thi công kết cấu nhịp cầu dàn thép

-
Chơng VII : TC KCN Cầu dàn thép
- Bài giảng TCC F
2
Chơng ViI
Thi công kết cấu nhịp cầu dàn thép
VII.1 KháI niệm chung
VII.1.1 Trình tự thi công kết cấu nhịp Cầu Dàn thép
Xây dựng kết cấu nhịp Cầu dàn thép đợc tiến hành theo các bớc cơ bản sau:
+ Sản xuất các thanh cấu kiện trong Nhà máy và vận chuyển đến công trờng.
+ Lắp đặt các thanh dàn thành kết cấu tại công trờng.
+ Di chuyển kết cấu nhịp ra vị trí và đặt lên gối cầu trên Mố Trụ.
+ Làm kết cấu mặt cầu, lề ngời đi bộ, lan can và các trang thiết bị trên cầu.
+ Sơn và hoàn thiện cầu.
+ Duy tu bảo dỡng cầu thờng xuyên.
VII.1.2 Các ph ơng pháp thi công kCN cầu dàn thép.
- Phơng pháp lắp đặt KCN tại vị trí:
+ Lắp đặt KCN trên đà giáo cố định kết hợp với trụ tạm.
+ Lắp hẫng KCN.
+ Lắp bán hẫng (có sử dụng đà giáo và trụ tạm trong quá trình lắp ghép KCN)
- Phơng pháp lắp KCN trên bãi sau đó di chuyển vào vị trí.
+ Lao dọc KCN.
+ Lao ngang KCN.
+ Chở nổi KCN.
- Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
1
-
Chơng VII : TC KCN Cầu dàn thép
- Bài giảng TCC F
2
VII.2 Lắp ráp kết cấu nhịp dàn trên b iã

VII.2.I B i lắp kết cấu nhịp.ã
I.1 Vị trí bãi lắp.
- Vị trí bãi lắp dầm đợc bố trí ngay trên nền đờng đắp đầu cầu. Bãi lắp đầu cầu
đợc 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 lao kéo KCN. Sau khi thi công xong KCN thì
mới tiến hành đổ bê tông phần tờng đỉnh của mố.
I.2 Kích th ớc của bãi lắp.
- Chiều dài của bãi:
10++=
muidannhiplaobai
LLL
(m)
Trong đó :
+ L
nhiplao
: là chiều dài lớn nhất của các nhịp cần lao.
+ L
muidan
: là chiều dài của đoạn mũi dẫn sử dụng khi lao kéo.
+ 10m : là phạm vi đứng của cần cẩu và xe goòng phục vụ trong thi công.
- Chiều rộng của bãi.
lecaubai
bbBB ++=
(m)
Trong đó :
+ B
dan
: là bề rộng phủ bì của dàn.
+ b
lề

: là bề rộng đờng ngời đi phục vụ trong quá trình thi công.
+ b
cẩu
: là đờng di chuyển cho cần cẩu : b
cẩu
= 3.5 m.
Trong trờng hợp nền đờng 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.
- Yêu cầu về cấu tạo kết cấu bề mặt của bãi.
+ Nền đờng đầu cầu và mặt của bãi lắp dầm phải đợc đầm kỹ, tạo dốc và thoát
nớc ngang tốt.
+ Trên bề mặt bãi phải đợc dải đá dăm để tạo phẳng và phân phối đều áp lực
xuống nền đờng.
+ Mặt đờng di chuyển của cần cẩu phải đợc dải cấp phối chống lầy lội khi gặp
thời tiết xấu.
I.3 Các thiết bị phục vụ trong quá trình lắp ráp KCN
- Cần cẩu tự hành, cẩu bánh xích, cẩu bánh lốp, cẩu long môn
- Kích răng 3
ữ
5 tấn, kích thuỷ lực 10
ữ
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 nh : búa, cờ lê, khoan tay
- Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
2
-
Chơng VII : TC KCN Cầu dàn thép
- Bài giảng TCC F

2
- Máy hàn điện.
VII.2.II Trình tự lắp ráp kết cấu nhịp.
II.1 Phơng pháp lắp theo tầng.
- Kết cấu nhịp đợc chia thành 2 tầng:
+ Tầng dới: các thanh biên dới, hệ liên kết dọc dới và hệ dầm mặt cầu.
+ Tầng trên : các thanh xiên, thanh đứng, các thanh biên trên và hệ liên kết
dọc trên.
- Bố trí thi công.
Hớng lắp
Lắp tầng 1
Hình 10a: Lắp tầng 1
Hớng lắp
Lắp tầng 2
Phía đỉnh mố
Hình 10b: Lắp tầng 2
- Trình tự thi công:
+ Định vị trí tim dàn: đờng tim mặt phẳng dàn trùng với tim các gối cầu trên
mố trụ do đó trong quá trình thi công ta bố trí 2 máy kinh vĩ hoặc thuỷ bình để
ngắm hớng định vị trí tim mặt phẳng dàn.
+ Định vị trí tim các nút dàn: Lấy mép tờng đỉnh làm mốc, dùng máy kinh vĩ
ngắm thẳng đồng thời đo lùi về phía sau để đánh dấu vị trí các tiếp điểm của dàn và
của mũi dẫn. Mũi dẫn đợc bố trí cách mép của tờng đỉnh

2m.
+ Tiến hành kê chồng nề, tà vẹt tại các nút dàn. Chồng nề đợc kê tại vị trí đầu
mỗi thanh biên dới và đầu dầm ngang. Chiều cao của chồng nề là H = 70cm +
chiều cao của nền đá dăm là H = 30cm.
+ Liên kết tạm các đầu thanh vào bản tiếp điểm bằng các con lói và bu lông
thi công. Số lợng con lói và bu lông thi công

1/3 số lỗ đinh trong bản tiếp điểm.
Trong đó có 2/3 là con lói + 1/3 là bu lông thi công. Không đợc dùng bu lông CĐC
thay cho bu lông thi công.
+ Tiến hành lắp tầng 1 cho đến hết chiều dài nhịp dàn.
- Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
3
-
Chơng VII : TC KCN Cầu dàn thép
- Bài giảng TCC F
2
+ Tiến hành lắp tầng 2 theo trình tự: Lắp thanh dới trớc - thanh trên sau, thanh
trong trớc thanh ngoài sau. Lắp kín từng tam giác cơ bản để kết cấu ổn định
không biến hình.
+ Đối với KCN dàn có lề đi bộ đợc bố trí phía ngoài dàn thì lắp các dầm công
son của phần lề ngời đi bộ cùng với khi lắp các thanh đứng và thanh treo.
+ Theo sơ đồ lắp cứ 2 khoang dàn chủ thì tiến hành lắp hệ liên kết dọc trên.
Khi đó cần cẩu đứng ở một vị trí lắp và lắp luôn cho cả 2 khoang.
+ Đo và dựng trắc dọc và bình đồ của hai mặt phẳng dàn theo tỉ lệ cao bằng
10xtỉ lệ dài. Căn cứ vào mức độ lệch của các nút so với đờng chuẩn, dùng kích đặt
dới mỗi nút dàn để điều chỉnh tạo độ vồng thiết kế cho cả 2 bên mặt phẳng dàn,
đồng thời chỉnh vị trí các thanh biên dới cho cùng nằm trên một đờng thẳng sau đó
đóng nêm và tháo kích ra khỏi nút.
+ Thay thế các liên kết nút tạm bằng các liên kết nút chính thức.
- Phơng pháp lắp theo tầng đảm bảo độ chính xác cao nhng tốc độ thi công chậm.
Khi lắp tầng dới thì đầm các dầm ngang chỉ kê lên các chồng nề mà không lắp
ngay đợc vào nút đến khi lắp các thanh đứng và thanh treo thì mới lắp dầm ngang
cùng.
II.2 Ph ơng pháp lắp cuốn chiếu.
- Kết cấu nhịp đợc lắp ráp hoàn chỉnh từng khoang theo thứ tự:

+ Các thanh biên dới, hệ liên kết dọc dới.
+ Dầm dọc, dầm ngang.
+ Thanh đứng, thanh xiên, thanh biên trên.
+ Hệ liên kết dọc trên.
- Cần cẩu di chuyển trên đờng ray dọc theo dọc theo tim kết cấu nhịp, chạy lùi dần
về phía sau còn các cấu kiện đợc cung cấp trên xe goòng từ phía sau.
- Trình tự thi công:
+ Xác định vị trí đờng tim của mặt phẳng dàn.
+ Xác định vị trí tim các nút dàn.
+ Kê chồng nề tà vẹt tại các vị trí nút dàn.
+ Tiến hành lắp tuần tự các khoang theo sơ đồ nh hình vẽ.
+ Đo kiểm tra và dựng biểu đồ độ vồng của dàn ở vị trí kê trên chồng nề.
+ Đặt kích dới các nút dàn để kích và điều chỉnh cao độ theo độ vồng thiết kế,
đồng thời chỉnh các thanh biên dới nằm trên cùng một đờng thẳng, sau đó đóng
nêm và hạ kích.
+ Thay thế các liên kết tạm bằng liên kết chính thức.
- Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
4
-
Chơng VII : TC KCN Cầu dàn thép
- Bài giảng TCC F
2
VII.4 Lao dọc kết cấu nhịp dàn thép.
VII.4.I Lao kéo dọc KCN dàn thép.
I.1 Đặc điểm và phạm vi áp dụng.
- Đặc điểm:
+ Không vi phạm thông thuyền trong quá trình thi công kết cấu nhịp.
+ KCN đợc lắp ráp trên bãi lắp đầu cầu nên đảm bảo chất lợng tốt.
+ Phải xây dựng hệ thống trụ tạm, đờng trợt 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 bớc thi
công rất phức tạp.
- áp dụng:
+ Khi thi công tại sông phải đảm bảo vấn đề giao thông đờng thủy và không
cho phép thu hẹp dòng chảy.
+ Khi thi công KCN cầu dàn liên tục hoặc giản đơn.
I.2 Trình tự thi công.
- Sơ đồ bố trí thi công.
- Trình tự thi công:
+ Lắp ráp hoàn chỉnh kết cấu nhịp dàn trên bãi lắp đầu cầu,
+ Lắp mũi dẫn với dàn chủ.
+ Lắp hệ thống đờng trợt, trên, đờng trợt dới, hệ thống tời múp và hố thế để
lao kéo dọc.
+ Tiến hành lao kéo dọc kết cấu nhịp cầu dàn tiến lên phía trớc và gác lên trụ
tạm và trụ chính sao cho KCN ở vị trí ổn định chống lật.
+ Lắp ráp tiếp nhịp tiếp theo và liên kết với nhịp trớc thành KCN liên tục bằng
các thanh liên kết tạm.
+ Tiếp tục lao kéo KCN cho đến khi toàn bộ nhịp dàn gác lên đỉnh trụ, mố thì
hạ xuống chồng nề.
+ Tháo bỏ hệ thống đờng trợt, mũi dẫn, hệ thống tời múp.
+ Tháo dời các nhịp và sàng ngang nhịp vào đúng vị trí kê trên gối.
+ Hạ từng nhịp xuống gối theo thứ tự hạ xuống gối cố định trớc và gối di động
sau.
+ Tháo bỏ hệ đờng trợt.
+ Làm kết cấu mặt cầu và hoàn thiện cầu.
- Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
5
-
Chơng VII : TC KCN Cầu dàn thép

- Bài giảng TCC F
2
vII.4.II thiết bị phục vụ lao kéo dọc KCN dàn thép
II.1 Mũi dẫn.
- Vai trò: Mũi dẫn là đoạn dẩm giả có trọng lợng nhẹ hơn dầm chính đợc lắp vào
đầu nhịp lao để nhịp lao sớm gối đợc lên đờng trợt trên đỉnh trụ mà không gây ra
mômen lớn tại mặt cắt ngàm và độ võng tại đầu mút thừa của nhịp lao.
- Trọng lợng của mũi dẫn:
nha
qq )4.02.0( ữ=
- Chiều dài của mũi dần : L
md
= (0.6
ữ
0.7) L
h
.
+ Mũi dẫn có cấu tạo dạng dàn: Cấu tạo từ các thanh thép định hình, có chiều
cao thay đổi, trọng lợng bản thân nhẹ. Các thanh biên của dàn sử dụng thép chữ [.
+ Liên kết mũi dẫn với dàn chủ: Thanh biên trên của mũi dẫn phải liên kết và
tiếp điểm trên của dàn chủ.
+ Để khắc phục độ võng khi đầu mũi dẫn chuẩn bị tiếp xúc với đờng trợt dới
thì tại đầu mũi dẫn có cấu tạo công xon đặt kích và thao thác kích để nâng đầu mũi
dẫn lên.
II.2 Hệ thống đờng trợt .
a Đờng trợt trên:
- Cấu tạo:
- Đờng trợt trên đợc bố trí gián đoạn tại các nút của mặt phẳng dàn. Tuyệt đối
không đợc lắp đờng trợt vào đáy của các thanh biên dới vì nh vậy sẽ làm cho các
thanh này chịu uốn.

- Đờng trợt trên đợc cấu tạo từ các đoạn ray uốn cong hai đầu và bó vào đáy các nút
dàn (đờng trợt trên còn đợc gọi là thuyền trợt).
b Đờng trợt dới:
- Cấu tạo:
- Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
6
-
Chơng VII : TC KCN Cầu dàn thép
- Bài giảng TCC F
2
Gỗ kê nút đà giáo
Đà giáo mở rộng trụ
1
3
Dầm thép I300
Con lăn
Bàn đỡ con lăn
Đà giáo mở rộng mố
Đờng ray dới
Tà vẹt gỗ
2
3
5
6
Nền đờng đầu cầu
1 4
32 4
6
5
MNTC

2
1
5
4
6
Con lăn
Đờng ray dới
Chồng nề - tà vẹt
5
4
1
2
3
6
Hình 10: Cấu tạo đờng trợt dới
- Trên nền đờng đờng trợt dới đợc bố trí liên tục còn trên mỗi đỉnh trụ bố trí một đ-
ờng trợt có chiều dài L = 1,25d (với d là chiều dài khoang dàn) để lúc nào cũng có
đờng trợt trên ăn vào đờng trợt dới và khi đó thanh biên dới của dàn không bị tì lên
con lăn.
- Ray dới uốn cong một góc 15
o
đê không bị kẹt con lăn trong quá trình lao kéo.
- Số lợng ray dới bố trí nhiều hơn ray trên một thanh.
- Trên các đỉnh trụ đờng trợt dới có cấu tạo máng hấng con lăn và vị trí để công
nhân đứng trực điều khiển các con lăn.
II.3 Con lăn.
- Cấu tạo: bằng ống thép nhồi bê tông có đờng kính

= 80
ữ

140 mm
- Chiều dài tối thiểu của con lăn L
cl
= 60cm đồng thời phải đảm bảo ở mỗi đầu con
lăn nhô ra khỏi ray dới 20cm.
- Khoảng cách giữa các con lăn

20cm để đảm bảo con lăn không bị kẹt và có thể
dùng búa đánh để điều chỉnh cho chúng lăn thẳng hớng.
II.4 Hệ thống tời, múp, cáp và hố thế.
a Tời kéo và tời hãm.
- Tời kéo đợc bố trí ở phía trớc trên đỉnh trụ hoặc nền đờng đầu cầu để kéo nhịp lao
tiến về phía trớc.
- Tời kéo đợc bố trí ở phía sau trên nền đờng đầu cầu để điều chỉnh tốc độ kéo và
phối hợp với tời kéo làm cho dây cáp luôn căng do đó nhịp lao chuyển động đều
- Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
7
-
Chơng VII : TC KCN Cầu dàn thép
- Bài giảng TCC F
2
theo tốc độ khống chế mà không bị chạy giật cục. Ngoài ra tời hãm còn sử dụng để
kéo nhịp lao lùi lại khi gặp sự cố trong quá trình lao kéo.
b Múp và cáp.
- Để có thể kéo đợc nhịp lao thì cần phải tác động một lực kéo S có thể thắng đợc
sức ỳ do quán tính và lực cản. Lực này thờng lớn hơn sức kéo của tời do đó ta phải
bố trí hệ ròng rọc (gọi là múp) bao gồm hệ ròng rọc cố định đợc móc vào hố thế và
hệ ròng rọc di động đợc móc vào đầu nhịp lao.
- Bố trí một hay hai nhánh kéo phụ thuộc vào độ lớn của nhịp lao, mỗi nhánh bằng
một tời có sức kéo F = 5

ữ
7 T. (Thông thờng với nhịp lao của các nhịp giản đơn ta
chỉ cần dùng một nhánh kéo).
c Hố thế.
- Hố thế đợc bố trí trên nền đờng đầu cầu bên kia sông. Hố thế là điểm neo giữ hệ
ròng rọc cố định và là điểm tựa để kéo nhịp lao.
- Cấu tạo của hố thế:
H=1.5 - 3.5m
H=1.5 - 3.5m
6
3 3
8
b = 0.8 - 1.5m
4
b = 0.8 - 1.5m
4
1
a=1.5 - 2.5m
2
1
5
a=1.5 - 2.5m
2
7
Hố thế nằm Hố thế đứng
Hình 16 : Cấu tạo của hố thế
1 Ròng rọc cố đinh. 5 Đất lấp hố thế.
2 Chồng nề tà vẹt 6 Bó gỗ tròn,

= 20

ữ
24
3 Ván lát ngang. 7 Gỗ đứng, a = 20
ữ
24cm
4 Ván lát đứng. 8 Gỗ ngang, a = 20
ữ
24 cm
vII.4.III Tính toán lao kéo dọc dàn thép
III.1 Tải trọng và nội dung tính toán.
- Tải trọng tác dụng:
+ Trọng lợng bản thân của nhịp lao.
+ Trọng lợng của mũi dẫn.
+ Trọng lợng của đờng trợt trên, tời, múp và các thiết bị thi công khác
- Nội dung tính toán:
- Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
8
-
Chơng VII : TC KCN Cầu dàn thép
- Bài giảng TCC F
2
+ Kiểm tra điều kiện ổn định của nhịp lao, xác định chiều dài mũi dẫn và sự
cần thiết phải bố trí trụ tạm.
+ Xác định vị trí đặt trụ tạm nếu cần thiết.
+ Thiết kế mũi dẫn, mối nối tạm và xác định độ võng tại đầu mũi dẫn khi lao
ra vị trí hẫng tối đa.
+ Xác định lực kéo, chọn tời, múp và hố thế.
+ Xác định áp lực lên đờng trợt và tính toán thiết kế đờng trợt con lăn.
+ Tính toán thiết kế đà giáo mở rộng trụ, trụ tạm và móng tạm.
IV.2 Kiểm tra điều kiện ổn định của nhịp lao.

- Xác định sơ bộ chiều dài nhỏ nhất của nhịp lao:
L
Z
= L
nh
+ L
a
L
a
= (0.6
ữ
0.7) L
h
; L
h
= 0.4L
z
Trong đó:
+ L
z
: Tổng chiều dài nhịp lao + mũi dẫn.
+ L
nh
: Chiều dài nhịp lao.
+ L
a
: Chiều dài của mũi dẫn.
+ L
h
: Chiều dài hẫng lớn nhất của nhịp lao.

- Điều kiện ổn định chống lật.
8.0
g
L
M
M
- Kết quả kiểm tra:
+ Nếu điều kiện trên không đủ thì cần tăng thêm chiều dài nhịp dẫn L
a
hoặc
bố trí trụ tạm.
+ Nếu điều kiện trên thừa nhiều thì nên rút ngắn chiều dài nhịp dẫn L
a
để tiết
kiệm chi phí.
IV.3 Xác định độ võng của đầu hẫng dàn.
- Xác định độ cứng của dàn theo dầm tơng đơng:
tdZ
JJ .
1
à
=

Với : hệ số à = 1
ữ
2 và
DT
DT
td
FF

HFF
J
+
=
2

Trong đó:
+ H : Chiều cao dàn.
+ F
T
: Tiết diện thanh biên trên.
+ F
D
: Tiết diện thanh biên dới.
- Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
9
-
Chơng VII : TC KCN Cầu dàn thép
- Bài giảng TCC F
2
- Xác định độ võng của đầu hẫng dàn:






+++= )34.(
24
.

).(
3
.
.
1
2
1
1
2
1
1
LL
JE
Lq
LL
JE
LQ
L
L
f
ZZ
ah
h
Trong đó :
aa
LqQ
2
1
=
và

ah
LLL .
3
2
1
=
- Để xác định chính xác nội lực và độ võng của kết cấu nhịp theo từng bớc lao kéo
thì ta có thể dùng chơng trình Sap 2000 hoặc Midas 6.3
- Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
10