Bai giang ve Lap tren Da giao di dong-GS Trung2014

Bai giang 2 - Giáo su Nguyen viet Trung

Công nghệ thi công cầu BTCT DƯL phân đoạn lắp ghép
trên đà giáo di động

2.1. Đặc điểm công nghệ thi công cầu BTCT DƯL phân đoạn lắp ghép trên
đà giáo di động.
Hệ thống đà giáo di động động lắp ghép các phân đoạn dầm có khả năng xây
dựng các cầu ở khẩu độ trung bình, chiều dài và chiều cao cầu lớn bằng ph-ơng
pháp lắp các phân đoạn thành từng nhịp một, đáp ứng mọi điều kiện địa hình, địa
chất, thuỷ văn công trình.
Với hệ thống đà giáo di động có thể giảm tối đa giá thành lắp dựng và thời
gian chu kỳ thi công bằng việc di chuyển toàn bộ hệ thống đà giáo đã đ-ợc lắp đặt
từ nhịp đầu tiên đến các nhịp tiếp theo vì có tính chu kỳ và tuần hoàn. Vì vậy, sau
khi thi công nhịp đầu tiên hoàn thành thì các nhịp tiếp theo thi công sẽ rất đơn giản
bởi trình độ tay nghề của kỹ s- và công nhân tăng lên. Đặc biệt bằng việc áp dụng
hệ thống đà giáo di động, hệ thống giao thông d-ới cầu đ-ợc đảm bảo thông suốt
trong quá trình xây dựng.
Công nghệ thi công dầm cầu BTCT phân đoạn theo ph-ơng pháp lắp ghép
trên đà giáo di động (LG-Launching Gantries) còn khá mới mẻ và mới đ-ợc giới
thiệu b-ớc đầu vào Việt Nam. ở các n-ớc phát triển, các công ty đi đầu về công
nghệ này nh- sau: Trukturas và NRS của Nauy, RoRo của CHLB Đức, Freyssinet
của Pháp, VSL của Thuỵ Sỹ mỗi công ty đều có bề dầy kinh nghiệm về công nghệ
thi công dầm cầu BTCT phân đoạn theo ph-ơng pháp lắp ghép trên đà giáo di động.
Mỗi công ty có điểm mạnh riêng và họ đi sâu vào nghiên cứu phát triển hoàn thiện
công nghệ theo h-ớng cải tiến một số chi tiết về cấu tạo hệ đà giáo, về ứng dụng các
thiết bị kỹ thuật để đà giáo ngày một hoàn thiện hơn. Nh-ng vẫn phải dựa vào
nguyên lý và trình tự chung của quy trình công nghệ, để nắm bắt đ-ợc các đặc điểm
chủ yếu của công nghệ, đề tài tiến hành nghiên cứu công nghệ của 02 công ty hàng
đầu đã nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ này là Trukturas và NRS của
Nauy. Việc nghiên cứu công nghệ tập trung vào các đặc điểm cơ bản sau:

+ Tính năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của công nghệ.


+ Các bộ phận cơ bản của đà giáo.
+ Tổng hợp các thiết bị chủ yếu và giá thành nhập công nghệ.
+ Công nghệ chế tạo các phân đoạn dầm đúc sẵn.
2.2. Tính năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của công nghệ.
2.2.1. Các tính năng cơ bản của công nghệ.
Với đặc điểm trọng l-ợng của hệ thống đà giáo gọn, nhẹ, dễ dàng tháo lắp
trong quá trình thi công cùng với sự trợ giúp đặc biệt của hệ thống thuỷ lực (hệ
thống nâng, đẩy, vi chỉnh cao độ, lắp ghép các phân đoạn dầm) d-ới hệ thống đà
giáo di động (LG-Launching Gantries).

Hình 2.1 - Hệ thống các kích thuỷ lực
Những tính năng nổi bật của đà giáo di động:
Có khả năng sử dụng lại hệ thống thiết bị cho từng nhịp với chu trình công
nghệ có tính chu kỳ và tuần hoàn lặp đi lặp lại tạo ra sự vận hành thuần thục cho
nhân lực. Vì vậy, trình độ tay nghề của kỹ s- và công nhân tăng lên sẽ đem lại sự
chuẩn xác trong công nghệ, hiệu quả về kinh tế, đáp ứng năng suất và tiến độ công
trình.


Hình 2.2 - Thi công có tính chu kỳ và đảm bảo giao thông
Hệ thống đà giáo di động đ-ợc lắp đặt trên các mố trụ hoặc trên dầm đã thi
công xong và cứ tuần tự thi công từng nhịp một, do đó ít phụ thuộc vào điều kiện thi
công bên d-ới cầu. Vì vậy, công nghệ này đảm bảo đ-ợc khoảng không bên d-ới
cho các ph-ơng tiện giao thông, đặc biệt là trong các thành phố lớn với mặt bằng thi
công chật hẹp với mật độ giao thông dày đặc, yêu cầu về môi tr-ờng đô thị cao.
Dễ dàng áp dụng cho các cầu với các loại sơ đồ kết cấu nhịp đơn giản hay
liên tục, các loại mặt cắt ngang hộp đơn hay hộp kép và các loại khẩu độ nhịp với

chiều dài nhịp từ 40-60m. Chiều dài cầu th-ờng đ-ợc áp dụng từ 6 nhịp trở lên.
Trong tr-ờng hợp chiều dài cầu lớn có thể triển khai thi công nhiều mũi bằng việc
bố trí thêm nhiều hệ thống đà giáo di động.
Với đặc điểm thi công các phân đoạn dầm đúc sẵn đ-ợc lao lắp d-ới đà giáo
vào vị trí, sau đó căng cáp DƯL liên kết các phân đoạn với nhau tạo thành kết cấu
nhịp, do vậy thời gian thi công nhanh, chu trình thi công một nhịp trong thực tế đạt
đ-ơc là 2-3 ngày/1nhịp.
Hệ đà giáo có cấu tạo các chốt đặc biệt có khả năng thi công các cầu nằm
trên đ-ờng cong với bán kính nhỏ nhất tới R=75m.
Độ võng lớn nhất của hệ dầm chính: fmax = L/500.
Trọng l-ợng lớn nhất của 1 phân đoạn dầm: 80 tấn.


Hình 2.3 - Đà giáo có khả năng thi công cầu cong có bán kính nhỏ tới 75m
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của công nghệ.
Hệ đà giáo di động dùng lao lắp các phân đoạn dầm (LG-Launching
Gantries) đ-ợc phân thành 02 loại dựa trên mối t-ơng quan giữa cao độ hệ đà giáo
và cao độ kết cấu nhip:
-

Hệ đà giáo chạy trên (Overhead launching gantry).

-

Hệ đà giáo chạy d-ới (Underlung launchinh gantry).

2.2.2.1 Hệ đà giáo chạy trên:
Các hình vẽ thể hiện cấu tạo mặt cắt dọc và mặt cắt ngang của hệ thống thiết
bị công nghệ dùng cho giải pháp treo trên.
Mặt đứng

Cẩu trục tự hành
Dàn chính

Mũi dẫn

Mũi dẫn

Trụ tạm
Dầm đã thi công

Các đốt dầm đang thi công
Trụ cầu

Trụ cầu
Cáp treo dầm

Hình 2.4 - Cấu tạo chung của hệ thống treo trên

Trụ cầu


1. Cẩu trục tự hành
2. Hệ giàn chủ
3. Dầm chủ
4. Trụ cầu
5. Xà ngang

Hình 2.5 - Mặt cắt ngang của hệ thống treo trên
Hệ đà giáo chạy trên là hệ đặt cao bên trên kết cấu nhịp và truyền tải trọng của
hệ đà giáo trực tiếp xuống kết cấu nhịp và đỉnh trụ. Đặc tr-ng của loại đà giáo này là

hệ giàn chính và mũi dẫn đ-ợc lao trên 2 dầm đỡ chính: dầm đỡ sau đặt trên dầm của
nhịp đã lao lắp phía trên đỉnh trụ, dầm đỡ tr-ớc đặt trực tiếp trên đỉnh trụ hoặc cũng
đặt trên phân đoạn dầm đã lắp tr-ớc trên đỉnh trụ. Các phân đốt dầm khi lắp ghép
đ-ợc nâng lên nhờ hệ Palăng cáp (hoặc thanh Bar CĐC) cho đến khi căng cáp DƯL
dầm chủ.
Do hệ giàn chính và mũi dẫn chạy trên kết cấu nhịp nên ở hai đầu mũi dẫn
tr-ớc và sau đ-ợc cấu tạo các hệ kích chống đặc biệt xuống đỉnh trụ và kết cấu nhịp
để phục vụ điều chỉnh cao độ đà giáo tr-ớc và trong khi lắp ghép các phân đốt dầm,
ngoài ra còn phục vụ trong quá trình lao dọc đà giáo.

Hình 2.6-Dầm đỡ tr-ớc đặt trên đỉnh trụ
dầm

Hình 2.7-Dầm đỡ tr-ớc đặt trên


Biện pháp thi công nh- hình 2.6: dầm đỡ tr-ớc có cấu tạo cao hơn dầm đỡ
sau chống trực tiếp xuống xà mũ trụ, các đốt dầm đ-ợc lắp hết toàn bộ một nhịp và
căng cáp DƯL liên tục tạo thành nhịp cầu gối lên xà mũ trụ. Do vậy xà mũ trụ phải
đủ rộng để vừa đỡ dầm đỡ tr-ớc vừa đỡ một dầu nhịp cầu.
Biện pháp thi công nh- hình 2.7: Đốt dầm trên đỉnh trụ đ-ợc lắp tr-ớc và cố
định chắc chắn trên đỉnh trụ tao mặt bằng cho dầm đỡ tr-ớc (cấu tạo t-ơng tự dầm
đỡ sau). Có thể lắp các đốt cân bằng qua đỉnh trụ tr-ớc rồi mới lắp các đốt giữa nhịp
sau để giảm tại trọng lên hệ đà giáo hoặc lắp bình th-ờng từng nhịp rồi căng cáp
DƯL liên tục tao thành nhịp cầu. Với biện pháp này có thể giảm tải trong lên hệ đà
giáo (cho cáp nhịp cầu L>50m), cấu tạo thành trụ mảnh hơn không có xà trụ nh-ng
phải cấu tạo các mối nối -ớt.
Chu trình công nghệ:
B-ớc 1: Lắp đặt giàn chính và mũi dẫn của hệ đà giáo trên nhịp đầu tiên bằng
cần Cẩu và trụ tạm. Căn chỉnh tim của hệ đà giáo điều chỉnh cao độ xe, sau đó gông

giữ ổn định.

Trụ cầu

B-ớc 2: Các phân đoạn dầm đã đ-ợc đúc sẵn đ-ợc chở ra vị trị lắp ghép bằng
xe chuyên dụng. Cẩu trục tự hành chạy trên cẩu phân đoạn dầm đ-a lắp vào vị trí.
Cẩu trục tự hành


Hình 2.8- Xe chuyên dụng chở dầm

Hình 2.9- Cẩu dầm lắp vào vị trí

B-ớc 3: Căng cáp DƯL để liên kết phân đoạn dầm sau với phân đoạn dầm
tr-ớc. Các giai đoạn cứ lần l-ợt nh- thế đến phân đoạn dầm cuối cùng của nhịp, ta
tiến hành căng các bó cáp DƯL của nhịp đầu tiên đó.
Cẩu trục tự hành

Hình 2.10- Căn chỉnh tim hệ đà giáo và cao độ
B-ớc 4: Sau khi đã căng kéo DƯL nhịp đầu tiên xong, tiến hành giải phóng
các thanh treo hoặc kích đỡ đốt dầm và di chuyển hệ đà giáo tới nhịp thi công tiếp
theo với chu trình nh- trên. (Mô tả quá trình di chuyển của hệ đà giáo: Đẩy hệ đà
giáo cho đến khi mũi dẫn tiếp cận đ-ợc với trụ của nhịp tiếp theo, tiến hành chống


mũi dẫn và lắp hệ dầm đỡ trên trụ. Sau đó tiếp tục đẩy hệ giàn cho đến vị trí có thể
tháo đ-ợc hệ dầm đỡ sau và lắp hệ dầm đỡ mũi dẫn sau và hệ dầm đỡ sau).

lắp dầm đỡ
trên trụ

Nhịp 1

Nhịp 2

dầm đỡ sau

Chống mũi dẫn

Nhịp 1

Nhịp 2

2.2.2.2 Hệ đà giáo chạy d-ới:
Hệ đà giáo chạy d-ới tựa trên các giá đỡ công xôn đ-ợc mở rộng từ thân trụ,
do vậy cao độ của hệ đà giáo có thể ngang bằng hoặc thấp hơn cao độ kết cấu nhịp.
Đặc tr-ng của loại hình này là phải thi công các giá đỡ công xôn mở rộng từ thânh
trụ làm điểm tựa cho hệ dầm chính và mũi dẫn lao phía trên. Dầm chính có cấu tạo
các tay đỡ tạo điểm tựa giữ các phân đoạn dầm khi lao lắp. Các điểm tựa này có thể
điều chỉnh vị trí và cao độ bằng kích thuỷ lực và các tấm đệm để đảm bảo vị trí yêu
cầu khi lao lắp và căng cáp DƯL liên tục các đốt dầm.

Hình 2.11-Cấu tạo hệ đà giáo chạy d-ới
Đối với hệ đà giáo chạy d-ới, hệ dầm chính và mũi dẫn lao trực tiếp trên các
bàn lăn đặt trên giá đỡ công xôn nên mũi dẫn có cấu tạo uốn cong lên theo chiều
đứng từ 70 100m để thuận tiện trong quá trình lao dọc khi mũi dẫn tiếp xúc vào
bàn lăn. Với loại hình này, tĩnh không d-ới cầu bị hạn chế một phần do kết cấu giá
đỡ công xôn mở rộng trụ và hệ đà giáo chạy d-ới.

Hình 2.12-Hệ đà giáo chạy d-ới
2.2.2.3 Các phần cơ bản của hệ đà giáo.
Cấu tạo của hệ thống đà giáo gồm có các bộ phận cơ bản sau:
+ Hệ giàn chính, dầm chính (Main truss, Main girder).
+ Mũi dẫn (Nose truss).
+ Cổng trục lao lắp đốt dầm (Crane).
+ Hệ dầm đỡ, giá đỡ công xôn (Suport beam, Bracket).
+ Hệ thống kích đẩy lao dọc đà giáo (Launching system).
2.2.2.4 Hệ giàn chính, dầm chính.

Hình 2.13- Giàn chính của hệ đà giáo chạy trên


Hình 2.14- Dầm chính của hệ đà giáo chạy d-ới
Với yêu cầu giàn chính hay dầm chính phải đảm bảo độ cứng để chịu tĩnh tải
các phân đoạn dầm, có thể lao đẩy dọc giàn trên các trục lăn và tự nó phải làm
đ-ờng lăn cho cổng cầu di chuyển bên trên. Do vậy, có thể cấu tạo chúng ở giàn
thép không gian (đối với hệ đà giáo chạy trên) hay dạng dầm hộp thép (đối với hệ đà
giáo chay d-ới). Thông th-ờng hệ giàn thanh không gian có biên cứng song song
đ-ợc sử dụng phổ biến để làm thanh giàn chính vì chúng có nh-ng -u điểm nh-:
Trọng lượng nhẹ, dễ thao tác thi công, dễ lắp dựng tại hiện trường Hệ gồm có 2
giàn chạy 2 bên, mỗi giàn phải tự đứng thẳng ổn định trên mặt cắt ngang, giàn có
cấu tạo mở rộng chân thành hình tam giác với hai thanh mạ hạ.
Tuỳ theo yêu cầu khẩu độ nhịp, bề rộng mặt cầu, các yếu tố này sinh ra tải trọng
lên hệ đà giáo lớn hay nhỏ, từ đó hệ giàn chính có cấu tạo phù hợp, phải đạt các chỉ
tiêu kỹ thuật về chiều dài, độ cứng
Mặt đứng
B
3500

53000
3500

3500

3500

3500

3500

Mặt cắt B-B
3500

3500

3500

3500

3500

3500

3500

2000

400
600

240

4400
5600

5000
5680

5680
4400
600

B

2850

Mặt bằng

Hình 2.15- Cấu tạo hệ giàn chính đà giáo chạy trên

600

3500

600

2000


2.2.2.5 Mũi dẫn

Hai đầu giàn chính đ-ợc nối với hệ mũi dẫn gồm có:
+ Mũi dẫn tr-ớc (Front nose truss).
+ Mũi dẫn sau (Rear nose truss).
T-ơng tự giàn chính, mũi dẫn cũng cấu tạo dạng giàn thanh không gian có biên
cứng song song. Với đặc điểm t-ơng đồng về quy trình thi công và sơ đồ chịu lực,
cấu tạo chung mũi dẫn của hệ đà giáo chạy trên và hệ đà giáo chạy d-ới hoàn toàn
giống nhau. Riêng ở đầu mũi dẫn có cấu tạo khác biệt giữa hai loại hình chạy trên
và chạu d-ới để phù hợp cho công tác lao dọc hệ đà giáo.
Mũi dẫn hệ đà giáo chạy trên: Do hệ giàn chính và mũi dẫn chạy trên cao bên
trên kết cấu nhịp nên ở hai đầu mũi dẫn tr-ớc và sau đ-ợc cấu tạo các hệ kích chống
đặc biệt xuống đỉnh trụ hoặc kết cấu nhịp để phục vụ trong quá trình lao dọc đà
giáo. Bố trí chung của hệ kích chống đ-ợc mô tả hình 2.16
Mặt đứng
3500

30800
3500

Mặt cắt B-B
3500

3500

3500

2500 800

400

4550

240
2850

B

450

3500

5500

3500

5125
5680

3000

500

B

Mặt bằng

Hình 2.16- Cấu tạo mũi dẫn đà giáo chạy trên
Mũi dẫn hệ đà giáo chạy d-ới: Do hệ giàn chính và mũi dẫn lao trực tiếp trên
các bàn lăn đặt trên đà giáo đỡ công xôn nên mũi dẫn phía tr-ớc có cấu tạo uốn
cong lên theo chiều đứng từ 70-100m để thuận tiên trong quá trình lao dọc khi mũi
dẫn tiếp xúc vào bàn lăn. Cấu tạo cơ bản của hệ kích chống đ-ợc mô tả hình 2.17

3000

3000

Mặt đứng

4x2600=10400

3000

5x2600=13000

600

27000

1800

1800

Mặt bằng

2600

2600

2600

2600

435
3000

2600

2600

2600

2600

2600 600

Hình 2.17- Cấu tạo mũi dẫn đà giáo chạy d-ới
2.2.2.6 Hệ dầm đỡ, giá đỡ công xôn
Hệ dầm đỡ đà giáo chạy trên.
Hệ dầm đỡ th-ờng có cấu tạo dạng dầm hộp thép, tuỳ theo đặc điểm chi tiết của
công nghệ, hệ dầm đỡ gồm có:
+ 01 dầm đỡ tr-ớc (Front support beam)
+ 01 dầm đỡ sau ((Rear support beam)
Các dầm đỡ đ-ợc đặt trên đỉnh trụ hoặc trên mặt cầu phía trên đỉnh trụ thông qua
các ụ chống, kích thuỷ lực và các tấm đệm để điều chỉnh đảm bảo mặt dầm đỡ luôn
nằm ngang.
Tuỳ theo bề rộng cầu và chiều dài nhịp mà ta có tĩnh tải các đốt dầm, trọng
l-ợng hệ đà giáo, từ đó quyết định độ cứng của dầm đỡ. Thông th-ờng dầm đỡ có
tiết diện ngang hình hộp với kích th-ớc:
Chiều rộng: 0.5 m- 0.8 m, chiều cao 1.6m- 2.6m;
-

Dầm đỡ tr-ớc

Dầm đỡ tr-ớc đ-ợc giữ trên đỉnh trụ bằng kích thuỷ lực 600 tấn tại hai điểm kê,
mỗi điểm có 2 kích đối xứng qua tim dầm đỡ. Hình 2.18 Mô tả bố trí chung của
dầm đỡ tr-ớc.


Dầm đỡ tr-ớc

Dầm đỡ sau

Kích nâng
Trụ Cầu

Hình 2.18- Cấu tạo dầm đỡ tr-ớc
-

Hình 2.19- Cấu tạo dầm đỡ sau

Dầm đỡ sau:
Tại hai điểm kê chính ở hai đầu ngoài cùng, dầm đỡ sau tựa lên mặt cầu

thông qua 4 kích thuỷ lực 500 tấn, mỗi điểm có 2 kích đối xứng qua tim dầm đỡ
Hình 2.19 mô tả bố trí chung của 1 dầm đỡ sau, ở đáy có thêm hai điểm kê phụ
trong sử dụng 4 kích 250 tấn.
Với yêu cầu đặc tr-ng của công nghệ lao dọc hệ đà giáo, cần phải có 2 dầm
đỡ sau để thay đổi trong quá trình lao dọc. Tại thời điểm đầu mũi dẫn tr-ớc vừa lao
đến trụ tr-ớc và chống kích lên trụ tr-ớc để giữ ổn định, phải tiến hành tháo hệ dầm
đỡ tr-ớc từ trụ sau chuyển lên trụ tr-ớc. Do vậy, phải lắp đặt thêm 1 dầm đỡ sau vào
sát bên dầm đỡ tr-ớc, tr-ớc khi chuyển dầm đỡ tr-ớc đi.

-

Hệ giá đỡ công xôn đà giáo chạy d-ới.
Hệ giá đỡ công xôn đ-ợc neo giữ vào thân trụ để mở rộng thân trụ ra hai bên

theo ph-ơng ngang cầu, tạo mặt bằng cho bàn lăn và kích đỡ hệ đà giáo. Hình 2.20 thể
hiện giá đỡ công xôn mở rộng trụ. Hai giá đỡ công xôn đối xứng hai bên đ-ợc lắp vào
các mấu neo chờ sẵn trên thân trụ và đ-ợc gông cứng với nhau bằng hệ thống các thanh
Bar CĐC.
mặt đứng

Thanh Bar CĐC
Thanh Bar CĐC
mặt bằng


Hình 2.20- Cấu tạo đà giáo mở rộng trụ
2.2.2.7 Cổng lao lắp các đốt dầm.

Hình 2.21- Cổng lao lắp của đà giáo lắp trên và d-ới
Cẩu cổng có tác dụng nâng các phân đoạn dầm và đ-a vào đúng vị trí của kết
cấu nhịp. Đ-ờng ray chạy dọc cho cẩu cổng chính là mạ trên của hệ đà giáo di dộng.
Hệ thống cẩu bên trên có thể di chuyển theo ph-ơng ngang để điều chỉnh vị trí các
phân đoạn dầm.
Đối với tr-ờng hợp các phân đoạn dầm đ-ợc xe vận chuyển chở ra trên các
nhịp đã thi công xong, hệ cẩu cổng phải di chuyển về phía mũi dẫn sau để nhấc đốt
dầm từ mặt cầu đã thi công tr-ớc. Để có thể đ-a ra phía tr-ớc, các đốt dầm phải ở vị
trí xoay dọc theo tim cầu để di chuyển ở khoảng trống giữa hai giàn chính. Khi tới vị
trí đốt dầm phải đ-ợc hạ thấp phía d-ới hệ giàn chính rồi mới xoay ngang và đ-ợc
nâng lên vào đúng vị trí yêu cầu. Do vậy, các đốt dầm khi lao lắp đ-ợc treo d-ới cẩu

cổng qua bộ phận mâm xoay có khả năng quay các đốt dầm theo ph-ơng ngang.
Cẩu trục đ-ợc bố trí tr-ợt dọc ở phía trên theo hệ dầm cứng dùng để cẩu lắp,
vận chuyển các phân đốt dầm vào vị trí. Thông th-ờng các phân đốt dầm đ-ợc vận
chuyển từ nhà máy hay bãi đúc dầm đến phần đầu của kết cấu nhịp đã đ-ợc thi công
hoặc ngay d-ới vị trí lắp ghép. Các vị trí này phải nằm trong phạm vi hoạt động của
cẩu trục. Cấu tạo của hể cẩu trục bao gồm các bộ phận chính sau:
+ Hệ Motor tời kéo là bộ phận động lực chính để nâng hạ phân đốt dầm. Hệ
hoạt động theo nguyên tắc motor thuỷ lực hay motor điện.


Hệ khung ngang có tác dụng đỡ hệ motor tời kéo ở chính giữa và có hệ thống bánh
xe hai bên để giúp hệ cẩu trục tr-ợt dọc trên chiều dài dầm cứng. Trong công nghệ
treo trên hệ khung ngang có cấu tạo nh- một dầm ngang, chan của khung là thệ
thống bánh xe lăng trên ray.
+ Hệ cáp và puli có tác dụng treo và tham gia vào công tác nâng hạ các
phận đốt dầm chủ thể.
+ Hệ dầm ngang d-ới là bộ phận liên kết hệ cáp treo với phân đốt dầm đúc
sẵn. Hệ dầm ngang d-ới có cấu tạo khớp xoay ngang để dễ dàng vận chuyển và lắp
ghép phân đốt dầm.
2.2.2.8 Hệ thống kích đẩy lao dọc đà giáo.
Sau khi thi công hoàn tất một nhịp, các liên kết treo giữ hay chống đỡ các
phân đoạn dầm đ-ợc tháo dỡ, hệ đà giáo đ-ợc hạ xuống các bàn lăn và lao dọc nhịp
tiếp theo bằng hệ thống kích đẩy gắn tại các dầm đỡ hay các giá đỡ công xôn. Mỗi
hành trình đẩy th-ờng là 1m.

Hình 2.22- Kích nâng và kích đẩy của đà giáo chạy d-ới
2.2.3 Tải trọng tác động, chịu lực và biến dạng của hệ dầm cứng.
Tải trọng th-ờng xuyên tác động lên hệ dầm cứng là tải trọng bản thân và các
chi tiết gia c-ờng phục vụ thi công. Tuy nhiên, phần tải trọng tác dụng đáng kể lên
hệ dầm cứng là tải trọng các phân đốt dầm đúc sẵn. Trọng l-ợng bản thân của hệ

dầm cứng khoảng 350T, tổng trọng l-ợng của các phân đốt bê tông trong một nhịp


lớn hơn 1000T. Tải trọng thi công phân bố đều lên hai dầm cứng hai bên. Tải trọng
tác dụng lớn nhất lên hệ là khi tất cả các phân đốt đ-ợc treo lên và chờ liên kết toàn
khối, lúc này dầm cứng làm việc nh- một dầm liên tục kê trên các gối là các trụ tạm
và trụ phụ.
Trong quá trình di chuyển dầm cứng làm việc theo sơ đồ công xôn với chiều
dài hẫng tối đa phụ thuộc vào vị trí bố trí mũi dẫn, trụ phụ và trụ tạm. Tuy hệ dầm
cứng chịu tải trọng nhỏ nh-ng khi di chuyển chịu biến dạng lớn, đặc biệt là giai
đoạn dầm có chiều dài hẫng tối đa. Để khắc phục vấn đề này có nhiều giải pháp
nh-ng tăng c-ờng độ cứng tổng thể của hệ dầm cứng cho tới khi độ võng của đầu
hẫng nằm trong phạm vi cho phép. Biện pháp này đơn giản nh-ng gây tốn kém vật
liệu vì vậy chỉ áp dụng để thi công các công trình cầu nhịp ngắn. Biện pháp mà các
hãng có nhiều kinh nghiệm trong chế tạo và thi công công nghệ đẩy lắp sử dụng là
cấu tạo phần mũi dẫn có dạng kết cấu giàn nhẹ nhằm tăng c-ờng chiều dài làm việc
công xôn của dầm cứng và tạo đ-ợc độ vồng ng-ợc có lợi lên phần chịu lực chính
của dầm thép. Ngoài ra, để làm giảm độ võng ở đầu hẫng của mũi dẫn có thể cấu tạo
kết cấu kích rút tại vị trí thang mạ th-ợng hay mạ hạ nào đó, th-ờng là trùng với vị
trí bố trí khớp quay ngang của hệ thống dầm cứng.
Để làm giảm chiều dài làm việc công xon của mũi dẫn tr-ớc và sau, ta có thể
dùng trụ tạm. Vì vậy, cần tính toán và xác định chính xác khả năng làm việc của nền
móng để khống chế. Trụ tạm đặt trên nền đất thiên nhiên hay d-ới sông nên có khả
năng bị lún. Trụ tạm có thể đ-ợc bố trí giữa nhịp chủ thể với số l-ợng một hoặc
nhiều trụ các đều nhau.


2.3. So sánh đặc điểm 2 giải pháp kỹ thuật của công nghệ
Giải pháp kỹ thuật treo trên

Giải pháp kỹ thuật đỡ d-ới

- Hệ dầm cứng đặt phía trên dầm chủ - Hệ dầm cứng nằm d-ới đáy dầm chủ
nên đảm bảo hoàn toàn tĩnh không thể và hệ trụ phụ gây ảnh h-ởng tĩnh
phía d-ới cầu, yêu cầu tĩnh không bên không ở d-ới cầu, yêu cầu tĩnh không
trên cao hơn.

bên trên thấp hơn.

- Không giới hạn bề rộng mặt cầu, có - Bề rộng mặt cầu bị giới hạn, khi thi
thể thi công cầu có nhiều dầm chủ công cầu có 2 dầm chủ song song trở lên
song song.

phải cấu tạo hệ trụ và dầm đỡ tạm.

- Hệ dầm cứng dạng dàn thép có cầu - Hệ dầm cứng dạng hộp thép có cấu tạo
tạo nhẹ, đơn giản

nặng nề, phức tạp hơn.

- Hệ dầm đỡ đ-ợc chế tạo định hình,

- Hệ trụ phụ đ-ợc chế tạo và lắp đặt phù

phù hợp với tất cả các kết cấu trụ.

hợp với mỗi loại kết cấu trụ. Trong tính

- Khả năng áp dụng thi công cầu cong toán kết cấu thân trụ phải xét tới tr-ờng
thấp hơn.

hợp lực thi công của trụ phụ ảnh h-ởng
đến trụ chính.
- Có khả nằng thi công cầu cong có bán
kính cong nhỏ đến 75 m.

Qua việc so sánh các đặc điểm kỹ thuật của 2 giải pháp trên ta thấy rằng mỗi
giải pháp đều có những -u điểm riêng và những hạn chế nhất định. Việc lựa chọn
giải pháp công nghệ nào cũng phải đ-ợc luận chứng kinh tế, kỹ thuật chính xác và tỉ
mỉ riêng. Tuy nhiên với các cầu trong thành phố thi giải pháp kỹ thuật treo trên có
lợi thế hơn do đảm bảo tĩnh không thông xe d-ới cầu, không cần giá đỡ công xon
mở rộng trụ và việc lao dọc hệ dầm cứng cũng thuận lợi.
2.4. Tính toán, thiết kế đà giáo giải pháp kỹ thuật treo trên.
2.4.1. Mục tiêu thiết kế.
Công nghệ thi công đẩy lắp tối -u nhất đối với các khẩu độ nhịp từ 40-50m,
vì vậy trong đề mục này đà giáo đ-ợc thiết kế phục vụ thi công cho khẩu độ nhịp L
= 45m với các số liệu sau:
-

Ph-ơng pháp thi công: thi công từng nhịp (span-span-span).


-

Bề rộng mặt cầu 12m.

-

Độ võng giới hạn f=L/500.

Hệ giàn đ-ợc thiết kế phải đạt đ-ợc các mục tiêu sau:
-

Lắp ráp dễ dàng tại hiện tr-ờng.

-

Đảm bảo khả năng thi công khẩu độ nhịp nhỏ hơn và một số mặt cắt ngang
thông dụng.

-

Đạt yêu cầu về độ cứng của hệ đà giáo.

-

Đạt yêu cầu về hiệu quả kinh tế.

2.4.2. Tính toán thiết kế
Với yêu cầu thiết kế cho khẩu độ nhịp L=45m, kết hợp với việc tham khảo
một số tài liệu của các hãng NRS, Strukturas, chọn các kích th-ớc cơ bản sau:
-

Loại hình dàn: Hệ đà giáo gồm 2 dàn chạy song song,
mỗi dàn đ-ợc cấu tạo dạng tam giác, có mặt cắt ngang nh- hình 2.23
Chiều cao dàn: H=5m

-

Chiều dài giàn chính: Ldc = 53 m

400
600

-

Chiều dài mũi dẫn:

5600

5000

-

4400

(2m+14x3.5m+2m)

600

240

Lmd = 27.5m (3m+7x3.5m)

2500
2850

Hình 2.23 - Mặt cắt ngang giàn
chủ

115700
552

53000

552

552

53000

552

30800
5000

30800

1000

27500

Hình 2.24 Mặt đứng và mặt bằng hệ dàn

27500

1000


2.4.3. Tải trọng tính toán

-

Tải trọng cẩu trục: Pct = 30 tấn.

-

Tải trọng phân đốt dầm bê tông: Với khẩu độ nhịp L = 45m, bề rộng cầu L =
12m, chọn mặt cắt ngang dầm bê tông nh- hình 2.25.
12000
5400

1607

1500

323

600

350
225

225

00
R4

R2
00
300

200

2100

1970

350

600

2730

2487

243

5460

Hình 2.25 Mặt cắt ngang đốt dầm chủ
Các đặc tr-ng hình học đ-ợc tính toán theo công thức tính cho một đa giác
kín theo toạ độ của các điểm góc của đa giác đo. Tiến hành chia tiết diện ngang
thành một đa giác khép kín và áp dụng các công thức tính đặc tr-ng hình học:
1 n
( X i .Yi1 X i1 .Yi ) .
2 i 1

-

Diện tích:

-

Toạ độ trọng tâm mặt cắt:

-

Mô men quán tính của tiết diện đối với trục trung hoà :

F=
Yc =

1 n
( X i .Yi1 X i1.Yi ).(Yi Yi1 )
6 F i 1

J=



1 n
( X i X i1 ). Yi3 Yi 2 .Yi1 Yi21.Yi
12 i 1



Nếu chọn chiều dài mỗi phân đốt dầm là 3m thì ta có:
Bề rộng cầu

Diện tích mặt

Trọng l-ợng

Mô men quán

Toạ độ trọng

(m)

cắt ngang (m2)

(tấn)

tính (m4)

tâm (m)

12

5.38

40.4

3.3

0.71

2.4.4. Thiết lập sơ đồ tính
Từ các giai đoạn thi công của công nghệ ta có các sơ đồ tính toán nh- sau:
Sơ đồ 1: Hệ giàn đang ở trạng thái lao lắp các phân đoạn dầm

Sơ đồ 1a: Sơ đồ tính khi giàn đang ở vị trí lắp ghép phân đốt dầm cuối cùng.
Vị trí tác dụng bất lợi nhất của giàn là khi cổng cầu di chuyển trên thanh mã th-ợng


đ-ợc coi nh- là tải trọng di động tác dụng xuống hệ giàn với trọng l-ợng của cổng
cầu cộng với trọng l-ợng phân đốt dầm.

Sơ đồ 1b: Sơ đồ tính khi giàn đang ở vị trí lắp ghép các phân đốt dầm. Lúc
này hệ giàn làm việc nh- một giàn không gian kê lên 4 điểm là 4 gối đỡ. Tải trọng
bao gồm tải trọng tích luỹ của các phân đốt dầm, tải trọng của cẩu trục mang phân
đốt dầm di chuyển đến vị trí lắp ghép. Tải trọng các phân đốt tác dụng lên các thanh
mạ hạ, còn tải trọng cẩu trục tác dụng lên các thanh mạ th-ợng tại vị trí lắp ghép
phân đoạn dầm cuối cùng.

Sơ đồ 2: Hệ giàn ở thời điểm lao dọc

Sau khi lao lắp và căng kéo xong cáp DƯL một nhịp, các thanh treo hay kích
đỡ các đốt dầm đ-ợc giải phóng, hệ đà giáo đ-ợc kích đẩy lao dọc tới vị trí kế tiếp.
Sơ đồ chịu lực bất lợi phải xét đến thời điểm tr-ớc khi mũi dẫn đặt lên đỉnh trụ kế
tiếp. Tải trọng tác dụng lúc này không có tĩnh tải các đốt dầm nữa mà chỉ có tĩnh tải
hệ giàn hoặc đà giáo và tải trọng cổng cầu di chuyển phía trên hệ đà giáo.
2.4.5. Chọn vật liệu và tiết diện các thanh trong giàn.
Tham khảo một số tài liệu của các hãng NRS, Strukras, cũng nh- kinh
nghiệm thiết kế chọn vật liệu và tiết diện cho kết cấu các thanh giàn nh- sau:
a. Chọn vật liệu cho kết cấu giàn:
-

Mô đun đàn hồi :

Et = 2.1x108 KN/m2, Hệ số poision :

=0.3


-

Trọng l-ợng riêng : =78.5 KN/m3

-

C-ờng độ thép: Rt = 4000 KN/m3

b. Tiết diện các thanh trong giàn

tf

Mặt cắt ngang tiết diện các thanh

tf

tw

h

h

tf

tw

b

b

b
Tiết diện hình hộp (1)
STT

Tên thanh

Tiết diện chữ I (2)
M.C

b

h

tw

tf

ngang

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

1

Mạ th-ợng giàn chính

(1)

32

60

2

2

2

Mạ hạ giàn chính

(1)

27

60

2

2

3

Thanh đứng giàn chính

(1)

24

24

1.2

1.2

4

Thanh xiên giàn chính

(1)

32

32

2

2

5

Thanh ngang giàn chính

(2)

15

24

1

1

6

Thanh xiên ngang

(2)

20

20

1.2

1.2

7

Mạ th-ợng mũi dẫn

(1)

32

45

2

2

8

Mạ hạ mũi dẫn (phía trong)

(1)

27

50

2

2

9

Mạ hạ mũi dẫn (phía ngoài)

(1)

12

24

1

1

10

Thanh xiên mũi dẫn

(1)

20

20

1

1

11

Thanh đứng mũi dẫn

(1)

16

16

1

1

12

Thanh ngang mũi dẫn

(2)

20

20

0.8

0.8

13

Thanh xiên ngang mũi dẫn

(2)

16

10

0.8

0.8

Trình tự tính toán dựa trên trình tự thi công chủ đạo sau:
Ph-ơng pháp thi công kết cấu cầu chính là ph-ơng pháp thi công theo công nghệ
lắp hẫng trên đà giáo. Bao gồm các b-ớc sau:
-

B-ớc thi công 1 - CS1: Thi công lắp đặt đà giáo, chỉnh cao độ và tim của đà giáo.
Gông chắc chắn đà giáo, tiến hành lao lắp các phân đoạn dầm.


-

B-ớc thi công 2 CS2: Xe chuyên dụng chở phân đoạn dầm ra vị trí, dầm đ-ợc
móc vào múp của cổng cầu và tời kéo dầm lên. Sau đó cổng cầu di chuyển theo
ph-ơng dọc cầu vào vị trí, tời hạ dầm xuống và lắp dầm vào vị trí. Treo dầm vào
dàn chính, chỉnh cao độ. Tháo múp ra khỏi phân đoạn dầm và cổng cầu lùi lại chở
phân đoạn dầm tiếp theo.

-

B-ớc thi công 3 CS3: Xe chuyên dụng chở phân đoạn dầm ra vị trí, dầm đ-ợc
móc vào múp của cổng cầu và tời kéo dầm lên. Sau đó cổng cầu di chuyển theo
ph-ơng dọc cầu vào vị trí, tời hạ dầm xuống và lắp dầm vào vị trí. Treo dầm vào
dàn chính, chỉnh cao độ, gông dầm mới lắp bằng thanh bar CĐC cả theo ph-ơng
dọc và ph-ơng ngang cầu. Tháo múp ra khỏi phân đoạn dầm và cổng cầu lùi lại
chở phân đoạn dầm tiếp theo.
- B-ớc thi công 4 đến b-ớc thi công 16 (CS4 CS16): Các b-ớc thi công đ-ợc lặp
lại b-ớc thi công 3.

- B-ớc thi công 17 (CS17): Sau khi lao lắp phân đoạn dầm cuối cùng căng cáp
DƯL trong và cáp DƯL ngoài, tháo cáp treo ra khỏi giàn chính. Hạ giàn chính
xuống hệ thống chuyển động, chuẩn bị di chuyển đà giáo sang nhịp tiếp theo. Lúc
này, hệ đà giáo đ-ợc tính toán giống nh- b-ớc thi công ban đầu.
2.4.6. Mô hình tính toán trên Midas Civil.

Mô hình giàn giai đoạn 1 (CS1)


M« h×nh giµn giai ®o¹n 2 (CS2)

M« h×nh giµn giai ®o¹n 3 (CS3)

M« h×nh giµn giai ®o¹n 16 (CS16)

M« h×nh giµn trong kh«ng gian


Mặt bằng đà giáo

Mặt bên đà giáo

Biến dạng giàn theo sơ đồ 1

ứng suất trong giàn


Ch-ơng 3: Nguyên tắc thiết kế và tính toán
3.1. Dạng kết cấu của dầm cầu lắp ghép
Kết cấu dầm cầu lắp ghép thuờng có dạng dầm hộp đơn hoặc dầm hộp có

s-ờn đứng ở giữa, cáp DƯL có thể đ-ợc bố trí bên trong bê tông dầm hoặc bên
ngoài bê tông dầm nh-ng vẫn trong lòng hộp. Kết cấu nhịp có thể giản đơn, liên tục
hoặc kết cấu khung (Khối trên trụ đ-ợc liên kết cứng vào trụ cầu hoặc khối trên trụ
đ-ợc cấu tạo ngay trong xà mũ cầu). Nếu áp dụng dạng kết cấu nhịp liên tục, nhánh
cầu th-ờng đ-ợc chia làm nhiều liên 1 liên khoảng 4 -5 nhịp liên tục, chiều dài 1
liên khoảng 200 -300 m - chiều dài này phù hợp để bố trí các khe co giãn.

Hình 3.1 : Tuyến đ-ờng sắt nội đô tại thành phố Seattle - Mỹ
Với những kết cấu nhịp giản đơn hay nhịp liên tục đ-ợc thi công bằng
ph-ơng án lắp ghép toàn nhịp (Span by - span), khẩu độ nhịp hợp lý nằm trong
khoảng 40 50 m, chiều cao của dầm hộp không đổi ( Hình 3.1).
Còn đối với những kết nhịp lắp ghép có khẩu độ >60 m, th-ờng đ-ợc áp dụng
công lắp hẫng cân bằng ( balanced cantilever erection technology), chiều cao dầm
đ-ợc thiết kế thay đổi thấp dần về phía giữa nhịp để phù hợp với đặc thù công nghệ thi
công.