Chương IV Xây dựng kết cấu nhịp cầu thép Kinh tế xây dựng

Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

CHƯƠNG IV:XÂY DỰNG NHỊP CẦU THÉP
4.1 KHÁI NIỆM.

1-Bao gồm các quá trình sau:
- Sản xuất kết cấu thép trong công xưởng.
- Vận chuyển kết cấu thép đến nơi xây dựng .
- Lắp đặt KCN cầu thép vào vị trí.
- Làm hệ mặt cầu.
- Sơn và hoàn thiện.
2- Quá trình lắp đặt KCN cầu thép vào vị trí xây dựng cầu có hai phương pháp: Lắp đặt
ngay tại vị trí mố trụ và Lắp đặt ở ngoài rồi chuyển vào vị trí mố trụ cầu.
- Lắp đặt ngay tại vị trí mố trụ: Lắp các thanh, các bộ phận rời rạc thành kết cấu
ngay tại vị trí mố trụ cầu, rồi hạ xuống gối cầu. Có các biện pháp sau:
+ Lắp đặt trên đà giáo.
+ Lắp hẫng.
+ Lắp bán hẫng.
- Lắp KCN ở ngoài, ở trên bờ sông, rồi chuyển vào vị trí mố trụ, hạ xuống gối. Theo
phương pháp này, có các biện pháp sau:
+ Lắp bằng cần cẩu.
+ Lao kéo dọc KCN.
+ Lao kéo ngang KCN.
+ Dùng hệ thống chở nổi.
4.2 LẮP RÁP KCN CẦU THÉP TRÊN ĐÀ GIÁO

Bao gồm các công việc sau:
- Xây dựng đà giáo.
- Lắp đặt cần cẩu.
- Lắp đặt các bộ phận, các thanh thép.
- Hạ KCN xuống gối cầu.

- Tháo dỡ cần cẩu, đà giáo và hoàn thiện.
4.2.1 Xây dựng đà giáo

Đà giáo bao gồm các bộ phận: móng, trụ và kết cấu nhịp. Trường hợp đặc biệt, đà giáo có
thể không có kết cấu nhịp. Khi đó các trụ đà giáo được bố trí ngay dưới các tiếp điểm (nút
dàn) của cầu thép và cần cẩu có thể chạy trên biên trên hoặc trên biên dưới của KCN dàn
đang lắp.
4.2.1.1 Móng đà giáo.

Móng đà giáo có thể là móng cọc, móng kê (cũi đá, rọ đá):
- Móng cọc: Dùng cọc gỗ, cọc BTCT hoặc cọc thép. Số lượng cọc và chiều sâu đóng
cọc do tính toán mà có. Trong mọi trường hợp chiều sâu đóng cọc phải  3m. Trong trường
hợp không thể đóng cọc sâu hơn 3m thì có thể làm thêm cọc xiên, cọc phụ hoặc làm thêm
BM Công Trình

XDC-136


Bài giảng xây dựng cầu

ci ỏ bao quanh cc tng tớnh n nh cho kt cu giỏo. Chỳ ý rng, sau khi thi cụng
cu xong, cc tr giỏo c nh lờn, vỡ vy khụng nờn úng cc quỏ sõu.
- Múng kờ: Trong trng hp nn a cht khụng cho phộp úng cc thỡ lm múng
kờ bng ci ỏ hoc r ỏ.. Khi lm loi múng kờ, s thu hp dũng chy, vỡ vy phi tớnh
toỏn m bo thoỏt nc tt v m bo n nh giỏo.
4.2.1.2 Vỡ giỏ, tr giỏo.

- Tr giỏo cú th lm bng g hoc bng thộp hoc bng cỏc kt cu nh hỡnh.
- Cỏc tr giỏo nờn b trớ ngay di nỳt dn thộp kt cu nhp ca giỏo
khụng b un di tỏc dng ca trng lng bn thõn v ti trng thi cụng.

- Kớch thc m tr phi rng b trớ chng n.
4.2.1.3 Kt cu nhp giỏo.

1-Loi bng g:
Dm dc c t ngay trờn x m, thng gúc vi cc tr trỏnh cho x m khụng
b un. Nu cú dm ngang thỡ dm ngang c t trờn dm dc. Ti v trớ cú chng n,
khong cỏch gia cỏc dm ngang 0,4 0,5m. Cũn cỏc v trớ khỏc, khong cỏch gia cỏc
dm ngang thng t 0,7 1,0m. Nu khụng dựng dm ngang thỡ vỏn lỏt c t ngang
trờn dm dc, khi ú vỏn lỏt cú chiu dy ln hn (phi tớnh toỏn). Vỏn lỏt c lỏt ton b
b rng giỏo m bo thun tin v an ton cho thi cụng.
2-Loi bng thộp:
- Khi khu kt cu nhp giỏo < 12m thỡ dm dc v dm ngang c lm bng
thộp hỡnh [, I, ray. Liờn kt gia dm dc v dm ngang thng dựng loi liờn kt chng.
- Khi khu kt cu nhp giỏo 12m, dựng kt cu nhp thộp nh hỡnh, nh: Bailey,
UIKM, PAL, MIK, ...
3-Chng n:
-Trờn KCN giỏo, ti cỏc nỳt dn ch cu thộp cú xp cỏc chng n. Chng n cú
chiu cao 60-80cm v phi cao hn nh gi cu ớt nht 10cm. Cao nh chng n phi
phự hp vi vng d tr ca dn ch. Trờn nh chng n cú t nờm iu chnh cao
cho chớnh xỏc.
-Chng n cú tỏc dng m bo vng cho dn ch v d tỏn inh hoc bt bu
lụng nỳt dn.
1
2
3

54

MNTC

1
2

7

2

1

3
4
MNTC

BM Cụng Trỡnh

Đà giáo bằng gỗ
1-Dàn thép
2-Chồng nề
3-Kết cấu nhịp của đà giáo
4-Cọc, vì giá của đà giáo
5-Cần trục để lắp ráp dàn

5

6
3

4

5

2

XDC-137


Bài giảng xây dựng cầu

chi tiết cách kê ở các tiếp điểm của dàn
(Theo phuơng dọc cầu)
1-Thanh biên duới của dàn
2-Kết cấu nhịp của đà giáo
3-Chồng nề
4-Gỗ kê
5-Nêm hai mảnh để điều chỉnh cao độ của tiếp điểm
6-Kích
7-Trục của tiếp điểm đuợc kê.

Hỡnh 4.1. Cu to giỏo v chng

n.

4.2.2 Phng phỏp lp dng cu dn thộp trờn giỏo.
4.2.2.1 Chun b cỏc thanh dn, cỏc dm, cỏc b phn.

-Vn chuyn cỏc thanh n gn v trớ lp rỏp.
-Nn thng, lm sch g, ty ba-via l inh. ỏnh s cỏc thanh.
-Vch ng tim dc cu, tim dm ch, tim cỏc thanh biờn di. ỏnh du v trớ chng n,
ghi cao , nỳt s
-Chun b phng tin cu lp v thit b tỏn inh.
-Dn dp cỏc chng ngi m bo mt bng lm vic thun li.

4.2.2.2 Cụng tỏc lp rỏp.

1-Lp tun t:
-Lp ton b cỏc thanh biờn di ca dn, sau ú lp cỏc
thanh liờn kt dc di, lp dm ngang, dm dc. theo th t
t khoang ny n khoang kia, t u dn n cui dn.
Cui cựng l lp cỏc thanh ng, thanh xiờn v thanh biờn
trờn, Trong quỏ trỡnh lp rỏp, u cỏc thanh c gỏ tm
bng bu lụng v con lúi. S bu lụng v con lúi chim 30%
tng s inh ti nỳt ú, trong ú 30% l con lúi-70% l bu
lụng. Sau khi lp xong ton b, iu chnh chớnh xỏc ri mi
tin hnh tỏn inh hoc bt bu lụng cng cao nh thit
k yờu cu.
-u im: D iu chnh, d thi cụng.
-Nhc im: Nng sut khụng cao vỡ cn cu phi di
chuyn nhiu ln trong quỏ trỡnh lp rỏp. Khụng phỏt huy
c cng phn dn ó lp.
2-Lp phõn on:
-Lp khoang no xong khoang ú ri mi chuyn sang
khoang khỏc. Cụng vic tỏn inh hoc bt bu lụng cng cao
c tin hnh ng thi vi quỏ trỡnh lp rỏp.

BM Cụng Trỡnh

XDC-138


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

-Ưu điểm: Năng suất lao động cao vì cần cẩu di chuyển hợp lý hơn, phát huy được độ cứng

của phần dàn đã lắp.
-Nhược điểm: Do hoàn chỉnh từng khoang một nên rất khó điều chỉnh chính xác độ vồng
ngược của dàn. Theo phương pháp này, đòi hỏi trình độ chuyên môn rất cao.
3-Lắp hỗn hợp:
-Theo phương pháp này, dùng 2 cần cẩu: một cẩu làm nhiện vụ lắp phần trên, một cẩu làm
nhiệm vụ lắp phần dưới. Có thể lắp 1 khoang hoặc vài khoang dàn, lắp xong, tiến hành ngay việc
tán đinh hoặc bắt bu lông cường độ cao.
-Ưu điểm: Cho năng suất lao động cao.
4-Chú ý:
-Trong quá trình lắp ráp phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra vị trí các thanh trên mặt bằng
và trên trắc dọc.
-Để điều chỉnh độ vồng ngược của dàn ta dùng những kích ở dưới nút dàn. Sau khi đã kích
chỉnh đúng cao độ, dùng nêm chèn chặt rồi mới tháo kích.
-Phải dự kiến cách lắp ráp sao cho các bộ phận lắp trước không cản trở các bộ phận lắp sau
và nhanh chóng tạo được hệ bất biến hình.
4.2.2.3 Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng của phương pháp.

-Ưu điểm: Lắp ráp thuận tiện, đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu.
-Nhược điểm: Tốn nhiều công sức và vật liệu làm đà giáo.
- Phạm vi áp dụng:
+ Dùng cho trường hợp lắp ráp KCn dàn trên đà giáo gần bờ rồi lao ra vị trí mố trụ cầu.
Như vậy, trên kết cấu nhịp đà giáo, người ta làm sẵn hệ thống đường lao kéo.
+ Lắp 1 nhịp hoặc vài khoang dàn KCN cầu thép trên đà giáo làm đối trọng để tiến hành
lắp hẫng các nhịp còn lại.
+ Việc lắp ráp KCN cầu thép trên đà giáo được thực hiện khi cầu không quá cao, sông
không sâu và không có thông thuyền.

4.3 LẮP BÁN HẪNG VÀ LẮP HẪNG KCN CẦU THÉP
*Khái niệm
- Theo phương pháp này, trước tiên lắp 1 nhịp hoặc vài khoang dàn ở trên bờ hay trên đà

giáo để làm đối trọng, sau đó dùng cần cẩu lắp hẫng các nhịp tiếp theo. Phương pháp lắp ráp cầu
tại vị trí mà không cần dùng đến đà giáo cho nhịp hoặc đoạn lắp tiếp theo, gọi là phương pháp lắp
hẫng.
- Nếu trong quá trình lắp hẫng, dưới tác dụng của trọng lượng bản thân dàn thép và tải
trọng thi công, kết cấu dàn có thể bị mất ổn định hoặc gây ra biến dạng ở một số bộ phận vượt quá
trị số cho phép, cần thiết phải có thêm trụ tạm hoặc làm thêm đà giáo để khắc phục tình trạng bất
lợi trên. Phương pháp lắp hẫng có sử dụng trụ tạm hoặc đà giáo, gọi là phương pháp lắp bán hẫng.
- Phương pháp lắp hẫng và lắp bán hẫng được áp dụng để xây dựng cầu thép qua sông sâu,
sông có thông thuyền. Đây là một trong những phương pháp xây dựng KCN cầu thép được công
nhận là kinh tế nhất hiện nay.

BM Công Trình

XDC-139


Bài giảng xây dựng cầu

4.3.1 Ni dung phng phỏp lp hng cu dn thộp.
4.3.1.1 Phm vi ỏp dng.

-Phng phỏp lp hng c ỏp dng khi thi cụng cu cao, qua sụng sõu, sụng cú thụng
thuyn. õy l 1 trong nhng phng phỏp c cụng nhn kinh t nht hin nay.
-S thanh phi tng cng l khụng nhiu v cú th tng cng c.
4.3.1.2 Ni dung phng phỏp.

1-Lp t u nhp ny sang u nhp kia:
6
Đối trọng

2

2

1

Phuơng pháp lắp hẫng (từ mố ra)
1-Dàn chủ
2-Thanh lắp thêm
3-Chồng nề 4-Trụ cầu
5-Mở rộng trụ 6-Cần cẩu lắp dàn
7-Đà giáo

3
3

5

7

3

4

Huớng thi công

MNTC

Theo cỏch ny, thng gõy ra ni lc v bin dng ln cho cỏc thanh khi u hng ln. khc
phc, ngi ta kt hp m rng tr, ni dn thanh liờn tc v tng cng cỏc thanh bt li. Tuy

nhiờn vn cũn nhiu thanh phi tng cng vỡ khụng th m rng tr quỏ nhiu. Cỏc thanh ni
thờm sau ny c thỏo ra, tr li kt cu ban u theo thit k.
2-Lp t hai u li ri hp long gia:
Huớng thi công

6

6

6

6
1

2

3

3
5

4

Huớng thi công

2

1

MNTC

5

4

Phuơng pháp lắp hẫng cân bằng(từ trụ ra)
1-Dàn chủ 2-Thanh lắp thêm
3-Chồng nề 4-Trụ cầu
5-Trụ phụ 6-Cần cẩu lắp dàn

Theo cỏch ny, u tiờn dng tr tm v cựng vi tr chớnh cú th lp c 2 khoang dn.
Tin hnh lp hng cõn bng t tr ra hai bờn ri hp long gia. Cỏc bn nỳt ch khoan l nh
gỏ tm, sau khi cõn chnh mi khoan ỳng. Vic hp long thng rt phc tp vỡ sai s ca lp
rỏp, ca bin dng nhit, Do vy ũi hi trỡnh chuyờn mụn rt cao.
4.3.2 Ni dung phng phỏp lp bỏn hng cu dn thộp.
4.3.2.1 Phm vi ỏp dng.

Phng phỏp lp bỏn hn c ỏp dng trong cỏc trng hp sau:

BM Cụng Trỡnh

XDC-140


Bài giảng xây dựng cầu

-KCN khụng cho phộp lp hng. Tc l nu ỏp dng phng phỏp lp hng s gõy ra mt
n nh hoc ni lc hay bin dng ca cỏc thanh bt li vt quỏ tr s quy nh, khụng tng
cng c.
-Do cha cú i trng nờn nhp u tiờn phi lp bỏn hng, mt s khoang dn c lp

trờn giỏo.
-Giỏ thnh xõy dng khụng cao hn cỏc phng phỏp khỏc.
4.3.2. 2 Ni dung phng phỏp.
6
1

Đối trọng
3
3

Huớng thi công

2

Phuơng pháp lắp bán hẫng
1-Dàn chủ
2-Thanh lắp thêm
3-Chồng nề
4-Trụ cầu
5-Mở rộng trụ 6-Cần cẩu lắp dàn
7-Đà giáo
8-Trụ tạm

3
5

7

MNTC

4

Tựy theo iu kin a
hỡnh, a cht, iu kin thy vn m cú th ỏp dng cỏc cỏch sau:
-Lp trc t 2- 4 khoang dn trờn giỏo lm i trng lp hng cỏc khoang tip theo.
Tựy theo chiu di on hng m b trớ thờm tr tm hon thin nhp th nht. Lp hng nhp
tip theo, dựng cỏc thanh ni, ni vi nhp ó lp thnh h liờn tc, nu cn thit thỡ b trớ thờm tr
tm. Cỏc thanh ni thờm sau ny c thỏo ra tr li kt cu ban u theo thit k.
-Lp mt s khoang dn trờn nn ng lm i trng. Cỏc thanh lp on i trng
thng l cỏc thanh dn ca nhp th hai. Sau khi lp xong nhp th nht, on i trng c
thỏo ra v cng dựng cỏc thanh ni thờm to thnh h liờn tc, tin hnh lp hng nhp th hai.

4.3.3 Gii phỏp k thut khi lp hng v bỏn hng.
7
6

6

Huớng thi công

2

1

Huớng thi công

3
5
4

BM Cụng Trỡnh

MNTC

XDC-141


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

Hình 4.2. Đảm bảo ổn định cho KCN dàn bằng hệ dây neo - cột chống
1- KCN dàn thép 2-Thanh lắp thêm 3-Chồng nề 4-Trụ cầu
5-Trụ tạm 6-Cần cẩu 7-hệ dây neo, cột chống, tăng đơ
-Nhanh chóng tạo thành hệ bất biến hình. Chèn chặt các gối di động.
-Đảm bảo ổn định cho KCN: Bằng neo, dây neo, thêm đối trọng, ...
-Đảm bảo thanh lắp trước không cản trở thanh lắp sau.
-Lựa chọn cẩu phải hợp lý, đảm bảo sức nâng và tầm với, đặc biệt là trong thi công KCN
dầm thép. Và phải có biện pháp tổ chức vận chuyển các thanh dàn cần lắp sao cho hành trình của
cần cẩu là tối ưu nhất.
7
6

6

Huíng thi c«ng

2

1

Huíng thi c«ng

9
8
3
5
4

MNTC

Hình 4.3. Đảm bảo ổn định cho KCN dàn bằng neo chôn sẵn trên đỉnh trụ
1- KCN dàn thép 2-Thanh lắp thêm 3-Chồng nề 4-Trụ cầu 5-Trụ tạm
6-Cần cẩu 7-hệ dây neo, cột chống, tăng đơ 8-Mở rộng trụ
9-Neo sẵn trên đỉnh trụ và được neo vào dầm ngang của KCN dàn
-Điều chỉnh độ võng ở đầu hẫng : Bằng cách kê chồng nề cao hơn hoặc cấu tạo thanh lắp
thêm (2) ngắn đi, hoặc dùng hệ dây neo.

4.3.4 HẠ KCN XUỐNG GỐI CẦU
Sau khi đã hoàn thanh xong toàn bộ công tác tán đinh, bắt bu lông cường độ cao, người ta
nâng KCN cầu lên khỏi chồng nề, tháo bỏ chồng nề rồi hại KCN xuống gối cầu.
Để hạ KCN người ta dùng kích thủy lực. Sức nâng của kích phải lớn hơn 1,5 lần tải trọng
mà nó phải chịu. Nâng hạ bằng kích thủy lực được dùng khi chiều cao hạ nhỏ. Kích đặt trên chồng
nề ở trụ chính hoặc mố, điểm tựa của kích là dầm ngang đầu cầu, bên cạnh kích luôn có chồng nề
để bảo hiểm. Hạ kích đến đâu, tháo chồng nề đến đó, trên đỉnh chồng nề có nêm. Khe hở giữa
nêm và đáy dầm ngang từ 2-3cm. Có thể hạ KCN bằng hộp cát.
Trường hợp chiều cao hạ lớn, dùng tời, múp, pa lăng xích treo trên giá chữ “A” để nâng hạ
KCN.
BM Công Trình

XDC-142

Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

8 Nguyên tắc cơ bản khi hạ KCN cầu thép:
1.Phải kiểm tra ổn định của nhịp cầu dưới tác dụng của tải trọng gió và lực đẩy ngang có
thể phát sinh khi cao độ kích chênh lệch nhau.
2.Độ dài tự do của píttông kích không được lớn hơn 15cm và độ nghiêng không quá 5‰
so với chiều rộng đáy kích.
3.Dùng gỗ dán đệm đầu kích, không được dùng gỗ thường.
4.Được phép nâng-hạ đồng thời không quá 2 điểm tựa gần nhau của nhịp cầu. Chênh lệch
cao độ tiếp điểm ở gối không được vượt quá 5‰ khoảng cách giữa chúng. Nếu hạ bằng tời, múp,
cho phép chênh lệch không quá 1%.
5.Khi hạ bằng thùng cát, cho phép hạ cùng một lúc các thùng cát.
6.Trong quá trình nâng-hạ phải thường xuyên kiểm tra bằng máy trắc đạc Sai lệch của nhịp
cầu trên mặt bằng không lớn hơn 5cm.
7.Khi có gió cấp VI trở lên thì tạm dừng mọi hoạt động và phải có biện pháp phòng chống.
8.Hạ KCN xuống gối cố định trước, xuống gối di động sau. Chú ý đến nhiệt độ khi hạ
xuống gối.
4.4 Phương pháp lao ngang và lao nổi cầu thép
4.4.1 Phương pháp lao ngang cầu thép

Phương pháp này thường áp dụng để thay dần các kết cấu nhịp cầu đang khai thác .
Trước hết cần làm hệ thống đà giáo bên cạnh cầu cũ và lắp trên đó các dầm, dàn mới song song
với cầu cũ, làm đường trượt ngang từ đà giáo vào mố, trụ. Sau khi kéo các nhịp cũ ra khỏi vị trí
thì đưa nhịp mới vào theo phương pháp sàng ngang . Phương pháp này còn áp dụng để đưa kết
cấu nhịp xuống hệ thống trụ tạm nổi chở nổi.
BM Công Trình

XDC-143

Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

Ưu điểm của phương pháp này là thi công kết cấu nhịp mới không làm ảnh hưởng đến khả năng
khai thác cầu cũ. Chỉ khi nào lao kéo mới cấm cầu, do đó thời gian ngừng thông xe rất ngắn.
Nhược điểm của phương pháp này là tốn nhiều đà giáo (đà giáo để lắp dàn mới bên cạnh cầu
cũ, đà giáo để kéo cầu cũra khỏi vị trí, đà giáo để kéo ngang kết cấu nhịp mới vào vị trí).
4.4.2 Phương pháp lao nổi cầu thép
Phương pháp lắp đặt kết cấu nhịp thép lên mố, trụ bằng phao: Khi điều kiện thi công không
cho phép làm giàn giáo hoặc trụ tạm để lắp đặt kết cấu nhịp theo các phương pháp đã nêu thì có
thể lắp kết cấu nhịp bằng phao. Trường hợp này kết cấu nhịp được kắp đặt trên bờ, thường ở phía
hạ lưu, sau đó đưa kết cấu nhịp trên hệ trụ nổi bằng phao, chở kết cấu nhịp ra và hạ xuống gối.

Tiến hành theo trình tự sau:
- Lắp đặt KCN trên đà giáo gần bờ hoặc trên đà giáo được bố trí ngay trên hệ chở nổi.
Hoàn thiện mố, trụ, trụ tạm và chuẩn bị chu đáo các phương tiện khác.
- Đưa KCN lên trụ nổi, neo giữ chắc chắn.
- Chở KCN ra vị trí lắp đặt. Chú ý cao độ đáy KCN với cao độ đỉnh gối cầu.
- Hạ KCN xuống gối theo phương pháp chìm (tháo nước khỏi phao cho hệ chở nổi chìm
xuống)
- Hoàn thiện cầu.
1 Ưu điểm.
- Có thể cùng một lúc tiến hành thi công song song nhiều hạng mục công trình, do đó đẩy
nhanh tiến độ thi công, làm giảm giá thành công trình.
- Đặc biệt hiệu quả khi thi công những nhịp cầu giống nhau, lặp đi lặp lại nhiều lần. Những
công trình cầu cho phép thời gian ngừng giao thông hạn chế.
2 Nhược điểm.
Cần nhiều trang thiết bị hiện đại, chuyên dụng. Đòi hỏi tay nghề cao.
3 Phạm vi áp dụng.
- Thường áp dụng thi công cầu thép qua sông rộng và sâu, mực nước cho phép chở nổi,

chênh lệch mực nước trong ngày không lớn và có sẵn những thiết bị chở nổi.
- Nếu phương pháp này ưu việt hơn phương pháp thi công khác.

BM Công Trình

XDC-144


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

Thi công chở nổi KCN trên sông.

4.5 LAO DỌC KCN CẦU THÉP
4.5.1 Khái niệm, ưu - nhược điểm, phạm vi áp dụng phương pháp lao dọc KCN cầu
thép
4.5.1.1 Khái niệm.

Lao dọc KCN là phương pháp chuyển nhịp cầu đã lắp trên nền đường đầu cầu hoặc trên
một phần đà giáo ra vị trí thiết kế, theo hướng trục dọc của cầu.

4.5.1.2 Ưu – nhược điểm.

1-Ưu điểm.

BM Công Trình

XDC-145


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

-Mở rộng diện thi công, vừa có thể xây dựng mố trụ cầu, vừa có thể tiến hành lắp ráp
KCN. Do vậy, đẩy nhanh tiến độ thi công.
-KCN được lắp dung trên nền đường đầu cầu nên rất thuận tiện cho việc chuyên chở vật
liệu, cấu kiện, thiết bị. Dễ thi công, dễ kiểm tra kỹ thuật.
2-Nhược điểm.
-Đòi hỏi kỹ thuật cao khi lao kéo.
-Khi KCN gần vào vị trí mố hoặc trụ, độ võng ở đầu hẫng là lớn nhất, một số thanh dàn ở
gối tựa sẽ có nội lực và biến dạng lớn. Vì vậy, phải tăng cường các thanh này, dẫn tới tốn thời
gian và kinh phí thi công.
4.5.1.3 Phạm vi áp dụng.

-Thường được áp dụng khi xây dựng cầu mới, cầu cao, qua sông sâu.
-Để giảm chiều cao chồng nề và giảm chiều cao KCN lúc thi công, nền đường đầu cầu chỉ
đắp đến cao độ mũ mố và tường đỉnh cũng chỉ làm tới cao độ này. Sauk hi lao xong KCN mới tiến
hành bổ xung cao độ nền đường và thi công nốt phần tường đỉnh cho đúng yêu cầu thiết kế.
4.5.1.4 Các thiết bị dùng để lao kéo.

-Con lăn, thuyền lăn, xe gòong, tấm trượt thép, tấm trượt bằng chất dẻo .
-Tời, múp, cáp, pa lăng xích, giá chữ “A”, kích.
-Đường lăn, trụ tạm, ray, tà vẹt, chồng nề….
4.5.2 Các phương pháp lao dọc KCN cầu thép
a, Lao dọc với trụ tạm trung gian: Theo phương pháp này cần làm một số trụ tạm trong
khẩu độ nhịp để đỡ dầm, dàn khi lao ra. Khoảng cách các trụ đỡ trung gian cần tính trên cơ sở
chống lật và bảo đảm cường độ phát sinh trong các thanh dàn không lớn quá khả năng chịu lực
của chúng

Khi lao dọc độhẫng tối đa không được lớn quá 1/3 chiều dài toàn dầm hoặc dàn đang được lao ra
và chiều dài đường trượt trên trụtạm phải lớn hơn khoảng cách giữa hai tiết điểm dàn (chiều dài
khoang dàn).

Lđường trượt= 1,25d
BM Công Trình

XDC-146


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

Cao độ đường trượt dưới (đặt trên đường dầu cầu và trên các trụ) phải thấp dần phù hợp với độ
võng của mũi dẫn khi qua mỗi khoảng hẫng.
Phương pháp này thích hợp với dầm, dàn có một nhịp hoặc có nhiều nhịp giống nhau. Tuy nhiên
nó có nhược điểm là phải dùng nhiều trụtạm gây cản trởthông thuyền nên không thích hợp khi
sông sâu, cầu cao, sông có nhiều thuyền bè qua lại. Ngoài ra việc xây dựng các trụtạm rất tốn kém
và kéo dài thời gian xây dựng cầu.
b, Lao dọc không cần trụ tạm trung gian. Trong trường hợp này phải có các biện pháp tăng
cường độ ổn định cho dàn, tăng cường độ bền cho các thanh dàn ở mặt cắt bất lợi ( giảm chiều dài
tự do của thanh, tăng tiết diện thanh)

c, Dùng hệ thống chở nổi

d, Dùng hệ thống mũi dẫn (Avantbec, Leader Nose) và mở rộng trụ để đón KCN cầu thép
sớm hơn. Mũi dẫn có nhiệm vụ làm giảm nội lực xuất hiện ở mặt cắt dàn, dầm bất lợi nhất. Mũi
dẫn được làm bằng vật liệu nhẹ và cứng ( thường ở dạng dàn thép). Mũi dẫn phải đảm bảo các yêu
cầu sau:
1 1 
 độ cứng của KCN dàn chính.
 9 15 

+ Có độ cứng tối thiểu bằng  

+ Nhẹ, cấu tạo đơn giản, dễ tháo lắp.
1
2

2
3

+ Chiều dài tối thiểu bằng    chiều dài nhịp chính.
+ Đảm bảo ổn định chống lật và dễ dàng hạ xuống gối cầu.
+ Liên kết chắc chắn với KCN dàn chính.

BM Công Trình

XDC-147


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

4.5.3 Các phương tiện dùng để lao dọc KCN cầu thép
Bao gồm các phương tiện cơ bản sau:
- Con lăn thép
- Đường lăn
- Xe goòng
- Gối lăn, gối trượt
- Tấm chất dẻo, tấm trượt
- Tời, múp cáp
4.5.3.1 Con lăn thép

- Là phương tiện thông dụng nhất. Nó được làm bằng thép, tiết diện tròn, đặc hoặc rỗng
(bên trong đổ đầy bê tông)

- Đường kính con lăn từ 60140mm, chiều dài từ 5001200mm tuỳ theo bề rộng đường
lăn. Số lượng con lăn được xác định theo áp lực lớn nhất xuất hiện trong quá trình lao kéo KCN.
- Khoảng cách tĩnh giữa các con lăn không được nhỏ hơn 15cm.
- Chiều dài con lăn phụthuộc vào bềrộng lớn nhất của đường trượt và còn thừa ra hai bên
đường trượt khoảng 20 -25cm đểcho công nhân đánh búa có thể điều chỉnh con lăn.
4.5.3.2 Đường lăn.

1-Đường lăn dưới.
- Bố trí liên tục trên nền đường đầu cầu cho tới đỉnh mố hoặc hơn nữa, phụ thuộc vào biện
pháp tổ chức lao dọc.
- Trên đỉnh trụ chính và trụ tạm thì chiều dài đường lăn dưới ít nhất bằng 1,25d (với d là
chiều dài 1 khoang dàn) để đảm bảo luôn có ít nhất 1 nút dàn luôn nằm trên đường lăn. Để mở
rộng trụ dễ dàng và sau này thuận lợi cho việc bố trí đường lăn dưới, ngay từ khi thi công trụ,
người ta đã chôn sẵn vào thân trụ những thanh thép hình.
2-Đường lăn trên.
- Được gắn vào đáy dầm hoặc gắn vào thanh biên dưới của dàn, tại vị trí nút dàn.
- Được bố trí gián đoạn hoặc liên tục. Đường lăn trên thường được bố trí gián đoạn tại vị trí
nút dàn- được gọi là thuyền lăn. Thuyền lăn được làm bằng những đoạn ray P43 uốn cong hai đầu,
liên kết chặt chẽ với thanh biên dưới của dàn thép bằng hệ thống bu lông liên kết và những đoạn
gỗ chêm chèn chắc chắn. Số lượng thanh ray ở thuyền lăn được xác định theo áp lực lớn nhất xuất
hiện trong quá trình lao kéo.
- Đường lăn dưới có số ray nhiều hơn đường lăn trên 1 ray. Các thanh ray được liên kết
chắc chắn với tà vẹt gỗ bởi các đinh Crampont. Các tà vẹt được đặt trên nền gia cố hoặc được đặt
trực tiếp trên đỉnh trụ.

BM Công Trình

XDC-148

Bài giảng xây dựng cầu

4.5.3.3 Xe goũng.

- Cú th thay th thuyn ln bng xe goũng v dựng lao kộo KCN trờn ng ln liờn
tc. Cỏc xe goũng c b trớ ti v trớ nỳt dn..
- Khi lao kộo dm thộp (dm BTCT) gin n s lng xe goũng ớt nht l 4 xe. Chỳ ý n
v trớ t xe goũng sao cho ti mi mt ct dm khụng xut hin ni lc trỏi du vi ni lc thit
k. V phi m bo iu kin chng lt.
- Xe goũng thng c cu to nh hỡnh v c tiờu chun hoỏ.
4.5.3.4 Gi trt, gi ln.

- Gi trt hoc gi ln c c nh trờn nn ng u cu hoc trờn m tr m KCN s
c kộo qua.
- Gi trt cú th l 1 on ray hoc 1 on thộp I t vuụng gúc vi ng trt trờn. Mt
trt c bụi trn bng m hoc du cụng nghip. Gi ln cú th l cỏc ng thộp hỡnh tr quay
quanh mt trc c nh gn vo b.
- Loi ny ch dựng kộo KCN dm c, khụng ỏp dng lao kộo KCN dn.
1

1-Thanh biên dƯới
2-Gối trƯợt, bằng thép hình I

5

4
6

3

5

2

3-ĐƯờng lăn trên, bằng ray
4-Gỗ liên kết 5-Đinh đỉa, đinh Crampont
6-Nền đƯờng đã gia cố

Hỡnh 4.5. Cu to gi trt
BM Cụng Trỡnh

XDC-149


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

Hình 4.6. Cấu tạo gối lăn di động và cố định.
4.5.3.5 Tấm trượt.

- Dùng để lao kéo KCN có trọng lượng < 50T. Người ta đặt KCN lên các tấm trượt
và kéo trượt trên đường trượt dưới. Mặt tiếp xúc giữa chúng được bôi trơn.
- Tấm trượt có thể bằng thép [, có thể bằng tấm chất dẻo Polyme.

BM Công Trình

XDC-150


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

Hình 4.7. Cấu tạo tấm trượt
4.5.3.6 Tời - múp - cáp.

-Tời làm nhiệm vụ kéo KCN vào vị trí. Nhất thiết phải có cả tời kéo và tời hãm
trong quá trình lao kéo cầu. Tời nào, cáp ấy và phải tính toán.
-Múp là một tổ hợp ròng rọc cố định và ròng rọc di động. Múp đôi (gồm 1 ròng rọc cố
định-1ròng rọc di động) làm giảm lực kéo cầu xuống còn 1/2. Múp bốn ((gồm 2ròng rọc cố
định-2 ròng rọc di động) làm giảm lực kéo cầu xuống còn 1/4. ...Thường đan múp chẵn, ít
dùng kiểu đan múp lẻ.

Sơ đồ bố trí tời, múp kéo dầm
1 - Tời kéo; 2 - Múp di động; 3 - Múp cố định; 4 - Hốthế
5 - Tời hãm; 6 - Múp tời hãm
-Tời hãm làm nhiệm vụ khống chế tốc độ kéo cầu. Tốc độ di chuyển cầu khi kéo trên con
lăn, trên xe goòng không được vượt quá 0,6-1m/phút, khi kéo trên tấm trượt không được vượt quá
2m/phút. Trong quá trình lao kéo, có thể bố trí bộ múp kéo và bộ múp hãm. Múp là một hệ thống
ròng rọc, gồm có ròng rọc cố định và ròng rọc di động. Ròng rọc cố định đặt trên bờ sông, có tác
dụng chuyển hướng. Ròng rọc di động được đặt trên KCN, có tác dụng giảm lực kéo cầu.

BM Công Trình

XDC-151


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

* MỘT SỐ QUY TẮC CƠ BẢN KHI LAO KÉO CẦU TRÊN CON LĂN

- Con lăn phải lăn đều và luôn vuông góc với đường lăn. Khi con lăn không vuông
góc với đường lăn thì phải tạm dừng lao kéo và dùng búa đánh vào đầu con lăn.

- Phải luôn điều chỉnh KCN cầu đi đúng tâm. Tốc độ kéo cầu không vượt quá quy
định. Phải kiểm tra chặt chẽ quá trình lao kéo cầu để kịp thời xử lý những sai sót: KCN đi
lệch tâm, con lăn bị kẹt, đường lăn bị lún, múp “ hôn” nhau....
- Con lăn bị hư hỏng phải tiến hành ngừng kéo để thay thế. Sai số cho phép đối với
đường kính con lăn là  0,1mm. Chiều dài con lăn phải lớn hơn bề rộng đường lăn dưới tối
thiểu 2030cm.
- Khilao ngang KCN, tốc độ di chuyển phải đều, chênh lệch giữa hai đầu KCN
không vượt quá 0,1% chiều dài nhịp và trong mọi trường hợp không vượt quá 10cm.
- Phải có biện pháp chỉ huy thống nhất, đồng bộ. Phải tuân thủ nghiêm ngặt quy
trình thi công, an toàn lao động. Không được đứng gần dây cáp, không được đứng gần chỗ
ra của con lăn.
4.6. Tính toán lao dọc KCN cầu thép
4.6.1 Tải trọng tính toán
Theo quy trình thiết kếcác công trình và thiết bị phụ trợ thi công quy định tải trọng như Bảng

BM Công Trình

XDC-152


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

4.6.2 Tính toán lực kéo và lực hãm.

1-Lực kéo .

-Khi kéo trượt:.
TK  K . f1 .Q  i.Q
BM Công Trình

(T )

(5-1)
XDC-153


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

-Khi kéo trên con lăn:
TK  K .

f 2 .Q
 i.Q
r1

(5-2)

(T )

- Khi kéo trên xe gòng:
+Ổ trục bạc:
TK 

Q
 f 2 .K  f 3 .r0   i.Q
r2

(T )

(5-3)

(T )

(5-4)

+Ổ trục bi:
TK 

Q
 f 2 .K  f 4 .r0   i.Q
r2

-Khi kéo trượt trên tấm chất dẻo Polyme:
TK  K . f5 .Q  i.Q (T )
(5-5)
Trong đó:
K - Hệ số gây cản trở chuyển động, K = 2.
Q - Tổng trọng lượng của vật cần kéo (Tấn)
f1 - Hệ số ma sát trượt giữa tấm trượt với đường ray, f1 = 0,15.
f2 - Hệ số ma sát lăn giữa con lăn với đường ray, f2 = 0,065cm.
r1 - Bán kính con lăn, (cm)
f3- Hệ số ma sát trượt của trục lên bạc lăn, f3 = 0,1
f4- Hệ số ma sát trượt của trục lên ổ bi, f4 = 0,02-0,05
r2 - Bán kính bánh xe gòong, (cm)
r0 - Bán kính trục xe gòong, (cm)
f5- Hệ số ma sát trượt của tấm Polyme trên đường lao kéo, f5 = 0,01-0,05
i - Độ dốc đường lao kéo. Lấy dấu (+) khi kéo lên dốc, lấy dầu (-) khi kéo xuống dốc.
Lực kéo tính toán tính bằng lực kéo ở trên nhân với h ệ số vượt tải n.
Trong tổ hợp tải trọng chính khi kéo trượt hoặc trên con lăn thì n = 1,1; khi kéo trên xe
goòng thì n = 1,2.

Trong tổ hợp tải trọng phụ(có tải trọng gió) tất cả các trường hợp lấy n = 1.
2-Lực hãm
(5-6)
Th  Tmin  W
W-Lực gió theo phương dọc cầu theo hướng lao kéo:
(5-7)
W  q F
(T )
q- Cường độ gió tiêu chuẩn, (kG/m2 hoặc T/m2)
F – Diện tích chắn gió tính toán, (m2)
Xác định Tmin
a) Khi hãm trên bàn trượt
Tmin  Q. f1  Qi
(5-8)
b) Khi hãm trên con lăn
Tmin 

Q. f 2
 Qi
r1

(5-9)

c) Khi hãm trên xe goong
BM Công Trình

XDC-154


Bài giảng xây dựng cầu

Tmin

Q
( f 2 .r0 ) Qi
r2

(5-10)

4-Chn ti, mỳp cỏp
a/Chn ti:
- Ti tay: 3 tn hoc 5 tn. i vi ti tay thỡ u t do ca cỏp do 1-2 ngi gi cho
cng, trong tang ti phi cun 3 vũng tr lờn. Ti tay cú th iu chnh tc di chuyn d
dng nhng tn sc.
- Ti in: Dựng loi ti cú tc quay chm v trong ti cú th cha 300-400m
cỏp.
b/Chn mỳp:
Xỏc nh s lng dõy cỏp trong b mỳp
T
1 2 ng dõy
T

N

(5-11)

Trong ú:
T: Lc kộo
[T]: Cụng sut ca ti
1-2: S dõy cỏp d tr

4.6.3 Tớnh toỏn s phõn b ỏp lc trờn ng lao kộo.

1-Khi KCN ta hon ton trờn nn ng u cu.
Tit din quy c: Hỡnh ch nht, cnh theo trc Oy cú b rng bng 1 n v, cnh theo
trc Ox cú chiu di l c, O l trng tõm tit din quy c:
Q
Tk

Th

a

e

Tiết diện quy Ước
c/2

c/2

x

1

o

Biểu đồ áp lực
Q

Khi c < 3a

p1 =

c

p1

p2

c
Q
p2 =

p1

)
c
6e

(1+
c

Khi c > 3a

6e
(1-

(5-12)
)

c

p1 = 0

3a

p2

2Q

(5-13)

p2 =
3a

BM Cụng Trỡnh

XDC-155


Bài giảng xây dựng cầu

Trong cỏc cụng thc trờn, Q, a, e, c nh hỡnh v.
2-Khi KCN ta 1 phn trờn nn ng u cu v trờn tr tm.
Tit din quy c: Hỡnh ch nht, cnh theo trc Oy cú chiu rng bng 1 n v, cnh
theo trc Ox cú chiu di l c1 v c2 ..., O l trng tõm tit din quy c, nh hỡnh v.
Khong cỏch t im A n im O:
ao

a .c
c

i

i

(5-14)

i

ai L khong cỏch t A n trng tõm cỏc din tớch ci tng ng.
Mụ men quỏn tớnh ca tit din quy c, ly i vi trc Oy:
J

1
ci3 ci .(ai ao ) 2

12

(5-15)

S tớnh toỏn:

Q
L/2

L/2

Th

Tk
A

B
y
Trụ tạm

Tiết diện quy Ước
o1

o2

O

c1

1

x

c2

a1
a2
ao

e

Biểu đồ áp lực
p1
BM Cụng Trỡnh

p2

p3

p4

XDC-156


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

Áp lực phân bố trên đường lăn tại điểm có toạ độ x:
px 

Q
Q.e

.x
 ci J

(5-16)

Trong đó:
x – Toạ độ điểm cần tính áp lực
Trong công thức (5-16), trước số hạng thứ 2, lấy dấu “ + “ khi điểm tính áp lực cùng phía
với hợp lực Q so với điểm O, và ngược lại ta lấy dấu “ - “ khi điểm tính áp lực khác phía
với hợp lực Q so với điểm O.
Như vậy sẽ có thể xảy ra trường hợp p1 < 0 (nền đường chịu kéo). Nhưng nền đường
không thể chịu kéo, tức là ta chỉ xét biểu đồ áp lực mang dấu “ + “. Khi đó sẽ có sự phân
bố lại áp lực để cho p1 = 0 và ta dùng phương pháp thử dần để xác định ao và các giá trị áp

lực p2 , p3 ...

4.6.4 Tính toán số lượng con lăn trên đường lao kéo.

1-Trường hợp đường lăn liên tục.
Số lượng con lăn tính cho 1m dài đường lăn:
n

Kn  p
m R

(5-17)

Trong đó:
n - Số lượng con lăn trên 1m dài cầu
m - Số đường ray ít nhất trong hai đường lăn
Kn - Hệ số phân bố áp lực không đều, Kn = 1,25.
p - Áp lực trên 1m dài đường lăn, xác định theo (5-12), (5-13) và (5-16)
R - Khả năng chịu cắt của con lăn ở chỗ tiếp xúc giữa con lăn với đường ray. Theo
điều 5-80 Quy trình thiết kế Công trình và thiết bị thi công, R được lấy theo bảng sau:
Bảng 4.1
R (Tấn)
Đường kính con lăn (mm) Với Ray Với I550 và lớn hơn
80
3
7,5
BM Công Trình

XDC-157

Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

100
120
140

5
6
8

10
11
13

Chú ý:
- Áp lực trên 1m dài đường lăn (p), xác định theo (5-12), (5-13) và (5-16) là tính cho
cả hai dàn. Nếu bố trí hai đường lao kéo dưới hai dàn thì áp lực đó phải chia làm đôi. Khi
đó số con lăn tính theo (5-17) được gọi là: số con lăn trên 1m đường lăn tính cho 1 đường
lăn.
- Số lượng con lăn là số nguyên bé nhất thoả mãn (5-17). Và số con lăn toàn cầu
được cộng thêm 2 con để dự trữ.
2-Trường hợp đường lăn gián đoạn.
Số lượng con lăn cho một thuyền lăn:
n

K n  P1
m R

(5-18)

Trong đó:
n - Số lượng con lăn trên một thuyền lăn
P1 - Tải trọng tác dụng lên 1 thuyền lăn. P1 được tính bằng diện tích biểu đồ áp lực
tác dụng lên thuyền lăn đó.
Số lượng con lăn là số nguyên bé nhất thoả mãn (5-18) và được cộng thêm 1 con để dự trữ.
4.6.5 Tính toán ổn định chống lật khi lao kéo dọc.

Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật khi đầu mút của KCN có độ hẫng lớn nhất.
Giả sử một KCN đang ở vị trí như hình vẽ:
Q - Trọng lượng dàn cần kéo.
L - Chiều dài của dàn
P - Trọng lượng đối trọng
Pc - Trọng lượng cần cẩu
Sơ đồ tính toán:
Pc

P

b

a

Q/L

A

lt /2

lt /2

lt

BM Công Trình

C

B

O

lh

XDC-158


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

Điểm mút của dàn
Điểm gây lật
Điểm mút đầu hẫng lớn nhất
O - Điểm tính toán
Các ký hiệu khác như trên hình vẽ.
Điều kiện ổn định:

M l 1,1Q.e  W .h

 m  0,8
Mg
0,9Q. y

Chú ý:
1-Các tải trọng gây lật được nhân với hệ số siêu tải 1,1. Các tải trọng giữ ổn định
được nhân với hệ số siêu tải 0,9.
2-Một số ý kiến khác đưa ra cách tính toán ổn định chống lật như sau:
Trong đó:
e - Độ lệch tâm, là khoảng cách từ điểm đặt của hợp lực thẳng đứng, đến trọng tâm
của tiết diện quy ước.
y - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện quy ước đến điểm lật.
W.h - Mô men gây lật do tải trọng gió dọc phương lao kéo.
Ví dụ :
Một kết cấu nhịp cầu thép dài L = 60m, tải trọng rải đều trên toàn kết cấu nhịp là q =
5T/m, được lao kéo dọc trên con lăn. Cho lực gió bằng 0. Hãy kiểm tra điều kiện ổn định
chống lật khi kết cấu nhịp ở vị trí như hình vẽ sau:
60m

Q=300T
Th

Tk
A

C

B

37m

23m

q=5T/m

a/

A

lt /2

lt /2
37m
b/
1

C

B

O

Q=300T

lh
23m

e

O
y
c

BM Công Trình

XDC-159


Bµi gi¶ng x©y dùng cÇu

Giải
Theo công thức (5-19) và theo sơ đồ tính như hình b/, ta có:
L c
1,1 (  )
1,1Q.e  W .h
2 2  0,76  m  0,8

0,9Q. y
0,9  18,5

4.7 Sơn cầu thép và làm mặt cầu

a,Sơn cầu thép
Yêu cầu sơn:
+ Bảo vệ được kết cấu trong điều kiện xấu nhất có thể sẩy ra.
+ Trong thành phần không có thành phần ăn mòn kim loại.
+ Có thể dát thành mỏng trên bề mặt kim loại, bám chăt vào bề mặt kim loại không cho
nước thấm qua.
+ Có đủ độ bền chống lại va đập thông thường.
Trình tự sơn kết cấu nhịp:
+ Đánh gỉ
+ Bả matit vào khe hở giữa các bản thép
+ Lau sạch bề mặt
+ Sơn lót.

+ Sơn phủ
b, Làm mặt cầu
4.8 XD cầu thép liên hợp BTCT.

Bao gồm hai việc chính:
- Lắp đặt KCN
- Lắp đặt hoặc thi công tại chỗ bản mặt cầu BTCT.
4.8.1 Lắp đặt KCN

Căn cứ vào kết cấu công trình và điều kiện thực tế nơi thi công mà lựa chọn một
trong các phương pháp sau đây sao cho hợp lý và kinh tế nhất:
Dùng cần cẩu.
Lao dọc KCN.
Lao ngang KCN
Lắp dựng KCN trên đà giáo.
Chở nổi KCN.

BM Công Trình

XDC-160