Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học Đại cương Các công nghệ hiện đại trong xây dựng cầu ...

Tài liệu Các công nghệ hiện đại trong xây dựng cầu

.PDF
600
129
66

Mô tả:

GS.TS. NGND. NGUYỄN VIẾT TRUNG (Chủ biên) TS. TRẦN THU HẰNG CÁC CÓNG NGHỆ HIÊN DẠI TRONG XÂY DỤNG CÁU ■ GS.TS. NGND. NGUYỄN VIẾT TRUNG (Chủ biên) TS.TRÂN THU HẰNG CÁC CONG NGHỆ HIỆN HẠI TRONG XÂY DỤNG CẦU NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI-2019 LỜI NGỎ Tưởng nhớ cố Giáo sư, Tiến sỹ, Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Viết Trung Trước khi cuốn sách "Các công nghệ hiện đại trong xây dựng cầu’’ được Nhà xuất bản Xây dựng chính thức xuất bản năm 2019, nhiều phần trong cuốn sách đã được lưu hành dưới dạng bài giảng, chuyên đề, tài liệu tổng kết, ...do cố Giáo sư, Tiến sỹ, Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Viết Trung công bố. Ý tưởng tập hợp các sản phẩm khoa học ấy trong một cuốn sách nhằm giới thiệu những công nghệ xây dựng cầu hiện đại nổi bật đã và đang được áp dụng ở nước ta, ra đời cuối năm 2017. Trải qua quá trình biên tập, cuốn sách lên trang sau khi Giáo sư, Tiến sỹ, Nhà giáo Nhăn dân Nguyễn Viết Trung đột ngột qua đời ngày 01/4/2018. Chúng tôi tiếp tục thực hiện công việc với mong muốn đây là một lời tri ân tưởng nhớ đến những cống hiến không mệt mỏi của Thầy Nguyễn Viết Trung trong suốt cuộc đời giảng dạy và nghiên cứu của Thầy trong ngành Giao thông Vận tải. Chúng tôi xin trân trọng cảm ơn gia đình cố Giáo sư, Tiến sỹ, Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Viết Trung đã cho phép chúng tôi hoàn thành tâm nguyện này. 3 Chúng tôi xin được bày tỏ những tình cảm trân trọng nhất để tưởng nhớ đến Thầy - Giáo sư, Tiến sỹ, Nhà giáo Nhăn dân Nguyễn Viết Trung! Nhà Xuất bản Xây dựng 4 LỜI NÓI ĐẦU Để đáp ứng sự phát triển của nền kinh tế xã hội, mạng lưới cơ sở hạ tầng giao thông ở Việt Nam đang và đang phát triến nhanh chóng. Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, với các nghiên cứu ứng dụng, cải tiến, phân tích đánh giả và lựa chọn giải pháp phù hợp, nhiều công nghệ hiện đại đã được triển khai áp dụng trong ngành Xây dựng Cầu ở nước ta. Nhờ đó, những cây cầu có chiều nhịp lớn, vượt xa giới hạn khẩu độ nhịp của dầm giản đơn truyền thống, có kết cấu hiện đại, đem lại hiệu quả rất lớn về kỉnh tế - kỹ thuật cùng như vẻ đẹp kiến trúc công trình. Có thể nói, trình độ khoa học kỹ thuật trong ngành Xây dựng cầu Việt Nam đã có những bước phát triển mạnh mẽ, không thua kém trình độ phát triền chung trên thế giới. Nhằm mục đích giới thiệu những công nghệ hiện đại nối bật đã và đang được áp dụng trong ngành xây dựng cầu ở nước ta trong những năm gần đây, cuốn sách “Các công nghệ hiện đại trong xây dựng cầu ” được ra đời. Cuốn sách này nhằm phục vụ đối tượng là các sinh viên đại học và sau đại học ngành Kỹ thuật Xây dựng Cóng trình Giao thông, nhừng người công tác trong ngành xây dựng cầu và nhừng bạn đọc quan tâm đến lĩnh vực chuyên môn. Cuốn sách này được tổ chức thành 5 chương như sau: 5 - Chương 1: Tống quan - Chương 2: Công nghệ liên tục hóa - Chương 3: cầu bê tỏng cốt thép nhịp lớn - Chương 4: cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Chương 5: cầu thép hiện đại Quá trình biên tập không thể tránh khỏi những sai sót, chúng tôi rat mong nhận được sự đóng góp của quý bạn đọc. Mọi thông tin xin gửi về Nhà xuất bản Xây dựng. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn! Trần Thu Hằng 6 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ HIỆN ĐẠI XÂY DựNG CẦU 1.1. TÔNG QUAN VỀ CÁC KẾT CÁU VÀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BTCT DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN KIỂU MỚI Trong khoảng vài chục năm gần đây, nhiều kiểu dầm giản đơn mới đã được nghiên cứu phát triển và đưa vào áp dụng ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Có thể liệt kê tóm tắt như sau: - Dầm Prebeam có chiều cao thấp; - Dầm bản có lỗ rỗng lắp ghép kiểu mới (VEC đề xuất theo kiểu Pháp); - Dầm và bản kiểu bán lắp ghép có mặt cắt chữ T ngược (Viện KHCN GTVT đề xuất); - Dầm Super-T dự ứng lực căng trước (phát ưiển thiết kế của Australia); - Dầm Super-T dự ứng lực căng sau (Công ty VSL phát triển); - Dầm u dự ứng lực sau (ĐH GTVT thiết kế); 7 - Dầm ống thép nhồi bê tông liên hợp bản BTCT (Nhật Bản); - Các loại dầm kiểu panel chế sẵn có kiểu mối nối đặc biệt thi công nhanh để lắp ghép cầu đô thị khi hạn chế điều kiện mặt bằng thi công và thời gian thi công. Các nhịp dầm giản đcm với ưu điểm có thể chế tạo hàng loạt để giảm giá thành và vượt được các nhịp đến 42 m hiện nay ở Việt Nam có thể được cải tiến hom nữa nhờ công nghệ liên tục hóa, nối các nhịp dầm giản đơn thành hệ dầm liên tục nhiều nhịp hoặc hệ dầm có bản liên tục nhiệt. Dạng kết cấu này rất phổ biến trên các đoạn cầu dẫn của các cầu lớn, hoặc làm các cầu đô thị như đường Vành đai 3 ở Hà Nội. Hình 1.1: Dầm Prebeam 8 Hình 1.2: Lõi I thép của dâm Prebeam 1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ HIỆN ĐẠI THI CÔNG CẦU BTCT DƯL NHỊP LIÊN TỤC Hình 1.3: Công nghệ thỉ công đúc đẩy: Dầm được đúc từng phân đoạn sau mổ rồi đẩy vượt qua các trụ 10 Ngày nay với nhiều công nghệ mới tiên tiến như liên tục hóa các nhịp dầm giản đơn, đúc đẩy, đúc hẫng, đúc trên đà giáo di động, lắp hẫng, lắp trên đà giáo di động... chúng ta có thể xây dựng được những nhịp cầu lớn, vượt xa giới hạn khẩu độ nhịp của dầm giản đơn truyền thống, đem lại hiệu quả rất lớn về các mặt kinh tế, kỹ thuật cũng như vẻ đẹp kiến trúc công trình. Để đạt mục tiêu về khả năng vượt nhịp lớn, kết cấu BTCT DƯL nhịp liên tục được áp dụng rộng rãi và đã có rất nhiều nghiên cứu có tính đột phá về thiết kế kết cấu gắn với công nghệ thi công, đây là hai mặt không thể tách rời. Có thể thấy rằng kết cấu nhịp BTCT DƯL với quá trình phát triển từ dạng dầm bản đặc, rỗng rồi đến dạng mặt cắt chữ I, chữ T, rồi mặt cắt hình hộp hầu như đã hoàn thiện về mặt kết cấu. Do vậy trong thời gian qua, các nghiên cứu chuyển sang chủ yếu về mặt vật liệu và đặc biệt là công nghệ thi công. Có thể tóm tắt và phân tích các đặc điểm chung của các công nghệ thi công kết cấu nhịp BTCT DƯL hiện đại như sau: 1.2.1. CÔNG NGHỆ ĐÓ BÊTÔNG TẠI CHỎ THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÚC ĐẨY - CN1 Đúc đẩy thuộc phương pháp đổ bêtông tại chồ, hệ thống ván khuôn và bệ đúc thường được lắp đặt, xây 11 dựng cố định tại vị trí sau mố. Chu trình đúc được tiến hành theo từng phân đoạn, khi phân đoạn đầu tiên hoàn thành được kéo đẩy về phía trước nhờ hệ thống như: kích thủy lực, mũi dẫn, trụ đẩy và dẫn hướng,... đến vị trí mới và bắt đầu tiến hành đúc phân đoạn tiếp theo cứ như vậy cho đến khi đúc hết chiều dài kết cấu nhịp. Mặc dù công nghệ có ưu điểm: thiết bị di chuyển cấu kiện khá đon giản, tạo được tĩnh không dưới cầu cho các công trình giao thông thủy bộ và không chịu ảnh hưởng lớn của lũ nhưng công trình phụ trợ lại phát sinh nhiều như: bệ đúc, mũi dẫn và trụ tạm,... Chiều cao dầm và số lượng bó cáp DƯL nhiều hơn so với dầm thi công bằng công nghệ khác, mặt khác chiều cao dầm không thay đổi để tạo đáy dầm luôn phẳng nhằm đẩy trượt trên các tấm trượt đồng thời chiều dài kết cấu nhịp bị hạn chế do năng lực của hệ thống kéo đẩy. Cầu thi công bằng công nghệ này có kết cấu nhịp liên tục với khẩu độ nhịp lớn nhất hợp lý khoảng từ 35 -ỉ- 60 m. Với công nghệ này khả năng tái sử dụng hệ thống ván khuôn, bệ đúc và kết cấu phụ trợ cao. Trong thời gian qua chúng ta đã áp dụng công nghệ này ở một số công trình cầu với khẩu độ nhịp lớn nhất là 40 -ỉ- 42 m như: cầu Mẹt - QL.1A - tỉnh Lạng Sơn, cầu Hiền Lương - QL.1A - tỉnh Quảng Trị, cầu Quán Hầu tỉnh Quảng Bình. 12 1.2.2. CÔNG NGHỆ THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HOẶC LẮP HẪNG CÂN BANG - CN2 Hình 1.4: cầu Pa - Uôn. Công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng: Hai xe đúc tiến dần ra đúc từng đoạn dầm cân bằng đối xứng qua trụ Đúc hẫng thực chất thuộc phương pháp đổ bêtông tại chỗ theo phân đoạn từng đợt trong ván khuôn di động freo trên đầu xe đúc. Công nghệ này thường áp dụng cho kết cấu có mặt cắt hình hộp với khẩu độ nhịp lớn từ 60 -ỉ- 200 m. Đặc điểm của công nghệ là việc đúc các đốt dầm theo nguyên tắc cân bằng, sau đó nối các nhịp giữa có thể bằng các chốt giữa, dầm treo hoặc liên tục hóa. Trong quá trình thi công ữên mỗi trụ đặt hai xe đúc, mỗi xe di chuyển và đúc một nửa nhịp mỗi bên theo phương dọc cầu. Tùy theo năng lực của xe đúc mà mỗi phân đoạn đúc có thể dài từ 3,5 -ỉ- 7 m hoặc có thể lớn hơn. Từng đốt sẽ lặp lại công nghệ từ đốt thứ nhất và chỉ điều chỉnh ván khuôn theo tiết diện, độ vồng thiết kế. Cũng tương tự như vậy, công nghệ lắp hẫng cân bằng chỉ có khác biệt là các phân đoạn dầm được đúc sẵn và được lao lắp cân bằng do vậy yêu cầu cao hơn về kỹ thuật thực hiện các mối nối với chất lượng và độ chính xác của hai mặt giáp nhau, sự trùng khớp các lỗ luồn cáp DƯL và chất lượng thi công lớp đệm liên kết (keo epoxy, vữa polymer,...). Cũng như các công trình thi công theo phương pháp lắp ghép, công nghệ lắp hẫng cân bằng có tiến độ thi công rất nhanh. Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng phù hợp với cầu có khẩu độ nhịp lớn và tĩnh không dưới cầu cao, với công nghệ này chiều cao dầm và số lượng bó cáp đòi hỏi cao hom, nhiều hơn so với dầm thi công bằng công nghệ khác nhưng tiến độ thi 14 công nhanh, công trường gọn gàng và thiết bị phục vụ thi công không đòi hỏi đặc biệt. Ở nước ta trong thời gian qua, công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng được áp dụng khá phổ biến với khẩu độ nhịp lớn nhất là 120 m: cầu Lai Vu - QL.5 - tỉnh Hải Dương, cầu Gianh - QL.1A - tỉnh Quảng Bình, cầu Bến Lức - QL.1A tỉnh Long An ... 1.2.3. CÔNG NGHỆ ĐỒ BÊTÔNG TẠI CHỎ TREO DƯỚI ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG - CN3 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. Với công nghệ này trong quá trình thi công ta vẫn tạo được tĩnh không dưới cầu cho giao thông thủy bộ, mặt khác không chịu ảnh hưởng của điều kiện địa hình, thủy văn và địa chất khu vực xây dựng cầu. Kết cấu nhịp cầu có thể thực hiện theo sơ đồ chịu lực là dầm đơn giản và liên tục nhiều nhịp với chiều cao dầm có thay đổi hoặc không thay đổi. Chiều dài nhịp thực hiện thuận lợi và hợp lý trong phạm vi từ 35 -ỉ- 60 m. số lượng nhịp trong một cầu về nguyên tắc là không hạn chế vì chỉ cần lực đẩy dọc nhỏ để đẩy đà giáo ván khuôn và không lũy tiến qua các nhịp. 15 Hình 1.5: Công nghệ thi công đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo di động: Hệ đà giáo di động treo giữ ván khuôn đúc bê tông tại chỗ cho cả nhịp Tuy nhiên các công trình phụ trợ của công nghệ này còn khá cồng kềnh: giàn đẩy, trụ tạm, mũi dẫn và hệ đà giáo ván khuôn cồng kềnh để đảm bảo độ cứng lớn khi thi công đúc bê tông dầm. 1.2.4. CÒNG NGHỆ THI CÔNG LẮP GHÉP CÁC PHÂN ĐOẠN DÀM DƯỚI ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG - CN4 Công nghệ này tương tự như CN3 nhưng có một số thay đổi khác biệt khắc phục được các hạn chế của CN3. Nội dung của giải pháp công nghệ này là các phân đoạn dầm được đúc sẵn, lao lắp toàn bộ nhịp vào vị trí bằng cách treo giữ từng phân đoạn dưới đà giáo di động sau đó mới căng cáp DƯL liên tục hóa các phân đoạn dầm với nhau. Chu trình lặp đi lặp lại cho từng nhịp cho đến khi hoàn thành. Giải pháp công nghệ này có được các ưu điểm như CN3, thêm vào đó có thể đẩy nhanh tiến độ hơn nữa vì việc đúc các phân đoạn dầm hoàn toàn độc lập với quá trình lao lắp kết cấu nhịp. Hệ đà giáo di động chỉ có tác dụng lao giữ các đốt dầm đúng vị trí nên gọn nhẹ hơn, không quá lớn như hệ đà giáo của CN3 phải phục vụ cho quá trình đúc toàn bộ bê tông kết cấu nhịp. Qua phân tích 4 giải pháp công nghệ chính trong thi công cầu BTCT DƯL nhịp liên tục chủ yếu như trên, có thể tóm tắt các đặc diêm chù yếu ở bảng 1.1: 17 00 Hình 1.6: cầu Lạch Huyện- Công nghệ lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động Các phân đoạn dầm đúc sẵn được lao lắp dưới hệ đà giáo di động Bang 1.1: Tóm tăt đặc điêm chủ yêu của 4 giải pháp công nghệ STT Yếu tố kỹ thuât Các giải pháp công nghệ CN1 CN2 CN3 CN4 1 Khẩu độ phù họp 35 4- 60 m 60 4- 200 m 35 4 60 m 35 4- 60 m 2 Sơ đồ kết cấu nhịp Liên tục Liên tục Giản đon hoặc liên tục Gian đon hoặc liên tục 3 Tiên độ thi công Phụ thuộc CN bêtông Phụ thuộc CN bêtông Phụ thuộc CN bêtông Không phụ thuộc CN bêtông Thiết bị, Hệ kích đẩy phức tạp Xe đúc dầm Đà giáo nặng nề Đà giáo lao lắp gọn nhẹ 4 đà giáo đơn giản 5 Tổng chiều dài cầu Giới hạn Không giới hạn Không giới hạn Không giới hạn 6 Chất lượng bêtông Có điều kiện đảm báo chất lượng Khó đảm bảo chất Khó đảm bảo chất lượng bêtông lượng bêtông Đảm bảo chất lượng bêtông Ghj chic CN1: Công nghệ đô bêtông tại chô theo phương pháp đúc đây. CN2: Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng. CN3: Công nghệ đổ bêtông tại chỗ treo trên đà giáo di động. CN4: Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm trên hoặc dưới đà giáo di động. Tổng chiều dài cầu không giới hạn: xét về mặt lý thuyết. Trong số các công nghệ trên, công nghệ CN1 và CN2 đã được áp dụng phổ biến ở nước ta, riêng công nghệ CN3 và CN4 đang bước đầu áp dụng ở Việt Nam. 1.3. TÔNG QUAN VỀ CÁC KẾT CÁU VÀ CÔNG NGHỆ HIỆN ĐẠI THI CÔNG CẦU THÉP Các kết cấu hiện đại về cầu thép có thể chia làm 2 nhóm là: - Nhóm Giàn thép - Vòm thép (bao gồm cả giàn biên cong và vòm ống thép nhồi bê tông); - Nhóm Dầm thép (bao gồm cả dầm hộp và dầm I). 1.3.1. KÉT CÁU GIÀN THÉP VÀ CÔNG NGHỆ LÁP GHÉP GIÀN Trên hình 1.7 giới thiệu giàn thép biên cong của cầu Ghềnh, xây dựng mới (lần 2) năm 2016 trên tuyến đường sắt Bắc Nam. Hình 1.8 là giàn thép biên song song của cầu đường bộ Phong Châu. Các giàn thép này đều được chế tạo ở Việt Nam có nhịp có thể đạt đến gần 100 m. 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan