số hóa chất khác. + Thời hạn bảo vệ mặt thép phải đạt trên 4 năm (hoặc quy định khác theo tiêu chuẩn riêng của công trình). - Bộ sơn bảo vệ cầu thép phải đạt các tính năng vật lý và cơ học như quy định trong Mục 7.1 của Tiêu chuẩn TCVN8789-2011 “Sơn bảo vệ kết cấu thép-yêu cầu kỹ thuật và phương Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 8 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường pháp thử”. 1.2.3.2. Kiểm tra bề mặt sơn: - Phải làm sạch bề mặt cần sơn bằng phun cát, phun hạt gang, bàn chải điện và các dụng cụ cơ giới hóa khác, chỉ cho phép làm bằng tay khi khối lượng công tác ít. - Chỉ được làm sạch bề mặt bằng phương pháp hơ nóng hoặc hoá học khi có sự đồng ý của cơ quan chủ quản. Khi hơ nóng không để cho thép bị đốt nóng, khi dùng phương pháp hoá học phải loại trừ hoàn toàn lớp phản ứng ở trên bề mặt. - Phải làm sạch bề mặt ngay trước khi sơn để tránh bẩn lại. Nếu điều kiện nào đó mà sau khi làm sạch bề mặt không sơn lót ngay trong cùng ngày cần bôi một lớp dầu sơn lên bề mặt đã gia công. Nếu để cách quá 3 ngày đêm thì phải cạo gỉ làm sạch lại. - Khi làm sạch bề mặt cho phép để lại các bộ phận có lớp sơn cũ còn tốt nghĩa là khi lớp sơn đó không có các hư hỏng sau: + Các vết rạn nứt trên mặt xuyên suốt bề dày của lớp sơn đến bề mặt thép . + Gỉ thép nổi lên trên mặt lớp sơn. + Có gỉ dưới lớp sơn hoặc lớp sơn bị rộp lên. + Lớp sơn cũ bị dòn và dễ vụn. + Lớp sơn cũ dính bám vào thép không tốt. 1.2.3.3. Phương pháp sơn: - Nên dùng máy xì sơn để sơn kết cấu. Chỉ sơn bằng tay nếu khối lượng công tác ít hoặc có nhiều bộ phận tiết diện nhỏ khi đó sơn theo phương pháp cơ giới sẽ hao phí sơn nhiều. - Phải sơn thành từng lớp mỏng, đều, không để sót. Qua lớp sơn phủ không được nhìn thấy bề mặt thép, lớp sơn lót và lớp sơn trước. Trước khi sơn lót bề mặt kim loại phải được lau khô. Chỉ sơn lớp sau khi lớp trước đã khô (không dính). - Sau khi lớp sơn lót đã khô lấy bột dẻo trát và miết mặt cho phẳng các chỗ lõm và các khe nhỏ của kết cấu. - Khi dùng máy sơn xì bằng hơi ép không khí phải được lọc sạch dầu bằng cách cho qua bộ phận lọc khí. Trước khi cho sơn vào bình phải lọc sơn qua sàng 1.600 lỗ trên 1cm2 và phải khuấy kỹ sơn trong bình theo đúng chu kỳ. - Khi sơn máy cần phải di động mỏ sì một cách điều hòa, khoảng cách đến bề mặt cần sơn khoảng 260mm đến 360mm và thẳng góc với bề mặt sơn. Khi đưa mỏ xì từ giải này sang giải khác phải đóng mỏ lại. - Không được phép sơn khi trời mưa, trời có sương mù hoặc khi nhiệt độ không khí thấp hơn 10 C. - Nhiệt độ của sơn không được chênh lệch nhiều với nhiệt độ bề mặt cần sơn, do vậy trước khi sơn nên để sơn đã pha một thời gian ngoài trời bên cạnh bề mặt cần sơn. - Trước khi sơn phải nghiệm thu chất lượng làm sạch bề mặt, đặc biệt chú ý kiểm tra các chỗ khe hẹp khó làm sạch. - Phải kiểm tra và nghiệm thu sau khi mỗi lớp sơn đã khô. Trước khi sơn lớp sơn phủ thứ nhất phải nghiệm thu chất lượng làm nhẵn bề mặt. Một đến hai ngày đêm sau khi sơn lớp cuối cùng phải kiểm tra và nghiệm thu toàn bộ công tác sơn. - Phương pháp thử nghiệm chất lượng sơn xem trong Tiêu chuẩn sơn dùng cho cầu thép và kết cấu thép (TCVN8789-2011). Hiện tại ngoài phương pháp sơn để bảo vệ cầu thép còn có các phương pháp khác như mạ kẽm v.v... 1.2.5. Đóng gói và vận chuyển kết cấu nhịp cầu thép: Kết cấu nhịp và các chi tiết cầu thép sau khi gia công lắp đặt xong trong công xưởng, đã được các bên có liên quan nghiệm thu chất lượng cần tiến hành phân loại, đóng gói và vận chuyển để công trường xây dựng. Việc phân chia các chi tiết và cụm chi tiết hoặc tổ hợp kết Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 9 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường cấu đã gia công lắp đặt hoàn chỉnh trong xưởng cần tuân thủ theo đúng thiết kế, và trình tự lắp ráp kết cấu nhịp tại công trường. Kiểm tra phương thức vận chuyển, cung đường vận chuyển để có giải pháp vận chuyển và phân chia cấu kiện hợp lý. Về cơ bản công tác đóng gói vận chuyển kết cấu nhịp cầu thép phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Tất cả cấu kiện thép sau khi sơn xong phải được đánh dấu mã hiệu theo đúng bản vẽ thiết kế. Dấu mã hiệu phải ghi ở đầu thanh, ngoài vị trí mối nối lắp ráp, trường hợp cần thiết có thể bổ sung mã hiệu nhưng sau đó phải ghi vào hồ sơ hoàn công. Trên những chi tiết không được phép sơn phải dùng thẻ nhãn ghi mã hiệu và buộc vào chi tiết. - Các cấu kiện nhỏ phải được đóng gói trong hòm gỗ, hoặc cùm lại bằng bu lông, thép góc, v.v... tùy thuộc điều kiện vật liệu và yêu cầu của Chủ đầu tư. - Tập kết các chi tiết ở kho cần phải: + Phân loại theo hạng mục công trình, theo chủng loại mác thép, và thứ tự lắp ráp. + Kiểm tra lại, nếu có hư hỏng phải sửa chữa. + Đánh dấu điểm móc cẩu để tránh bị biến dạng kết cấu. + Đảm bảo chắc chắn trên các tấm hoặc bệ kê lót, khoảng cách giữa các tấm kê lót phải đảm bảo không gây biến dạng dư cho kết cấu. Trong các đống xếp nhiều tầng, giữa các cấu kiện phải dùng các tấm vật liệu thích hợp để ngăn kê theo tầng và theo phương đứng. + Các chi tiết thép có dạng uốn phải được bảo quản ở vị trí đứng. + Đặt cấu kiện ở xa mặt đất. + Kê xếp sao cho dễ thoát nước mặt và thông gió. - Đối với các cấu kiện dễ bị hư hại trong khi vận chuyển thì phải đóng gói cẩn thận và có giải pháp đảm bảo chắc chắn trước khi vận chuyển. - Việc phân gói cấu kiện cần đảm bảo các nguyên tắc: + Chặt chẽ khi xếp kho và vận chuyển. + Trọng lượng phù hợp với thiết bị cẩu chuyển và phương tiện vận chuyển đồng thời phù hợp yêu cầu tiêu chuẩn kết cấu công trình. - Hoàn chỉnh các hồ sơ hoàn công, tài liệu, nhật ký gia công lắp ráp, các bản vẽ chi tiết, ... kèm theo cấu kiện khi xuất xưởng phục vụ công tác kiểm tra, kiểm định theo đúng quy định. 1.3. Thi công kết cấu nhịp dầm thép: 1.3.1. Đặc điểm: Kết cấu nhịp cầu dầm thép là một trong những kết cấu cầu thép được sử dụng khá rộng rãi trong các công trình giao thông do tính chất cấu tạo đơn giản, dễ sản xuất và thi công lắp dựng. Do khả năng vượt nhịp trên chi phí đầu tư là khá lớn, công tác bảo dưỡng tốn kém nên cầu dầm thép thường sử dụng trong các công trình cầu nhỏ, cầu cạn trong thành phố. Ngày nay sử dụng phổ biến là các dạng dầm thép đặc, dầm hộp thép hoặc dầm thép chữ U. Trình tự thi công chủ đạo đối với loại kết cấu nhịp dầm thép như sau: B1: Sản xuất các bộ phận của kết cấu nhịp cầu thép trong xưởng. B2: Lắp đặt các bộ phận thành kết cấu tại công trường hoặc trong xưởng. B3: Vận chuyển, lắp đặt kết cấu nhịp lên mố - trụ cầu. B4: Hoàn thiện các liên kết ngang dọc và kết cấu mặt cầu. B5: Sơn hoặc sửa chữa thẩm mỹ dầm thép đặc và hoàn thiện cầu đưa vào sử dụng. B6: Lập kế hoạch và tiến hành duy tu bảo dưỡng cầu thường xuyên. 1.3.2. Lắp ráp kết cấu nhịp dầm trên bãi: 1.3.2.1. Lựa chọn vị trí lắp và kích thước bãi lắp dầm: - Vị trí bãi lắp dầm được bố trí ngay trên nền đường đắp đầu cầu, hoặc khu vực dưới chân cầu phụ thuộc vào phương pháp thi công kết cấu nhịp sau này. Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 10 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường  Nếu thi công kết cấu nhịp theo phương pháp lao dọc bằng cần cẩu ta chọn vị trí lắp dầm ngay trên đường đầu cầu với cao độ thiết kế của nền đường đầu cầu sau này.  Nếu thi công kết cấu nhịp theo phương pháp cẩu ngang thì bãi lắp được bố trí tại khu vực bãi dưới chân của nền đường đắp đầu cầu hoặc tại một bãi sông gần đó với cao độ bằng với cao độ của bãi sông để tạo điều kiện thuận lợi trong việc vận chuyển kết cấu nhịp ra vị trí đứng của cần cẩu.  Nếu lao dầm lên nhịp theo phương pháp lao kéo dọc trên hệ đường trượt con lăn thì bãi lắp đầu cầu được bố trí tại nền đắp đầu cầu với cao độ bãi bằng với cao độ của xà mũ mố để tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình kích kéo kết cấu nhịp. Sau khi thi công xong kết cấu nhịp thì mới tiến hành đổ bê tông phần tường đỉnh của mố. - Kích thước của bãi lắp kết cấu nhịp: Kích thước bãi lắp kết cấu nhịp, tùy theo tình hình thực tế để tính toán làm sao đảm bảo đủ không gian để lắp đặt kết cấu nhịp dầm thép theo các biện pháp thi công sau này cộng với không gian hoạt động và đường di chuyển của thiết bị cẩu lắp cấu kiện dầm và không gian để làm việc của công nhân. Theo đó, sơ bộ kích thước bãi lắp kết cấu nhịp có thể tham khảo như sau:  Chiều dài bãi: L = Lnhịp + Lmui dẫn + 5 (m) Trong đó:  Lnhịp: là chiều dài kết cấu nhịp lớn nhất trong trường hợp lắp dọc kết cấu nhịp bằng cần cẩu hoặc là tổng chiều dài của 2-3 nhịp trong trường hợp lao dọc có mui dẫn.  Lmui dẫn: là chiều dài của mui dẫn trong trường hợp lao kéo dọc kết cấu nhịp hoặc không tính chiều dài này trong trường hợp lắp dọc kết cấu nhịp bằng cần cẩu.  5m: là chiều rộng hoạt động tiêu chuẩn của cần cầu.  Chiều rộng bãi: B = Bnhịp + Bcẩu + Bcông vụ Trong đó:  Bnhịp: là bề rộng phủ bì của cụm dầm lớn nhất. Thông thường trong quá trình thi công để đảm bảo ổn định trong quá trình lao kéo ta thường ghép thành các cụm dầm, mỗi cụm từ 2  3 dầm bằng hệ liên kết ngang.  Bcẩu: bề rộng đường di chuyển của cần cẩu khi lắp ráp nhịp, thường là 3,5m.  Bcông vụ: bề rộng đường phục vụ thi công, thường là 1m. Trong trường hợp nền đường đầu cầu không đủ bề rộng yêu cầu của bãi thì ta sẽ phải tiến hành đắp thêm sang một hoặc sang cả hai bên. Các dầm được liên kết thành cụm, tối thiểu là 2 dầm và tối đa tuỳ thuộc vào trọng lượng cẩu. 1.3.2.2. Các yêu cầu đối với bãi lắp kết cấu nhịp: - Yêu cầu về cấu tạo kết cấu bề mặt của bãi.  Nền đường đầu cầu và mặt của bãi lắp dầm phải được đầm kỹ, tạo dốc và thoát nước ngang tốt.  Trên bề mặt bãi phải được rải đá dăm để tạo phẳng và phân phối đều áp lực xuống nền đường.  Mặt đường di chuyển của cần cẩu phải được rải cấp phối chống lầy lội khi gặp thời tiết xấu. - Các thiết bị phục vụ trong quá trình lắp ráp kết cấu nhịp. Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 11 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường     Cần cẩu 16  25 tấn Kích răng 3  5 tấn, kích thuỷ lực 10  20 tấn Chồng nề, tà vẹt, gỗ kê đệm khi cần thiết. Các dụng cụ cầm tay phục vụ cho quá trình thực hiện liên kết đinh tán hoặc bu lông như: búa, cờ lê, khoan tay...  Máy hàn điện. 1.3.2.3. Trình tự và phương pháp lắp ráp kết cấu nhịp: - Trình tự lắp ráp kết cấu nhịp.  Chế tạo các bộ phận của kết cấu trong nhà máy và vận chuyển đến công trường.  Tiến hành đo, đánh dấu vị trí tim các dầm và vị trí mối nối.  Dùng cần cẩu cẩu các đoạn dầm đặt lên chồng nề.  Gá tạm một số thanh liên kết ngang giữa các đoạn dầm để chống lật.  Lắp gá tạm mối nối, hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang.  Thực hiện nối ghép hoàn chỉnh tại vị trí mối nối. - Dầm được chia thành từng đoạn để vận chuyển, các đoạn này nối lại với nhau bằng mối nối công trường đồng thời là mối nối tạo vồng. Những đoạn dầm trong cùng một cụm được cẩu đặt lên tất cả các điểm kê chồng nề.  Mỗi một đầu đoạn dầm kê lên một chồng nề.  Chồng nề tà vẹt có chiều cao 5070cm và đặt tránh ra ngoài không được nằm trong phạm vi mối nối, đồng thời tạo khoảng trống giữa hai chồng nề là 70cm để có thể kích và thao tác lắp ráp mối nối.  Khi đặt lên chồng nề cần phải giữ ổn định bằng cách lắp tạm một số thanh liên kết ngang giữa các dầm trong cụm.  Các loại chồng nề:  Chồng nề tà vẹt gỗ: Dùng các thanh tà vẹt gỗ xếp từng lớp ngang, dọc kê lên nhau và cố định bằng các đinh đỉa .  Chồng nề thép: các đoạn thép chữ I bó từng đôi một xếp chồng “cũi lợn” Hình 1.1.Cấu tạo các loại chồng nề - Phương pháp lắp ráp bằng liên kết bu lông tinh chế: Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 12 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường Gá lắp các bản vào mối nối: lắp các bản nối cánh dưới trước, lắp vào một đầu dầm đặt nằm ngang trước và chốt tạm bằng các con lõi hình trụ, để lắp vào đầu kia dùng con lõi hình côn đóng kết hợp kích hoặc hạ thấp điểm kê tại gối (nếu cần) sẽ có tác dụng kéo cho các lỗ đinh ở trên cánh dầm và trên bản nối so trùng khớp vào với nhau. Khi các lỗ đinh đã trùng khớp, dùng các con lõi hình trụ chốt lại. Tiếp đó lắp bản nối bụng. Cuối cùng lắp bản cá trên và chốt lại bằng các con lõi. Hình 1.2. Kê chồng nề lắp ráp dầm thép  Dùng con lõi hình côn đóng để làm trùng khớp các lỗ đinh.  Chốt tạm (chống cắt) bằng các con lõi hình trụ. Số lượng 25% số lỗ đinh trong mỗi phía của mối nối.  Dùng bu lông thi công xiết ép chặt khít các bản thép trong liên kết. Số lượng bu lông thi công chiếm 40% số lượng con lói.  Thực hiện liên kết chính thức, tháo dần các bu lông thi công và con lói nhưng phải bảo đảm số con lói không được nhỏ hơn 25% số lỗ đinh còn lại chưa tán đinh hoặc lắp bu lông CĐC. Loại a- Con lói hình côn, làm bằng thép mềm CT2. Đường kính chỗ lớn nhất =  lỗ+2mm. Loại b- Con lói hình côn làm bằng thép cứng CT5. Đường kính thân lói nhỏ hơn đường kính lỗ đinh một chút và bằng  lỗ - 0,2mm. - Phương pháp lắp ráp bằng liên kết hàn  Trên bản cánh ở mỗi đầu mối nối bố trí các tai định vị. Các tai này nằm ngang chìa Hình 1.3.Cấu tạo các loại con lõi ra hai bên hoặc thẳng đứng vuông góc với cánh dầm.  Các tai định vị có khoan lỗ để liên kết.  Dùng bản nối có khoan lỗ để liên kết các tai định vị ở hai phía mối nối lại với nhau bằng chốt lói và bu lông thi công.  Cặp bộ gá tăng cường cho sườn dầm chống ứng suất nhiệt trong khi hàn.  Sau khi thực hiện xong mối hàn, tháo bỏ liên kết gá tạm. - Phương pháp lắp ráp bằng liên kết đinh tán:  Đinh tán làm bằng thép CT2. Đường kính d= lỗ-1mm. Đinh được tạo sẵn một mũ hình chỏm cầu. Chiều dài thân đinh còn lại được tính toán sao cho khi tán đầu còn lại thân đinh bị chùn ngắn lại để ép sát bề mặt các bản thép: L=1,18.(+d) Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 13 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường (mm), với : chiều dày các bản tệp bản thép tán ép với nhau.  Các đinh được nung ở 100011000 C, dùng kìm gắp lắp vào lỗ đinh, phía mũ đinh có cối giữ, đầu chưa có mũ được dập bằng búa hơi ép, mặt búa có khuôn hình chỏm cầu.  Mối nối được gá lắp và bó chặt bằng bu lông thi công, tán đến đâu tháo bỏ bu lông bó và lói đến đó, đảm bảo số lượng con lói không nhỏ hơn 25% số lỗ đinh còn lại. - Phương pháp lắp ráp bằng liên kết bu lông cường độ cao:  Liên kết bu lông cường độ cao làm việc nhờ ma sát giữa hai mặt bản thép tiếp xúc với nhau. Do đó, công tác vệ sinh bề mặt tiếp xúc giữa hai cấu kiện rất quan trọng. Có nhiều phương pháp để tẩy sạch bề mặt tiếp xúc trước khi lắp ráp như: phun cát, phun hạt gang, sơn mạ kẽm hoặc keo ma sát, ngọn lửa, chổi sắt. Phải tiến hành kiểm tra chặt chẽ bề mặt tiếp xúc trước khi lắp ráp.  Sự làm việc của liên kết với một bulông trong liên kết ma sát cho một mặt tiếp xúc xác định theo công thức: T = k.m.N.f, trong đó:  T: lựa ma sát do bu lông cương độ cao tạo ra trong liên kết.  f: hệ số ma sát, được xác định tùy thuộc vào phương pháp vệ sinh bề mặt tiếp xúc (tra bảng 2 Tiêu chuẩn 22TCN 24-1984).  k: hệ số đồng nhất, được xác định tùy thuộc vào phương pháp vệ sinh bề mặt tiếp xúc (tra bảng 3 Tiêu chuẩn 22TCN 24-1984).  m: hệ số điều kiện làm việc, lấy m=1 trong thi công và m = 0,95 trong thiết kế để tính từ biến và tự chùng ứng suất trọng khai thác.  N: lực căng trong bu lông cường độ cao. Có nhiều phương pháp siết bu lông để tạo ứng lực N trước, trên thực tế ta hay dùng phổ biến phương pháp Cờ lê lực (loại cờ lê có đồng hồ đo lực, mô men xoắn được xác định như sau: Mx = N.d.k Trong đó:  d - đường kính thân bulông (mm).  k - hệ số mômen xoắn, k được quyết định trong thiết kế cho từng loại bulông và phương pháp bôi trơn. Có thể xác định hệ số k theo thực nghiệm, thông thường k = 0,17.  N - lực căng trong thân bulông (tấn).  Mối nối ghép đã được bó chặt bằng lói và bu lông thi công, tiết hành kiểm tra, lắp ráp bu lông cường độ cao theo trình tự sau:  Tiến hành lắp cụm trước khi lắp vào kết cấu nhịp.  Các lỗ đinh của tập bản phải đồng tâm. Định vị bằng các con lói thi công.  Lắp đủ số bulông đảm bảo sự làm việc của liên kết theo từng giai đoạn chịu lực của quá trình thi công và dùng cờ-lê lực xiết tới trị số từ 50% đến 90% lực căng tiêu chuẩn. Kiểm tra kích thước và độ khép kín của tập bản nếu đạt yêu cầu tiến hành trám kín các khe ghép ở liên kết.  Xiết chặt số lượng bulông này đến đúng lực căng tiêu chuẩn. Đầu tiên dùng cờ-lê gió để xiết bulông nhưng sau đó phải dùng cờ-lê lực có bộ phận chỉ thị chính xác để xiết lại kiểm tra. Xiết từ từ không giật cục, sau khi xiết xong bulông phải được đánh dấu bằng sơn để tránh nhầm lẫn.  Lắp các bulông vào các lỗ còn trống và xiết ngay đến lực căng tiêu chuẩn.  Rút từng con lói thi công và thay bằng bulông, thay đến đâu xiết đến lực Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 14 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường căng tiêu chuẩn đến đó.  Để tránh cong bản thép thì xiết bu lông từ giữa đám đinh dồn ra hoặc xoắn ốc từ trong ra ngoài, đảm bảo các bu lông ngoài cùng được xiết cuối cùng.  Luôn phải kiểm tra hình dạng và kích thước của kết cấu sau khi đã lắp ráp. Sai số phải nằm trong quy định như trong Phụ lục 1 và Phụ lục 4 của Quy trình thi công và nghiệm thu dầm cầu thép liên kết bằng bulông cường độ cao. 1.3.3. Thi công lắp đặt dầm thép bằng cần cẩu: 1.3.3.1. Lựa chọn cần cẩu. Hình 1.4. Lựa chọn cần cẩu - Cần cẩu sử dụng trong quá trình cẩu dọc kết cấu nhịp phải đảm bảo các điều kiện sau:  Sức nâng của cần cẩu phải lớn hơn trọng lượng của cụm dầm lớn nhất: Q > Pmax  Tầm với L (m): Phải đảm bảo cần cầu có thể lấy được cụm dầm và đặt lên nhịp an toàn.  Chiều cao tối đa của móc cẩu H (m). - Xác định tầm với của cẩu: Căn cứ vào vị trí đứng của cần cẩu để xác định được khoảng cách từ vị trí cẩu đến điểm lấy dầm và điểm đặt dầm lên nhịp. Lấy giá trị lớn nhất trong hai khoảng cách này đó chính là tầm với của cần cẩu L (m). - Xác định sức nâng của cẩu: Từ giá trị tầm với L đã chọn => tra đường đặc tính tương ứng với từng loại cẩu để chọn sức nâng của cẩu. Q > Pmax 1.3.3.2. Treo dầm lên cần cẩu. - Đối với kết cấu nhịp có trọng lượng lớn, thiết kế riêng tai cẩu để móc cáp. - Đối với trọng lượng nhịp không lớn (khoảng ≤ 40 T ) buộc cáp vào vị trí hai dầm kích đầu nhịp. - Cách buộc cáp vào dầm ngang kích  Dùng dây số 8 hoặc đây vạn năng để làm quai xách tại hai dầm ngang kích  Đệm gỗ vào những chỗ dây cáp tì vào thép dầm.  Dùng ma ní hãm các nhánh cáp ép chặt vào dầm ngang.  Dùng dây treo 2 nhánh móc vào quai xách và treo lên cần cẩu. Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 15 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường - Dây cáp treo được chọn phụ thuộc vào sức căng của dây. S P 2. sin  - Biện pháp treo cụm dầm lên cẩu. Buộc sai Buộc đúng Ma ní Hình 1.5. Treo cụm dầm 1.3.3.3. Lắp đặt bằng cẩu dọc: - Đặc điểm:  Tiến độ thi công nhanh chóng rút ngắn thời gian thi công, tính kinh tế cao.  Đảm bảo liên kết giữa các đoạn và các cụm dầm tốt do quá trình lắp ráp được tiến hành tại bãi lắp đầu cầu.  Không phải xây dựng hệ đà giáo trụ tạm.  Tốn chi phí lắp dựng bãi lắp đầu cầu. - Phạm vi áp dụng:  Cần cẩu phải có đủ sức nâng cần thiết.  Có vị trí đứng cho cần cẩu để lấy các cụm dầm và đặt lên nhịp.  Khi thi công kết cấu nhịp giản đơn. - Tổ chức thi công: MNTC Hình 1.6. Sơ đồ bố trí thi công lắp dọc. L1 L2 L3 - Trình  Lắp ghép các cụm dầm trên bãi lắp đầu cầu.  Lắp dựng hệ thống đường ray di chuyển. Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh tự lắp đặt nhịp biên: 16 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường  Di chuyển các cụm dầm đến vị trí đứng bên cạnh cần cẩu. Không được đặt các cụm dầm ở phía sau cần cẩu vì trong quá trình thi công cần cẩu chỉ có thể quay được một góc tối đa là 150o. Như vậy, ta phải giành chỗ đứng cho cần cẩu nên chỉ có thể lắp từng cụm dầm, sau khi đặt lên nhịp mới tiến hành lắp cụm tiếp theo.  Cần cẩu đứng trên đỉnh mố, mép dải xích hoặc mép chân đế của chân cần cẩu chống cách tường đỉnh 1m và quay cần lấy cụm dầm rồi đặt lên nhịp.  Tiến hành lắp cụm dầm gần vị trí cẩu trước, cụm ở xa lắp đặt sau. Trước tiên đặt dầm lên các chồng nề. Kích, sàng điều chỉnh cho từng cụm dầm đứng đúng vị trí trên gối.  Thực hiện liên kết ngang và các liên kết dọc (nếu có) giữa các cụm dầm trước khi hạ xuống gối cầu.  Kích, tháo bỏ chồng nề. Hạ kết cấu nhịp xuống gối cố định trước sau đó hạ xuống gối di động. Khi đặt gối di động cần dự trù biến dạng của dầm do chênh lệch nhiệt độ tại thời điểm lắp gối với nhiệt độ trung bình trong năm. - Trình tự lắp đặt các nhịp tiếp theo.  Làm đường goòng nối từ bãi lắp dầm ra hết nhịp 1.  Làm mặt đường tạm cho cần cẩu di chuyển từ nền lên đứng được trên nhịp 1.  Cụm dầm sau khi lắp ráp trên bãi dùng cần cẩu đặt lên hai xe rùa và đẩy ra đứng trên nhịp 1.  Di chuyển cần cẩu lên nhịp 1 và đứng ở vị trí thoả mãn với yêu cầu tầm với khi cẩu đặt nhịp xa nhất.  Cẩu cụm dầm đặt lên các chồng nề kê trên hai đỉnh trụ  Thực hiện tương tự cho những cụm dầm còn lại.  Điều chỉnh vị trí và thực hiện liên kết giữa các cụm dầm.  Hạ kết cấu nhịp xuống gối.  Tiếp tục lắp các nhịp sau theo biện pháp tương tự. - Làm kết cấu mặt cầu và hoàn thiện cầu:  Di chuyển cần cẩu ra khỏi vị trí nhịp.  Tháo bỏ kết cấu đường goòng.  Bố trí các neo liên kết (nếu có).  Lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông mặt cầu.  Tháo dỡ ván khuôn.  Tháo dỡ hệ thống đường ray, tà vẹt chồng nề tại bãi lắp đầu cầu.  Hoàn thiện cầu và nền đường đầu cầu. 1.3.3.4. Lắp đặt bằng cẩu ngang: - Đặc điểm:  Tiến độ thi công nhanh, có thể vừa lắp dầm vừa thi công bản mặt cầu.  Các cụm dầm được vận chuyển ra đứng ngay trước vị trí cần cẩu đồng thời cần cẩu đứng ở vị trí giữa nhịp do đó giảm được tầm với và sức nâng của cẩu.  Giảm được chi phí làm mặt cầu tạm cho sự di chuyển của cẩu trên các nhịp đã lắp. Tuy nhiên, lại phải làm đường di chuyển cho cẩu và cho xe goòng vận chuyển các cụm dầm trong khu vực bãi sông.  Khó khăn hơn biện pháp cẩu dọc: cần cẩu phải với cao, tập kết dầm đến vị trí cần cẩu khó khăn và điều khiển hệ nổi phức tạp. Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 17 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường  Phụ thuộc vào địa hình bãi sông, chế độ thuỷ văn trên sông.  Lắp những nhịp khẩu độ nhỏ, dùng cần cẩu thông dụng tự hành hoặc đặt trên hệ nổi có sức nâng vừa phải.  Hoặc áp dụng để lắp đặt nhịp có trọng lượng lớn, bao gồm cả hệ mặt cầu đã hoàn chỉnh, dùng cần cẩu nổi có trọng tải hàng ngàn tấn. - Áp dụng:  Cầu có nhiều nhịp, các nhịp là nhịp giản đơn.  Khi thi công các nhịp dẫn trong phạm vi bãi sông cạn và điểu kiện địa chất tương đối tốt đồng thời không bị ngập nước để cần cẩu có thể đứng được trên bãi.  Khi cần giảm ngắn tầm với để tăng sức nâng của cần cẩu.  Có thể tập kết các cụm dầm đã lắp đến vị trí đứng của cần cẩu. - Tổ chức thi công trên cạn.  Tiến hành bóc bỏ lớp đất hữu cơ, đất bùn nhão trong phạm vi thi công tại khu vực bãi sông.  Rải cấp phối đá dăm làm lớp mặt cho bãi và tiến hành lắp đặt hệ chồng nề, tà vẹt, đường ray di chuyển các cụm dầm và di chuyển cẩu.  Các cụm dầm được lắp ráp trên bãi lắp có cao độ ngang với cao độ địa hình bãi sông.  Vận chuyển từng cụm dầm đến gần vị trí đứng của cần cẩu theo đường goòng chạy dọc theo hướng tim cầu hoặc vận chuyển các đốt dầm ra vị trí nhịp và tiến hành lắp ráp từng cụm dầm ngay trên mặt bằng phía dưới nhịp. Hình 1.7. Lắp dầm trên bãi bằng phương pháp cẩu ngang  Cẩu đặt từng cụm dầm lên nhịp, kê trên các chồng nề. Lắp các cụm dầm ở xa so với vị trí đứng của cần cẩu trước.  Kích, sàng dầm điều chỉnh các cụm dầm cho đúng với vị trí gối. Thực hiện liên kết giữa các cụm dầm.  Kích nhịp, rút chồng nề hạ nhịp xuống gối. - Tổ chức thi công nhịp trên sông: Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 18 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường  Tiến hành xây dựng hệ cầu tạm (mũi nhô) nhô ra phía mặt sông. Mũi nhô được đặt ở phía hạ lưu cách vị trí cầu > 50m. Đồng thời mũi nhô phải đảm bảo cho hệ nổi có thể di chuyển vào và lấy các cụm dầm mà không bị mắc cạn.  Tiến hành lắp ráp các cụm dầm trên bờ sau đó di chuyển ra mũi nhô hoặc có thể lắp đặt ngay trên mũi nhô nếu diện tích cho phép.  Di chuyển hệ nổi đến vị trí mũi nhô, neo giữ và dùng cần cẩu để lấy Hình 1.8. Lắp ngang kết cấu nhịp trên sông các cụm dầm.  Di chuyển hệ nổi đến vị trí cầu sau đó dùng cần cẩu đặt cụm dầm xuống chồng nề.  Tiến hành kích và sàng ngang điều chỉnh các cụm dầm vào vị trí tim gối.  Liên kết các cụm dầm với nhau bằng hệ liên kết dọc và ngang.  Kích và hạ các cụm dầm xuống gối.  Làm kết cấu mặt cầu và hoàn thiện cầu. - Cẩu lắp ngang bằng cần cẩu nổi:  Thi công lắp ráp toàn nhịp hoặc một đoạn nhịp trên bến lắp dầm .  Đưa cần cẩu nổi vào sát bến, nâng kết cấu nhịp đặt xuống hệ nổi.  Chở nổi kết cấu nhịp ra vị trí lắp.  Dùng cần cẩu nổi cẩu đặt kết cấu nhịp lên trụ. Hình 1.9. Cẩu nổi lắp nhịp dầm trên sông 1.3.4. Biện pháp lao lắp kết cấu nhịp dầm thép: 1.3.4.1. Phương pháp lao kéo dọc bằng con lăn. - Đặc điểm:  Không vi phạm thông thuyền trong quá trình thi công kết cấu nhịp. Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 19 Khoa Xây dựng - Đại học Vinh Bộ môn Cầu Đường  Toàn bộ kết cấu nhịp 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 rất phức 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 phức tạp. - Áp dụng:  Khi thi công tại sông phải đảm bảo vấn đề giao thông đường thủy và không cho phép thu hẹp dòng chảy.  Khi thi công KCN liên tục hoặc nhiều nhịp giản đơn. - Các biện pháp lao kéo dọc.  Điều kiện đảm bảo ổn định trong quá trình lao kéo: Trong quá trính lao kéo thì KCN sẽ bị hẫng gây mất ổn định cho KCN do đó chiều dài đoạn hẫng tối đa phải nhỏ hơn 1/3 chiều dài nhịp lao: Lh  LZ 3 Lz Lh < 1/3 Lz Lm MNTC Hình 1.10. Sơ đồ lao kéo dọc  Các biện pháp lao dọc KCN trên đường trượt: trong quá trình lao kéo ta có thể bố trí kết cấu trụ tạm hoặc sử dụng mũi dẫn để làm giảm chiều dài và giảm trọng lượng của phần hẫng KCN do đó giảm được nội lực, biến dạng và đảm bảo ổn định cho KCN. Khi đó ta có các biện pháp thi công như sau:  Lao dọc có mũi dẫn - không có trụ tạm.  Lao dọc không có mũi dẫn - có trụ tạm.  Lao dọc có cả mũi dẫn và trụ tạm. - Tổ chức thi công:  Sơ đồ bố trí thi công. CÇn cÈu phôc vô thi c«ng NhÞp ®ang lao Têi kÐo Móp di ®éng C¸p thi c«ng Móp cè ®Þnh Hè thÕ §µ gi¸o më réng mè §­êng tr­ît d­íi §µ gi¸o më réng trô MNTC Hình 1.11. Sơ đồ bố trí thi công tổng thể - Trình tự thi công: Bài giảng xây dựng cầu F2 - Đặng Huy Khánh 20