Giáo trình Thi công Cầu: Kết cấu Nhịp lớn cho Nghề Xây dựng Cầu Đường Cao đẳng

Giáo trình kỹ thuật về thi công cầu kết cấu nhịp lớn nghề xây dựng cầu đường trình độ cao đẳng, biên soạn theo chương trình đào tạo chuẩn, hệ thống hóa kiến thức từ cơ bản đến

• Trường học: Trường Cao Đẳng Xây Dựng
• Chuyên ngành: Xây Dựng Cầu Đường
• Đề tài: Giáo Trình Thi Công Cầu Kết Cấu Nhịp Lớn Nghề Xây Dựng Cầu Đường Trình Độ Cao Đẳng
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Giáo Trình Thi Công Cầu Kết Cấu Nhịp Lớn

Giáo trình Thi công Cầu: Kết cấu Nhịp lớn là tài liệu học thuật chính thức được ban hành bởi Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải Trung ương I theo Quyết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 21/12/2017. Giáo trình này được biên soạn dựa trên bộ tiêu chuẩn kỹ năng nghề, nhằm đào tạo nhân lực kỹ thuật có trình độ cao cho ngành xây dựng cầu đường ở cấp cao đẳng. Nội dung giáo trình được thiết kế theo hệ thống mô-đun, giúp học viên nắm vững kiến thức và kỹ năng thực tế trong lĩnh vực thi công kết cấu cầu. Tài liệu này không chỉ phục vụ cho giảng dạy tại trường mà còn có thể sử dụng cho đào tạo ngắn hạn và tham khảo của các công nhân kỹ thuật, quản lý dự án.

1.1. Mục Đích Và Ý Nghĩa Của Giáo Trình

Giáo trình được xây dựng để đáp ứng nhu cầu cung ứng nhân lực kỹ thuật chất lượng cao trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa của đất nước. Tài liệu này cung cấp kiến thức toàn diện về quy trình thi công cầu, từ lắp ráp kết cấu đến hoàn thiện công trình. Với nội dung được biên soạn bởi nhóm giáo viên và chuyên gia có kinh nghiệm, giáo trình đảm bảo tính thực tiễn và ứng dụng cao trong công việc thi công cầu.

1.2. Cấu Trúc Và Nội Dung Chính

Giáo trình bao gồm các chương chính về thi công kết cấu nhịp cầu với các nội dung: tổ chức thi công, đổ bê tông bản mặt, trình tự căng kéo các bó cáp DƯL, và thi công kết cấu nhịp cầu thép. Mỗi chương được chia thành các phần chi tiết, giúp học viên từng bước hiểu rõ các giai đoạn thi công, từ sản xuất bộ phận đến lắp ráp và hoàn thiện công trình.

II. Các Giai Đoạn Thi Công Cầu Kết Cấu Nhịp Lớn

Thi công cầu kết cấu nhịp lớn là quá trình phức tạp, đòi hỏi sự phối hợp tốt giữa các bộ phận và tuân thủ trình tự khoa học. Quá trình này bao gồm nhiều giai đoạn từ chuẩn bị đến hoàn thiện. Trước tiên, cần tiến hành sản xuất các bộ phận kết cấu thép trong xưởng với chất lượng đạt chuẩn. Tiếp theo là lắp ráp kết cấu tại công trường, di chuyển nhịp cầu đến vị trí và đặt lên gối cầu. Sau đó, thực hiện đổ bê tông mặt cầu, lắp đặt lề người đi bộ, lan can và các trang thiết bị. Cuối cùng là sơn, hoàn thiện và duy trì bảo dưỡng công trình đảm bảo độ bền lâu dài.

2.1. Sản Xuất Và Lắp Ráp Kết Cấu

Sản xuất các bộ phận kết cấu thép được thực hiện trong xưởng chuyên dụng, đảm bảo chất lượng và độ chính xác cao. Sau đó, các bộ phận được vận chuyển đến công trường để tiến hành lắp ráp trên bãi lắp dầm. Vị trí bãi lắp phải được chọn hợp lý dựa trên phương pháp lao dầm, có thể là lao dọc, lao ngang hoặc lao kéo trên hệ đường trượt con lăn. Kích thước bãi lắp phụ thuộc vào chiều dài nhịp cầu và phạm vi hoạt động của cần cầu.

2.2. Đặt Nhịp Cầu Và Hoàn Thiện Mặt Cầu

Sau lắp ráp xong kết cấu nhịp cầu, tiến hành di chuyển nhịp ra vị trí và đặt lên gối cầu trên mồ-trụ cầu. Quy trình này đòi hỏi tính toán chính xác và thao tác cẩn thận để tránh biến dạng kết cấu. Tiếp theo, thực hiện đổ bê tông bản mặt cầu, lắp đặt các phần hoàn thiện như lề người đi bộ, lan can, thoát nước và các trang thiết bị khác theo thiết kế.

III. Các Loại Kết Cấu Nhịp Cầu Thép

Trong ngành xây dựng cầu đường, có nhiều loại kết cấu nhịp cầu thép khác nhau, mỗi loại có đặc điểm và ứng dụng riêng. Cầu dầm đặc là loại cơ bản, được sử dụng rộng rãi cho các cầu có nhịp nhỏ đến trung bình. Cầu giàn (truss bridge) có khả năng chịu tải lớn hơn với trọng lượng riêng nhẹ hơn. Cầu vòm thép áp dụng nguyên tắc vòm, cho phép bao trùm những nhịp lớn mà không cần trụ giữa. Cầu treo (suspension bridge) sử dụng hệ thống dây cáp, có thể bao trùm những khoảng cách rất lớn. Mỗi loại kết cấu yêu cầu phương pháp thi công, thiết bị và kỹ thuật khác nhau, do đó cần nắm vững đặc điểm của từng loại để tổ chức thi công hiệu quả.

3.1. Cầu Dầm Đặc Và Cầu Giàn

Cầu dầm đặc là loại kết cấu đơn giản nhất, phù hợp với các cầu có nhịp ngắn. Kết cấu gồm các dầm liên tục hoặc độc lập được đặt lên các trụ. Cầu giàn sử dụng hệ thống các thanh và dây cáp được bố trí theo các hình tam giác, tạo nên cấu trúc cứng và nhẹ. Loại cầu này cho phép bao trùm những nhịp lớn hơn với trọng lượng riêng giảm đáng kể, làm giảm chi phí xây dựng nền móng.

3.2. Cầu Vòm Thép Và Cầu Treo

Cầu vòm thép áp dụng nguyên tắc cổ điển của vòm, có khả năng chịu tải lớn và chịu được tác động gió tốt. Cầu treo sử dụng hệ thống dây cáp chính kéo dọc, cho phép bao trùm những nhịp siêu dài (từ 1000m trở lên). Tuy nhiên, loại cầu này yêu cầu kỹ thuật thi công cao và chi phí đầu tư lớn.

IV. Tổ Chức Bãi Lắp Và Yêu Cầu Kỹ Thuật Thi Công

Tổ chức bãi lắp kết cấu nhịp cầu là một khâu quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thi công và chất lượng công trình. Bãi lắp phải được bố trí tại vị trí hợp lý, gần với vị trí đặt nhịp cầu để tiết kiệm chi phí vận chuyển. Cao độ của bãi lắp phải bằng với cao độ của nền đường đầu cầu hoặc bãi sông, tùy theo phương pháp lao dầm được lựa chọn. Kích thước bãi lắp bao gồm chiều dài và bề rộng, được tính toán dựa trên kích thước nhịp cầu, số lượng nhịp cần nối, phạm vi hoạt động của cần cầu, và đường vận chuyển vật liệu. Trong trường hợp nền đường đầu cầu không đủ bề rộng, cần tiến hành đấp thêm sang một hoặc cả hai bên để đảm bảo công trường đủ rộng cho hoạt động thi công an toàn.

4.1. Lựa Chọn Vị Trí Và Xác Định Kích Thước Bãi Lắp

Vị trí bãi lắp phải được chọn dựa trên phương pháp lao dầm. Nếu lao dọc, bãi được bố trí tại nền đấp đầu cầu. Nếu lao ngang, bãi được bố trí tại bãi sông hoặc nền đấp phía dưới. Nếu lao kéo trên đường trượt con lăn, bãi phải bằng với xà mũ mồ. Chiều dài bãi được tính theo công thức: Ly = Lmax + Ldẫn + 5m, trong đó Lmax là chiều dài lớn nhất nhịp cần lao, Ldẫn là chiều dài mũi dẫn. Bề rộng bãi bao gồm bề rộng cụm dầm, đường cần cầu, và đường người đi.

4.2. Yêu Cầu Kỹ Thuật Và Tổ Chức Lao Kéo

Trong quá trình thi công, cần lắp ráp từng nhịp hoặc nối 2-3 nhịp tùy theo phương pháp lao. Nếu lao bằng cần cầu, lắp ráp từng nhịp một. Nếu lao kéo trên đường trượt con lăn, nối 2-3 nhịp thành một khối. Điều kiện ổn định đòi hỏi ghép dầm thành các cụm được liên kết ngang. Mỗi giai đoạn thi công phải tuân thủ quy trình khoa học để đảm bảo an toàn và chất lượng công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: THI CONG KET CAU NHIP CAU THÉP.1, Cée giai dogn thi công cầu dầm thép: ~_ Các loại kết cấu nhịp cầu thép: Cầu dầm đặc, cầu giàn, cầu vòm, cau treo. — Các giai đoạn thi công cầu thép: + Sản xuất các bộ phận của kết cấu thép trong xưởng. Lắp đặt các bộ phận thành kết cầu tại công trường. + + Di chuyển kết cấu nhịp ra vị trí và đặt lên gối cầu trên mồ - trụ.

Làm kết cấu mặt cầu, lề người đi bộ, lan can và các trang thiết bị trên cầu. Sơn và hoàn thiện cầu. + Duy tu bảo dưỡng cầu thường xuyên. Lắp ráp kết cấu nhịp trên bãi.

~_ Vị trí bãi lắp dầm được bố trí ngay trên nền đường đắp đầu cầu. Vị trí của bãi lắp phải được chọn theo biện pháp lao dầm sau này: + Nếu đặt dầm lên nhịp theo phương pháp cấu đọc thì bãi lắp được bố trí ngay. tại nền đấp đầu cầu, cao độ của bãi lắp bằng với cao độ thiết kế của nền đường đầu cầu sau này. + Nếu đặt dầm lên nhịp theo phương pháp cẫu ngang thì bãi lắp được bố trí tại khu vực bãi dưới chân của nền đường đắp đầu cầu hoặc tại một bãi sông gần đó với cao độ bằng với cao độ của bãi sông để tạo điều kiện thuận lợi trong việc vận chuyển KCN ra vj trí đứng của cần cầu.

+ Néu lao dim lên nhịp theo phương pháp lao kéo dọc trên hệ đường trượt con lăn thì bãi lắp đầu cầu được bố trí tại nền đặp đầu cầu với cao độ bãi bằng với cao độ của xà mũ mồ để tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình kích kéo KCN. Sau khi thi công xong KCN thì mới tiến hành đổ bê tông phần tường, đỉnh của mồ. ~_ Kích thước của bãi lắp kết cấu nhịp. + Sơ đồ trí TT TTT ip ráp KCN trên bãi.

+ Chiều đài của bãi: Ty =uy„ +1„„ +5 (m) Trong đó : Litipia ? 18 chidu dai lớn nhất của các nhịp cần lao. L»a¿n : là chiều dài của đoạn mũi dẫn sử dụng khi lao kéo. 5m : là phạm vi đứng của cần câu phục vụ trong quá trình thi công. + Số lượng nhịp dầm nối nhau trên bãi phụ thuộc vào biện pháp tổ chức lao.

kéo 1 - Nếu lao bằng cân câu thì tiến hành lắp ráp từng nhịp một và không có mũi dẫn đó đó : Tạ = L„„„ + 5 () 2 - Nếu lao theo phương pháp lao đọc trên hệ đường trượt con lăn thì tiến hành nối 2+3 nhịp thành một khối đồng thời có sử dụng mũi dẫn dó đó: Dyes = uy +1„„„„, +5 (m) + rộng của bãi.+b, Trong đó : B: là bề rộng phủ bì của cụm dầm lớn nhất. Thông thường trong quá trình thỉ công để đảm bảo Ổn định trong quá trình lao kéo ta thường ghép thành các cụm dam, mdi cụm tir 2+3 dim bing hé liên kết ngang. beẫu : là đường di chuyển cho cần cấu : bcẫu = 3. by: là bễ rộng đường người đi phục vụ trong quá trình thi công.(1m) => Trong trường hợp nền đường đầu cầu không đủ bề rộng yêu cầu của bãi thì ta sẽ phải tiến hành đấp thêm sang một hoặc sang cả hai bên.

Các dầm được liên kết thành cụm, tối thiểu là 2 dim va t6i đa tuỳ thuộc vào trọng lượng cấu. — _ Yêu cầu về cấu tạo kết cấu bề mặt của bãi. + Nền đường đầu cầu và mặt của bãi lắp dầm phải được đầm kỳ, tạo dốc và thoát nước ngang tốt. + Trên bể i phai được dải đá dim dé tạo phẳng và phân phối đều áp lực xuống tin đường, + Mặt đường di chuyển của cần câu phải được dải cấp phối chống lầy lội khi gặp thời tiết xấu.

~_ Các thiết bị phục vụ trong quá trình lip rip KCN + Cân cấu 16 +25 tấn + Kich ring 3 +5 tấn, kích thuỷ lực 10 + 20 tấn + Chồng nể, tà vẹt, gỗ kê đệm khi cần thiết. +_ Các dụng cụ cầm tay phục vụ cho quá trình thực hiện liên kết định tán hoặc bu lông như : búa, cờ lê, khoan tay. + May han điện. ~ Trình tự lắp ráp kết cấu nhịp.

+ Chế tạo các bộ phận của kết cấu trong nhà máy và vận chuyển đến công, trường. “Tiến hành đo, đánh dấu vị trí tìm các dầm vàvị trí mối nối. Dùng cần cầu cấu các đoạn dầm đặt lên chồng nẻ. + 'Gá tạm một số thanh liên kết ngang giữa các đoạn dầm đề chống lật.

+ Lắp gá tạm mối nồi, hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang. + ‘Thye hiện nối ghép hoàn chinh tại vị trí mối nối. + ~ Dằm được chia thành từng đoạn để vận chuyển, các đoạn này nồi lại với nhau. bằng mỗi nối công trường đồng thời là mối nồi tạo vồng.

Những đoạn dằm trong. cùng một cụm được cầu đặt lên tắt cả các điểm kê chồng nề. + Mỗi một đầu đoạn dầm kê lên một chồng nẻ. + Chồng nề tà vẹt có chiều cao 50+70cm và đặt tránh ra ngoài không được.

nằm trong phạm vi mối nối, đồng thời tạo khoảng trống giữa hai chồng nÈ là 70cm để có thể kích và thao tác lắp ráp mối nối. + Khi đặt lên chồng nề cần phải giữ ổn định bằng cách lắp tạm một số thanh liên kết ngang giữa các dầm trong cụm. +_ Các loại chồng nề: _ Chồng nề tà vet gỗ :Dùng các thanh tà vẹt gỗ xếp từng lớp ngang, dọc kê lên nhau và cố định bằng các đỉnh đĩa. ©_ Chồng nề thép : gồm các đoạn thép chữ I bó từng đôi một và xếp chồng “* cũi lợn” | —_ Gá lắp các bản vào mối nối: lắp các bản nối cánh dưới trước, lắp vào một đầu dầm đặt nằm ngang trước và chốt tạm bằng các con lói hình trụ, để lắp vào đầu.

kia dùng con lói hình côn đóng kết hợp kích hoặc hạ thấp điểm kê tại gối (nếu cần) sẽ có tác dụng kéo cho các lỗ đỉnh ở trên cánh dầm và trên bản nối so trùng khớp vào với nhau. Khi các lỗ dinh da tring khớp, dùng các con lói hình trụ chốt lại. Tiếp đó lắp bản nói bụng. Cuối cùng lắp bản cá trên và chốt lại bằng các con i.

+ Diing con Idi hình côn đóng để làm trùng khớp các lỗ định. + Chét tam ( chống cắt) bằng các con lói hình trụ. Số lượng >25% số lỗ đinh trong mỗi phía của mối nối. + Dùng bu lông thi công xiết ép chặt khít các bản thép trong liên kết ,Số lượng bu lông thi công chiếm 40% số lượng con lói.

Loại a- Con lới hình côn , làm bằng thép mềm CT2. ----- 'Đường kính chỗ lớn nhất =Ø lỗ+2mm. Loại b- Con lói hình côn làm bằng thép cứng CT5. D- ường kính thân lói nhỏ hơn đường kính lỗ đỉnh một chút và bằng Ø lỗ — 0.

+_ Thực hiện liên kết chính thức „ tháo dần các bu lông thi công và con lói nh- ưng phải bảo đảm số con lói không được nhỏ hơn 25% số lỗ đỉnh còn lại ch- ưa tán đỉnh hoặc lắp bu lông CĐC. ~_ Biện pháp ga tam các đốt dầm liên kết bằng hàn + Trên bản cánh ở mỗi đầu mối nối bố trí các tai định vị. Các tai này nằm. ngang chia ra hai bên hoặc thẳng đứng vuông góc với cánh dầm.

+_ Các tại định vị có khoan lỗ để liên kết. + Dùng bản nối có khoan lỗ để liên kết các tai định vị ở hai phía mối nối lại với nhau bằng chốt lói và bu lông thi công. + Cặp bộ gá tăng cường cho sờn dầm chống. ứng suất nhiệt trong khi hàn.

+ Sau khi thực hiện xong mối hàn, tháo bỏ liên kết gá tạm. r ~_ Công nghệ thực hiện liên kết đỉnh tán: +_ Đỉnh tán làm bằng thép CT2. Đường kính d=Ø lỗ-Imm. Đỉnh được tạo sẵn một mũ hình chỏm cầu.

Chiều dài thân đinh còn lại được tính toán sao cho kho tán đầu còn lại thân đỉnh bị chùn ngắn lại để ép sát bề mặt các bản thép: 1=I,18.Š+d) (mm), với Y8: chiều dày các bản tệp bản thép tán ép với nhan. +_ Các đỉnh đựoc nung ở 1000+1100f, dùng kìm gắp lắp vào lỗc đỉnh, phía mũ đỉnh có cối giữ, đầu chưa có mũ được dập bằng búa hơi ép, mặt búa có khuôn hình chỏm cầu. + Mối nối được gá lắp và bó chặt bằng bu lông thi công, tán đến đâu tháo bỏ. bu lông bó và lói đến đó, đảm bảo số lượng con lói không nhỏ hơn 25% số lỗ đình còn lại.

~_ Công nghệ thực hiện bằng liên kết bu lông cường độ cao: + Liên kết bu lông cường độ cao làm việc nhờ ma sát giữa hai mặt bản thép lếp xúc với nhau. + Khả năng chịu lực của bu lông cường độ cao S=0,78.f với N là lực xiết. Nếu N lớn làm đứt thân bu lông, vì vậy bu lông được chế tạo từ thép có cường độ cao 1200Mpa.45: hệ số ma sát có được nhờ xử lý phun cát sạch đều hạt và sấy khô, phun cát với áp suất hơi ép lên đến 6at. + Mối nối ghép đã được bó chặt bằng loái và bu lông thi công, lắp bu lông vào những lỗ đỉnh còn trống và xiết chặt đến 80% lực xiết N thì tháo dần lói và bu lông thi công ra.

+ Để tránh cong bản thép thi xiết bu lông từ giữa đám đỉnh dồn ra hoặc xoắn ốc từ trong ra ngọ: + Lực xiết được kiểm tra thông qua mô men xiết: M=k.m) với d là đường kính thân bu lông (mm), k hệ số lấy bằng 0,17. + Xiết lần đầu với 80% mô men xiết và phải theo đõi đồng hỗ đo áp suất. Thi công lắp đặt dầm thép bằng cần cầu 1. Lắp đặt bằng câu dọc.

Đặc điểm và phạm vỉ áp dụng. ~ Đặc điểm: +_ Tiến độ thỉ công nhanh chóng rút ngắn thời gian thi công, tính kinh tế cao. + Đảm bảo liên kết giữa các đoạn và các cụm dầm tốt do quá trình lắp ráp được tiến hành tại bãi lắp đầu cầu. +_ Không phải xây dựng hệ đà giáo trụ tạm.

+ _ Tốn chỉ phí lắp dựng bãi lắp đầu cầu. ~_ ấp dụng: + Cần câu phải có đủ sức nâng cần thiết. + Có vị trí đứng cho cần cầu để lấy các cụm dầm và đặt lên nhịp. +_ Khi thi công KCN giản đơn.

Lựa chọn cẩn cầu. ~_ Cần cấu sử dụng trong quá trình câu dọc KCN phải đảm bảo các điều kiện sau: +_ Sức nâng của cần cẫu phải lớn hon trọng lượng của cụm dằm lớn nhất: Q> Prax + Tầm với L (m): Phải đảm bảo cần cầu có thể lấy được cụm dâm và đặt lên nhịp an toàn.