Tài liệu Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị nâng dàm thay gối phục vụ sữa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam pdf

Bé GTVT
VKH&CN GTVT

Bé GTVT
VKH&CN GTVT

Bé GTVT
VKH&CN GTVT

Bé giao th«ng vËn tải
Viện Khoa Học và Công Nghệ GTVT
1252-Đờng Láng - Đống Đa Hà Nội

đề tàI độc lập cấp nhà nớc
nghiên cứu thiết kế và chế tạo một số
thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa
nâng cấp cầu bê tông ở việt nam

mà số đtđl 2003/04

Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ nội dung 2:
nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị
nâng dầm thay gối cầu phục vụ sửa chữa
và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

Chủ nhiệm đề tài:
Th ký đề tài:
Chủ trì nội dung 2:
Chủ trì đề mục:

TS. Nguyễn Xuân Khang

TS. Nguyễn Văn Thịnh
TS Nguyễn Xuân Khang
TS Nguyễn Xuân Khang
TS Bùi Xuân Ngó

Hà Nội, 2004


Bộ giao thông vận tải
Viện Khoa Học và Công Nghệ GTVT
1252-Đờng Láng - Đống Đa Hà Nội

đề tàI độc lập cấp nhà nớc
nghiên cứu thiết kế và chế tạo một số
thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa
nâng cấp cầu bê tông ở việt nam

mà số đtđl 2003/04

Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ nội dung 2:
nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị
nâng dầm thay gối cầu phục vụ sửa chữa
và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

Chủ nhiệm đề tài:
Th ký đề tài:
Chủ trì nội dung 2:
Chủ trì đề mục:

TS. Nguyễn Xuân Khang

TS. Nguyễn Văn Thịnh
TS Nguyễn Xuân Khang
TS Nguyễn Xuân Khang
TS Bùi Xuân Ngó

Hà Nội, 2004


Danh sách những ngời tham gia thực hiện nội dung 2
S

Họ và tên

TT

Học hàm,

Chức vụ

Chức danh

học vị

1

Đỗ Hữu Trí

Thạc sỹ

Viện Trởng

2

Đặng Gia Nải

PGS, TS

Phó Viện trởng

3

Lâm Hữu Đắc

Kỹ s

Phó Viện trởng

4

Phạm Văn Hệ

Tiến sỹ

Giám đốc Trung tâm

5

Bùi Xuân Ngó

Tiến sỹ

Trởng phòng

6

Nguyễn Huy Tiến

Thạc sỹ

Nghiên cứu viên

7

Đỗ Văn Hiệp

Kỹ s

Kỹ s trởng

8

Bùi Xuân Học

Thạc sỹ

9

Đinh Trọng Thân

Kỹ s

10

Lê Nguyên Hoàng

Kỹ s

11

Đỗ Xuân Thọ

Tiến sỹ

12

Đinh Tiến Khiêm

Kỹ s

Nghiên cứu viên

2

Chủ trì Đề môc

Tham gia


Tóm tắt

Gối cầu là một bộ phận kết cấu của cầu, có nhiệm vụ truyền tác dụng của tĩnh
tải và hoạt tải xuống kết cấu hạ bộ. Theo thời gian khai thác, chất lợng của gối cầu bị
suy giảm, gây ra những h hỏng nh nứt hệ dầm cầu hoặc có thể gây sụp đổ cầu. Vì
vậy, việc kiểm tra để phát hiện các h hỏng của gối cầu là việc làm thờng xuyên của
các cơ quan quản lý đờng bộ và công tác thay thế gối cầu bị h hỏng bằng thiết bị
chuyên dùng có vai trò rất quan trọng nhằm duy trì và kéo dài tuổi thọ của cầu bê tông
hiện nay ở Việt Nam. Hiện nay công tác này đang đợc Bộ Giao thông Vận tải đặc biệt
quan tâm.
Xuất phát từ những yêu cầu cụ thể về công tác đảm bảo giao thông, công nghệ
sửa chữa, thao tác và kiểm tra giám sát trong quá trình sửa chữa cầu, các tác giả đà đề
xuất những quan điểm chỉ đạo thực hiện đề tài, đồng thời xây dựng các chỉ tiêu kinh tế
- kỹ thuật cho thiết bị. Qua tìm hiểu những hệ thống thiết bị trên thế giới và các hệ
thống thiết bị có sẵn trong nớc; nhóm nghiên cứu đà đề xuất phơng án chế tạo hệ
kích nâng làm việc hai chiều: nâng nhờ thuỷ lực, hạ nhờ lò xo, có ê cu hÃm cơ khí cần
pít tông, có van khoá tải một chiều nhằm tăng thêm độ an toàn cho hệ thống thiết bị,
tất cả đợc điều khiển nhờ hệ thống thiết bị điều khiển đồng bộ, tự động theo các
chơng trình đà lập sẵn. Đây là phơng án chế tạo thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng
cấp cầu phù hợp với khả năng chế tạo trong nớc, điều kiện sử dụng ở nớc ta, vừa
đảm bảo tính tiên tiến, có giá thành hạ để các cơ sở thi công có thể chấp nhận đợc và
mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và xà héi trong khai th¸c thùc tÕ.

3


Mục lục
Trang
Tóm tắt.....................................................................................................................................3
Mở đầu ......................................................................................................................................7
1. Tổng quan về công nghệ nâng dầm thay gối cho cầu Bê tông....9
1.1. Những yêu cầu đối với công nghệ nâng dầm thay gối cầu.................................9

1.1.1. Yêu cầu về giao thông.................................................................................9
1.1.2. Yêu cầu về kỹ thuật sửa chữa cầu...............................................................9
1.1.3. Những yêu cầu đối với hệ thống thiết bị nâng dầm ....................................9
1.2. Giới thiệu các phơng pháp nâng dầm thay gối cầu bê tông............................10
1.2.1. Khảo sát về h hỏng của gối cầu..............................................................10
1.2.2. Khảo sát về công tác thay gối cầu và thiết bị nâng dầm cầu ...................12
1.2.3. Các phơng pháp nâng dầm thay gối .......................................................14
1.2.4. Công nghệ nâng dầm đặt kích trên bệ tì ...................................................19
2. Tổng quan về hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng cấp
cầu bê tông ................................................................................................................... 20
2.1. Tình hình sử dụng thiết bị nâng dầm thay gối cầu trên thế giới.......................20
2.1.1. Thiết bị nâng dầm theo phơng pháp dùng hệ ống chống kiĨu giµn .......21
2.1.2. Sư dơng hƯ kÝch thđy lùc tú lên các ống chống độc lập ...........................22
2.1.3. Sử dụng hệ dàn kích thủy lực tỳ lên nền đất .............................................23
2.1.4. Sử dụng hệ kích thủy lực tỳ lên mố hoặc trụ cầu ......................................24
2.2. Tình hình sử dụng thiết bị nâng dầm thay gối cầu ở Việt Nam........................26
2.2.1. Hệ thống thiết bị nâng dầm sử dụng kích đĩa ...........................................26
2.2.2. Hệ thống thiết bị nâng dầm sử dụng ống chống chịu lực.........................27
2.2.3. Hệ thống thiết bị nâng dầm sử dụng bệ tỳ ...............................................29
2.3. Nhận xét về thiết bị nâng dầm thay gối phục vụ sửa chữa nâng cấp cầu bê
tông ...................................................................................................................30
3. Nghiên cứu lựa chọn phơng án thiết kế thiết bị nâng dầm
thay gối cầu ................................................................................................................. 32
3.1. Những quan điểm chỉ đạo trong nghiên cứu lựa chọn phơng án ....................32
3.1.1. Tận dụng tối đa tiềm năng sẵn có trong nớc .........................................32
3.1.2. Hiện đại hoá sản phẩm.............................................................................32
3.1.3. Lựa chọn tỷ lệ nội địa hoá hợp lý .............................................................33
3.2. Những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lựa chọn phơng án thiết kế...........................33
3.2.1. Tính năng kỹ thuật phù hợp ......................................................................33
3.2.2. Nguyên lý cấu tạo thích hợp, hiện đại......................................................33

3.2.3. Thích nghi với môi trờng nhiệt đới Việt Nam .........................................34
3.2.4. Phù hợp với trình độ công nghệ hiện tại trong n−íc ................................34
3.2.5. Gän nhĐ, thn tiƯn trong viƯc sưa chữa thay thế ....................................34
3.2.6. Tiện lợi trong sử dụng và bảo quản ..........................................................35
3.2.7. Độ tin cậy cao trong khai thác .................................................................35
3.3. Nghiên cứu lựa chọn phơng án tkế tổng thể hệ thống thiết bị nâng dầm .......35
3.4. Lựa chọn phơng ¸n thiÕt kÕ c¸c phÇn tư thủ lùc ...........................................38
3.4.1. Lùa chọn phơng án thiết kế bộ nguồn thuỷ lực.......................................38

4


3.4.2. Lựa chọn phơng án thiết kế kích thuỷ lực ...............................................42
3.4.2. Lựa chọn chủng loại bộ phân phối thuỷ lực .............................................47
3.4.3. Lựa chọn phơng án thiết kế các chi tiết liên kết thuỷ lực........................51
3.5. Lựa chọn phơng án thiết kế hệ thống điều khiển............................................55
3.5.1. Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển thiết bị.............................................55
3.5.2. Sơ đồ khối..................................................................................................56
4. Nghiên cứu tính to¸n thiÕt kÕ hƯ thèng thủ lùc ............................. 59
4.1. X¸c định các thông số cơ bản hệ thống thiết bị đồng bộ nâng dầm thay gối cầu .59
4.1.1. Xác định lực nâng của kích .......................................................................59
4.1.2. Xác định hành trình nâng của kích ...........................................................61
4.1.3. Xác định số lợng kích làm việc đồng thời................................................62
4.1.4. Xác định tốc độ nâng dầm.........................................................................62
4.1.5. Tính toán ¸p st, l−u l−ỵng cđa hƯ thèng thủ lùc..................................63
4.1.6. TÝnh toán công suất của truyền động .......................................................64
4.2. Tính toán thiết kế bộ nguồn thuỷ lực................................................................65
4.2.1. Xác định các thông số cơ bản của bộ nguồn thuỷ lực...............................65
4.2.2. Tính chọn bơm thuỷ lực ............................................................................65
4.2.3. Tính toán công suất dẫn động bơm...........................................................66

4.2.4. Tính chọn động cơ điện.............................................................................67
4.2.5. Tính toán thiết kế thùng dầu .....................................................................67
4.2.6. Tính toán thiết kế khớp nối .......................................................................68
4.3. Tính toán thiết kế kích nâng thuỷ lực ...............................................................68
4.3.1. Đờng kính xi lanh....................................................................................70
4.3.2. Chiều dầy s và đờng kính ngoài D1 của xi lanh......................................70
4.3.3. Tính toán chiều cao của pít tông H1 .........................................................72
4.3.4. Tính toán chiều dầy của nắp kích H3 ........................................................73
4.3.5. Tính toán lò xo và chiều cao lắp lò xo hồi kích H5...................................74
4.3.6. Đờng kính cần pít tông d.........................................................................76
4.3.7. Tính toán chiều dầy của ê cu hÃm cần pít tông H4 ...................................78
4.3.8. Tính toán chiều dài của ren thang trên cần pít tông ................................79
4.3.9. Tính toán chiều dầy của đáy kích m .........................................................79
4.4.1. Tính chọn phân phối thuỷ lực ...................................................................79
4.4.2. Tính chọn các loại van thuỷ lực................................................................80
4.5. Nghiên cứu tính toán thiết kế các chi tiết liên kết thuỷ lùc ..............................82
4.6. TÝnh chän mét sè phÇn tư thủ lùc khác...........................................................83
5. Nghiên cứu Tính toán thiết kế hệ điều khiển đồng bộ thiết bị.. 84
5.1. Đầu đo dịch chuyển ..........................................................................................84
5.2. Đầu đo áp lực....................................................................................................85
5.3. Giới thiệu tính năng kỹ thuật PLC H·ng Siemens SIMATIC S7-200..............85
5.3.1. Simatic S7-200, CPU226 ..........................................................................86
5.3.2. Modul mở rộng EM223.............................................................................88
5.3.3. Modul vào /ra tơng tự EM 235 ..............................................................88
5.3.4. Màn hình cảm ứng TP070 ........................................................................89
5.4. Sơ đồ nguyên lý thiết bị ....................................................................................90
5.4.1. Chọn địa chỉ cho các thiết bị vào/ra ........................................................90
5.4.2. Sơ đồ nguyên lý .........................................................................................92

5

5.5. Thiết kế phần mềm cho thiết bị ......................................................................100
5.5.1. Lu đồ chơng trình máy tính.................................................................100
5.5.2 Lu đồ chơng trình cho màn hình thao tác TP070 ...............................102
5.5.3 Lu đồ điều khiển trong PLC .................................................................102
6. Nghiên cứu Tính toán thiết kế thiết bị căng kéo thép dự ứng
lực phục vụ sửa chữa nâng cấp cầu............................................................ 106
6.1. Xác định các thông số cơ bản kích căng kéo thép dự ứng lực........................107
6.2. Tính toán thiết kế kích căng kéo thép DƯL ...................................................107
6.2.1. Đờng kính ngoài của ống dẫn hớng d1 ................................................108
6.2.2. Đờng kính xi lanh D..............................................................................110
6.2.3. Chiều dầy s và đờng kính ngoài D1 của xi lanh....................................110
6.2.4. Đờng kính cần pít tông d.......................................................................112
6.2.5. Tính toán chiều cao của pít tông H1 .......................................................113
6.2.6. Tính toán chiều dầy của nắp kích H2 và đáy kích H3: ............................113
7. Nghiên cứu các giải pháp công nghệ chế tạo thiết bị nâng
dầm thay gối cầu .................................................................................................... 114
7.1. Giải pháp về tỷ lệ nội địa hoá .........................................................................114
7.3. Giải pháp về nguyªn lý kÕt cÊu: .....................................................................115
7.3.1. Lùa chän nguyªn lý kÕt cấu hợp lý .........................................................115
7.3.2. Chia tách cụm thành những chi tiết hợp lý.............................................115
7.4. Giải pháp lựa chọn chủng loại vật liệu hợp lý: ...............................................116
7.4.1. Sử dụng đúng chủng loại vật liệu cần thiết.............................................116
7.4.2. Giảm trọng lợng và kích thớc hợp lý...................................................116
7.4.3. Chế tạo bằng các loại vật liệu phù hợp ..................................................116
7.5. Giải pháp nghiên cứu giảm thiểu ảnh hởng của môi trờng nhiệt đới tới
chất lợng thiết bị:..........................................................................................117
7.6. Giải pháp lựa chọn công nghệ gia công chi tiết hợp lý: .................................117
7.7. Giải pháp nâng cao độ tin cậy của thiết bị......................................................117

7.8. Giải pháp hiện đại hoá thiết bị........................................................................118
7.9. Các giải pháp Khoa học công nghệ khác: ......................................................118
7.9.1. Chuyển môi trờng làm việc khắc nghiệt sang môi trờng bình thờng118
7.9.2. Cầu hóa các bề mặt, các mối ghép, cải thiện điều kiện làm việc ...........119
7.9.3. Giải pháp Thiếu, Thừa ...................................................................119
8. Những kết quả đ đạt đợc về thiết bị nâng dầm thay gối
cầu..................................................................................................................................... 120
8.1. Những sản phẩm nghiên cứu của nội dung 2..................................................120
8.2. Thử nghiệm những sản phẩm tại hiện trờng .................................................120
9. KÕt ln......................................................................................................................... 121
PhÇn phơ lơc.................................................................................................................... 124
Phơ lơc A. Danh mục vật t và thiết bị phần điều khiển .........................................125
Phụ lục B. Chơng trình trong PLC...........................Error! Bookmark not defined.
Phụ lục C. Chơng trình trong Máy tính ...................Error! Bookmark not defined.

6


Mở đầu
Công tác bảo dỡng sửa chữa các cầu nhằm đảm bảo giao thông thông suốt an
toàn là công việc thờng xuyên của ngành Giao thông vận tải (GTVT), một trong
những công việc đó là việc thay các gối cầu cao su đà bị h hỏng, hết khả năng làm
việc bằng các loại gối cao su mới phù hợp. Nhng theo công nghệ nào và bằng hệ
thống thiết bị nào vừa rút ngắn thời gian thi công, an toàn, đặc biệt vừa nâng dầm thay
gối cầu vẫn đảm bảo giao thông liên tục ngay trên đỉnh dầm của gối đang đợc thay là
vấn đề đợc thực tế đặt ra đà và đang đợc nhiều ngời quan tâm.
Qua khảo sát cho thấy, các cầu bê tông ở nớc ta rất đa dạng về khổ cầu, khẩu
độ và kết cấu; chúng đợc xây dựng qua nhiều thời kỳ và chất lợng cũng nh thời
gian sử dụng còn lại của chúng cũng rất khác nhau. Để thay thế các gối cầu, ta phải áp
dụng các phơng pháp khác nhau cho phù hợp với từng loại hình cầu. Hiện tại ngời ta

có thể sử dụng các phơng pháp sau: sử dụng hệ đòn gánh; nâng dầm trực tiếp vào
cánh dầm; nâng dầm trên các ống truyền lực; nâng dầm từ bệ tì; nâng dầm bằng kích
đĩa. Một số công trình đà thực hiện nâng dầm thay gối cầu nh: Cầu Phủ, cầu Đa Phúc,
cầu Trầm, cầu Đoan Hùng, cầu Ghép, cầu Gián Khẩu
Những thiết bị nâng dầm thay các gối cầu trên đây đà đáp ứng phần nào nhu cầu
cấp bách của thực tế sản xuất, nhng do cha đợc đầu t nghiên cứu đầy đủ, nguồn
kinh phí có hạn, cha tập hợp đợc đông đảo các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực,
nên việc điều khiển các kích nâng dầm đợc tiến hành bằng tay do đó chất lợng nâng
dầm phụ thuộc nhiều vào trình độ của công nhân vận hành.... Từ thực tế đó, trong quá
trình thi công đà bộc lộ nhiều tồn tại rất cần phải đầu t quan tâm nghiên cứu để hoàn
thiện và nâng cao chất lợng hệ thống thiết bị nâng dầm cầu.
Hệ thống thiết bị nâng dầm thay gèi cÇu bao gåm:
- Bé ngn thủ lùc
- KÝch nâng thuỷ lực
- Bộ phân phối dòng chẩy tới các kích
- Các đờng ống thuỷ lực.
- Hệ điều khiển PLC theo chơng trình, các thao tác đợc tự động, bán tự động
và đợc hiển thị trên màn hình, kiểm tra, giám sát và lu trữ các số liệu cần thiết

7


Mục tiêu của đề mục:
- Phân tích so sánh và tuyển chọn phơng án thiết kế các cụm chi tiết của thiết
bị nâng dầm thay gối cầu và hệ thống điều khiển tự động đồng bộ
- Nghiên cứu, tính toán thiết kế các chi tiết của thiết bị nâng dầm thay gối cầu
và hệ thống điều khiển tự động đồng bộ hệ thống thiết bị.
Thiết bị chuyên dùng nâng dầm thay gối, ngoài chức năng chủ yếu là nâng dầm
thay gối, qua nghiên cứu chúng tôi thấy hệ thống này còn có thể áp dụng vào nhiều
công trình khác, cụ thể nh sau :

- Xây dựng nhà cao tầng bằng phơng pháp nâng sàn
- Xử lý lún, nghiêng của các công trình xây dựng
- Sửa chữa đỉnh trụ cầu, tôn cao đỉnh trụ cầu
- Dịch chuyển toà nhà cao tầng ra vị trí mới
- Nâng cột toà nhà cao tầng để lót đệm giảm chấn
- Một số ứng dụng khác

8


1.

Tổng quan về công nghệ nâng dầm thay gối cho cầu Bê
tông

1.1.

Những yêu cầu đối với công nghệ nâng dầm thay gối cầu

1.1.1. Yêu cầu về giao thông
Thực hiện công tác nâng dầm thay gối sửa chữa cầu trong khi vẫn đảm bảo giao
thông bình thờng
Đặc thù của ngành giao thông vận tải là phải đảm bảo giao thông thông suốt
trong mọi tình huống, kể cả khi thực hiện công tác sửa chữa nâng dầm thay gối cầu.
Các phơng tiện giao thông vần lu thông bình thờng qua cầu ngay cả trên đỉnh dầm
của gối đang đợc thay.
1.1.2. Yêu cầu về kỹ thuật sửa chữa cầu
- Mặt cắt ngang tại nơi sửa chữa có chiều cao sai khác không quá 2mm theo
thiết kế thi công.
Sửa chữa cầu nhng phải đảm bảo an toàn cầu, không làm h hỏng cho các kết

cấu dầm. Điều đó đòi hỏi trong quá trình nâng dầm, trên một mặt cắt ngang không có
sự chuyển động tơng đối giữa các dầm với nhau hoặc giữa các phần của một dầm,
đảm bảo dầm không bị uốn ngang, chịu tải trọng bất lợi có thể gây h hỏng cho cầu
trong quá trình sửa chữa.
1.1.3. Những yêu cầu đối với hệ thống thiết bị nâng dầm
- Thiết bị nâng phải an toàn tuyệt đối, giữ tải ổn định trong suốt thời gian thay
gối từ 1-2 ngày.
Điều quan trọng của hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu đòi hỏi an toàn
tuyệt đối, không bị tụt sập, đảm bảo tính đồng đều cho tất cả các kích nâng dầm.
- Tự động hoặc bán tự động các thao tác trong quá trình thi công. Đặt trớc
đợc thông số về chiều cao nâng, chu kỳ kiểm tra... Lu trữ, hiển thị các thao tác.
Quá trình nâng dầm đợc thực hiện đồng thời đối với tất cả các dầm trong mặt
cắt ngang cầu. Số lợng kích nâng phụ thuộc vào số lợng dầm trong mặt cắt ngang,
thông thờng từ 6-12 kích, nhiều cầu hiện đại số lợng kích phải sử dụng đồng thời có
thể tới 16, 20, 26 kích hoặc nhiều hơn nữa. Với số lợng lớn nh vậy, không thể thực
hiện bằng thủ công hoặc sử dụng nhiều ngời điều khiển theo dõi giám sát. Mặt khác
sử dụng nhiều ngời điều khiển giám sát sẽ không đảm bảo tính đồng thời, ®ång ®Òu,

9


các số liệu khó đảm bảo chính xác... Do đó đòi hỏi phải có hệ thống điều khiển phải tự
động đối với các thao tác nâng, hạ theo các yêu cầu sửa chữa, phải kiểm tra giám sát và
lu trữ các số liệu cần thiết, phải phù hợp với đặc thù của nhiều loại hình cầu bê tông ở
Việt Nam.

1.2.

Giới thiệu các phơng pháp nâng dầm thay gối cầu bê tông

1.2.1. Khảo sát về h hỏng của gối cầu
Gối cầu (gối bằng thép hoặc cao su) là một bộ phận kết cấu của các loại cầu, có
nhiệm vụ truyền tác dụng của tĩnh tải (trọng lợng dầm cầu, lớp phủ, lan can) và
hoạt tải đoàn xe xuống kết cấu hạ bộ (móng, trụ mố cầu). Trên thực tế theo chức năng
có hai loại gối khác nhau: Gối cố định và gối di động. Nếu gối bằng thép, sẽ đợc cấu
tạo phù hợp để đảm nhận chức năng cố định hay di động ở các đầu dầm. Riêng đối với
gối cầu bằng cao su thì đảm nhận cùng một lúc cả hai chức năng này.
Cũng nh các bộ phận kết cấu khác của cầu, theo thời gian khai thác, dới tác
dụng của môi trờng và nhiệt độ ẩm thấp, chất lợng của gối cầu ngày càng suy giảm.
Những h hỏng xuất hiện dới nhiều dạng: Nếu là gối cầu bằng thép thờng xuất hiện
gỉ gây cản trở sự di chuyển của gối khi nhiệt độ môi trờng thay đổi hay khi có lực dọc
tác động vào dầm do xe hÃm phanh. Từ nguyên nhân của sự không di chuyển đợc sẽ
gây nên các cỡng bức giÃn nở của nhịp dầm, dẫn đến nứt dầm, đặc biệt đối với các
loại dầm bê tông. Đối với gối cầu cao su (Neopren) cũng vậy, hiƯn t−ỵng h− háng
th−êng cã biĨu hiƯn xng cÊp cđa vËt liƯu cao su (l·o ho¸ vËt liƯu cao su) hoặc bong
tróc các lớp kết dính giữa cao su và thép. Các h hỏng này sẽ là nguyên nhân làm giảm
độ cứng và độ đàn tính của gối dẫn đến làm mất khả năng chịu phản lực cũng nh khả
năng dịch chuyển dới tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải. Hiện tợng gối cao su bị bẹp,
biến dạng sẽ là nguyên nhân tạo nên sự chênh lệch cao độ của dầm nói riêng và hệ dầm
cầu nói chung. Sự chệnh lệch cao độ giữa các vị trí của hệ dầm là chuyển vị cỡng
bức tạo nên các mối nguy hiểm nh: Nứt hệ dầm cầu hoặc có thể gây sụp đổ cầu khi
không đợc phát hiện để duy tu sửa chữa kịp thời. Vì vậy, việc theo dõi kiểm tra để
phát hiện các h hỏng của gối cầu là việc làm thờng xuyên của các cơ quan quản lý
đờng bộ và công tác thay thế gối cầu bị h hỏng bằng các công nghệ nâng dầm thay
gối đóng vai trò rất quan trọng nhằm duy trì và kéo dài tuổi thọ của cầu bê tông hiện
nay ở Việt Nam.

10

ở nớc ta, từ những năm đầu thập kỷ 30 của thế kỷ 20, ngời Pháp đà bắt đầu
xây dựng mạng lới giao thông đờng bộ, trong đó một số cầu bê tông ra đời. Các cầu
đều có khẩu độ nhỏ, chiều rộng cầu hẹp, tải trọng không lớn.
Nhìn chung các cầu xây dựng trong giai đoạn này đến nay còn rất ít, một phần vì
đà hết niên hạn sử dụng, một phần không đáp ứng đợc với tốc độ phát triển của ngành
giao thông vận tải về khổ cầu và tải trọng qua cầu. Các cầu còn lại với số lợng rất ít và
rất cần phải gia cố tăng cờng, nâng cấp để sử dụng tạm trong khi chờ đợi xây dựng
cầu mới.
Sau khi miền Bắc đợc hoàn toàn giải phóng, với tinh thần tự lập tự cờng
ngành GTVT cũng đà xây dựng đợc các công trình cầu cỡ vừa và nhỏ, chủ yếu là các
nhịp giản đơn loại bê tông cốt thép, với khẩu độ nhịp 12m ữ18m và sau đó là dầm bê
tông ƯST khẩu độ nhịp 20m, 24m, 30m vµ 33m sư dơng gèi thÐp vµ gèi cao su.
ë miỊn Nam ®Ĩ phơc vơ chiÕn tranh, nhiều cầu loại vừa và nhỏ đợc xây dựng,
trong đó nhiều cầu dà chiến, sử dụng công nghệ tốc độ thi công nhanh bằng cơ giới.
Kết cấu nhịp cầu thờng dùng loại dầm bê tông ƯST Châu Thới có khẩu độ nhịp phổ
biến là 24,7m và tuỳ theo khổ cầu và tải trọng thiết kế mà bố trí số lợng dầm trên mặt
cắt ngang. Các cầu dạng này thờng sử dụng gối cao su và nhiều trờng hợp không
dùng gối mà chỉ đặt dầm trực tiếp lên xà mũ trụ với dạng kết cấu trụ mềm.
Qua thời gian dài khai thác nhìn chung các gối cầu cao su, kể cả các trờng hợp
là gối thép đều có h hỏng, các gối thép bị han gỉ nghiêng lệch, các gối cao su bị lÃo
hoá lún bẹt, nghiêng lệch. Các trờng hợp dầm đặt trực tiếp trên xà mũ trụ không có
gối đều gây ra hiện tợng nứt vỡ cục bộ xà mũ trụ tại các điểm dầm kê trực tiếp.
Hiện nay công tác duy tu bảo dỡng cầu bê tông cũng đà đợc sự quan tâm chú
ý. Tuy nhiên một phần do điều kiện kinh phí có hạn, một phần còn quan niƯm bé phËn
gèi cÇu khã cã thĨ h− háng hoặc cho rằng không phải là bộ phận quan trọng nên ít
đợc quan tâm theo dõi và bảo trì. Mặt khác có ý kiến rằng khi gối cầu bị h hỏng thì
chỉ có biện pháp thay thế mà không thể sửa chữa để sử dụng tiếp, do đó có khá nhiều
trờng hợp các gối cầu h hỏng mà cha đợc khắc phục ngay.
Những quan điểm nh trên không thể chấp nhận đợc vì gối cầu khi bị hỏng
đặc biệt đối với gối cầu cao su thì ảnh hởng của h hỏng đó thật vô cùng nguy hại nh

đà đợc phân tích trên đây. Thời gian gần đây ở một số công trình cầu trên tuyến quốc

11


lộ 1A tình trạng gối cầu cao su bị bẹp và biến dạng đà gây nên một số hiện tợng đáng
lo ngại nh: Vị trí đặt dầm bị thay đổi, nhiều dầm bị vặn, không bảo đảm vị trí chịu lực
thẳng đứng. Những biểu hiện nh vậy chắc chắn sẽ gây nên ứng suất cục bộ trong hệ
kết cấu nhịp dầm và có thể dẫn đến nứt, sụp đổ dầm gây hậu quả nghiêm trọng.
1.2.2. Khảo sát về công tác thay gối cầu và thiết bị nâng dầm cầu
Những cầu bê tông DƯL nhịp giản đơn có khẩu độ nhịp từ 12-25mét, đợc xây
dựng trớc năm 1975 ở miền Nam thờng dùng gối cầu cao su. Trong quá trình sử
dụng, gối cầu cao su bị lÃo hoá, cần đợc thay thế.
Một số cầu dùng gối thép, song không đợc bảo dỡng nên bị h hỏng và đến
thời kỳ phải sửa chữa. Một số cầu bê tông DƯL có khẩu độ 33 mÐt cịng dïng gèi cao
su do ViƯt Nam s¶n xuất, mặc dù thời gian sử dụng cha dài nhng do chất lợng kém
nên sớm bị hỏng cũng cần đợc thay thế. Thông thờng chu kỳ cần thay thế gối cầu
cao su là 20 năm.
Do thấy rõ đợc tầm quan trọng của công tác duy tu bảo dỡng, sửa chữa, nâng
cấp cầu bê tông tới tuổi thọ và hiệu quả sử dụng chúng, nên trong thời gian gần đây
công tác này đà đợc Nhà nớc đặc biệt quan tâm. Cục Đờng bộ Việt Nam là đơn vị
quản lý Nhà nớc về công tác kiểm tra, đánh giá chất lợng, bảo dỡng, sửa chữa nâng
cấp các cầu thuộc Trung ơng quản lý trên phạm vi cả nớc. Nhiều cầu bị h hỏng đÃ
đợc đầu t sửa chữa, nâng cấp theo các công nghệ tiên tiến. Các gối cầu hết hạn sử
dụng đà đợc thay thế bằng các gối cầu mới đảm bảo chất lợng.
Khi thay thế các gối cầu, phải kích dầm. Trọng lợng của từng dầm riêng biệt từ
35-80 tấn (tuỳ theo khẩu độ và loại dầm). Nếu nâng toàn bộ cả nhịp cầu thì phải sử
dụng cả hệ thống dàn kích với tổng tải trọng nâng tối đa khoảng 1000 tấn.
Việc sửa chữa nâng cấp cầu bê tông ở nớc ta đòi hỏi chúng ta không những
phải quan tâm tới các công nghệ, vật liệu, qui mô... sửa chữa, mà còn phải quan tâm tới

thiết bị, đặc biệt phải đầu t thích đáng cho lĩnh vực nghiên cứu thiết kế, chế tạo các
thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác duy tu bảo dỡng, sửa chữa, nâng cấp cầu nói
chung và cầu bê tông nói riêng. Trong khi nền kinh tế nớc ta còn có những khó khăn
thì giải pháp hợp lý nhất hiện nay là chúng ta phải tự nghiên cứu chế tạo những loại
thiết bị đó trong nớc, nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách của thực tiễn rất sôi động của
ngành GTVT Việt Nam.

12


Theo quan điểm phát huy nội lực, trong những năm qua, một số đơn vị thuộc
ngành GTVT đà nghiên cứu thiết kế, chế tạo một số thiết bị chuyên dùng phục vụ
những nhu cầu cấp bách của thực tiễn đang đòi hỏi. Viện Khoa học & Công nghệ
GTVT đà nghiên cứu các công nghệ thay gối cầu cao su (đà áp dụng cho Cầu Phủ, Cầu
Ghép, cầu Gián Khẩu...); Công nghệ sửa chữa nâng cấp cầu bằng phơng pháp ứng lực
ngoài (đà áp dụng cho công trình cầu Vĩnh Điện, Đa Phúc); đà có những kết quả bớc
đầu về nghiên cứu thiết kế, chế tạo những thiết bị chuyên dùng để phục vụ các công
trình đó.
Nhìn chung các thiết bị đà sử dụng trong những công trình trên, một phần tận
dụng những thiết bị có sẵn nh các loại kích nâng do Liên xô, do Trung Quốc, Bulgari
chế tạo, không có hệ điều khiển. Những loại thiết bị này không phải là thiết bị chuyên
dùng mà là những thiết bị nâng vạn năng. Mặt khác trong việc sử dụng các thiết bị đó
cha có những nghiên cứu lựa chọn hoặc thiết kế chế tạo đồng bộ, thiếu những nghiên
cứu tổng thể về hệ thống thiết bị điều khiển trong điều kiện vẫn đảm bảo giao thông
bình thờng, an toàn cho các phơng tiện giao thông trong quá trình sửa chữa cầu....
Qua khảo sát cho thấy, các cầu bê tông ở nớc ta rất đa dạng về khổ cầu, khẩu
độ, về kết cấu; chúng đợc xây dựng qua các thời kỳ và chất lợng cũng nh thời gian
sử dụng còn lại của chúng cũng rất khác nhau. Để thay thế các gối cầu, ta phải áp dụng
các giải pháp công nghệ khác nhau cho phù hợp với từng loại hình cầu. Hiện tại ngời
ta có thể sử dụng các phơng pháp sau: sử dụng hệ đòn gánh; nâng dầm trực tiếp vào

cánh dầm; nâng dầm trên các ống truyền lực; nâng dầm từ bệ tì; nâng dầm bằng kích
đĩa. Một số công trình đà thực hiện nâng dầm thay gối cầu nh:
Cầu Phủ, sử dụng giải pháp nâng bằng ống thép truyền lực, kích của Bugari 60
tấn. Cầu Đa Phúc tiến hành sửa chữa nâng cấp cầu bằng tăng cờng DƯL ngoài, trong
đó có phần việc nâng đồng thời 10 đầu dầm thay gối cầu cao su trong khi vẫn đảm bảo
giao thông bình thờng. Hệ thống thiết bị do Viện Khoa học và Công nghệ GTVT chế
tạo.
Cầu Ghép Thanh Hoá thực hiện việc sửa chữa nâng cấp cầu, trong đó phần nâng
dầm thay gối phải thực hiện nâng đồng thời 10 đầu dầm, sai lệch chiều cao nâng không
quá 2mm. Hệ thống thiết bị do Viện Khoa học và Công nghệ GTVT chế tạo. Những
thiết bị này đà đáp ứng phần nào nhu cầu cấp bách của thực tế sản xuất, nhng do cha
đợc đầu t nghiên cứu đầy đủ, nguồn kinh phí có hạn, cha tập hợp đợc đông đảo
các nhà khoa học, việc điều khiển bằng tay phụ thuộc nhiều vào trình độ của công

13


nhân vận hành.... nên vẫn rất cần phải đầu t quan tâm để hoàn thiện và nâng cao chất
lợng chúng.
Hệ thống thiết bị nâng dầm có nhiệm vụ nâng toàn bộ các đầu dầm ở trên 1 trụ
cầu (hoặc mố cầu) với tốc độ an toàn và chiều cao nâng của các kích không đợc sai
khác nhau >2mm, giữ tải ổn định trong suốt thời gian thay gối từ 1-2 ngày, đồng thời
đảm bảo các phơng tiện giao thông qua cầu bình thờng. Điều quan trọng của hệ
thống thiết bị đòi hỏi an toàn tuyệt đối, không bị tụt sập, đảm bảo tính đồng đều cho tất
cả các kích nâng dầm. Hệ thống điều khiển phải tự động điều khiển các thao tác nâng,
hạ theo các yêu cầu sửa chữa, phải kiểm tra giám sát và lu trữ các số liệu cần thiết,
phải phù hợp với đặc thù của nhiều loại hình cầu bê tông ở Việt Nam. Hệ thống thiết bị
bao gồm:
- Kích thuỷ lực nâng 1 chiều, chiều hồi nhờ lò xo, có êcu hÃm.
- Bộ nguồn thuỷ lực

- Bộ phân phối dòng chẩy tới các kích
- Các ®−êng èng thủ lùc.
- HƯ ®iỊu khiĨn PLC theo ch−¬ng trình, các thao tác đợc tự động, bán tự động
và đợc hiển thị trên màn hình, kiểm tra, giám sát và lu trữ các số liệu cần thiết
1.2.3. Các phơng pháp nâng dầm thay gối
Một số công nghệ nâng dầm đà và đang sử dụng ở một số nớc trên thế giới và
ở nớc ta trong thi công thay gối cầu nh sau:
a. Phơng pháp sử dụng kích nâng cánh dầm.
Sơ đồ nguyên lý nâng dầm theo công nghệ sử dụng kích nâng cánh dầm đợc
trình bày trên hình 1.1. Có thể trình bày tóm tắt sơ đồ của giải pháp nh sau: Toàn bộ
kích đợc đặt trên xà mũ trụ giữa khoảng hở của hai dầm kề nhau. Để truyền lực kích
lên dầm, bố trí kết cấu đỡ cánh bằng thép hình I hoặc U và thép tấm với các gờ tăng
cờng.
Công nghệ sử dụng kích nâng cánh dầm nh trình bày ở trên khá phù hợp với
những cầu nhỏ. Những u điểm mang tính lợi thế của công nghệ thể hiện ở chỗ: sử
dụng tối đa khả năng chịu lực của trụ để truyền lực kích, chi phí vật t thấp, giảm thời
gian thi công, bảo đảm thông thoáng dòng sông cho giao thông trên vùng sông nớc.

14


Tuy nhiên hạn chế chủ yếu của công nghệ này là không đảm bảo tối đa theo yêu cầu
ổn định và an toàn công trình, đặc biệt đối với những cầu có khẩu độ lớn.

Hệ dằng kích bằng
thép hình và thép bản

Kích

Đệm kích bằng gỗ tà vẹt

Hình 1.1. Phơng pháp sử dụng kích nâng cánh dầm.
b. Phơng pháp nâng dầm sử dụng hệ thống sàn đạo để đặt kích
Đối với những công trình cầu cạn (cầu nằm trên nền đất liền) có thể sử dụng hệ
thống sàn đạo đặt trên nền đất để chịu lực kích nâng dầm (xem hình 1.2)
Hệ thống sàn đạo chịu lực thờng dùng kết cấu kiểu UIKM. Ngoài ra cũng có
thể sử dụng loại hình kết cấu nền bằng rọ đá hộc, trên kê chồng tà vẹt gỗ hoặc các dạng
dàn giáo khác tổ hợp từ thép hình I và U... Hệ thống thiết bị nâng sử dụng các loại kích
thuỷ lực thông thờng. Kích đặt trực tiếp dới đáy của thân dầm, sát trụ, mỗi đầu dầm
đặt 1 chiếc. Công nghệ vận hành tơng tự nh các giải pháp truyền thống khác. Trong
trờng hợp có đờng tránh cho các phơng tiện giao thông có thể nâng từng đầu nhịp.
Ưu điểm của giải pháp công nghệ nói chung đơn giản, thuận lợi trong quá trình
thi công. Tuy nhiên cần phải khảo sát điều kiện địa chất của nền đất để hạn chế khả

15


năng gây lún trong trờng hợp đất yếu. Phạm vi áp dụng của giải pháp công nghệ chỉ
giới hạn cho những cầu nằm trên cạn. Đối với những cầu vợt sông không áp dụng
công nghệ này đợc.

Kích nâng

Gối

Hình 1.2. Phơng pháp nâng dầm sử dụng hệ thống sàn đạo để đặt kích
c. Phơng pháp nâng dầm sử dụng kích đĩa
Công nghệ nâng dầm sử dụng kích đĩa đợc xem là công nghệ mang lại hiệu
quả kinh tế vào thời điểm hiện nay.
Nguyên lý của công nghệ này có thể đợc trình bày tóm tắt nh sau: Các kích

đĩa mang hình dáng kiểu đĩa có đờng kính thông dụng = 300mm hoặc hình chữ nhật
có kích thớc 350x600mm, bề dày của đĩa kích 30mm, lực nâng của kích từ 50ữ100 T,
chế độ vận hành của kích theo nguyên tắc hệ thống, mỗi hệ thống từ 5 ữ10 kích dùng
chung một tổng bơm thuỷ lực. Kích hoạt động theo nguyên lý: Dới tác dụng của áp
lực chất lỏng công tác, 2 mặt của kích phồng lên tạo ra hành trình của kích, vì vậy
hành trình nâng của kích thông thờng chỉ đạt từ 10ữ20mm.

16


Để nâng dầm các kích đợc đặt trong phạm vi quÃng hở trớc gối cầu cũ sao
cho kích nằm trên đờng tim dầm (xem hình 1.3), với vị trí đợc xác định bảo đảm
không gây ảnh hởng tác động bất lợi do lực cục bộ nảy sinh trong quá trình nâng
dầm.

Kích nâng 1

Kích nâng 2

Kích nâng

Kích nâng

Dây áp lực

Máy bơm

Hình 1.3. Phơng pháp nâng dầm sử dụng kích đĩa
Nhìn chung công nghệ nâng dầm sử dụng kích đĩa có nhiều u điểm so với các
công nghệ nâng dầm khác. Tính lợi thế của nó thể hiện ở chỗ: trang thiết bị đặc chủng

gọn nhẹ, thao tác công nghệ đơn giản và giải quyết đợc yêu cầu thông xe trên cầu
trong quá trình thi công kích nâng dầm. Tuy nhiên giải pháp này chỉ phù hợp với
những cầu nhỏ có diện tích đặt gối rộng, đặc biệt là tim gối đặt xa về phía trong so với
bề mặt thân trụ để đủ có khoảng cách đặt kích với điều kiện khi kích vận hành trọng
lợng không gây tác động phá huỷ cục bộ kết cấu trụ, vì vậy sự cần thiết phải tính toán
xác định vị trí đặt kích hợp lý trên bề mặt mũ trụ. Từ đặc điểm mang tính đặc thù này
nên ở các tỉnh phía Nam nhiều công trình nâng dầm thay gối cầu đợc thi công bằng
kích đĩa vì các cầu có khẩu độ nhịp nhỏ (24,7m) và đợc xây dựng với diện tích mũ
trụ cầu rộng, phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của công nghệ áp dụng. Ngợc lại ở khu
vực phía Bắc, đặc biệt là những cầu trên các tuyến quốc lộ trọng yếu công nghệ trên
không thể áp dụng đợc vì vị trí gối cầu cũ đặt quá gần mép thân trụ cầu; có khá nhiều
cầu trọng tâm kích đĩa rơi ra ngoài khu vực mũ trụ cầu.
d. Phơng pháp nâng dầm sử dụng ống chống chịu lực
Giải pháp kích nâng dầửng dụng ống chống chịu lực cũng đợc xem là công
nghệ tiên tiến hiện nay. Hệ thống trang thiết bị công nghƯ bao gåm c¸c bé phËn chđ

17


yếu: Hệ thống các cụm kích nâng với các tổng bơm, hệ thống ống chống chịu lực và
các kết cấu liên quan khác.

K íc h n â n g

K íc h n © n g

èng chèng thÐp

è ng chè ng thép

Đế thép

Đế thép

Hình 1.4. Phơng pháp nâng dầm sử dụng ống chống chịu lực.
Hệ thống kết cấu ống chống và kích đợc cấu tạo từng cụm. Mỗi cụm bao gồm
một số lợng ống chống, kích và một tổng bơm thuỷ lực. Số lợng ống chống đợc bố
trí phù hợp với số lợng dầm của nhịp cầu. Các ống chống đặt trên bệ trụ (xem hình
1.4). Trong trờng hợp bệ trụ không đủ diện tích cần mở rộng bề mặt bằng kết cấu thép
hình I
Trên đỉnh các ống chống đặt các đế kích bằng thép. Trên đế đặt các kích nâng.
Trục đứng của kích trùng với tim bụng dầm. Theo nguyên tắc cấu tạo nh trình bày thì
khi tổng bơm hoạt động, các kích trong cụm cùng làm việc. ở mố cầu chỉ cần đặt
một cụm, nhng ở trụ đặt luôn cả hai cụm để khi làm việc hai đầu nhịp cầu đối xứng
qua trụ cùng đồng thời nâng lên, qua đó đảm bảo không có sự chênh lệch cao độ mặt
cầu quá mức ở vị trí khe co giÃn, và nhằm đáp ứng sự êm thuận tơng đối cho các
phơng tiện giao thông qua cầu.
Quá trình công tác vận hành công nghệ thông thờng đợc thực hiện bắt đầu từ
mố đến từng trụ cho đến mố cuối cùng. Để đáp ứng yêu cầu ổn định cao và lắp ráp
thuận tiện kết cấu ống chống đợc tăng cờng bằng hệ giằng ổn định ngang, điều

18


chỉnh ống đúng vị trí thẳng đứng. ống chống đợc chế tạo thành các module có chiều
dài nhỏ từ 200mm, 500mm, 1000mm và 2000mm. Tuỳ chiều cao trụ để xác định chiều
dài ống. Việc nối các module ống thông qua các mặt bích bắt bu lông liên kết.
1.2.4. Công nghệ nâng dầm đặt kích trên bệ tì
Trong trờng hợp trụ cầu quá cao, công nghệ nâng dầm sử dụng ống chống tựa
trên bệ thờng không đạt độ tin cậy về tính ổn định do chiều dài tự do chịu nén của ống

lớn, có thể đặt kích lên bệ tì. Bệ tì để đặt kích đợc cấu tạo bằng kết cấu bê tông cốt
thép, hoặc kết cấu thép. Bệ tỳ đợc đặt lên thân trụ cầu ở vị trí gần đáy dầm (khoảng
cách lớn hơn chiều cao của kích). Việc liên kết bệ tì vào thân trụ cầu thông qua việc
căng kéo các thanh thép cờng độ cao, thông thờng là các thanh thép cờng độ cao
PC 38, PC 40(xem hình 1.5). ở nớc ngoài, ngời ta đà thiết kế và thi công các lỗ
sẵn trên thân trụ đảm bảo thuận tiện cho công việc sửa chữa cầu khi cần. Khi cần bệ tỳ
đặt kích, chỉ cần luồn các thanh thép cờng độ cao và căng kéo liên kết bệ tỳ vào thân
trụ cầu.

Dầm chủ

Dầm chủ

Kích
hệ tà vẹt đỡ

Thanh căng

Kết cấu giá thép đỡ hệ kích

Hình 1.5. Phơng pháp nâng dầm đặt kích trên bệ tì
Về nguyên tắc, tiêu chuẩn kỹ thuật và chỉ dẫn công nghệ thi công của hệ thống
trang thiết bị khi áp dụng công nghệ nâng dầm đặt kích trên bệ tì cũng giống nh khi
áp dụng công nghệ nâng dầm sử dụng ống chống chịu lực. Tuy nhiên phải tính toán
thiết kế bệ tì đáp ứng khả năng chịu lực của kích nâng.
Số lợng thanh thép DƯL và lực kéo của từng thanh đợc xác định trên cơ sở
đảm bảo lực kích nâng tối đa của kích khi nâng dầm.

19

2.

Tổng quan về hệ thống thiết bị nâng dầm sửa chữa nâng
cấp cầu bê tông

2.1.

Tình hình sử dụng thiết bị nâng dầm thay gối cầu trên thế giới
Ngành công nghiệp chế tạo máy nói chung, chế tạo các thiết bị thi công chuyên

dùng phục vụ công tác duy tu bảo dỡng, sửa chữa, nâng cấp cầu bê tông nói riêng ở
các nớc công nghiệp phát triển đà đạt đợc những thành tích đáng kể. Trong từng
công việc cụ thể, đều có những thiết bị chuyên dùng phù hợp. Các thiết bị đó đà đáp
ứng đợc mục tiêu bảo dỡng, sửa chữa, nâng cấp cầu bê tông một cách thuận tiện, duy
trì và nâng cao tuổi thọ của cầu bê tông, rút ngắn thời gian thực hiện, giảm chi phí và
hạ giá thành công trình, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật.
Trong từng công tác bảo dỡng, sửa chữa nâng cấp cầu đều có các loại thiết bị
chuyên dùng phù hợp. Công việc nâng dầm thay gối cầu có hệ thống thiết bị nâng với
kích đĩa của hÃng Preyssinet. Các kích này có chiều cao thấp (khoảng 30-40mm), hành
trình 10-15mm đảm bảo nâng dầm thay gối cầu cao su rất thuận tiện. HÃng ENERPAC
đà chế tạo những loại kích dẹt có chiều cao và hành trình phù hợp với một số loại hình
cầu bê tông.... Các hệ thống thiết bị này đảm bảo thực hiện các công việc nâng dầm
thay gối cầu. Tuy nhiên giá thành của hệ thiết bị chuyên dùng rất cao; mặt khác chúng
chỉ phù hợp với những cầu bê tông đợc thiết kế theo một tiêu chuẩn nhất định, vị trí
chiều cao đặt kích, loại gối cao su phải phù hợp.... Ngoài ra do năng lực của loại thiết
bị này bị khống chế bởi nguyên lý cấu tạo (kích PREYSSINET dựa trên nguyên lý đàn
hồi của vật liệu) nên trong thời gian sửa chữa cầu, phải cấm hoặc hạn chế phơng tiện
giao thông qua cầu.
Hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu bao gồm các thiết bị chủ yếu sau đây

(Hình 2.1)
- Bộ nguồn thuỷ lực
- Kích nâng thuỷ lực
- Hệ thống điều khiển và đồng bộ hoá hành trình kích nâng
- Hệ thống điều khiển trung tâm
- Các chi tiết liên kết thủy lực

Với hệ thống thiết bị nâng dầm thông dụng (hình 2.1), bé ngn thủ lùc (1) sÏ
cung cÊp dÇu thủ lực tới các kích (2) thông qua hệ thống đờng ống và các đầu nối
(5). Phần mềm điều khiển từ máy tính (4) sẽ điều khiển các phần tử điều khiĨn ®iƯn-

20


thuỷ lực (3) để khống chế thao tác nâng đạt trị số yêu cầu bao gồm chiều cao nâng,
thời gian nâng, tải nâng... đồng thời điều khiển và đảm bảo sự đồng bộ hoá hành trình
nâng của các kích (2).
(1)
(3)

(3)

(4)

(5)

(2)

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống kích nâng dầm
Hệ thống thiết bị nâng dầm đợc sử dụng trong công nghệ thay gối cầu trên thế

giới với nhiều phơng pháp khác nhau. Phần nội dung dới đây sẽ đề cập đến những
phơng pháp nâng dầm khác nhau trên thế giới.
2.1.1. Thiết bị nâng dầm theo phơng pháp dùng hệ ống chống kiểu giàn

Hình 2.2. Hệ thống nâng dầm của hÃng WB Equipment Service

21


Hình 2.3. Hệ thống nâng dầm của hÃng R.M.D
Hình 2.2 là quang cảnh sửa chữa cầu Goethals - Staten Island sử dụng thiết bị
do công ty WB Equipment Service (Mỹ) chế tạo, sử dụng trong công việc nâng dầm
cầu thép phục vụ công tác sửa chữa cầu. Hệ thống thiết bị bao gồm các kích thủy lực
đợc đặt trên hệ thống chống kiểu giàn. Hệ thống giàn này đợc tỳ thẳng lên mặt đất
thông qua các bệ tỳ thích hợp. Thiết bị kiểu này phù hợp với những công trình cầu trên
cạn.
Hình 2.3 là thiết bị nâng dầm cầu của hÃng R.M.D (úc) đang thi công tại công
trình cầu Hay-On-Wye tại Anh. Hệ thống thiết bị này bao gồm các kích thủy lực đợc
đặt trên hệ thống chống kiểu giàn. Hệ thống giàn này đợc đỡ bằng các chân đé thông
qua cọc đóng xuống sông hoặc neo vào mố trụ cầu.
2.1.2. Sử dụng hệ kích thủy lực tỳ lên các ống chống độc lập
Đây cũng là một giải pháp đợc h·ng RMDKWIKFORM (óc) lùa chän khi
thiÕt kÕ c¸c hƯ thèng nâng dầm phục vụ thi công tại địa hình trên cạn. Hệ thống bao
gồm các ống chống độc lập tỳ thẳng lên mặt đất, phía trên có đặt các kích thủy lực.
Các ống chống đợc cố định với trụ cầu. Phơng pháp này đặc biệt thích hợp với các
công trình cầu vợt trong hệ thống đờng cao tốc. Trong hình 2.4 là hệ thống nâng

22

dầm cầu của hÃng đang thi công tại công trình đờng vợt cao tốc tại Lisbon Bồ Đào
Nha

Hình 2.4. Hệ thống nâng dầm của hÃng RMDKWIKFORM bằng ống chống

2.1.3. Sử dụng hệ dàn kích thủy lực tỳ lên nền ®Êt
H·ng LGH (Anh) l¹i ®−a ra mét hƯ thèng thiÕt bị nâng bao gồm một hệ giàn xi
lanh thủy lực với hành trình nâng rất lớn. Thiết bị này đà chứng tỏ u việt của mình
trong các công trình cần thời gian thao tác nhanh hoặc những nơi mà không thể sử
dụng đợc các phơng pháp khác. Hình 2.5 và 2.6 cho thấy thiết bị của hÃng LGH
đang thi công tại các công trình nâng dầm cầu tại Anh

Hình 2.5. Hệ thống nâng dầm của hÃng LGH

23


Hình 2.6. Hệ thống nâng dầm của hÃng LGH
2.1.4. Sử dụng hệ kích thủy lực tỳ lên mố hoặc trụ cầu
Đây là một phơng pháp cũng rất hay đựoc sử dụng do các u việt nổi bật của
nó. Với phơng pháp này các kích thủy lực tỳ trực tiếp lên mố trụ cầu để nâng dầm
cầu lên. Trong hình 2.7 là các thiết bị nâng dầm của hÃng Balvac đang thực hiện việc
nâng dầm để thay gối cầu bê tông. Hình 2.8 và 2.9 là hệ thống thiết bị nâng dầm đặt
trực tiếp trên bệ trụ cầu và giá đỡ bằng thép.

Hình 2.7. Hệ thống thiết bị nâng dầm của h·ng Balvac

24