BÀI GIẢNG XÂY DỰNG CẦU PHẦN CẦU THÉP

Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -1

Chương 1

Gia Công Chế Tạo
Nhịp Thép Trong Xưởng

1.1.GIỚI THIỆU CHUNG
1.2.TIẾP NHẬN VÀ CHUẨN BỊ THÉP
1.3. CÔNG TÁC LẤY DẤU VÀ GIA CÔNG THÉP
1.4. CÔNG TÁC LẮP GHÉP TẠO HÌNH CÁC SẢN PHẨM
1.5 CÔNG TÁC HÀN LIÊN KẾT
1.6. TÁN ĐINH LIÊN KẾT CÁC THANH TRONG NHÀ MÁY
1.7. CÔNG TÁC CHUẨN BỊ LỖ CHO CÁC MỐI NỐI LẮP RÁP
Ờ CÔNG TRƯỜNG



1.1. GIỚI THIỆU CHUNG

Trong các nhà máy hoặc các cơ sở chế tạo kết cấu thép, thường phải dùng các loại thép cán
cơ bản (do các nhà máy cán thép sản xuất) để chế tạo thành các kết cấu cụ thể theo đơn đặt
hàng của các cơ quan thiết kế.

Các thành phẩm công nghiệp xây dựng của các nhà máy cán thép thường chế tạo các dạng
thép cơ bản sau đây:
1. Thép tấm có chiều dài từ 4,5 – 8m, rộng từ 1,5 – 2,2m với độ tăng chiều rộng từ 0,1 –
0,2m. Chiều dày thép tấm có thể tới 60mm. Trong đó, thép dài thường có chiều dày lớn
hơn để tránh biến dạng quá lớn khi vận chuyển và xếp kho.

2. Thép tấm rộng vạn năng, chiều dài từ 5 – 18m, rộng từ 1,5 – 2,2m với độ thay đổi chiều
rộng 10 – 30mm. Chiều dày của htép bản vạn năng cũng có thể tới 60mm.
3. Các loại thép hình như thép góc cánh đều hoặc cánh lệch, các loại thép chữ V hoặc chữ I.
4. Các loại thép tròn để chế tạo đinh tán, bulông và con lăn.

Từ các loại thép này, để có thể chế tạo thành cầu thép, phải lập các nhà máy chuyên dụng,
các xưởng đặc biệt hoặc các cơ sở có qui mô lớn được trang bị máy móc hiện đại.

Quá trình chế tạo trong nhà máy bắt đầu từ việc bốc dỡ hàng hoá đến chế tạo các bộ phận,
các chi tiết và cuối cùng là các thành phẩm, tức là toàn bộ kết cấu nhịp cầu hoặc là bộ phận
của cầu. Việc chế tạo toàn bộ kết cấu nhịp trong nhà máy chỉ thực hiện trong các trường hợp
rất đặc biệt, với điều kiện kết cấu nhịp có thể đặt vừa lên các phương tiện vận chuyển. Ví dụ
như các kết cấu nhịp cầu đường sắt xe chạy trên, nhịp dưới 33 – 45m, còn thông thường các
thành phẩm xuất xưởng ở dạng các bộ phận riêng biệt của kết cấu nhịp cầu (thanh biên, thanh
chéo của cầu giàn, dầm dọc, dầm ngang phần xe chạy, các bộ phận dầm chủ của cầu dầm đặc
v.v…). Tại đầu của các thành phẩm xuất xưởng, thường bố trí sẵn các lỗ bulông hoặc đinh
tán để có thể dễ dàng thực hiện các mối nối tại công trường. Trong số các thành phẩm xuất
xưởng còn phải có cả các bộ phận liên kết như các bản nút, bản nối, bản đệm đã được chế tạo
sẵn với đầy đủ lỗ đinh tán hoặc bulông.

Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -2


Hình V- 1.1: Các loại thành phẩm xuất xưởng
a/ Liên kết hàn b/ Liên kết đinh tán 1/ Liên kết hàn trong xưởng
2/ Liên kết đinh tán trong xưởng 3/ Các lỗ lắp ráp tại công trường

Trước khi gia công, thép cần được rửa, cạo gỉ và phân loại theo hình dạng, theo số liệu, theo

kích thước v.v… Nừu thép bị cong vênh thì cần hiệu chỉnh các biến dạng và xếp kho.

Tiếp theo là quá trình gia công các bộ phận chi tiết bao gồm từ việc lấy dầu, đánh dấu đường
bao, tâm lỗ và các đường cắt trên các tấm thép, thép góc.

Theo các đường đánh dấu đột và tâm lỗ, tiến hành cắt uốn, khoan hoặc đột lỗ bulông và đinh
tán, gia công đầu và mép bằng máy bào hoặc máy phay. Các chi tiết đã chuẩn bị và đánh dấu
được chuyển sang khâu lắp ráp để ghép thành từng thanh, từng đoạn dầm, hoặc từng bộ phận
kết cấu cầu. Trong giai đoạn này, các chi tiết được liên kết với nhau bằng đinh tán trong
xưởng hoặc bằng hàn điện tự động. Trước khi hàn hoặc tán, để đảm bảo độ chính xác, các chi
tiết thường được gá tạm bằng các mối hàn đính hoặc bằng các bulông gá lắp. Khi các thanh
hoặc các bộ phận của cầu đã chế tạo xong, cần kiểm tra lại kích thước rồi mới chuyển sang
bước tạo lỗ cho các mối nối lắp ráp tại công trường. Bước cuối cùng là sơn và đánh dấu.

Để thực hiện quá trình sản xuất như trên, nhà máy chế tạo kết cấu cầu phải có các phân
xưởng chính sau đây:
1. Xưởng thu nhận, cạo gỉ, phân loại điều chỉnh cong vênh và xếp kho.
2. Xưởng lấy dấu, chế tạo và gia công các chi tiết.
3. Xưởng lắp ráp cac chi tiết bằng hàn điện.
4. Xưởng lắp chi tiết bằng tán đinh.
5. Xưởng kiểm tra tổng thể và lắp thử.
6. Xưởng sơn và xếp kho.
Ngoài ra, còn cần các công xưởng phụ như xưởng chế tạo đinh tán và bulông, xưởng rèn,
xưởng làm công cụ và sửa chữa, xưởng gia công nhiệt, trạm ôxy, trạm khí nén, xưởng chế
tạo các khuôn mẫu v.v…

Các phân xưởng chính cần tập trung vào một căn nhà chính. Thí dụ sơ đồ căn nhà chính thức
của một nhà máy chế tạo cầu cỡ lớn . Trong đó dựa trên nguyên tắc vận chuyển của nhà máy
hiện đại, tức là khi vận chuyển dùng các phương tiện di chuyển trên đường ray như xe goòng
hoặc các toa trần. Một trong các ưu điểm của sơ đồ này là việc treo, cẩu các chi tiết rất thuận

lợi.

Trong từng phân xưởng, cần trục cầu chạy di chuyển ngang theo dây chuyền công nghiệp,
còn các bộ phận kết cấu trong quá trình chế tạo di chuyển dọc theo căn nhà chính trên đường
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -3

ray, bố trí thành 2 tuyến. Các thiết bị và trình tự chế tạo phải bố trí sao cho các bộ phận chế
tạo không bị lộn đi lộn lại nhiều lần.

Sức nâng của cần cẩu trong các phân xưởng cũng khác nhau. Trong kho và ỏ các phân xưởng
gia công dùng các cần cẩu nhỏ 25KN, trong các phân xưởng lắp ráp dùng loại 2x100KN và
2x200KN, còng trong phân xưởng lắp ráp tổng thế là nơi cần nâng nguyên khối vận chuyển
của kết cấu nhịp thì có thể phải dùng cẩu tới 500KN.

Công việc sản xuất trong nhà máy chế tạo cần phải tiến hành theo phương pháp dây chuyền,
trong đó triệt để tận dụng các dây chuyền chuyên môn cao. Chuyên môn hoá trong kho thép
thể hiện ở khâu chuẩn bị thép tấm và thép hình, còn ở trong xưởng gia công thể hiện ở khâu
gia công các chi tiết nhỏ (kể cả các chi tiết bản nút), các bộ phận riêng của thanh như thép
góc v.v

Mỗi dây chuyền chuyên môn đều bố trí các thiết bị đảm bảo quá trình công nghệ khi gia
công. Việc phân bố các thiết bị phải đảm bảo hướng di chuyển của dây chuyền dọc theo căn
nhà chính.

Hình V-1.2: Bình đồ căn nhà chính của nhà máy chế tạo cầu thép
(mũi tên chỉ hướng của dây chuyền sản xuất)
và chi tiết treo cầu của cần trục cầu chạy.
I- Xưởng chuẩn bị thép (kho) II- Xưởng gia công thép

III- Kho chứa các chi tiết đã gia công xong và các bộ phận của cấu kiện
IV- Xưởng lắp ráp và tán đinh V- Xưởng lắp ráp và hàn
VI- Xưởng lắp ráp tổng thể VII- Xưởng sơn

Các chi tiết đã chuẩn bị xong được đưa vào kho bán thành phẩm, từ đó chuyển dần sang các
phân xưởng lắp ráp.

Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -4

Chuyên môn hoá trong các phân xưởng lắp ráp đảm bảo chế tạo các bộ phận bằng hàn hoặc
tán, hoặc chế tạo các thanh, các bộ phận cùng loại, mỗi khâu chế tạo đòi hỏi phải sắp xếp các
thiết bị công nghiệp một các hợp lý. Trong các phân xưởng này, dây chuyền sản xuất sẽ di
chuyển theo phương ngang.

Kết cấu cầu thép được chế tạo theo các bản vẽ thi công do cơ quan thiết kế của nhà máy phải
lập các bản vẽ chi tiết, trong đó nêu rõ dùng các loại thép hình, thép tấm nào trong xưởng đã
có thể đưa vào chế tạo. Sau khi có các bản vẽ chi tiết, phòng công nghệ nhà máy lập các bản
vẽ công nghệ, trong đó phải nêu rõ trình tự gia công chi tiết và các thiết bị chế tạo cụ thể.
Trong các trường hợp cần thiết thì phòng công nghệ nhà máy còn phải thiết kế các thiết bị gá
lắp và trang bị cho việc chế tạo.

Khối lượng thép để tính giá thành lấy theo các bản vẽ chi tiết, nếu là kết cấu hàn thi thêm 1%
cho khối lượng đường hàn và nếu là đinh tán thì thêm 2% cho khối lượng đầu đinh.

1.2. TIẾP NHẬN VÀ CHUẨN BỊ THÉP

Các loại thép hình do các nhà máy chế tạo thép xuất xưởng phải có dấu hiệu kiểm tra của nhà
máy, dấu chứng nhận thí nghiệm về các nấu và số hiệu thép. Trong giấy chứng minh của

thép, cần ghi rõ thành phần hoá học và các số hiệu thí nghiệm cơ học. Trường hợp đặc biệt
có thể tiến hành thí nghiệm để xác minh các đặc trưng cơ, lý, hoá của thép. Tuy nhiên khi
kiểm tra mặt ngoài của thép hình, thép tấm yêu cầu phải không có xỉ, bọt, nứt, phân lớp hoặc
các khuyết tật khác.

Sau khi tiếp nhận thép và lấy hồ sơ cần đánh dấu bằng cách dùng sơn trắng ghi số hiệu hồ sơ
tiếp nhận lên đầu của thép. Ngoài ra trên đầu của thanh còn đánh dấu bằng các màu sơn khác
nhau để phân biệt số hiệu thép. Ví dụ thép M16C đánh dấu bằng các vạch trắng nằm song
song với nhau, thép C15XCHD bằng các vạch sơn màu da cam.

Trước khi gia công, thép cần được nắn thẳng, mục đích là để khắc phục biến dạng của thép
hình do quá trình nguội lạnh không đều sau khi cán, hoặc do va chạm trong quá trình nâng,
cẩu và vận chuyển.

Nắn thép là khâu cơ bản trong công tác chuẩn bị. Thông thường thép được uốn nắn, điều
chỉnh ở trạng thái nguội. Trường hợp thép bị công vênh quá lớn mới điều chỉnh bằng nung
nóng. Uốn nắn thép ở trạng thái nguội thực chất là đã bắt thép làm việc trong giai đoạn chảy
dẻo, làm giảm tính dẻo và do đó làm cho thép kém phẩm chất hơn.

Vì vậy biến dạng dọc tương đối cho phép của thép khi uốn nắn phải nhỏ hơn 1%, tức là mới
chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ biến dạng dẻo của thép than và thép hợp kim thấp (2,5 -
3%). Các trị số bán kính cong tối thiểu r
min
và độ võng cực đại cho thép f
max
khi uốn nắn phụ
thuộc vào kích thước tiết diện ngang và chiều dài đoạn có biến dạng l (bảng 1.1).

Nếu khi uốn nắn, biến dạng của thép vượt quá trị số cho phép thì phải tiến hành uốn nắn ở
trạng thái nóng. Nhiệt độ khi nắn nóng phải đảm bảo từ 900 - 1100

0
C và quá trình uốn nóng
phải kết thúc ở nhiệt độ không nhỏ hơn 700
0
C.

Nếu khi uốn nắn, biến dạng của thép vượt quá trị số cho phép thì phải tiến hành uốn nắn ở
trạng thái nóng. Nhiệt độ khi nắn nóng phải đảm bảo từ 900 - 1100
0
C và quá trình uốn nóng
phải kết thúc ở nhiệt độ không nhỏ hơn 700
0
C.
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -5

1. 2.1. Nắn nguội

Khi nắn bản thép trên máy năn thì thép được di chuyển qua một hệ thống con lăn bố trí xen
kẽ cho thép có biến dạng hình sin. Khoảng cách tính giữa các con lăn bố trí nhỏ hơn chiều
dày của thép bản một chút để trong quá trình di chuyển chỉ thớ ngoài cùng của thép xuất hiện
biến dạng dẻo. Độ giảm chiều dày cũng như độ cong và độ uốn không được vượt quá trị số
cho phép ghi trên bảng V-1.1. Để đảm bảo uốn nắn thật phẳng, thép tấm được di chuyển qua
hệ thống con lăn vài lần.

Máy nắn thép tấm thường có năm con lăn, trong đó thớt dưới gồm ba con lăn cố định, thớt
trên gồm hai con lăn có thể di chuyển theo chiều đứng để điều chỉnh theo chiều dày của các
tấm thép khi nắn nguội. Hai con lăn trên ngoài cùng (con lăn thứ sáu và thứ bảy) không tham
gia uốn nắn thép nhưng đã chống thép khỏi bị uốn cong lên trên khi ra khỏi bàn lăn. Độ cao

của các con lăn này bố trí sao cho khi ra khỏi bàn lăn tấm thép hoàn toàn thẳng. Các con lăn
dưới chuyển động nhờ một động cơ điện truyền lực qua bộ truyền động.

Bảng V-1.1

Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -6


Hình V- 1.3: Máy nắn thép tấm
a/ Sơ đồ bố trí con lăn b/ Sơ đồ máy nắn thép tấm

Phía trước và sau máy có bố trí hai chiếc bàn, trên bàn có bố trí con lăn cố định. Thép tấm
trước và sau khi nắn đều lăn trên các bàn lăn này. Mặt trên của bàn lăn có cùng cao độ với
mặt trên của các con lăn làm việc ở thớt dưới.

Sơ đồ làm việc của máy nắn thép góc cũng giống sơ đồ máy nắn thép tấm, nhưng các con lăn
đều có hình dạng như thép hình và trục các con lăn được bố trí hẫng (hìnhV-1.4).

Hình V- 1.4: Máy nắn thép góc
1/ Các con lăn 2/ Bệ máy
Để uốn nắn các loại thép I và U phải dùng máy ép trục khuỷu tác động có chu kỳ. Thép hình
di chuyển đi lại qua máy và chịu lực ép ngang (hình V-1.5). Khi chịu lực ép, thép hình tựa
lên hai gối tạo thành một dầm kê trên hai gối tựa. Lực ép (chuyển vị) trong quá trình uốn nắn
được tăng dần cho đến khi thép được uốn thẳng. Chuyển động có chu kỳ điều hoà do tay
quay 1 đảm nhiệm. Tay quay 1 quay trục 2 dưới tác dụng của biên 4. Biên 4 lại đặt lệch tâm
vào trục quay 5. Thay đổi lực ép thực hiện bằng cách điều chỉnh vị trí của trục 2 nhờ bộ phận
điều chỉnh 3.
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -7



Hình V- 1.5:
Sơ đồ máy ép đập để nắn thép
Hình V- 1.6: sơ đồ nắn nóng

1.2.2. Nắn nóng

Nắn thép bằng cách nung nóng chủ yếu để khử độ cong vênh của các loại thép hình lớn, tức
là nhằm khắc phục biến dạng trong mặt phẳng có độ cứng lớn nhất. Thép được nong nóng tại
mép lõi bằng ngọn lửa ôxi axêtilen (ngoài axêtilen có thể dùng các khí cháy khác). Sau khi
đốt nóng đến trạng thái chảy dẻo thì dừng lại. Trong quá trình nguội lạnh, thép nóng chảy co
lại nhưng không co tự do, do phần thép không bị nung nóng cản trở. Kết quả sẽ gây lực kéo S
(hình V-1.6), lực này gây mômen lệch tâm M đối với trục trọng tâm tiết diện. Mômen uốn
này sẽ điều chỉnh cong vênh của thép ngay cả trong mặt phẳng có độ cứng lớn.

Kết quả của việc nắn thép bằng nhiệt độ làm cho thớ có độ cong lõm (đối diện với thớ đốt
nóng) bị kéo và xảy ra biến dạng. Như vậy, về bản chất thì nắn bằng nhiệt cũng không khác
gì nắn bằng cơ học trong trạng thái nguội. Vì vậy nắn nóng cũng coi như nắn nguọi và cũng
cần giới hạn bằng độ cong và độ võng như trong bảng V-1.1.

Nhiệt độ nung nóng cục bộ khi nắn vào khoảng 850 - 950
0
C. Miền nung nóng nên đốt theo
dạng hình nêm. Số lượng điểm đốt nóng phụ thuộc độ cong vênh cần điều chỉnh. Để sơ bộ
điều chỉnh chiều rộng và số điểm cần đốt nóng có thể tính với chiều dài đốt nóng 100mm thì
thép co lại 1mm.

Tất nhiên cũng có thể dùng phương pháp nắn bằng nhiệt thay cho phương pháp dùng máy
nắn dập khi cần uốn nắn thép U và I. Khi nắn các loại này cần phối hợp cả các nhung nóng
cục bộ hình nêm và đốt nóng thành vệt. Nêm bố trí trong mặt phẳng uốn, còn vệt trong mặt
phẳng vuông góc với mặt phẳng uốn. Trong đó có thể sơ bộ như sau: vật nung nóng sẽ cho
biến dạng dọc từ mép này sang mép kia khoảng 0,5 - 1mm, còn biến dạng ngang từ 0,1 -
0,2mm. Chiều rộng của vệt có thể lấy bằng 0,8 - 2 lần chiều dày thép trong đó số lớn ứng với
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -8

tốc độ nung chậm, tức là sử dụng các loại khí cháy có nhiệt độ nhỏ hơn.

1.3. CÔNG TÁC LẤY DẤU VÀ GIA CÔNG THÉP

1.3.1. LẤY DẤU

Để chế tạo các thanh và bộ phận cầu thép, trước khi gia công cần vẽ hình dạng thanh lên thép
hoặc định vị tâm của lỗ đinh. Công tác trên gọi là lấy dấu. Có hai hình thức: lấy dấu trực tiếp
và lấy dầu gián tiếp. Lấy dấu trực tiếp tức là căn cứ và hình vẽ chế tạo, trực tiếp vẽ lên thép
đường bao cần cắt, tâm các lỗ đinh tán cần khoan. Lấy dấu gián tiếp tức là thực hiện việc
đánh dấu lên thép thông qua các bản mẫu chế tạo sẵn.

Khi chế tạo các bản mẫu, cần căn cứ trực tiếp vào bản vẽ nên càng cần phải lấy dấu trực tiếp.

Lấy dấu trực tiếp đòi hỏi công nhân chuyên nghiệp bậc, còn lấy dấu gián tiếp sẽ cho năng
suất cao, không cần công nhân lành nghề, nhưng tốn vật liệu chế tạo các bản mẫu. Chi phí về
chế tạo bản mẫu càng ít nếu bản mẫu càng được sử dụng nhiều lần. Số lần sử dụng bản mẫu
phụ thuộc vào việc chế tạo hàng loạt các kết cấu thép cùng loại và việc tiêu chuẩn hoá kích
thước các bộ phận và bản nút trong từng kết cấu.

Các bản mẫu có thể làm bằng bìa, gỗ dán, bằng thước gỗ hoặc trường hợp đặc biệt có thể làm
bằng thép. Đường bao quanh của bản mẫu phải trùng với đường bao của các chi tiết làm bằng
thép bản, còn tâm lỗ trên bản mẫu trùng với tâm lỗi của các chi tiết.

Khi lấy dấu trực tiếp lên thép hoặc lên bản mẫu cần lưu ý đến độ hao hụt kích thước do co
ngót mỗi hàn và do gia công cơ khí mép tấm. Hao hụt do co ngót của mối hàn có thể lấy như
sau:
 Chi 1m chiều dài mối hàn góc 0,05 - 0,1mm.
 Cho mối hàn đối đầu 1mm.
 Cho mỗi cặp sườn tăng cường 0,5 - 1mm.

Sai số do gia công thép phụ thuộc vào phương pháp cắt thép và có thể lấy vào khoảng 2mm
khi cắt bằng dao cắt thép cơ học, 3mm khi cắt tự động bằng hơi đốt và 4mm khi cắt thủ công
bằng khí cháy.

Phương pháp lấy dấu thép bản hiện đại nhất là chụp ảnh (photocopie). Các chi tiết bản được
vẽ chính xác lên giấy rồi chụp, in dán lên thép để định vị các đường tâm bao lỗ cần cắt.

Trong quá trình lấy dấu cần sử dụng một số thiết bị đặc biệt (hình V-1.7):
 Kim vạch để kẻ các đường cắt.
 Đột nguội để các lỗ hàn vào thép dọc theo đường bao cần cắt thép, và để định vị lỗ khoan
khi lấy dấu trực tiếp.
 Đột trung tâm dùng để định vị lỗ khi lấy dấu qua bản mẫu. Khi đó, đường kính d của đột
phải ứng với lỗ của bản mẫu.
 Đột kiểm tra dùng để đóng hẳn và thép thành một vòng tròn có đường kính lớn hơn
đường kính lỗ tiêu chuẩn khoảng 1 - 2mm để kiểm tra mức độ chính xác của lỗ sau khi
khoan.
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -9


Hình IV- 1.7: Các dụng cụ để lấy dấu thép
a/ Kim vạch b/ Đột nguội c/ Đột trung tâm
d/ Đột kiểm tra e/ Đột vạch chỉ g/ Thước đo h/ Thước vuông
 Bộ vạch chỉ để vạch các đường tim lỗ đinh lên thép góc và lên các loại thép hình khác.
 Thước đo góc và thước kẹp để tạo hình.
 Thước thép cuộn hoặc thước thẳng để đo chiều dài.

1.3.2. CÔNG TÁC GIA CÔNG THÉP

Công tác gia công thép chủ yếu là cắt thép và gia công mép. Các phương pháp cắt thép trong
nhà máy gồm cắt bằng dao, bằng khí cháy và bằng cưa.

Cắt bằng dao: là phương pháp cắt dùng nguyên lý cơ học, chủ yếu là dùng để cắt thép bản.
Cấu tạo dao cắt gồm lưỡi dưới cố định, lưỡi trên di động và một bộ phận để cố định tấm thép
trong quá trình cắt (hình V-1.8).

Khi cắt, lưỡi dao trên ép lên tấm thép làm cho thép bị cắt đứt hoàn toàn. Theo chiều ngang,
hai lưỡi dao đặt gần sát nhau để khi mặt cắt thẳng và ít biến dạng. Theo chiều dọc lưỡi dao có
cấu tạo xiên, tạo với thép tấm một góc nghiêng khoảng 2 - 5
0
, như vậy tấm thép sẽ không bọ
cắt ngang trên toàn bộ tiết diện, hiện tượng cắt sẽ xảy ra cục bộ rồi lan dần như hiện tượng
cắt bằng kéo. Phương pháp cắt cục bộ lan dần làm giảm lực cắt và lực cắt càng giảm khi góc
nghiêng càng lớn. Tuy nhiên khi góc nghiên lớn tại vị trí cắt thép bị biến dạng nhiều.
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -10

Hình V-1.8: Sơ đồ cắt thép bằng dao
a/ Cách đặt dao b/ Lưỡi dao
1. Tấm thép cần cắt 2. Đầu ép 3. Lưỡi dao trên 4. Lưỡi dao dưới

Hình V- 1.9: Sơ đồ lưỡi dao cắt thép góc
1. Lưỡi dao, 2. Thép góc bị cắt
Khi cần cắt các thanh thép có kích thước nhỏ, thường dùng lưỡi dao có chiều dài nhỏ hơn (từ
0,25 - 0,5m) và có góc nghiên lớn hơn. Còn khi cắt thép góc, thép hình thì thường dùng lưỡi
dao có dạng góc (hình V-1.9). Cắt thép góc khác với cắt thép bản ở chỗ cần cắt trên toàn tiết
diện. Ngoài ra còn có các loại lưỡi dao dùng để cắt thép U và I. Tuy nhiên trong các nhà máy
chế tạo cầu thì thép U và I dùng không nhiều. Do đó, việc trang bị các máy cắt thép U và I
thường không kinh tế bằng cách cắt theo phương pháp khác.

Cắt bằng hơi đốt: tức là dùng ngọn lửa cháy bằng hơi, đốt thép đến nhiệt độ nóng chảy
1050
0
C và làm cho thép bị cháy trong ngọn lửa khí ôxy. Hỗn hợp khí cháy thường là ôxy và
axêtilen, là loại khí cho nhiệt độ nóng chảy cao hơn cả (3100 - 3200
0
C) hoặc các loại khí như
mêtan, hơi xăng, hơi than cốc v.v… Dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất cao của khí ôxy,
thép bị cháy và xỉ thép bị thổi ra ngoài. Tuỳ theo chiều dày của tấm thép bị cắt mà chiều rộng
vết cắt có thể từ 2 - 15mm.

Ôxy và axêtilen được cung cấp bằng ống dẫn từ các trung tâm cung cấp hoặc từ các bình
chứa. Các ống dẫn hơi tập trung và phun ra tại vòi phun, vòi phun có thể điều chỉnh lỗ rộng
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -11

hẹp tuỳ theo chiều dài tấm thép bị cắt.

Tuỳ theo hình thức di chuyển và cung cấp khí mà có thể chia làm ba loại: cắt tự động, cắt bán
tự động và cắt thủ công.

Máy cắt tự động gồm nhiều mũi cắt có thể di chuyển dọc, ngang theo các đường cố định, có
thể cắt được các đường thẳng, đường cong, cắt xiên và cắt theo khuôn mẫu. Máy cắt tự động,
trong đó vòi phun được gắn trên một xe nhỏ di chuyển trên tấm thép bị cắt (hình V-1.10a).

Khi cắt bằng tay thì vòi phun do tay người di chuyển.

Đặc điểm của phương pháp cắt bằng hơi là đơn giản và dễ cắt, khi cắt bằng máy tự động và
bán tự động sẽ cho các đường cắt thẳng và mịn. Cắt bằng hơi còn rất vạn năng, nó có thể cắt
được bất kỳ loại thép hình, thép bản, cắt các mép vuông góc, xiên góc, có thể cắt toàn tiết
diện hoặc cắt một phần tiết diện.

Thông thường sau khi cắt bằng hơi tự động và bán tự động thì không cần gia công mép. Đặc
biệt khi cần gia công mép các chi tiết cho liên kết hàn thì cắt bằng hơi rất dễ tạo các đường
cắt nghiêng tại mép thép (hình V-1.11).

Hình V-1.10: Thiết bị cắt bằng hơi

a/ Cắt tự động
b/ Cắt bán tự động
c/ Cắt bằng tay
1. Mũi cắt
2. Tay với
3. Xe goòng

4. Khớp quay
5. Khuông mẫu
6. ống dẫn bằng cao su để
cung cấp ôxy và axêtilen
7. Dây dẫn tới máy phát điện
8. Máy di chuyển bán tự động
9. Máy cắt tay

Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -12


Hình V-1.11: Sơ đồ tạo mép xiên
Cắt bằng hơi thường được dùng trong các nhà máy lớn để cắt thép có chiều dày lớn, hoặc để
cắt một tấm thép bản tạo năng suất cao, để cắt đường cong hoặc cắt bnả thép có mép xiên
dùng cho kết cấu hàn. Còn ở các cơ sở nhỏ, ở công trường thì cắt bằng hơi lại rất thuận lợi vị
tránh phải trang bị lại các máy cắt cồng kềnh phức tạp.

Phương pháp cắt bằng cưa: các loại máy cưa cắt thép thường có hai loại: cưa có răng và cưa
đĩa không có răng. Cưa có răng có thể có lưỡi dạng thẳng hoặc dạng cưa đĩa. Răng cưa
thường làm bằng các loại thép hợp kim cứng. Tốc độ quay của đĩa khoảng 18 - 20vòng/phút.
Cưa đĩa thông không răng có tốc độ quay rất lớn (khoảng 120vòng/phút). Tốc độ ở một đĩa
có thể tới 150m/s. Do tốc độ quay lớn tạo ra dùng để cắt ngang các loại thép hình, như thép
U, thép I hoặc thép tròn đường kính lớn để làm con lăn, chốt hoặc các bộ phận của gối cầu.

Công tác gia công mép (bào, phay):

Công tác gia công mép cần được tiến hành trong các trường hợp sau:
 Sau khi cắt thép bằng dao cắt cơ học, nếu sau đó không dùng liên kết hành theo đường cắt

thì mép bị cắt phải được bào gọt sâu 2 - 3mm để khử bỏ lớp thép đã bị hoá cứng.
 Sau khi dùng máy cắt hơi, nếu độ lồi lõm của vết cắt lớn hơn 3mm thì mép thép phải
được bào nhẵn.
 Các mép bản thép yêu cầu có độ chính xác cao (mép của thanh đứng dầm I tán đinh, bản
ngang của tiết diện chữ H), cần được bào nhẵn để đảm bảo kích thước chính xác.

Đôi khi để khử các khuyết tật của thép hình, mép của các bản thép cũng được bào nhẵn. Việc
bào mép thép bản là một công việc phức tạp, tốn thời gian, năng suất thấp. Vì vậy giảm khối
lượng gia công mép là một vấn đề quan trọng, nó liên quan trực tiếp đến việc tăng độ chính
xác khi cắt bằng hơi hoặc dùng liên kết hàn.


Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -13

1.3.3. CÔNG TÁC TẠO LỔ ĐINH

1. Tạo lỗ bằng khoan

Căn cứ vào vị trí liên kết và đặc điểm của việc lắp ráp kết cấu có thể có các phương pháp
khoan lỗ như sau:
 Khoan theo lỗ thiết kế.
 Khoan nhỏ hơn thiết kế.
 Khoan mở rộng thành lỗ thiết kế.

Thiết bị khoan thường có hai loại: khoan tay và khoan máy. Khoan máy có năng suất cao hơn
khoan tay và có độ chính xác cao, vì trong quá trình khoán máy luôn nằm ở vị trí ổn định và
mũi khoan luôn luôn vuông góc với mặt tấm thép. Vì vậy trong các nhà máy chỉ dùng khoan
tay khi không thể khoan máy được.

Các bộ phận chính của máy khoan đứng (hình V-1.12) bao gồm trụ đứng 1 có thể xoay được
quay trục dọc, tay hẫng 2, bộ phận 3 đảm bảo di chuyển mũi khoan trên tay hẫng, bộ phận
kẹp 4 và mũi khoan 5. Trục đứng lại được đặt trên một xe goòng có hai bánh chạy dọc theo
hai đường biên của tấm thép cần khoan. Như vậy máy khoan có phạm vi hoạt động rất lớn
theo cả chiều cao và trên mặt bằng. Còn nếu dùng xe goòng trên đường ray hẹp thì các tấm
thép cần khoan được bố trí dọc hai bên đường ray.

Khi khoan theo lỗ thiết kế, ta dùng mũi khoan hai răng (hình V-1.13a). Trong đó mặt cắt thép
tạo với đỉnh một góc khoảng 110 - 1300C. Phần hình trụ của mũi khoan làm khuôn của lỗ khi
khoan theo lỗ thiết kế.

Hình V-1.12: Máy khoan đứng.
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -14


Hình V-1.13: Cấu tạo mũi khoan
a) Mũi khoan 2 răng; b) Mũi khoan 3 răng
Khi khoan mở rộng thì dùng khoan ba răng (hình V- 1.13b). Đặc điểm của loại mũi khoan
này là các mép răng tạo với đỉnh một góc 25 - 300C. Với một đầu nhọn như vậy, ta có thể dễ
dàng đưa sâu mũi khoan vào lỗ đ• có sẵn để khoan mở rộng dần thành lỗ lớn bằng cách gọt
dần vách lỗ khoan. Do có ba răng khoan trên phần hình trụ nên mũi khoan dễ xoáy sâu vào lỗ
và đảm bảo khoan đúng tâm.

2. Tạo lỗ bằng đột dập

Phương pháp tạo lỗ nhanh nhất là dùng máy đột dập. Dưới áp lực của con đột qua một lỗ làm
khuôn, thép bị biến dạng, rồi bị cắt theo đường kính của lỗ khuôn. Lỗ khuôn dk phải lớn hơn
đường kính của đột dđ một chút. Thường có thể lấy:


Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -15

d
k
= d
®
+ 0,1.
   - chiều dày bản thép
Khi đột dập, tại mép lỗ thép bị hoá cứng làm giảm chất lượng thép khi chịu ứng suất tập
trung, có thể xuất hiện vết nứt. Vì vậy đối với các công trình quan trọng thì chỉ được đột dập
để tạo lỗ nhỏ hơn đường kính.

Hình V- 1.14: Máy đột lỗ
1. Máy đột lỗ 2. Mũi đột 3. Khuôn

Chẳng hạn nếu đường kính tiêu chuẩn của lỗ là 23mm thì đường kính đột dập không quá
19mm.

Mỗi máy có thể có một, hai, bốn hoặc nhiều mũi đột. Trường hợp các lỗ cần đột nằm trên
một đường thẳng thì dùng máy đột nằm trên một đường thẳng thì dùng máy đột một mũi, và
cũng vì vậy thường dùng máy đột để tạo lỗ cho thép góc.

1.4. CÔNG TÁC LẮP GHÉP TẠO HÌNH CÁC SẢN PHẨM

Sau khi đã gia công và chế tạo, các chi tiết cơ bản được đưa sang phân xưởng lắp ráp thành
từng thanh, từng bộ phận để tạo đúng hình dạng và kích thước của thanh theo thiết kế.

Nếu dùng liên kết hàn thì bộ phận quan trọng nhất là các khuôn gá lắp. Khuôn gá lắp đơn
giản nhất để tạo thành thanh tiết diện chữ H hoặc dầm chữ I (hình V- 1.15) bao gồm một
khung được tạo bởi một dầm ngang 1 bằng thép I. Trên dầm ngang gắn một tấm kê 2, các
thanh đứng 3 có các vít 4 để định vị các bản đứng, còn bản ngang được định vị bằng vít 4 tựa
vào thanh ngang 5.

Trình tự gá lắp có thể tiến hành như sau: thoạt đầu đặt và định vị bản ngang, rồi đến các bản
đứng. Như vậy hình dáng thanh phụ thuộc vào độ chính xác của bản thân thanh, tức là chiều
rộng của bản ngang. Vì vậy cần có độ chính xác cao thì phải gia công mép của bản ngang
thật chính xác.

Sau khi lắp ráp cần tạm thời liên kết để cố định vị trí tương đối giữa các bộ phận thanh. ở
bước này thường chỉ dùng các mối hàn đính, tức là các mối hàn mỏng, ngắng (40 - 50mm)
phân bố cách nhau 0,5 - 1m theo chiều dài và chỉ dùng hàn tay. Các mối hàn đính thường bố
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -16

trí đúng vị trí của mối hàn chính để sau này các mối hàn đính được hàn lại đến đảm bảo chất
lượng.

Sau khi đã hàn đính thì thanh được tháo ra khỏi khuôn gá lắp để đưa đến phân xưởng hàn tự
động.

Hình V- 1.15: Khuôn gá lắp các thanh
a/ Khuôn gá các thanh liên kết hàn, b/ Khuôn gá các thanh liên kết tán.

Khuôn gá lắp trên hình 1.15 là loại khuôn cố định dùng để gá lắp nhiều loại thanh có tiết diện
khác nhau. Muốn vậy chỉ cần bố trí một trong hai thanh đứng số 3 có thể thay đổi được vị trí
theo chiều dài của dầm ngang 1.

Nếu các thanh được liên kết bằng đinh tán trong nhà máy thì có thể thực hiện theo hai
phương pháp như sau:

Phương pháp thứ nhất có nội dung giống như chế tạo các thanh hàn, tức là dùng khuôn gá
lắp. Khuôn gá lắp đơn giản nhất để chế tạo tiết diện chữ H trình bày trên hình 1.15. Sau khi
gá lắp các thanh mới tiến hành khoan bằng máy khoan tay một số lỗ đinh theo đúng đường
kính thiết kế.

Khi lắp ráp tạo hình thanh thường dùng con lói định vị có dạng hình côn (hình V-1.16) để cố
định các thanh. Sau đó dùng bulông lắp ráp ép các tấm với nhau

Hình V-1.16: Con lói định vị hình côn và con lói lắp ráp
a/ Con lói định vị hình côn b/ Con lói lắp ráp

Con lói hình côn có thể đóng vào lỗ để điều chỉnh độ sai lệch của các lỗ đinh. Vì vậy để phân
bố đều các sai lệch thì lói nên đóng từ giữa thanh ra hai đầu. Sau khi đóng lói và xiết bulông
lắp ráp thanh được đưa đến bộ p hận khoan mở rộng cho đủ đường kính lỗ. Thoạt đầu khoan
các lỗ trống, đóng luôn các con lói lắp ráp và bulông lắp ráp tiêu chuẩn. Sau đó tháo dần các
con lói định vị hình côn và bulông lắp ráp, theo trình tự tháo đến đâu khoan đến đó.
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -17

Hình V-1.17: Sơ đồ lắp ráp thanh liên kết tán đinh không cần khuôn gá
Sau khi khoan mở rộng tất cả các lỗ, thanh được chuyển đến bộ phận tán.

Phương pháp lắp ráp theo khuôn gá đảm bảo độ chính xác cao, cho năng suất cao và tốn ít
công lao động hơn. Vì vậy phương pháp lắp ráp không khuông chỉ dùng khi khối lượng chế
tạo nhỏ.

1.5. CÔNG TÁC HÀN LIÊN KẾT

Khi chế tạo kết cấu thép trong nhà máy, trên công trường lớn thường dùng máy hàn tự động,
bán tự động và hàn tay. Việc lựa chọn phương pháp hàn tuỳ thuộc vào vị trí, hình dạng, khối
lượng, chiều dài đường hàn và loại sản phẩm.

Hàn tự đọng là phương pháp hàn có năng suất cao nhất, chất lượng mối hàn tốt nhất. Tuy
nhiên phương pháp hàn tự động chỉ thích hợp cho những mối hàn nằm thẳng và dài.

Que hàn tự động thường là một sợi dây thép để trần. Khi hàn, ngọn lửa hàn được phủ kín
bằng một lớp phủ. Lớp phủ mối hàn là một hỗn hợp của pheuorit manhezit (MgCO3) hạt từ
0,25 - 0,3mm. Trong quá trình hàn, dưới tác dụng nhiệt, lớp bột nóng chảy tạo thành lớp phủ
ngắn, không cho phép tác dụng với ôxy và ôzôn trong không khí đồng thời thép lại phản ứng
tốt với một thành phần nằm trong chất bột phủ làm tăng thêm chất lượng của thép hàn.

Hàn tự động có nhiệt tập trung và lớn nên mối hàn sâu, do đó có thể hàn được các bản thép
có chiều dày lớn hơn.

Máy hàn tự động thường có dạng một chiếc xe tự di chuyển được (hình V-1.18).

Trong quá trình hàn, máy di chuyển dọc theo mối hàn trên hai đường ray. Trọng lượng máy
hàn tự động kiểu TC-17 khoảng 450N. Năng suất hàn có thể tới 30 - 60m/h. Que hàn thường

có đường kính 2 - 4mm. Máy làm việc với dòng điện một chiều được nắn dòng bằng một
biến điện (hình V-1.19).

Cường độ dòng điện khi hàn lên tới 400 - 1000A (tuỳ theo đường kính que hàn và chiều dày
thép) với điện thế khoảng 40 - 50V.
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -18


Hình V-1.18: Xe hàn tự động kiểu TC-17
1. Que hàn 2. Thân động cơ để di động 3. Thùng chứa chất phủ
4. Cuộn que hàn 5. Ray di chuyển dọc 6. Lớp phủ
7. Tấm thép hàn 8. Lớp bột lót 9. Giá đỡ

Hình V-1.19: Sơ đồ bố trí hàn tự động
1. Tấm thép hàn 2. Máy hàn 3. Biến điện 4. Buồng điều chỉnh

Dùng máy hàn tự động chỉ có lợi khi hàn các đường dài trên 3m. Khi hàn, bột phủ từ trong
thùng tự động chảy ra và phủ một lớp dày khoảng 30-40mm. Tốc độ chạy của que hàn phụ
thuộc vào tốc độ hàn và độ lớn của mối hàn. Các mối hàn trong nhà máy thường là mối hàn
nối để nối các bản không đủ kích thước và các mối hàn góc để liên kết các bản thành các tiết
diện khác nhau.

Thép trước khi hàn cần được gia công mép và khe để đảm bảo mối hàn nối thấm sâu trên
toàn chiều dày liên kết, đồng thời tránh phải quay lật thép trong quá trình hàn, thường chỉ bố
trí hàn một phía. Vì vậy khi chiều dày tấm thép hàn dưới 10mm thì có thể hàn không cần vát
mép bản thép. Khi thép dày lớn hơn thì phải vát mép bản thép để que hàn có thể thấm sâu
trên toàn tiết diện ngang cần hàn. Các mép cần gia công dạng chữ V hoặc chữ X (hình V-
1.20b,c).

Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -19


Hình V- 1.20: Chuẩn bị mép mối hàn
a/ Hàn hai mặt không cần vát mép b/ Hàn hai mặt vát mép chữ V
c/ Hàn một mặt vát mép chữ V d/ Vát mép chữ X
e/ Hàn góc không vát mép g/ Hàn góc vát mép chữ K h/ Hàn nhiều lớp.

Trong quá trình hàn, để đề phòng mủ hàn chảy qua khe hở giữa các tấm xuống dưới, thường
đệm bằng một lớp bột phủ bố trí dọc theo mối hàn.

Để tránh cánh thép góc chạm vào tĩnh không của máy hàn, yêu cầu tiết diện có các kích
thước tối thiểu và tối đa đủ để bố trí máy và không cản trở lối đi của máy. Hạn chế này cần
được nghiên cứu kỹ khi thiết kế chế tạo để phù hợp với từng loại máy hàn.

Hình V-1.21: Vị trí của máy hàn tự động khi hàn góc của dầm I và dầm H

Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -20

Khi hàn các dầm I và dầm H, phải xoay dầm lần lượt 4 tư thế, để đặt dầm có thể dùng loại
giá cố định. Sau khi hàn xong, dùng cần cẩu để quay dầm đến vị trí mới. Để tăng năng suất
hàn, nên bố trí hai giá đặt liền nhau (trong khi cần cầu quay dầm thứ nhất thì máy hàn sang
dầm thứ hai).

Nhưng tốt nhất là dùng giá quay, trong đó thanh đ• gá lắp kẹp vào một khung tròn, khung có
thể quay tròn trên các con lăn (hình V-1.22).

Hình V- 1.22: Sơ đồ giá hàn cố định và giá xoay

Khung tròn gồm hai mảnh ghép lại với nhau bằng bulông. Số lượng khung kẹp và số gối tựa
tuỳ theo nhịp và độ mảnh của thanh để khi hàn không gây độ võng quá lớn do tải trọng bản
thân. Khi hàn thì nửa khung trên được tháo bỏ hoặc khoét lỗ để máy hàn di chuyển khỏi bị
vướng.

Các con lăn được gắn với một môtơ, khi cần thiết người ta mở máy cho các con lăn quay và
khung tròn quay lật thanh đến vị trí cần thiết.

Thiết bị gá lắp và quay lật hoàn chỉnh nhất là giá quay cả vòng hoặc giá quay nửa vòng (hình
V-1.23). Loại giá này cho phép gá lắp các thanh và hàn ngay tại một vị trí mà không cần phải
hàn đính bằng tay.

Hình V-1.23: Giá quay nửa vòng
1. Xilanh khí ép 2. Nêm 3. Thanh cần gá lắp và hàn

Ưu điểm cơ bản của hệ gá này là không cần động tác hàn đính và chuyển dầm từ vị trí gá
sang vị trí hàn.

Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -21

Khi hàn các tiết diện hình hộp cũng cần phải chú ý đến một số đặc điểm riêng. Nói chung khi
hàn các tiết diện hình hộp, cần hàn chủ yếu tám đường hàn cơ bản, trong đó bốn đường ở
trong hộp và bốn đường ở ngoài hộp.

Khi hàn các mối hàn bên trong, máy hàn tự động phải di chuyển dọc trong lòng hộp. Để đảm

bảo thông thoáng và để sau này có thể chui vào sơn và kiểm tra bên trong thì một trong các
vách hộp phải bố trí lỗ giao thông đặc biệt.

Để có thể gá lắp và hàn các tiết diện hình hộp, phải dùng giá gá lắp như trên hình 1.24. Thoạt
đầu đặt bản đáy dưới rồi dùng bulông đút qua các lỗ xiên kiểm tra bắt chặt xuống cánh sắt
góc của giá gá lắp bên dưới. Sau đó đặt các tấm đứng rồi bắt bulông chặt vào cột đứng của
gá. Như vậy các bản đứng buộc phải khoan một số lỗ tạm, sau này sẽ bịt lại bằng bulông
hoặc đinh tán. Để có thể ép chặt bản đứng với cột đứng của giá gá lắp, trước khi hàn, bố trí
một kích hơi chạy dọc trong lòng hộp để ép chặt bản đứng rồi hàn đính bản đứng với bản
ngang, đồng thời xiết chặt bulông để giảm biến dạng khi hàn góc.

Sau khi gá lắp xong bản đáy và hai bản đứng, đưa máy hàn tự động để hàn hai mối hàn dưới.
Khi đó, tiết diện hình hộp không cần đặt nghiêng mà vẫn đặt nằm, que hàn sẽ bố trí nghiêng
hướng vào góc cần hàn. Khi que hàn nghiêng, mủ hàn có khuynh hướng chảy lan trên bản
đáy đặt ngang làm giảm chiều cao mối hàn đứng và tăng chiều rộng mối hàn ngang. Vì vậy
khi hàn cần điều chỉnh sao cho mủ hàn ít bị chảy lan và khống chế chiều rộng mối hàn ngang
không quá 4 - 6mm.

Vì bản đáy đặt ngang và dùng que hàn nghiêng nên một lúc có thể bố trí hàn cả hai đường.
Như vậy, phải dùng loại máy hàn có hai que. Máy hàn hai que trên căn bản cũng giống như
máy hàn một que loại TC-17, chỉ cần bố trí hai thùng bột phủ và hai cuộn dây que hàn. Như
vậy, loại máy hàn này chỉ khác nhau về số lượng que hàn và cách đặt bánh xe di chuyển

Thoạt đầu hàn các mối hàn góc bên trong bằng máy hàn hai que, sau đó lắp đặt và hàn đính
bản ngang bên trên, tiếp theo tháo thanh khỏi giá gá lắp, quay đầu hàn nối hai mối hàn góc
bên trong. Các mối hàn ngoài cũng có thể dùng loại máy tự động hai que theo tuần tự hàn
bản trên rồi bản dưới. Như vậy yêu cầu phải lật thanh 2 lần.

Hình V-1.24: Chế tạo tiết diện hộp
I. Đặt bản đáy và các bản đứng vào giá gá lắp II. Hàn mối hàn trong

III. Lắp bản đáy IV. Hàn mối hàn ngoài
1. Giá gá lắp 2. Xe chở kích 3. Kích ép khí 4. Thùng chứa chất phủ
5. Dây dẫn 6. Máy hàn hai que hàn trong 7. Máy hàn hai que hàn ngoài.

Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -22

Quá trình hàn, các thanh tiết diện hình hộp thường phức tạp và tốn nhiều công, chủ yếu là do
phải hàn các liên kết bên trong hộp. Đó là điều khi thiết kế cần phải quan tâm sửa đổi, tạo
thuận lợi cho việc chế tạo. Ví dụ có thể thiết kế tiết diện hoàn toàn kín, trường hợp này chỉ
cần hàn bốn đường hàn bên ngoài. Vấn đề chống gỉ bên trong được đảm bảo bằng cách tạo
đủ độ kín để khí ẩm và hơi độc không vào được. Để tạo độ kín thì ở các đầu thanh, đặt các
bản nắp đậy và hàn bịt kín lại.

Ngoài ra, máy hàn tự động hai que còn dùng để hàn các sườn tăng cường dính vào tường
đứng của dầm hộp. Khi đó máy hàn tự động di chuyển theo phương pháp ngang với biên
dầm. Cũng theo nguyên tắc tương tự, người ta tiến hành làm các sườn đứng và ngang khi chế
tạo bản mặt cầu có sườn.

Hàn bán tự động: Khi hàn các đường hàn ngắn hoặc cong, người ta dùng máy hàn bán tự
động. Máy hàn bán tự động khác máy hàn tự động ở chỗ khi làm việc, que hàn không phải do
máy mà do người điều khiển.

Để vật cầm tay không quá nặng, máy cấp que hàn đặt cố định ở một vị trí, còn que hàn truyền
đến vị trí hàn bằng một ống cao su mềm (hình V-1.25). Khi đó người thợ chỉ cần cầm một
cán mang hộp bột phủ.

Ở ống dẫn que hàn có một công tắc cho phép thợ hàn có thể chỉ bấm nút để tự động cung cấp
que hàn hay ngắt nguồn điện. Muốn vậy, que hàn bố trí tại chính giữa dây, còn dây dẫn nằm

bên ngoài lớp cách điện bao bọc dây que hàn.

Hàn bán tự động cũng như hàn tự động đều có nhược điểm làm không hàn được các mối hàn
khó. Ví dụ như khi hàn trên mặt đứng hoặc nghiêng thì mủ hàn thường bị rớt, trong các
trường hợp như vậy, hàn bán tự động thường phải dùng lớp bột phủ được nhiễm từ cao hoặc
hàn trong môi trường hơi cacbonic.

Hình V-1.25: Máy hàn bán tự động và cấu tạo ống dẫn que hàn
1. Máy cấp dây que hàn 2. Dây dẫn que hàn 3. Hộp chứa bột phủ
4. Tay cầm 5. Vỏ cách điện 6. Dây dẫn điện 7. Que hàn 8. Dây dẫn điện.

Bột phủ nhiễm từ là bột phủ có trộn bột sắt. Khi có dòng điện lớn qua que hàn, lớp phủ cùng
que hàn nóng chảy và phun vào mối hàn. Lớp phủ loại này chẳng những có thể không cho
mủ hàn tác dụng với ôxy và ôzôn trong không khí mà còn hợp kim hoá thép ở mối hàn. Khi
hàn trong môi trường khí cacbonic thì không cần lớp phủ nữa vì mủ hàn đ• được môi trường
cacbonic bảo vệ. Hơi cacbonic được chữa trong bình qua dây dẫn đến vị trí tay cầm. Để đảm
bảo khí bảo vệ được mối hàn tốt, vòi phun khí phải bố trí cách mặt mối hàn khoảng 1,5 -
2,5cm.
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -23


Hàn tay chỉ dùng để hàn các mối hàn đính, các mối hàn ngắn tại các vị trí mà máy hàn tự
động và bán tự động không thể thực hiện được. Khi hàn tay, phải dùng que hàn đặc biệt được
phủ một lớp thuốc hàn dày bên ngoài để đảm bảo ổn định ngọn lửa khi hàn, đồng thời lớp
phủ khi hàn cũng bị nóng chảy bao phủ không cho mủ hàn tiếp xúc với môi trường bên ngoài
và tác dụng ủ cho mối hàn nguội lạnh từ từ.

Chế độ hàn tay khác hẳn với hàn tự động và bán tự động ở chỗ hàn tay cần cường độ dòng

điện nhỏ hơn nhiều (khoảng 250 - 300A). Cường độ nhỏ sẽ cho nhiệt lượng nhỏ và khối
lượng mủ hàn ít. Độ thấm sâu và kích thước mối hàn nhỏ. Vì vậy, hàn tay chỉ dùng vào một
số trường hợp khi que hàn không những cần di chuyển dọc mà còn phải di chuyển ngang.
Chế độ nhiệt trong quá trình hàn đặc biệt ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn.Quá trình hàn
bao gồm việc nung nóng thép và sau đó là quá trình nguội lạnh. Tốc độ nguội càng nhanh
nếu lượng nhiệt khi hàn nhỏ, chiều dày thép hàn lớn và nhiệt độ ban đầu của thép thấp. Tốc
độ nguội nhanh đặc biệt ảnh hưởng không tốt đến các loại hợp kim thép, vì nó xảy ra hiện
tượng tôi già làm thay đổi chất lượng thép theo chiều hướng xấu. Do đó khi hàn, tuy loại thép
và tuỳ chiều dày, cần hạn chế nhiệt độ ban đầu của thép theo bảng sau đây:

ChiÒu dµy
tÊm thÐp (mm)
NhiÖt ®é tèi thiÓu ban ®Çu cña thÐp hµn (
0
C)
Hµn b¸n tù ®éng vµ hµn tay
Hµn tù ®éng
ThÐp than
ThÐp hîp kim thÊp
D-íi 16
-30
-20
-30
17 - 30
-20
0
-20
31 - 40
-10
+5

-20
Trªn 40
0
+10
-20

Khi hàn tay và hàn bán tự động, nếu nhiệt độ ban đầu của thép nhỏ hơn các trị số trong bảng
thì người ta đốt nóng cục bộ tại vị trí mối hàn khoảng từ 100 - 1500C. Khi hàn tự động thì có
thể giảm tốc độ hàn chẳng những bằng cách đốt nóng bản thép mà còn có thể điều chỉnh chế
độ hàn có lượng nhiệt cao.

Sau khi hàn xong, cần kiểm tra chất lượng mối hàn nhằm xác minh chất lượng và xác định
các khuyết tật. Các khuyết tật khi hàn có thể là các vết nứt bên ngoài hoặc bên trong có thể
có bọt, có xỉ, hàn không thấy ở các mối hàn đối đầu, mối hàn góc (mà theo thiết kế cần hàn
đủ thấu). Ngoài ra thép chính còn có thể bị thương tật do quá trình hàn gây nên.

Nứt là hiện tượng nghiêm trọng nhất, gây ứng suất tập trung lớn làm cho mối hàn không thể
làm việc an toàn khi chịu tải trọng. Vì vậy hiện tượng nứt khong thể bỏ qua được. Khi phát
hiện vết nứt (có thể bằng máy thường hay máy do siêu âm) thì phải cắt bỏ chỗ nứt bằng ngọn
lửa ôxy - axêtilen, sau đó lại hàn lại. Các mối hàn không thấu, không đủ độ chịu lực cũng làm
theo biện pháp trên (hình V-1.26).
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -24


Hình V-1.26: Các khuyết tật mối hàn
1. Hàn không thấu ở mối hàn nối 2. Vết nứt ngoài 3. Thép bị thương 4. Đóng xỉ
5. Bột bên trong 6. Bọt ngoài 7. Nứt trong 8. Hàn không thấu mối hàn góc

Với các khuyết tật khác, nếu số lượng và kích thước khuyết tật không vượt quá các trị số qui
định thì có thể bỏ qua, ngược lại cũng cần được xử lý như trên.

Với các khuyết tật nằm trong mối hàn cần có các máy kiểm tra đặc biệt.

Các máy phát hiện khuyết tật của mối hàn có thể là máy chụp bằng tia rơnghen, tia gamma
hoặc máy dò siêu âm.

Để phát hiện các khuyết tật của thép có chiều dày dưới 100mm thì có thể dùng máy chụp
bằng tia rơnghen (ví dụ máy RY-400-5-L của Liên Xô cũ).


Hình V-1.27: Sơ đồ chiếu tia rơnghen
1. Đèn chiếu rơnghen 2. Hộp 3. Phim ảnh 4. Màn ảnh

Đèn chiếu tia rơnghen được đặt cách mối nối sao cho các tia chiếu vuông góc với mặt tấm
thép, dưới tấm thép đặt một hộp kín, trong hộp có đặt phim ảnh rơnghen (3) và hai màn ảnh
(4). Sau khi chiếu tia rơnghen, người ta tháo phim ra đem tráng ở dạng âm bản. Trên ảnh âm
bản của mối hàn, ta sẽ thấy có vệt màu sẫm nhạt khác nhau. Các tia đi qua các khuyết tật bị
tiêu hao ít hơn so với các tia đi qua thép đặc và tác dụng lên phim mạnh hơn. Khi cần phát
hiện các lỗ hổng hoặc có các khuyết tật ở nhiều vị trí khác nhau, ở mép của các mối hàn hình
tam giác thì ta có thể di chuyển đèn chiếu sang các vị trí II và III. Khi đó các khuyết tật ở
mép đường hàn tam giác hiện trên phim ảnh bằng những vệt sẫm màu. Khi phát hiện khuyết
tật của các mối hàn góc thì đèn chiếu đặt sao cho góc giữa tia chính làm với mặt phẳng của
Chương1: Chế tạo cầu thép

XDC-T.M.Phung, MEng-V -25

tường đứng khoảng 10 - 150. Khi đó có thể phát hiện được mối hàn không thấu ở mép của
tường đứng. Tuy nhiên khi phát hiện mối hàn góc, các tia chiếu phải đi qua nhiều chiều dày

tấm thép khác nhau, nên chụp mối hàn góc không thuận lợi bằng chụp các mối hàn nối.

Trên nguyên tắc chụp bằng tia gamma cũng giống như tia rơnghen, nhưng máy móc nhỏ gọn
và đơn giản hơn nhiều.

Do tia gamma có hại đối với cơ thể người nên các chất phóng xạ phải đựng trong các hộp kín
đặc biệt (hình V-1.28). ở giữa hộp bảo vệ có một bóng đèn trong đựng chất phóng xạ, vỏ 1 và
nút 2 của hộp đều làm bằng gang, phía trong bình của vỏ và nút đều có lót chì 3.

Nguyên tắc và kỹ thuật chụp tia gamma cũng giống tia rơnghen nhưng so với tia rơnghen
chụp bằng tia gamma có các ưu điểm sau:
 Máy phóng xạ có thể chụp những vị trí mà máy chụp tia rơnghen có kích thước lớn không
thể chụp được.
 Máy phóng xạ thuận tiện cho việc chuyển đến đo mối hàn tại các công trường.

Nhược điểm của máy chụp tia gamma là có độ nhạy kém khi phát hiện các khuyết tật trong
các mối hàn có chiều dày nhỏ hơn 50mm. Ngoài ra người dùng máy dễ bị nhiễm phóng xạ.
Vì vậy, khi dùng phải tuyệt đối tuân theo các nguyên tắc an toàn.

Phương pháp dùng siêu âm dựa trên nguyên tắc phản xạ sóng siêu âm ở mặt ngăn cách giữa
các môi trường có độ truyền âm khác nhau. Dùng siêu âm có thể phát hiện các vết nứt, sự
phân lớp, hiện tượng rỗ, hàn không thấu, có xỉ, có bọt.

Máy phát siêu âm nghiêng một góc khoảng 45 - 700 so với mặt bản thép và phản chiếu lại
với góc đúng bằng góc tới. Nếu gặp các khuyết tật thì các tia siêu âm cũng phản chiếu lại như
vậy, nhưng khi đó phương và chiều dài đường đi thay đổi làm xảy ra sự nhiễu của các sóng
âm và được thể hiện trên dao động kế. Ví dụ nếu mối hàn không có khuyết tật (mối hàn đặc
thấu) thì khoảng cách giữa các đinh của sóng âm thể hiện trên dao động kế tương đối đều
(đỉnh a và c hình 1.30), nếu gặp khuyết tật đường phản chiếu sẽ ngắn hơn (đỉnh b hình V-
1.30). Khoảng cách giữa a và b cho phép ta xác định khuyết tật nằm ở độ sâu bao nhiêu, như

vậy căn cứ vào tín hiệu trên dao động kế, ta có thể xác định được đặc điểm và kích thước của
khuyết tật. Máy dò siêu âm có thể kiểm tra các mối hàn nối cũng như hàn góc.

Hình IV-1.28

Máy dò siêu âm kiểm tra rất thuận tiện và phát hiện khuyết tật nhanh, nhưng độ chính xác,
xác định loại khuyết tật và kích thước khuyết tật lại kém hơn so với phương pháp chụp. Vì
vậy thường phải dùng cả hai phương pháp, phương pháp chụp thường được dùng để chính
xác hoá hoặc kiểm tra kết quả của máy dò bằng tia siêu âm.