Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép 2 - Chương 1: Cầu giàn thép (P6) cung cấp cho người học các kiến thức: Thi công cầu giàn thép, tính toán thi công cầu giàn thép. Hy vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên ngành Xây dựng dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ mơn Cầu Cơng trình ngầm Website: http://www.nuce.edu.vn Website: http://bomoncau.tk/ THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU THÉP 2 TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website mơn học: http://cauthep2.tk/ Link dự phịng: https://sites.google.com/site/tuyennguyenngoc/courses‐in‐ vietnamese/ cau‐thep‐2 Hà Nội, 11‐2014 Thi cơng cầu giàn thép (t.theo) • (2). Lắp ráp kết cấu nhịp theo p.pháp lắp hẫng – Phương pháp lắp hẫng thường áp dụng cầu có từ 2 nhịp trở lên có điều kiện địa hình, sơng nước khó khăn cho vấn đề thiết lập giàn giáo sàn đạo liên tục cầu 96 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Một số vấn đề phải giải lắp hẫng • Đảm bảo ổn định khơng bị lật • Đảm bảo chịu lực kết cấu đặc biệt làm việc khác dấu so với thiết kế chịu tải trọng khai thác – Nếu đoạn đường đầu cầu cho phép lắp hẫng sẵn trước nhịp dùng nhịp làm đối trọng để lắp hẫng nhịp thức. • Nhịp đối trọng lắp ráp thực lắp giàn giáo liên tục 97 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Trường hợp lắp nhịp đối trọng đoạn đường đầu cầu làm đoạn giàn giáo để lắp ráp phần nhịp làm đối trọng. • Đơi chất thêm tải để tăng đối trọng bảo đảm ổn định – Chiều dài đoạn hẫng lắp ráp định điều kiện ổn định điều kiện chịu lực kết cấu 98 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Có thể áp dụng số giải pháp sau cho phương pháp lắp hẫng: • Dùng cột dây căng để: (1) Giải vấn đề ổn định; (2) Giải vấn đề chịu lực; và (3) Điều chỉnh cao độ đầu nút • Gia cố để giải vấn đề chịu lực • Kích điểm kê trụ để đầu mút kết cấu gối lên trụ Kích 99 Thi cơng cầu giàn thép (t.theo) – Thông thường chiều dài đoạn hẫng khoảng (0.3‐0.5) L – Khi lắp hẫng cần phải đảm bảo nguyên tắc sau: • Phần kết cấu lắp ráp phải tam giác khép kín để khơng thể biến hình (cả giàn chủ hệ liên kết, hệ dầm mặt cầu…) • Thanh lắp trước không cản trở thao tác lắp sau • Mối liên kết nút không chậm 2 nút nút lắp tạm • Trong trường hợp cầu nhiều nhịp công tác lắp hẫng tiến hành từ 2 bờ vào hợp long sẽ địi hỏi độ xác cao. => Đơi để giảm bớt khó khăn, khi thiết kế sử dụng giải pháp lỗ đinh nửa nút hợp long sẽ khoan công trường vào công đoạn lắp ráp cuối 100 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Thi công cầu giàn thép (t.theo) • (3). Phương pháp lao kéo kết cấu nhịp vào vị trí cầu – Phương pháp có ưu điểm lớn rút ngắn thời gian thi cơng vì: • Song song với việc xây dựng mố trụ, công tác lắp ráp kết cấu nhịp tiến hành cơng trường • Sau hồn thành mố trụ đa kết cấu nhịp vào vị trí phương pháp lao kéo 101 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Đường lao cấu tạo đường lao cầu dầm. Tuy nhiên điều khác biệt đường lao đặt vị trí nút giàn chủ 102 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Kết cấu nhịp lắp ráp đường đầu cầu, sau lao vị trí theo đường tim cầu. => khi phương pháp lao gọi lao kéo dọc – Trường hợp thay kết cấu nhịp cầu cũ kết cấu nhịp phải lắp ráp ở bên (song song với tuyến cũ) để đảm bảo giao thông. => kết cấu nhịp lao kéo dọc lao ngang vào vị trí • Khi lao ngang vào vị trí thường thiết lập đường lao ở vị trí trụ mố. Nếu cần thiết mở rộng để dễ dàng cho cơng việc thao tác • Đường lao ngang thường đặt dầm ngang đầu nhịp 103 Thi công cầu giàn thép (t.theo) 104 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Khi lao dọc kết cấu nhịp có thời điểm đầu nhịp làm việc hẫng => để đảm bảo vấn đề ổn định chịu lực kết cấu cầu phải tính tốn áp dụng giải pháp tương tự phương pháp lắp hẫng • Trong lao kéo dọc cịn sử dụng mũi dẫn để vươn mũi dẫn xa mà khơng cần thiết cấu tạo nhiều trụ tạm (thậm chí không cần thiết lập trụ tạm số trường hợp) Mũi dẫn Mu~idâ~n 105 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Về mặt nguyên tắc, nếu cần đảm bảo vấn đề ổn định chống lật sử dụng đuôi dầm làm nhiệm vụ đối trọng – Trong phương pháp lao kéo dọc cịn sử dụng trụ để đỡ kết cấu nhịp. Tuy nhiên, phương pháp phức tạp ở giải pháp điều chỉnh liên tục cân trình lao nhằm đảm bảo áp lực lên con lăn đường lao 106 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Thi cơng cầu giàn thép (t.theo) • (4). Phương pháp lao kết cấu nhịp chở – Lao cầu phương pháp chở kinh tế phải lắp đặt nhiều nhịp điều kiện sông nước không cho phép thiết lập đường lao, trụ tạm để lao kéo – Áp dụng phương pháp chở thời gian thi cơng rút ngắn do có thể đồng thời vừa xây dựng mố trụ cầu vừa lắp ráp nhịp – Nơi lắp ráp kết cấu nhịp thường bố trí ở hạ lưu vị trí cầu để chở lên lắp đặt an toàn • Tốc độ chở tốc độ tàu lai dắt trừ tốc độ dịng nước • Nếu có cố khơng lo ngại va đập vào trụ cầu điều khiển 107 Thi công cầu giàn thép (t.theo) – Kết cấu nhịp sau lắp ráp hoàn chỉnh lao ngang đường trượt bến để phương tiện chở vào đón, nâng lên chở đặt vào vị trí cầu – Khi nâng cất kết cấu nhịp phao cần kể đến độ võng kết cấu nhịp gối đường lao, khi gối lên phao, khi lắp đặt trụ cầu… – Xử lý vấn đề nâng hạ kết cấu giải cách bơm hút nước khoang chứa phao chở – Để đảm bảo an tồn, tại vị trí bến lấy kết cấu vị trí lắp đặt kết cấu vào trụ cầu nên sử dụng hệ thống tời neo để dễ dàng xác lao lắp kết cấu nhịp. Hệ thống tời phải bao gồm tời kéo tời hãm 108 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Thi công cầu giàn thép (t.theo) (2). Chở kết cấu nhịp cầu vòm thép dây treo dạng lưới (1). Lắp dựng kết cấu nhịp cầu vòm thép dây treo dạng lưới 109 1.8. Tính tốn thi cơng cầu giàn thép • (1). Tính tốn thi công cầu giàn thép lắp hẫng – Nguyên tắc tính tốn thi cơng lắp hẫng • Kiểm tra ổn định chống lật • Kiểm tra điều kiện chịu lực giàn • Tính tốn trụ phụ Tính toán theo điều kiện chống lật – Gọi điểm O là điểm tựa để xét ổn định – Trường hợp sử dụng trụ phụ điểm O nằm gối kê trụ đoạn hẫng phải đảm bảo M giu M lat m Trong đó: • Mgiu = mơ men giữ cho kết cấu khỏi bị lật (=P.C) • Mlat = mơ men gây lật (=Ph.Ch + Pc.Cc) • m = hệ số an tồn (thường lấy m = 1.3) 110 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) – Khi tính trọng lượng kết cấu, cần cẩu tải trọng khác cần đưa vào hệ số tải trọng theo quy phạm thi cơng. Ngồi ra, tính tốn cịn xét tổ hợp tải trọng có lực gió thổi gây ổn định phương ngang kết cấu Tính tốn theo điều kiện chịu lực giàn – Các giàn phát sinh nội lực trình lắp hẫng. Tuy nhiên, thường cần kiểm tra giàn ở khoang có đoạn hẫng lớn (tức khoang giàn phía hẫng điểm tựa O) – Nội lực biên tính sau: N M lat h Trong đó: • Mlat = mơ men gây lật • h = chiều cao giàn 111 Tính tốn thi công cầu giàn thép (t.theo) – Nội lực xiên tính sau: D Ph Pc sin Trong đó: • Ph = trọng lượng phần hẫng • Pc = trọng lượng cần cẩu • α = góc nghiêng xiên – Chú ý: • Thơng thường, kết cấu giàn thường có 2 giàn chủ nên lực dọc tính cho đứng (N) và xiên (D) phải chia đôi (tức nhân với hệ số 0.5) • Tuy nhiên, có thể phải xét tới phân phối không 2 giàn chủ nên tính nội lực giàn chủ xét cách sử dụng hệ số 0.7 112 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) Tính trụ phụ – Để tính trụ phụ => cần phải xác định áp lực lên trụ phụ • Về nguyên tắc, áp lực truyền lên điểm kê tính theo sơ đồ giàn liên tục (coi dầm liên tục) hoặc giàn kê 2 gối để đơn giản hóa tính tốn thiên an tồn • Khi xem giàn giàn kê 2 gối gối trụ tạm, gối thứ hai chọn gối ở phần đoạn lắp bờ • Trường hợp có nhiều trụ tạm coi kết cấu giàn kê 2 gối, một gối trụ tạm xa gối ở phần lắp giàn bờ • Kết tính trụ phụ cần tính với tổ hợp tải trọng có lực gió 113 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) • (2). Tính tốn thi cơng lao kéo – Trong thi cơng lao kéo thường phải tính: • • • • Lực kéo cầu Đường lao Chiều dài đoạn hẫng tối đa kết cấu Trụ tạm để đỡ phần hẫng Lực kéo cầu xác định biểu thức: f P T r Trong đó: • T = lực kéo cần thiết • P = trọng lượng kết cấu thiết bị phục vụ cho việc thi công đặt kèm kết cấu di chuyển lao kết cấu • f = hệ số ma sát (nếu sử dụng con lăn lấy f=0.05‐0.07) • r = bán kính con lăn 114 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 10 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) Tính đường lao • Đường lao tính tốn với áp lực truyền từ con lăn • Lực cho phép con lăn phụ thuộc vào đường kính con lăn số điểm tiếp xúc với ray đường trượt (có số ray ít hơn) • Lực cho phép điểm tiếp xúc cho ở bảng đây: Đường kính con lăn (mm) Lực cho phép (T) 80 100 120 140 • Căn vào áp lực từ kết cấu truyền xuống điểm kê để thiết kế đường lao số lượng con lăn điểm kê • Cần ý sự phân bố không áp lực điểm kê tương ứng với trạng thái kết cấu trình lao cầu 115 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) Tính chiều dài đoạn hẫng tối đa • Chiều dài đoạn hẫng tối đa lao kéo dọc kết cấu nhịp xác định theo điều kiện ổn định điều kiện chịu lực giàn • Việc kiểm tra ổn định tiến hành tương tự phương pháp lắp hẫng: M giu M lat Trong đó: • Mgiu = mô men giữ cho kết cấu khỏi bị lật • Mlat = mơ men gây lật • m = hệ số an tồn (thường lấy m = 1.3) m Có thể coi trọng lượng kết cấu phân bố khơng theo chiều dài. Khi mơ men giữ mô men lật là: M giu q l lh M lat qlh 2 Trong đó: • q = trọng lượng kết cấu thiết bị phục vụ cho công việc thi công lao kéo 116 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 11 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) • Kiểm tra theo điều kiện chịu lực dầm – Nội lực biên: N qlh 2h – Nội lực xiên: D q lh sin – Căn vào điều kiện ổn định chịu lực giàn xác định chiều dài hẫng lh. Chiều dài hẫng lh trị số nhỏ hai giá trị lh xác định theo hai điều kiện. – Trong trường hợp sử dụng mũi dẫn ngun tắc tính tốn tương tự, nhưng cần lưu ý tải trọng mũi dẫn nhẹ nhiều so với kết cấu nhịp 117 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) Tính tốn trụ tạm • Tính tốn trụ tạm để phụ trợ cho thi công lao kéo dọc kết cấu nhịp nguyên tắc giống tính trụ phụ thi cơng lắp hẫng • Tuy nhiên, ngoài áp lực thẳng đứng truyền từ kết cấu nhịp cầu phải tính thêm áp lực ngang do kết cấu trượt đỉnh trụ. Áp lực xác định sau: H f Q Trong đó: • Q = áp lực truyền từ kết cấu lên trụ (cần phải tính tốn với sơ đồ cho Q đạt trị số lớn nhất); • H = lực ngang do kết cấu lao dọc truyền lên trụ; • f = hệ số ma sát qua hệ đường trượt 118 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 12 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) • (3). Tính tốn thi cơng chở – Trong thi công phương pháp chở cần quan tâm tới tính tốn phương tiện chở phao, xà lan… – Để đảm bảo việc vận chuyển cần xác định độ chìm độ nghiêng lệch (độ ổn định) của phương tiện chở – Độ chìm phao xác định 2 trường hợp: • (1). Khi khơng có lực tác dụng ngang (ví dụ gió thổi) lên hệ chở lên kết cấu nhịp • (2). Khi có lực ngang tác dụng 119 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) – (1). Khi khơng có lực tác dụng ngang, trọng lượng kết cấu nhịp Q1 hệ chở Q2 G đạt trọng tâm “g” làm cho phao chìm độ chìm “t”: t G Ap Trong đó: • Ap = Diện tích tiết diện phao mớn nước; • α = Hệ số kể tới hình dạng phao; • f = hệ số ma sát qua hệ đường trượt • Hệ kết cấu nhịp cân với lực đẩy nước D tại tâm khối nước choán chỗ “c” cùng nằm trọng tâm “g” trên đường thẳng đứng 120 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 13 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/20/2014 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) – (2). Khi có lực gió thổi W1 lên kết cấu nhịp W2 lên hệ chở gây mơ men quay quanh tâm “c” làm tồn hệ thống nghiêng 1 góc “Φ”. • Ngẫu lực G và D giữ cho hệ thống cân ở trạng thái mới, tức M o Ge W1h1 W2 h2 Trong đó: h1, h2 = Lần lượt khoảng cách từ lực W1, W2 đến tâm “c”; e = Cánh tay đòn ngẫu lực G và D e a sin Φ = góc nghiêng hệ thống do lực gió Điểm “m” được gọi tâm ảo hệ thống, là giao điểm đường thẳng qua tâm khối nước choán chỗ (sau hệ thống bị nghiêng đi) và đường trục hệ thống 121 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) ρ = khoảng cách từ tâm ảo “m” đến điểm “c”, gọi bán kính ảo: I V V = khối lượng nước bị chốn chỗ (bằng D); I = mơ men qn tính tiết diện phao (xà lan) tại mớn nước • Từ biểu thức mơ men do lực gió, cánh tay địn ngẫu lực bán kính ảo cho phép xác định góc nghiêng Φ • Độ chìm phao có lực ngang là: t G Ap B tg • Thường phải đảm bảo mớn nước đến mặt phao không nhỏ 0.5m 122 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 14 ... Giảng? ?viên:? ?TS.? ?Nguyễn? ?Ngọc? ?Tuyển 11 /20/2 014 Thi công cầu giàn thép (t.theo) (2). Chở kết cấu nhịp cầu vòm thép dây treo dạng lưới (1) . Lắp dựng kết cấu nhịp cầu vịm thép dây treo dạng lưới 10 9 1. 8. Tính... q = trọng lượng kết cấu thiết bị phục vụ cho công việc thi công lao kéo 11 6 Bộ mơn? ?Cầu? ?và? ?CTN ‐ ĐHXD 11 Giảng? ?viên:? ?TS.? ?Nguyễn? ?Ngọc? ?Tuyển 11 /20/2 014 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo) •... ngang do kết cấu lao dọc truyền lên trụ; • f = hệ số ma sát qua hệ đường trượt 11 8 Bộ môn? ?Cầu? ?và? ?CTN ‐ ĐHXD 12 Giảng? ?viên:? ?TS.? ?Nguyễn? ?Ngọc? ?Tuyển 11 /20/2 014 Tính tốn thi cơng cầu giàn thép (t.theo)