giới thiệu chung về cầu bê tông ở nước ta

chơng 1: giới thiệu chung về cầu bê
tông ở nớc ta
1.1. Giới thiệu chung về các loại cầu bê tông.
Trong khoảng hai thập kỷ qua, cơ sở hạ tầng GTVT đã đợc đầu t xây dựng
với một khối lợng rất lớn, trong phạm vi cả nớc. Nhiều tuyến đờng giao thông
huyết mạch đã đợc sửa chữa nâng cấp hay xây dựng mới. Trên các tuyến đờng đó,
rất nhiều cầu đã đợc xây dựng mới hoặc đợc xây dựng để thay các cầu, phà cũ
không đáp ứng đợc năng lực giao thông hiện tại và trong tơng lai. Do tính cạnh
tranh về giá thành của vật liệu bê tông, nên hầu hết các cầu đờng bộ ở việt nam
đợc xây dựng gần đây là cầu bê tông. Cho đến nay, số lợng cầu btct và
btctdl đã đợc xây dựng ở việt Nam chiếm một tỷ lệ rất lớn, với u thế gần nh
tuyệt đối so với cầu thép.
Mặc dù, kết cấu btct đòi hỏi yêu cầu duy tu, bảo dỡng ít hơn so với kết cấu
thép, tuy nhiên nó vẫn cần đợc kiểm tra thờng xuyên để sớm phát hiện và khắc
phục các nguyên nhân gây h hỏng cho vật liệu và kết cấu công trình. Do số lợng
cầu bê tông rất nhiều vả trải nhiều trên các quốc lộ, các vùng miền của đất nớc,
nên công việc của ngời kiểm tra, duy tu, bảo dỡng cầu trở nên vất vả hơn rất
nhiều. Hơn nữa, do ứng dụng nhiều công nghệ tiên tiến vào lĩnh vực xây dựng
cầu, các cầu btct và btctdl đã vợt dợc khẩu độ nhịp khá lớn, kèm theo đó
chiều rộng cầu và chiều cao dầm cũng khá lớn. Nh vậy mỗi lần kiểm tra, duy tu,
bảo dỡng, công việc của ngời thực hiện sẽ rất khó khăn và đòi hỏi hệ thống dàn
giáo cũng rất phức tạp. vì vậy ngời kiểm tra cầu rất cần những hệ thống dàn giáo
kiểm tra cầu cơ động, gọn nhẹ để giảm sức lao động, đảm bảo an toàn và nâng
cao sức lao động. Hệ thống dàn giáo cơ động đó chính là xe kiểm tra cầu, có thể
cơ động và có hệ thống dàn giáo có thể tiếp cận đợc các vị trí cần kiểm tra một
cách nhanh chóng và an toàn.

1
để chế tạo dàn giáo đặt trên xe kiểm tra cầu, cần thiết phải khái quát đợc
các đặc điểm chung của các cầu bê tông đã, đang và sẽ xây dựng ở việt Nam, từ
đó xác định yêu cầu cơ bản đối với hệ dàn giáo đặt trên xe. Việc chế tạo một xe

kiểm tra cầu đáp ứng đợc tất cả các dạng loại cầu trên cả nớc là chuyện không t-
ởng. Do vậy việc chúng ta hớng đến chế tạo xe kiểm tra cầu đáp ứng đợc việc
kiểm tra một phần lớn các cầu đã là thành công và đó cũng là mục tiêu để chúng
ta thực hiện.
1.2. Khái quát các đặc điẻm chung của cầu btct ở Việt Nam.
1.2.1. Thông tin cơ bản về đặc điểm công trình
Theo hồ sơ lý lịch quản lí cầu do cục đờng bộ Việt Nam ban hành, có nhiều
mục dữ liệu chuẩn để thông tin đầy đủ về các loại đặc điểm của một công trình
cầu. Tuy vậy, với mục đích xác định yêu cầu đối với xe kiểm tra, chúng ta chỉ cần
quan tâm đến ba mục dữ liệu chính sau để khái quát đợc các đặc điểm chung.
Về dạng cầu
- Cầu dầm giản đơn
- Cầu bản liên tục
- Cầu bản giản đơn
- Cầu dầm hẫng mút thừa
- Câu dầm hẫng dầm đeo
- Cầu dầm liên tục chiều cao không đổi
- Cầu dầm liên tục chiều cao thay đổi
- Cầu khung tĩnh định
- Cầu khung siêu tĩnh
- Cầu khung hẫng dầm đeo
- Cầu dây văng
- Cầu vòm
Về dạng dầm chủ
- Bản btct

2
- Bản btct dl
- Dầm t btct
- Dầm chữ btct

- Dầm I btct
- Dầm t ngợc btct
- Dầm hộp btct
- Dầm t btct dl
- Dầm t ngợc btct dl
- Dầm super t btct dl
- Dầm I btct dl
- Dầm hộp btct dl
về đặc điểm cấu tạo mặt cầu
- mặt cầu có gờ (hoặc lan can) phân cách giữa phần đờng xe chạy và phần đ-
ờng ngời đi bộ.
- Mặt cầu không có gờ (hoặc lan can) phân cách giữa phần đờng xe chạy và
phần đờng ngời đi bộ, chỉ có vạch sơn phân giới.
- Cầu có đèn chiếu sáng và không có đèn chiếu sáng
- Câu đơn và cầu đôi.
1.3. Thống kê một số cầu điển hình
Trên cơ sở các mục thông tin cơ bản, thống kê một số cầu điển hình trong
các dạng cầu nêu trên và đa ra các kích thớc cơ bản cần xem xét.

3
st
t
Tên cầu,
địa điểm
Phần
cầu
Dạng cầu Dạng dầm Sơ đồ phân nhịp
Chiều
dài (m)
Chiều

rộng mặt
Kích thớc yêu cầu
Tầm
với
Chiều
cao
Chiều
rộng
1 Cầu nút vọng
Hà nội
Cầu
chính
Dầm bản
liên tục
Bản btct
dl
(8x30) 240 16 0.5 2.5 8
2 Cầu nút Mai
dịch
Hà nội
Cầu
chính
Dầm bản
liên tục
Bản btct
dl
10x24 240 24 0.5 2.2 12
3 Nút Chơng D-
ơng
Hà nội

Cầu
chính
Dầm bản
liên tục
Bản btct
dl
14.3 0.5 2 7.15
4 Cầu Thăng
Long
Hà nội
Cầu dẫn Dầm giản
đơn
Dầm t
btct dl
20.60 2 3 10.3
5 Cầu Đuống
Hà nội
Cầu
chính
Dầm liên
tục chiều
cao thay
đổi
Dầm hộp
btct dl
65+7x100+65 830 14.7 2.35 7 7.35
6 Cầu Tân Đệ Cầu Dầm liên Dầm hộp 7 + 3x120 +77.8 508 16.6 3.5 7.7 8.3

4
Th¸i B×nh chÝnh

CÇu dÉn
tôc chiÒu
cao thay
®æi
DÇm gi¶n
®¬n nèi
liªn tôc
btct dl
DÇm super
t btct
dl
39 +4x40 +8x40 +
39
558
7 CÇu Non Níc
Ninh B×nh
CÇu
chÝnh
CÇu dÉn
DÇm liªn
tôc chiÒu
cao thay
®æi
DÇm liªn
tôc chiÒu
cao
kh«ng
®æi
DÇm hép
btct dl

DÇm hép
btct dl
52 + 85 + 52
2x42 + 2x42
189
168
12 0.5 6.2 6
8
CÇu an D¬ng
h¶i Phßng
CÇu
chÝnh
DÇm liªn
tôc chiÒu
cao thay
®æi
DÇm hép
btct dl
606 + 100 + 60 220 11 1.5 7 5.5

5
9 CÇu Hoµ B×nh CÇu
chÝnh
DÇm liªn
tôc chiÒu
cao thay
®æi
DÇm hép
btctdl
65 + 102 + 65 232 13.5 2.25 7.2 6.75

10 CÇu HiÒn L-
¬ng
CÇu
chÝnh
DÇm liªn
tôc chiÒu
cao
kh«ng
®æi
DÇm hép
btct dl
30.75 + 4x42 +
30.75
244 12 2 3.7 6


6
Chơng2 : giới thiệu và lựa chọn phơng
án.
2.1. Yêu cầu kĩ thuật của thiết bị kiểm tra mặt dới cầu
đa số các cầu có gờ chắn xe để phân cách phần đờng cho xe chạy với phần
đờng dành cho ngời đi bộ và xe thô sơ. chính đặc điểm này làm cho phần tay
hẫng của xe kiểm tra cầu phải tơng đối dài thì mới có thể sử dụng đợc cho nhiều
cầu khác nhau. Tuy nhiên, đối với một số cầu có cao độ mặt đờng xe chạy và cao
độ mặt đờng xe thô sơ bằng nhau, đồng thời gờ phân cách giữa hai phần đờng
thấp thì xe kiểm tra cầu có thể chạy sát vào lan can ngoài cùng của cầu. Còn
những cầu có cao độ mặt đờng xe chạy và cao độ mặt đờng xe thô sơ khác nhau
hoặc giải phân cách giữa hai phần đờng cao thì giải pháp cho xe chạy vào sát lan
can ngoài cùng của cầu là không thực hiện đợc.
-loại xe kiểm tra cầu sử dụng hệ thống dàn kiểm tra chỉ thích hợp cho các

loại cầu có kết cấu dầm, khung, bản ; còn đối với kết cấu nhịp của cầu treo dây
văng thì sẽ gặp khó khăn bởi khoảng cách giữa các dây khá dày và độ xiên của
dây văng. Vì vậy loại kết cấu này nên sử dụng loại xe kiểm tra giống xe kiểm tra
điện
yêu cầu kỹ thuật của thiết bị kiểm tra:
Với loại xe kiểm tra có dàn giáo, kết cấu dàn giáo thờng đợc cấu tạo bởi 3 bộ
phận chính :
-tay đỡ hệ thống dàn giáo: đợc đặt trên xe cơ sở, có đối tợng để giữ ổn định và có
thể quay quanh trục công tác.
-dàn đứng : có thể trợt dọc trên hệ thống trợt để nâng hạ dàn giáo .
-dàn công tác : có thể quay quanh đầu dàn đứng và tiếp cận vị trí kiểm tra .
Để chế tạo dàn giáo đặt trên xe kiểm tra, cần phải xác định các thông số về
kích thớc của càu liên quan đến điều kiện cơ động của dàn giáo nh sau:

7
- Khoảng cách từ mép trong giải phân cách giữa đờng xe chạy và đờng ngời
đi bộ đến mép ngoài bề rộng mặt cầu - để xác định chiều dài tay đỡ hệ
thống dàn giáo
- Chiều cao từ đỉnh lan can ngoài cùng đến đáy dầm ở vị trí sâu nhất để xác
định chiều sâu nâng hạ của dàn đứng
- Một nửa chiều rộng mặt cầu để xác định chiều dài và tầm hoạt động của
dàn công tác
Theo số liệu thống kê một số cầu điển hình kiến nghị các kích thớc chủ yếu nh
sau:
- Tay đỡ hệ thống dàn giáo: 3.5m
- Dàn đứng :8m
- Dàn công tác :12m
2.2. Giới thiệu một số máy nớc ngoài.
2.2.1. Thiết bị của hãng Aspen Aerials là loại cần hộp với ca bin kiểm tra thiết kế
cho 2 ngời làm việc có tầm vơn từ 9,42 đến 22,8 m. Đó là những thiết bị UB 30

(Hình 2.1), UB 50 (Hình 2.2), UB 60 (Hình 2.3).

Hình 2.1. Thiết bị UB 30 của hãng Aspen Aerials

Hình 2.2. Thiết bị UB 40 của hãng Aspen Aerials
Giải pháp về kết cấu của những thiết bị của hãng Aspen Aerials đặc trng
bởi việc không sử dụng đối trọng đặt trên sát xi của xe cơ sở. Toàn bộ đối trọng
của thiết bị đợc lắp trên mâm quay. Với giải pháp này, thiết bị của hãng Aspen
Aerials không cần có hệ chân chống cơ động.

Hình 2.3. Thiết bị UB 60 của hãng Aspen Aerials
Loại cần hộp có chiều vơn phía dới bề mặt cầu 22.8 m là loại vơn dài nhất
hiện nay của thiết bị Aspen Aerials và loại này đợc kí hiệu A 75 (Hình 2.4)

8
Loại A 75 có 4 cần riêng biệt, trong đó cần hộp kéo dài với 3 đoạn. thiết bị A
75 có thể vơn sâu đến 25.84 m để kiểm tra các mố, trụ cầu và vơn xa đến
13.68 m tính từ mặt cầu.

Hình 2.4. Thiết bị A 70 của hãng Aspen Aerials
Ngoài những loại thiết bị kiểu cần hộp, hãng Aspen Aerials còn có thiết bị
kiểu cần kiểu dàn. Ví dụ cho loại cần dàn là thiết bị P 33 ( Hình 2.5).

Hình 2.5. Thiết bị P- 33 của hãng Aspen Aerials
2.2.2 Thiết bị của hãng Hydra Platforms
Thiết bị kiểm tra thông dụng của hãng Hydra Platforms là loại thiết bị cần
kiểu dàn. những loại thiết bị này đợc giới thiệu trên hình 1.6. Thiết bị của Hydra
Platforms cho phép hạ dàn công tác đến độ sâu 5.47 m tính từ mặt cầu. Cơ cấu
quay của thiết bị Hydra Platforms có thể thực hiện đợc góc quay đến 180. Với
giải pháp này, thiết bị của Hydra Platforms có thể kiểm tra đợc phía bên kia của

trụ cầu mà không cần phải di chuyển lùi.
Ngoài những loại thiết bị tự hành, Hydra Platforms còn giới thiệu loại thiết bị kéo
theo với kết cấu đơn giản dùng cho việc kiểm tra những loại cầu có chiều rộng
mặt cầu nhỏ ( Hình 2.7).

Hình 2.6. Thiết bị tự hành của hãng Hydra Platforms

Hình 2.7. Thiết bị kiểm tra dạng kéo theo của hãng Hydra Platforms
2.2.3. Thiết bị của hãng Moog.
Moog là hãng của Đức nổi tiếng trên thế giới với nhiều loại thiết bị kiểm
tra mặt dới cầu đa dạng bao gồm cả loại có ca bin và loại có dàn công tác.
Thiết bị có dàn công tác tải trọng thông dụng đợc hãng Moog phân thành 5 loại
bao gồm các thiết bị có tầm vơn từ 4.56 đến 14 m. Thiết bị loại này có tải trọng
đến 1057 kg tại dàn chính và 528 KG ở dàn kéo dài. Một trong những thiết bị có

9
dàn công tác tải trọng thông dụng là thiết bị MBI 140- 1,4/ S đợc giới thiệu trên
hình 2.8

Hình 2.8. Thiết bị MBI 140- 1,4/ S của hãng Moog
Thiết bị có dàn công tác tải trọng cao đợc hãng Moog phân thành 4 loại bao
gồm các thiết bị có tầm vơn từ 15.8 đến 20.9 m với chiều sâu hạ dàn đứng đến 9.7
m
Một trong những thiết bị có dàn công tác tải trọng cao là thiết bị MPG 180- 6 đợc
giới thiệu trên hình 2.9.
Hãng Moog hiện sản xuất 2 loại thiết bị có ca bin với tầm vơn ca bin 12.6 và 16.1
m. Thiết bị có ca bin của hãng Moog có tầm hoạt động linh hoạt. Ca bin có thể v-
ơn cao 18 m trên bề mặt cầu và vơn sâu đến 16.6 m dới sàn cầu.
Một trong những thiết bị có ca bin là thiết bị MBL 1200 T / MBL 1600 T đợc giới
thiệu trên hình 2.10

Hình 2.9. Thiết bị MPG 180 6 của hãng Moog
Thiết bị của hãng Moog có thể là loại tự hành lắp đặt trên xe ô tô chuyên
dùng hoặc là loại thiết bị kéo theo.

Hình 2.10. thiết bị MBL 1200 T / MBL 1600 T của hãng Moog
2.2.4 Thiết bị của hãng Paxton Mitchell
Hãng Paxton Mitchell chế tạo thiết bị kiểm tra mặt dới cầu bao gồm cả loại
có ca bin và loại có dàn công tác. Hiện tại, hãng sản xuất 3 loại nhãn hiệu
Snooper 140 (Hình 2.11), Snooper 230 (Hình 2.12) và Snooper 260 (Hình 2.13)

Hình 2.11 Thiết bị Snooper 140 của Paxton Mitchell
Loại Snooper 140 có dàn công tác với chiều dài 4.1 m, khi kéo dài nó đạt
đến 8.5 m. Cơ cấu quay của thiết bị này thực hiện đợc góc quay 360. Giải pháp
kết cấu thiết bị Snooper 140 rất đặc biệt bởi dàn công tác đợc liên kết với kết cấu
kiểu hộp (Hình 2.8). Nhờ giải pháp này, thiết bị của Paxton Mitchell vừa gọn lại

10
vừa thoả mãn đợc yêu cầu kiểm tra cùng một lúc dọc theo chiều rộng phía dới của
cầu.

Hình 2.12. Thiết bị Snooper 230 của Paxton Mitchell
Loại Snooper 230 và Snooper260 là loại có ca bin với tầm vơn ca bin 9.7 m
và 18.24 m

Hình 2.13. Thiết bị Snooper 260 của hãng Paxton Mitchell
2.3. Chọn phơng án thiết kế chế tạo trong nớc.
2.3.1 Quan điểm chung đợc đặt ra khi thiết kế, chế tạo :
Phải đảm bảo tính tiên tiến về trình độ kĩ thuật cũng nh những đòi hỏi
nghiêm ngặt về kĩ thuật an toàn của thiết bị khi di chuyển cũng nh khi làm việc.

Các nguyên lí về kết cấu, truyền, dẫn động, điều khiển cũng nh kiểu dáng phù
hợp với xu hớng chung của kĩ thuật tiên tiến.
Không quan niệm rằng việc chế tạo trong nớc là tự chế tạo toàn bộ thiết bị,
khái niệm tự chế tạo trong nớc ở đây đợc hiểu là:
- Thiết bị đợc thiết kế, chế tạo tại việt Nam và mang thơng hiệu việt Nam.
- Tận dụng tối đa tiềm năng sẵn có trong nớc về gia công, chế tạo, vật t .để
có thể hạ giá thành tối đa
- Có thể nhập ngoại các vật t, linh kiện, các chi tiết.
- Các cụm chi tiết hoặc các bộ phận đồng bộ mà trong nớc không hoặc cha
có khả năng chế tạo nhàm tối u tính năng của thiết bị cũng nh rút ngắn đợc
thời gian nghiên cứu để có sớm đa thiết bị vào ứng dụng trong thực tế.
- Tiến hành trong bớc và thận trọng để kịp thời khắc phục những khiếm
khuyết bộc lộ từ khâu thiết kế cũng nh chế tạo, đặc biệt lu ý tính đồng bộ
của thiết bị đợc khai thác trong nớc hoặc nhập ngoại.
2.3.2. Những chỉ tiêu kinh tế- kĩ thuật cơ bản để lựa chọn chế tạo trong nớc
những cụm chi tiết của xe chuyên dùng tự hành kiểm tra mặt dới cầu bê tông.

11
Xuất phát từ chỉ tiêu chung của xe chế tạo trong nớc đợc đặt ra cho đề tài là
: Xe có tính năng kĩ thuật tơng đơng với xe đợc nhập ngoại nên chỉ tiêu kinh tế, kĩ
thật của các bộ phận đợc chế tạo trong nớc cũng nh các bộ phận đợc nhập ngoại
đợc định hớng nh sau:
Việc chế tạo các thiết bị trong nớc cho dù có nhập ngoại một số linh kiện là
việc làm hết sức cần thiết. Tuy nhiên việc lựa chọn các chi tiết hoặc các cụm chi
tiết nào chế tạo trong nớc là điều cần đợc cân nhắc.
Xuất phát từ phân tích ở những phần trớc có thể nhận thấy rằng nền cơ khí ở nớc
ta đã có những tiến bộ đáng kể.
- Về vật liệu: Mặc dù nhiều loại phôi và các loại thép hình cha đợc sản xuất
phổ biến song đã bắt đầu đợc chú ý và tong bớc đợc sản xuất trên cơ sở
nhập phôi từ nớc ngoài.

- Điều quan trọng là việc thử thành phần hoá lí của thép đến nay không còn
là vấn đề khó khăn (kể cả thử nhanh), do vậy có thể hoàn toàn yên tâm khi
kiểm tra vật liệu.
- Về việc sản xuất kết cấu thép đã có những đầu t rất đáng kể để nâng cao
trình độ và năng lực sản xuất trên cả 3 phơng diện: thiết bị cắt, thiết bị hàn
cùng đồ gá chuyên dụng và các thiết bị đo kiểm tra hiện đại (kiểm tra bằng
siêu âm, chụp bằng tia X ). hiện nay thiết bị tự động hàn có khí bảo vệ
(hàn TIG, MIG, MAG ) đã dần trở thành phổ biến ở các công ty sản xuất
(nh LILAMA, COMA, cơ khí Đông Anh ). Do vậy, xét về mặt chất l ợng
kĩ thuật cũng nh chỉ tiêu về kinh tế kể cả đơn vị nớc ngoài đã hoàn toàn
chấp nhận.
- Về gia công các chi tiết truyền động cơ khí nh bánh răng, xích, đĩa xích có
trọng lợng không lớn, tạo phôi, gia công cắt gọt, nhiệt luyện đã trở thành
mặt hàng truyền thống cuả nhiều công ty.
- Về việc nghiên cứu, chế tạo, lắp ráp các hệ điều khiển (kể cả bán tự động,
tự động, theo PLC ) đã đ ợc nhiều cơ sở sản xuất, các viện nghiên cứu áp
dụng thành công và trong nhiều máy hoặc tỏ hợp máy đã thay thế hoàn

12
toàn thiết bị nhập ngoại (thí dụ hệ điều khiển, định lợng các trạm trộn, cân
điện tử, hệ điều khiển tự động đóng bao )
- Về hệ truyền động thuỷ lực đã và đang nghiên cứu và áp dụng thành công
các mạch truyền động trên cơ sở các phần tử cơ bản của hệ đợc nhập ngoại nh
truyền động thuỷ lực trên máy xúc, cho cơ cấu nâng đẩy tháp cần trục tháp, kích
nâng cầu, với chất l ợng rất tin cậy và giá thành hạ.
Trên cơ sở phân tích nêu trên danh mục các chi tiết hoặc các cụm chi tiết chủ
yếu đợc sản xuất trong nớc hoặc đợc lắp ráp trong nớc của xe tự hành kiểm tra
mặt dới của cầu phục vụ sửa chữa, nâng cấp cầu bê tông nh sau:
Danh mục , chủng loại những chi tiết chính đợc chế tạo
trong nớc.

Tt Tên chủng loại đặc tính Ghi chú
1 Trục đứng Kết cấu thép dạng hộp
2 Thiết bị dẫn hớng Kết cấu thép
3 Dàn đứng Kết cấu thép dạng dàn
4 Dàn ngang (dàn thao tác
chính)
Kết cấu thép dạng dàn
và sàn công tác
5 Sàn thao tác phụ Kết cấu thép dạng dàn
có sàn thao tác có thể
thu hoặc đẩy ra so với
dàn chính
ở máy nhập dàn
này bằng hợp kim
nhôm. để chế tạo
đợc cần thay bằng
thép và có kết cấu
hợp lí để giảm
trọng lợng.
6 Cơ cấu quay dàn ngang Truyền động bánh
răng. Dẫn động thuỷ
lực
7 Cơ cấu thu đẩy dàn thao
tác phụ
Truyền động xích, dẫn
động thuỷ lực
8 Lan can Kết cấu
9 Thang hỗ trợ Kết cấu
10 Cơ cấu quay trụ đứng Thuỷ lực Lắp đặt phụ thuộc

13
vào xe cơ sở đợc
chọn
11 Cơ cấu quay hệ công tác
vuông góc với mặt cầu
Thuỷ lực Thiết kế + lắp đặt
12 Cơ cấu trợt dàn chính (thu
đẩy) theo phơng đứng
Thuỷ lực Thiết kế + lắp đặt
13 Cơ cấu giữ dàn ngang
vuông góc với dàn chính
Thuỷ lực Lắp đặt
14 Cơ cấu quay dàn ngang Cơ khí + thuỷ lực Chế tạo hệ truyền
động cơ khí
15 Cơ cấu thu đẩy dàn thao
tác phụ
Cơ khí + thuỷ lực Chê tạo hệ cơ khí
16 Đối trọng Chế tạo
17 Hệ chân tựa Cơ khí Chế tạo
18 Hệ điều khiển
Thiết kế + chế tạo
+ lắp đặt từ linh
kiện khai thác và
nhập ngoại
19 Thiết bị an toàn
2.4. Yêu cầu thực tế:
Mô tả tổng quát về phơng án thiết kế đợc lựa chọn:
Thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác kiểm tra, sửa chữa nâng cấp cầu nói chung
và cầu bê tông dự ứng lực nói riêng (goị tắt là thiết bị kiểm tra) có rất nhiều dạng
khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng, đặc điểm của cầu cần kiểm tra, yêu cầu

đặt ra khi kiểm tra, số lợng thiết bị và cán bộ kĩ thuật tham gia trực tiếp kiểm tra.
Dựa trên các đặc điểm về các cầu đã, đang hoặc sẽ thi công nh: kết cấu chung của
cầu, kết cấu dầm và mặt cầu, lựa chọn phơng án thiết kếthiết bị dựa theo nguyên
lí làm việc của thiết bị do hãng Moog sản xuất 140/ls
Với dạng kết cấu đã đợc lựa chọn thiết bị kiểm tra mặt dới cầu bê tông bao gồm
các bộ phận chính sau:
2.4.1 Xe cơ sở:

14
Thực chất là một ô tô chuyên dùng có kích thớc gần đủ rộng để đặt thiết
bị, có khả năng chở toàn bộ thiết bị khi di chuyển và đặc biệt có khả năng ổn định
cao khi thiết bị làm việc.
2.4.2 Phần kết cấu thép (Bộ phận công tác )gồm:
- Trụ đứng có khả năng quay 90

trên sàn xe bằng cơ cấu quay dẫn động
bằng thuỷ lực. Trụ có nhiệm vụ chịu toàn bộ tải trọng khi thiết bị làm việc
cũng nh không làm việc (thiết bị dẫn hớng, dàn đứng, dàn công tác) kiểu
teleescop và đối trọng cũng nh các cơ cấu thiết bị lắp trên nó.
- Thiết bị dẫn hớng: Có chức năng dẫn hớng dàn đứng khi làm việc.
- Dàn đứng: đỡ dàn công tác và có khả năng nâng lên và hạ xuống phù hợp
với độ cao kiểm tra yêu cầu để tránh va chạm vào các bộ phận của cầu.
- Dàn công tác: Đây là dàn phục vụ các công tác kiểm tra gồm dàn công tác
cố định và dàn kéo dài. Chúng có thể chuyển động tơng đối với nhau để
đảm bảo khoảng cách cần thiết theo mặt cắt ngang của cầu cần kiểm tra.
- Lan can và thang bộ hỗ trợ.
2.4.3. Các cơ cấu chủ yếu
- cơ cấu quay trụ đỡ và quay dàn đứng. (cả hai đều quay 90

)

- cơ cấu dựng dàn đứng (từ nằm ngang dựng đứng theo phơng thẳng đứng)
- cơ cấu dựng dàn đứng theo phơng thẳng đứng.
- Cơ cấu quay dàn công tác 180

(90

về mỗi bên)
- Cơ cấu nâng hạ dàn công tác vuông góc với dàn đứng (90

)
- Cơ cấu thu đẩy dàn kéo dài.
Toàn bộ các chuyển động nêu trên đều đợc dẫn động bằng thuỷ lực.
2.4.4. Hệ điều khiển.
Hệ điều khiển của thiết bị làm việc theo nguyên tắc điện thuỷ lực và đợc
bố trí ở ca bin xe, trên sàn công tác và trên xe. Ngoài ra còn có thiết bị liên lạc nội
bộ giữa ngời ở ca bin và sàn công tấc.
2.4.5. Thiết bị an toàn và kiểm tra:

15
Gồm các thiết bị chiếu sáng, còi, các đồng hồ đo (gió, áp lực dẫn thuỷ lực,
các bộ khống chế hành trình, các nút bấm dừng khẩn cấp, các thiết bị khoá liên
động để tránh vận hành không đúng qui định, .các van khoá, van chống rơi )
Nh vậy, xét về mặt kết cấu có thể xem đây là loại thiết bị không những đòi hỏi về
tính năng kĩ thuật hoàn hảo mà còn đòi hỏi nghiêm ngặt về kĩ thuật an toàn.
2.5. Tình hình sản xuất cụ thể
có thể nói xe chuyên dùng tự hành kiểm tra mặt dới của cầu phục vụ công
tác khảo sát, kiểm tra, sửa chữa và nâng cấp cầu đã đợc các nớc công nghiệp phát
triển nghiên cứu khá đầy đủ và đã trở thành mặt hàng mang tính truyền thống của
nhiều hãng trên thế giới, nên việc nhập một hoặc nhiều thiết bị xét về mặt yêu cầu
không có gì khó khăn. Tuy nhiên việc nhầp ngoại, ngoài yếu tố cơ bản là có đợc

thiết bị có tính năng yêu cầu trong khoảng thời gian không lâu thì trong điều kiện
nớc ta nó bộc lộ nhiều vấn đề hoặc là các đơn vị kinh doanh không thể đáp ứng
hoặc xa hơn không phát huy đợc nội lực của các ngành cơ khí - điện tự động
hoá cả trên phơng diện nghiên cứu và sản xuất đó là:
- Yêu cầu vốn đầu t ban đầu rất lớn trong khi tần xuất sử dụng ít cũng nh khả
năng thu hồi vốn dài vì giá thành thiết bị rất đắt.
- Bị động trong việc sản xuất và thay thế các bộ phận h hỏng của thiêt bị vì
thờng phụ tùng thay thế là rất đắt và phụ thuộc nhiều vào nhà sản xuất.
- Xét về mặt xã hội thì trên phơng diện nào đó việc nhập ngoại là không
khuyến khích việc nghiên cứu, sản xuất các thiết bị công nghiệp hay nói
một cách rộng hơn là không thực hiện tốt chủ trơng chung là tự lực tự cờng
nhằm vực dậy và phát triển ngành công nghiệp trong nớc.
Tuy nhiên cũng nh việc nghiên cứu bất cứ một thiết bị mang tính tiên tiến
khác, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo xe chuyên dùng, tự hành kiểm tra bề
mặt dới cầu bê tông không thể xem nhẹ những khó khăn do trình độ công nghệ
của nớc ta đặt ra.
2.6 Khả năng cung cấp vật t.

16
Nh đã nêu ở phần trên, việc nhập ngoại chỉ đợc tiến hành khi chủng loại thiết
bị, chi tiết mà ở nớc ta cha đợc sản xuất hoặc không sản xuất. Khái niệm nhập
ngoại ở đây đợc hiểu là các chi tiết, cụm chi tiết và thiết bị không có xuất sứ từ
Việt Nam và có thể khai thác trên thị trờng hoặc nhập trực tiếp. Có thể phân
chúng thành các nhóm sau:
1. Xe cơ sở
2. Các phần tử hệ truyền động thuỷ lực
3. Các linh kiện và bộ phận trong hệ điều khiển, hiển thị và an toàn.
Dới đây là danh mục các phần tử của hệ thuỷ lực cần
nhập.
Tt Tên phần tử Số lợng Ghi chú

1 Thùng dầu 300 lít TALK 300 01
2,3 Nắp dầu + bộ thoát khí HY
08
01
4 Thớc đo dầu TS 5
01
5 Bộ lọc đờng hút
01
6 Bơm thuỷ lực A 50- FR- 01- C-
20
01
7 Bộ lọc đờng hồi CF- 06
01
8 Van mọt chiều CV- 04T
01
9 Khoá đồng hồ SB 02
01
10 Đồng hồ đo áp suất LA- 602-
300K
01
11 Hệ Panen lắp van D- 03- 06
01
12 Van an toàn MRV- 03P
01
13 Van phân phối điện từ AHD-
G03- 3C4- D24
06
14 Van một chiều có điều khiển
(chống rơi) MPCV- 03Ư
06

16,17 Van an toàn bảo vệ mô tơ thuỷ
lực RV- 04T- H
04
18 Mô tơ thuỷ lực OMT- 200 02
19 Xi lanh quay cần chính 01
2.7. Yêu cầu kĩ thuật cụ thể.

17
Các bộ phận đợc chế tạo trong nớc:
- Về thiết kế: ngoài việc đảm bảo về độ bền, độ cứng khi làm việc cũng nh khi
không làm việc phải đảm bảo chỉ tiêu về tính phổ biến của vật liệu (dễ kiếm, dễ
mua ), phù hợp với điều kiện gia công ở n ớc ta (thí dụ không dùng hợp kim
nhôm để làm dàn kéo dài nh của nớc ngoài).
-Về kết cấu thép : quá trình chế tạo phải thực hiện đúng qui trình quản lí chất lợng
ISO 9002. Phải đảm bảo đúng qui trình công nghệ khi hàn, không đợc vợt quá các
sai số cho phép và phải có biện pháp khử ứng suất d trong và sau khi hàn.
- Hệ thống truyền động thuỷ lực phải đảm bảo các chỉ tiêu sau:
+ Đảm bảo các thông số kĩ thuật của cấc cơ cấu
(Khi quay n < 2 vòng/ phút; khi tịnh tiến v < 0,16 m/ s).
+Làm việc tin cậy, ổn định.
+ An toàn khi sử dụng.
+ Dễ thay thế, sửa chữa.
-Về hệ điều khiển, chỉ báo, an toàn: đảm bảo tơng đơng với chỉ tiêu tham khảo
của xe nớc ngoài.
Các bộ phận nhập ngoại ( hoặc khai thác trong nớc có xuất xứ từ nớc ngoài)
- Có đặc tính kĩ thuật phù hợp với đặc tính yêu cầu.
- Có xuất xứ trực tiếp từ các nớc công nghiệp phát triển hoặc có nguồn gốc từ
các nớc phát triển. (Đợc sản xuất hoặc lắp ráp tại các công ty của các nớc
công nghiệp phát triển ở ngoài nớc sở tại)
- Cố gắng đồng bộ hoá khi nhập.

2.8. Phơng án thiết kế.
2.8.1 Lựa chọn kết cấu chung
Hiện nay, thiết bị kiểm tra bề mặt dới cầu đợc sử dụng trên thế giới có 2
loại kết cấu chính là kết cấu kiểu hộp và kết cấu kiểu dàn.
Thiết bị kết cấu kiểu hộp
Thiết bị kiểm tra mặt dới cầu kiểu hộp có hình dáng tơng tự nh các loại máy xúc
hoặc các loại xe nâng ngời làm việc trên cao, truyền động thuỷ lực.

18
Kết cấu hộp tạo cho thiết bị tính cơ động cao do gọn hơn nhiều so với kết cấu
kiểu dàn. Thông thờng đoạn hộp nối với ca bin thờng đợc thiết kế kiểu hộp lồng,
nhờ truyền độnh thuỷ lực, nó đợc đẩy ra hoặc thu ngắn vào làm cho việc thay đổi
vị trí của ca bin phía dới bề mặt cầu dọc theo thiết diện cầu đợc dễ dàng. Nhng
kết cấu kiểu hộp chỉ phù hợp với loại thiết bị kiểm tra có dạng ca bin.
Do thiết bị kết cấu kiểu ộp có kích thớc gọn nên nó cơ động và phù hợp với việc
di chuyển trên đờng bộ. Tuy nhiên, với thiết bị kết cấu kiểu hộp, trọng lợng toàn
thiết bị có trị số lớn. Mặt khác nh đã phân tích ở trên, kết cấu kiểu hộp chỉ phù
hợp với những thit bị có ca bin, không thể dùng kết cấu kiểu này cho thiết bị có
dàn công tác. Mặc dù đã có giải pháp kết cấu của một số hãng sản xuất lớn trên
thế giới để cho ra đời thiết bị kết cấu kiểu hộp có dàn công tác, song trờng hợp
này, kích thớc của thiết bị lại mất tính gọn gàng, cơ động do phải kết cấu thêm
những bên thanh rằng cần thiết để phù hợp với việc liên kết giữa kết cấu hộp và
kết cấu dàn.
Thiết bị kết cấu kiểu dàn
Thiết bị kiểm tra bề mặt dới cầu kết cấu kiểu dàn đợc thiết kế với các cơ cấu tơng
tự nh các loại cần trục tháp thờng đợc khai thác ở nớc ta hiện nay. u điểm nổi bật
của kết cấu kiểu dàn là trọng lợng của thiết bị giảm đi đáng kể so với kết cấu
dạng hộp cùng tầm với.
Nhợc điểm lớn nhất của thiết bị kết cấu dạng dàn là kích thớc tổng thể của thiết bị
lớn lên, trong khi đó kích thớc tối đa cho phép của những loại ô tô tham gia giao

thông bị khống chế. Thiết bị kết cấu kiểu dàn đặc biệt phù hợp với thiết bị kiểm
tra dạng có dàn công tác.
Nh vậy, khi đã chọn dạng thiết bị là loại có dàn công tác, theo phân tích
trên đây thì phơng án kết cấu của thiết bị phải là kết cấu kiểu dàn.
Hiện nay, một vài hãng sản xuất lớn trên thế giới đã cho ra đời những loại thiết bị
kết cấu kiểu hộp nhng lại có dàn công tác. Tuy nhiên, việc chế tạo ra những thiết
bị này rất phức tạp và đòi hỏi phải có nền công nghệ cao.
2.8.2 Lựa chọn các cơ cấu chính
2.8.2.1. Sơ đồ kết cấu thiết bị

19
Sơ đồ thiết bị kiểm tra cầu có kết cấu kiểu dàn đang ở vị trí kiểm tra đợc giới
thiệu trên hình 2.14

Hình 2.14. Sơ đồ thiết bị kiểm tra cầu.
Thiết bị kiểm tra bề mặt dới cầu kiểu dàn bao gồm các bộ phận kết cấu chính
sau:
- Xe cơ sở
- Khung chính
- Dàn đứng
- Dàn công tác (bao qồm dàn công tác và dàn kéi dài)
2.8.2.2 Các thao tác đa thiết bị vào vị trí kiểm tra.
Để đa thiết bị vào vị trí kiểm tra, cần phải có các thao tác sau đây:
- Quay toàn bộ phần kết cấu thép với góc 90

trong mặt phẳng nằm ngang
xung quanh đờng tâm thẳng đứng của khung chính. Thao tác này đợc cơ
cấu quay chính thực hiện.
- Dựng dàn đứng cùng với dàn công tác từ vị trí nằm ngang lên vị trí thẳng
đứng. Thao tác này đợc cơ cấu dựng dàn đứng thực hiện

20
- Hạ dàn đứng cùng với dàn công tác đến vị trí yêu cầu. Thao tác này đợc cơ
cấu nâng hạ dàn đứng thực hiện.
- Hạ dàn công tác từ vị trí theo phơng đứng thẳng xuống vị trí theo phơng
nằm ngang. Thao tác này đợc cơ cấu nâng hạ dàn công tác thực hiện.
- Quay dàn công tác xung quanh dàn đứng với một góc 90

vào vị trí dọc
theo mặt cắt thiết diện ngang cầu. Thao tác này đợc cơ cấu quay dàn công
tác thực hiện.
- Đẩy dàn kéo dài đến vị trí làm việc. Thao tác này đợc cơ cấu thu đẩy dàn
công tác thực hiện.
Sơ đồ thiết bị kiểm tra cầu có cùng với các cơ cấu chính đợc giới thiệu trên hình
2.15

Hình 2.15. Sơ đồ thiết bị kiểm tra cầu cùng với các cơ cấu chính.
2.8.2.3 Cơ cấu quay chính
Các giải pháp truyền động cho cơ cấu quay thờng đợc thực hiện theo 2 phơng
án sau đây
- Sử dụng hệ vành răng- bánh răng
- Sử dụng xy lanh thuỷ lực

21
Cơ cấu quay sử dụng hệ vành răng- bánh răng có kết cấu phức tạp. Vành răng
thông thờng có đờng kính lớn, có thể kết cấu ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong
với báng răng chủ động. Việc gia công vành răng đờng kính lớn đòi hỏi có thiết
bị chuyên dùng và quá trình công nghệ phức tạp. Hiện tại, nớc ta cha có cơ sở nào
có thể chế tạo loại vành răng đờng kính lớn đáp ứng nhu cầu của ngành công
nghiệp chế tạo thiết bị nâng và máy xây dựng. Mặt khác, với kết cấu vành răng-

bánh răng, việc làm kín để tránh bụi rất khó thực hiện, do vậy phải thiết kế vành
răng và bánh răng với vật liệu vừa đảm bảo độ bền nhng phải chịu đợc mài mòn.
Tuy nhiên với kết cấu vành răng- bánh răng, cơ cấu quay có thể quay đợc chọn
vòng 360

một cách dễ dàng.
Cơ cấu quay sử dụng xi lanh thuỷ lực có kết cấu đơn giản hơn nhiều so với
cơ cấu sử dụng hệ vành răng- bánh răng. Sử dụng xi lanh thuỷ lực, cơ cấu quay có
kết cấu gọn nhẹ. Nhng nhợc điểm cơ bản của cơ cấu truyền động bằng xi lanh
thuỷ lực là góc quay của cơ cấu không lớn ( nhỏ hơn 180

).
Khác với các cơ cấu quay thông dụng trên các loại thiết bị nâng và máy xây
dựng, cơ cấu quay chính của thiết bị kiểm tra mặt dới của cầu có những đặc điểm
chính sau đây:
- Không quay đầy góc 360

mà chỉ quay từ vị trí ban đầu đến một vị trí cố
định với góc 90

.
- Vận tốc quay của cơ cấu quay chính không ảnh hởng đến năng suất của
thiết bị.
Với những phân tích trên đây, cơ cấu quay của thiết bị thích hợp nhất là dùng
xi lanh để truyền động.
Sơ đồ làm việc của cơ cấu quay chính đợc giới thiệu trên hình 2.16

22

Hình 2.16. Sơ đồ làm việc của cơ cấu quay chính.

2.8.2.4 Cơ cấu dựng dàn đứng.
Cơ cấu dựng dàn đứng của thiết bị kiểm tra bề mặt dới cầu có chức năng
giống nh cơ cấu nâng hạ cần của cần trục hoặc của máy xây dựng.
Các giải pháp truyền động của cơ cấu câng hạ cần thông dụng thờng gặp các
phơng án sau đây:
- Hệ bánh răng- thanh răng
- Hệ xi lanh thuỷ lực.
Phơng án truyền động bằng hệ bánh răng- thanh răng đợc phân tích về u, nh-
ợc điểm chủ yếu cũng tơng tự nh phân tích cho cơ cấu quay sử dụng hệ vành răng-
bánh răng. Ưu điểm nữa của phơng án này là tạo đợc chuyển động của cơ cấu ổn
định. Phơng án này đặc biệt phù hợp cho những thiết bị nâng không truyền động
thuỷ lực. Nhợc điểm chủ yếu của giải pháp này là đòi hỏi gia công với độ chính
xác cao. Do kết cấu của cơ cấu truyền động hở, vì vậy truyền động kiểu này
không sử dụng đợc ở những nơi có ngời điều khiển đi lại.
Phơng án truyền động bằng xi lanh thuỷ lực có kết cấu gọn, nhẹ. Phơng án
này dặc biệt phù hợp với thiết bị đã có hệ thống truyền động thuỷ lực. Nhợc điểm
của phơng án này là đòi hỏi phải có công nghệ chế tạo thiết bị thuỷ lực tiên tiến.
Tuy nhiên, trong điều kiện hội nhập quốc tế hiện nay, với sự cộng tác của các nhà

23
sản xuất trên thế giới, việc chế tạo các cụm, các chi tiết thuỷ lực ở nớc ta không
còn là vấn đề nan giải.
Bằng những phân tích trên đây, cơ cấu dựng dàn đứng thiết kế theo phơng án
dùng xi lanh thuỷ lực là thích hợp nhất.
Sơ đồ làm việc của cơ cấu dựng dàn đứng đợc giới thiệu trên hình 2.17

Hình 2.17 . Sơ đồ làm việc của cơ cấu dựng dàn đứng
2.8.2.5. Cơ cấu nâng hạ dàn đứng.
Cơ cấu nâng hạ dàn đứng của thiết bị kiểm tra bề mặt dới cầu cũng giống
nh cơ cấu nâng hạ càng của xe hàng.

Cơ cấu này đợc kết cấu theo các phơng án sau:
- Xi lanh thuỷ lực kết hợp với hệ truyền động xích
- Xi lanh thuỷ lực
Phơng án sử dụng dụng xi lanh thuỷ lực kết hợp với hệ truyền động xích có u
điểm nởi bật là hành trình nâng hạ có thể đạt đợc lớn hơn hành trình xi lanh thuỷ
lực. Tuy nhiên phơng án này không thể sử dụng đợc tại vị trí dàn đứng vì kết cấu
hệ truyền động xích là kết cấu hở, trong khi dọc theo dàn đứng là lối lên xuống
của ngời điều khiển.

24
Phơng án sử dụng xi lanh thuỷ lực đảm bảo đợc an toàn cho ngời kiểm tra. Tuy
nhiên khi sử dụng xi lanh thuỷ lực, hành trình của xi lanh phải lớn. Những xi lanh
hành trình lớn hơn chiều dài (chiều dài xi lanh ở vị trí hành trình bằnh 0) là những
loại xi lanh lồng. Xy lanh loại này đòi hỏi chế tạo với công nghệ đặc biệt. Trong
điều kiện công nghệ của nớc ta hiện nay, xy lanh này chỉ có thể nhập ngoại.
Bằng những phân tích trên đây, cơ cấu nâng hạ dàn đứng của thiết bị dùng phơng
án xy lanh thuỷ lực để truyền động là thích hợp nhất.
Sơ đồ làm việc của cơ cấu nâng hạ dàn đứng đợc giới thiệu trên hình 2.18

Hình 2.18. Sơ đồ làm việc của cơ cấu nâng hạ dàn đứng
2.8.2.6 Cơ cấu nâng quay dàn công tác.
Cũng nh cơ cấu quay chính, cơ cấu quay dàn công tác quay xung quanh
tâm dàn đứng với góc có độ lớn 90

. Vận tốc quay của cơ cấu cũng không ảnh h-
ởng đến năng suất kiểm tra.
Phơng án kết cấu quay dàn công tác bao gồm:
- Vành răng- bánh răng truyền động động cơ điện hoặc mô tơ thuỷ lực
- Xi lanh thuỷ lực
Riêng đối với cơ cấu quay dàn công tác, phơng án kết cấu dùng xi lanh thuỷ

lực để truyền động sẽ không thích hợp bởi việc thay đổi từ chuyển động tịnh tiến

25