Công nghệ thi công đường sắt mới hàn liền khổ tiêu chuẩn cho đường sắt việt nam,luận án thạc sĩ khoa học kỹ thuật chuyên ngành xây dựng đường sắt

bộ giáo dục đào tạo trường đại học giao thông vận tải Công nghệ thi công đường sắt hàn liền khổ tiêu chuẩn cho đường sắt Việt nam luận văn thạc sỹ khkt chuyên ngành : Xây dựng ®­êng s¾t M· sè : 60.58.35 Gv h­íng dÉn : TS Lê Hải Hà PGS.TS Nguyễn trọng luật Học viên : ngun hång phong Hµ néi - 11 / 2005 giáo dục đào tạo trường đại học giao thông vận tải luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Công nghệ thi công đường sắt hàn liền khổ tiêu chuẩn cho đường sắt việt nam Gv hướng dẫn : ts Lê hải hà PGS.TS Nguyễn trọng luật Học viên : Nguyễn hồng phong chuyên ngành : xây dựng đường sắt Hà nội - tháng 11 / 2005 Giáo viên hướng dẫn Luận văn thạc sỹ KHKT Lời nói đầu Đường sắt không khe nối phát triển tất yếu đường sắt tất nước giới, với kết cấu đường sắt không khe nối đáp ứng yêu cầu chạy tàu tốc độ cao, tải trọng lớn, tiền đề để đường sắt tồn có tính cạnh tranh với loại phương tiện vận tải khác Đường sắt nước phát triển đà sử dụng kết cấu đường không khe nối từ năm đầu kỷ trước, tảng mà tốc độ khai thác đoàn tầu tăng lên liên tục, tạo tính cạnh tranh phương tiện vận tải đường sắt Trong xu phát triển chung, chiến lược phát triển đường sắt đến năm 2020 đà Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, Việt Nam xây dựng đường sắt không khe nối Để xây dựng đường sắt không khe nối có nhiều yếu tố ảnh hưởng, phần quan trọng công nghệ thi công Có nhiều công nghệ thi công, từ lạc hậu đến công nghệ đại, loại công nghệ đại lại có ưu khuyết điểm, phạm vi áp dụng riêng, việc phân tích công nghệ thi công để lựa chọn công nghệ thi công tiên tiến, phù hợp với điều kiện Việt Nam cần thiết Với số lượng công nghệ thi công nhiều, phạm vi nghiên cứu rộng nội dung luận văn nghiên cứu công nghệ thi công đường sắt không khe nối đường xây dựng khổ 1435, nghiên cứu phần công nghệ thi công phần kiến trúc phần Để hoàn thành luận văn này, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, PGS.TS Nguyễn Trọng Luật, TS Lê Hải Hà đà tận tình hướng dẫn, cảm ơn thầy cô giáo môn Đường sắt Trường, bạn đồng nghiệp Nhà trường đà hết lòng dạy dỗ, giúp đỡ suốt trình học tập công tác Với hạn chế việc tếp cận công nghệ mới, luận văn tránh khỏi nhìn nhận chưa tổng quan, mong đóng góp ý kiến thầy cô, bạn đồng nghiệp Nguyễn Hồng Phong Luận văn thạc sỹ KHKT Chương Tổng quan công nghệ thi công đường ray hàn liền 1.1 Công nghệ thi công đường ray hàn liền giới Đường sắt cao tốc xây dựng mới, với mục tiêu sau xây dựng chạy tàu khách víi vËn tèc 200 km/h, hc 300 km/h, tÊt u phải đưa việc đặt đường KKN vượt khu gian vào công trình xây dựng Các nước tiên tiến đà áp dụng công nghệ đà tương đối lâu đường sắt chuyên dụng chạy tàu khách Tần Hoàng Đảo-Thẩm Dương TQ xây dựng thiêt kế với mục tiêu đó, đường sắt cao tốc Bắc kinh-Thượng Hải năm kế hoạch thiết kế với mục tiêu Để thực chạy tàu tốc độ cao, tải trọng lớn việc phải tạo cho đường có êm thuận, đường sắt không khe nối đáp ứng yêu cầu mặt kết cấu lựa chọn đường sắt nước giới Nâng cao tốc độ chạy tầu chạy chuyến tầu có tải trọng lớn tuyến có mật độ chạy tầu cao nội dung chủ yếu việc cải tạo đường sắt Đồng thời điều nói lên ý nghĩa to lớn việc đặt đường không khe nối tuyến xây dựng Đường không khe nối phát triển từ năm 30 kỷ 20 với ưu kỹ thuật hiệu kinh tế rõ rệt đà đường sắt nước giới thừa nhận Hiện nay, đường KKN giới đà có khoảng 350000 km Đường không khe nối đà trở thành kết cấu đường đường sắt nước Việc xây dựng đường sắt cao tốc tuyến ®­êng trơc ë n­íc ngoµi ®Ịu thiÕt kÕ lµ ®­êng không khe nối đặt lần Hiện đường sắt TQ có khoảng 27310 km đường KKN đặt đường có, đặt theo hình thức thay ray Đường sắt nước ta chưa có đường sắt KKN đặt lần Vì vậy, kỹ thuật đặt đường KKN tuyến xây dựng đường sắt nước ta, đến bước đầu nghiên cứu, bắt tay xây dựng tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế, thi công, tích luỹ kinh nghiệm, không ngõng hoµn thiƯn thùc tiƠn thiÕt kÕ vµ thi công Trước Trung Quốc, thiết kế tuyến ®­êng cÊp 1, tèc ®é 120 km/h, kh«ng cã tuyÕn sau khai thông lại đạt 120 km/h mà phải qua thời gian dài sau xây dựng nâng cao tốc độ chạy tàu Nếu có thể, sâu tìm hiểu nguồn, thực nghiên cứu nguyên nhân rút kinh nghiệm quý Nguyễn Hồng Phong Luận văn thạc sỹ KHKT báu cho việc đặt đường KKN tuyến xây dựng Nói chung, đặt đường không khe nối cho tuyến có vấn đề sau Các tiêu chuẩn thiết kế đường, lớp mặt đệm đường, đệm đường thấp, lại không đồng bộ, thi công, tiêu chuẩn thấp chưa đạt, dẫn đến sở đường không Cơ sở đường không kết cấu tầng ổn định Sau thông xe, đường bị lún, bệnh hại phát sinh nhiều, không đạt tiêu chuẩn thiết kế, mà chạy tàu an toàn khó đảm bảo Qua tổng kết nước giới, việc thiết kế kết cấu đường tuyến mới, loạt thiết kế theo tiêu chuẩn đường có khe nối Mặc dù đà sử dụng tiêu chuẩn đường ray nặng 60 kg/m, tà vẹt bê tông , tồn khe nối, không phát huy ưu đường ray nặng, ngược lại tải trọng động đầu nối lớn, nhanh chóng làm gục mối, đầu mối thấp lại làm tăng tải trọng xung kích, dẫn tới bệnh hại đầu mối xuất nhiều, đệm đường bùn, công tác tu bảo dưỡng không theo kịp tích luỹ phát triển bệnh hại Do đó, thấy sử dụng kết cấu đường ray nặng mà không dùng đường không khe nối kết cấu đường không tương xứng đó, khó nâng cao tốc độ chạy tàu Nắm bắt vấn đề đường sắt TQ đà xác định chiến lược nâng cao tốc độ chạy tàu Các quy định tạm thời thiết kế tuyến, cầu hầm, nhà ga tuyến đường sắt cao tốc Bắc Kinh-Thượng Hải "Quy định tạm thời thiết kế tuyến, cầu hầm, ga tuyến đường sắt tốc độ 200 km/h", đà quy định đặt đường không khe nối vượt khu gian, công trình cải tạo nâng tốc độ tiến hành trục có thể tư tưởng chiến lược Trong quy phạm ban hành "Quy phạm thiết kế đường sắt" đà quy định vấn đề đặt đường không khe nối tuyến xây dựng Các ngành có liên quan Bộ Đường sắt TQ đà có nhận thức tốc độ khai thông tuyến phải đạt tốc độ thiết kế, trước hết đà thể tuyến chuyên dùng vận chuyển hành khách Tần Hoàng Đảo-Thẩm Dương Trong thực tiễn, người ta ngày nhận cạnh tranh giành giật thị trường phương thức vận tải, đường sắt có nâng cao tốc độ chạy tàu tồn Muốn vậy, phải nâng cao tiêu chuẩn thiết kế đường sắt, sức ứng dụng công nghệ Tuyến đường xây dựng mới, có đặt đường không khe nối đảm bảo đường êm thuận, đảm bảo chạy tàu với tốc độ thiết kế Nguyễn Hồng Phong Luận văn thạc sỹ KHKT Đường xây dựng cần nâng cao tiêu chuẩn thiết kế, đặt đường không khe nối Đặt đường không khe nối lần để nói so sánh với việc đặt đường sắt nay, đặt trước đoạn ray ngắn sau thay dần đoạn đường không khe nối Phương án thực thi đặt đường không khe nối lần công trình thi công với trang thiết bị giới tương đối tiên tiến giới, làm cho chất lượng thi công đệm đường, đường ray chuẩn xác, lần, đạt tiêu chuẩn thiết kế, nhờ đường ray có cường độ cao, êm thuận; sau hoàn công, đường khai thông tốc độ đoàn tàu đạt tốc độ thiết kế Các nước phát triển đặt đường ray dài, tiến hành nhờ đoàn tầu tổ hợp đặt tà vẹt, đặt ray, ray dài dỡ từ đoàn tàu xuống hai bên đường, tà vẹt xếp toa xe chở tà vẹt Đoàn tàu tổ hợp đặt tà vẹt, đặt ray tiến vào đoạn thi công, vừa đặt tà vẹt vừa đặt ray, đoàn tàu chạy lên phía trước đường vừa đặt (hình 1.1) Ray dài hàn đoạn thành đơn nguyên ray dài, lại đặt đoạn vào đường, đặt đem hàn nối với ray dài đặt trước thành đường không khe nối vượt khu gian Ngoài người ta sử dụng hình thức đặt cầu ray dài Tuy nhiên, dùng phương pháp đặt trước cầu ray, có đủ số lượng ray dự bị để sử dụng Cầu ray lắp ráp sẵn sở, vận chuyển đến công trường đặt đoạn, sau thay ray dài, vừa đặt vừa dỡ, không lợi dụng đường ray ngắn chuyên chở vật liệu Sử dụng phương pháp này, sử dụng xưởng hàn ray có để hàn ray dài, toàn máy móc thi công có sẵn nước, đà áp dụng khu gian Nông Sơn-Trà Kiệu, phương án thi công tiết kệm đầu tư dễ thực Hình 1.1 Đặt đường ray hàn liền Các yêu cầu kỹ thuật đặt đường không khe nối đường xây dựng chặt chẽ, có phần kỹ thuật chủ yếu gồm có: Nguyễn Hồng Phong Luận văn thạc sỹ KHKT (1) Tiêu chuẩn thiết kế, kỹ thuật thi công, kỹ thuật giám sát đường đệm đường (2) Thiết kế kỹ thuật đặt đường không khe nối (3) Kỹ thuật đặt ray dài, đặt tà vẹt bê tông (4) Tiêu chuẩn thiết kế, công nghệ chế tạo, hàn nối, lắp ráp, vận chuyển đặt ghi không khe nối số hiệu lớn (5) Chọn lựa phương pháp hàn nối theo điều kiện (6) Chọn loại hình, sử dụng loại máy thi công lớn (7) Kỹ thuật tác nghiệp ray phẳng kỹ thuật mài sẵn ray (8) Kỹ thuật đo lường kiểm nghiệm lực chịu tải đường ray, kích thước hình học ray (cự ly đường, độ phẳng ray) chất lượng ray mối hàn (9) Thiết kế tổ chức thi công đặt đường không khe nối lần Tóm lại, đặt đường không khe nối lần đường xây dựng phức tạp Kết cấu đường ray, đường, trang bị công nghệ thi công đòi hỏi tiêu chuẩn cao, yêu cầu khắt khe, khác với việc thiết kế đặt đường không khe nối vượt khu gian đường có Tổng hợp lại, đặt đường không khe nối lần, cần đủ ba điều kiện sau đây: 1- Cơ sở ổn định 2- Trang bị thi công kỹ thuật thi công tiên tiến 3- Trạng thái hình học đường ray êm thuận 1.2 Công nghệ thi công áp dụng Việt Nam 1.2.1 Mở đầu Trên giới nhiều nước ray hàn dài đặt liên tục đến hàng trăm km §Ỉt tõ khu gian nä sang khu gian bao gồm cầu, đường, ghi hàn liền lại với gọi khoá định khu gian ray hàn dài nước ta vừa qua việc đặt đường ray hàn dài khu gian Nông Sơn-Trà Kiệu, tuyến Đường sắt HNTP HCM đoạn ray hàn dài Đường sắt Việt Nam ray hàn dài không đặt liên tục phạm vi toàn khu gian toàn tuyến 1.2.2 Khu gian Nông Sơn-Trà Kiệu: Khu gian Nông Sơn-Trà Kiệu sau cải tạo bình diện có đường cong có bàn kính >500m Khu gian có chièu dài xấp xỉ 11km Độ dốc dọc lớn chưa kể triết giảm đường cong, đường chủ yếu đắp cao 6.0m Có hai Nguyễn Hồng Phong Luận văn thạc sỹ KHKT đoạn đường cải tạo bán kính bình diện nên qua khu vực đất yếu phải xử lý đặc biệt (dùng vải địa kỹ thuật dùng cọc cát) Để gia tăng khả chịu tải đường; thi công lớp subbalast dày 0.3m Có độ dốc ngang 3% hai phía, phần đường lớp subbalast phủ kín toàn mặt đỉnh đường, phần đường cũ lớp subbalast làm cách tim đường bên 1m, mặt đường rộng 5.7m với đường thẳng; đường cong më réng phÝa l­ng theo c«ng thøc 3C (C siêu cao đường cong) Kiến trúc tầng trên: dïng ray PB43 U71 MN cđa Trung Qc; tµ vĐt bê tông DƯL kéo trước, bê tông mác 500 với 12 cốt thép cường độ cao 10; liên kết ray-tà vẹt dùng loại pandron có lót cao su nhựa cách điện tổng hợp (tấm lót cao su dầy 5mm); mặt đá rộng 2.8m, mái dốc đá 1:1.75, chiều dầy lớp đá ba lát 30cm Toàn khu gian đặt ray hàn dài lý trình sau: Thanh số dài 200.27m từ km814+333-km814+533.27 Thanh sè dµi 649.31m tõ km815+032.5-km815+681.81 Thanh sè dµi 399.6m tõ km816+255.4-km816+655 Thanh sè dµi 399.5m tõ km817+382.66-km817+782.16 Thanh sè dµi 275.3m tõ km818+564.43-km818+834.73 Thanh sè dµi 349.45m tõ km819+150.35-km819+500 Thanh sè dµi 1175m tõ km820+173-km821+384 Thanh sè dµi 1025m tõ km821+367.78-km822+342.78 Thanh sè dài 800m từ km823+075.1-km823+874.6 Nối tiếp số vµ sè lµ mét mèi nèi co gi·n l = 7.26m ray P50 1.2.3 Trình tự chuẩn bị thi công lắp đặt đường ray hàn liền Đo kiểm tra nhiệt độ ray trường Trong ®o ®¹c kiĨm tra nhiƯt ®é ray ng­êi ta sư dụng trạm đo nhiệt độ ray không khí tự ký trạm gác đầu cầu Kỳ Lam Nhiệt độ ray đo từ hai điểm nấm ray đế ray nên đà phán ánh nhiệt độ ray thực tế bên cạnh nhiệt độ không khí bóng râm; giúp cho ta có liên tưởng hữu ích thi công đường ray hàn liền Với kết cho thấy khu vực Nông Sơn-Trà Kiệu độ chênh lệch nhiệt độ cao ray không khí từ 15200C vào khoảng 12h-12h30 thấp 1-20C vào ban đêm sau 21h hàng ngày (mùa hè) Việc đo nhiệt độ ray kéo dài suốt trình thi công đường ray hàn liền Căn vào kết đo đạc nhiệt độ ray không khí cho phép xác định khoảng thời gian thi công lắp đặt đường ray hàn liền phù hợp với nhiệt Nguyễn Hồng Phong Luận văn thạc sỹ KHKT độ khoá định ray từ 5-9h 17-21h Tuy nhiên từ 17-21h hợp lý khoảng nhiệt độ giảm dần đến nhiệt độ khoá định ray hàn dài 350C 100C Quá trình tháo lắp ray cũ ray chiếm đồng hồ nên đến khoảng 18h30 đến 19h thời điểm khoá định ray tốt Còn buổi sáng hội khó, buổi sáng nhiệt độ ray vào khoảng tăng dần Hàn ray PB43 dài 25m không lỗ thành ray hàn dài tiêu chn cđa dù ¸n Ray PB43 U71MN cđa Trung Qc nhập vận chuyển Việt Nam; sau đà kiểm định chất lượng, ray đưa bÃi hàn đặt ga Nông Sơn, hàn băng khí gas nén ép thành ray dài 200m Thiết bị công nghệ Nhật Bản, nhà thầu phụ thuộc Công ty Quản lý đường sắt QNĐN thực Mười mẫu hàn khí gas nén ép kiểm tra tính chất lý, độ cứng siêu âm quan kiểm định chất lượng độc lập Việt Nam chấp thuận Kỹ sư Tư vấn Kết đạt tiêu chuẩn hàn ray ngắn thành ray hàn dài tiêu chẩn để vận chuyển vị trí đặt công trường Tuỳ theo ray đặt thực tế mà hàn sẵn thành đơn nguyên cho phù hợp Quá trình hàn ray dài tiêu chuẩn có giám s¸t cđa c¸c kü s­ t­ vÊn gi¸m s¸t theo quy định dự án Vận chuyển ray hàn dài tiêu chuẩn 200m đế vị trí tập kết đặt ray Do thi công lắp đặt đường ray hàn liền phương pháp thủ công nên trước cận chuyển ray hàn dài 200m vị trí tập kết, đường sắt TVBT đà phải lắp đặt sẵn vào đường, thay bỏ toàn ba lát cũ ra, đưa ba lát vào, nâng đường ®Õn cao ®é thiÕt kÕ, chÌn chỈt, bỉ sung ®đ vai đá đầm chặt mái ta luy đá Sau lắp đặt trụ đỡ tạm TV gỗ, cø c¸ch 1012m bè trÝ mét trơ gåm hai TV gỗ vào ô tà vẹt Bên tuỳ theo cao thấp mà sử dụng TV gỗ mà đỡ hai TV Ray dài 200m vận chuyển đoàn goòng máy chuyên dụng dầu máy goòng 15 xe goòng có thiết bị guốc hÃm, điều khiển hÃm từ đầu máy Ray hàn dài cần trục gắn đầu máy giá dịch chuyển xe goòng hạ xuống trụ đỡ cạnh đường Thời gian phong toả để chở ray tới khu vực tập kết đòi hỏi 3-4h tuỳ theo khoảng cách từ bÃi hàn ray Nông sơn tới địa điểm đặt ray hàn dài Nguyễn Hồng Phong Luận văn thạc sỹ KHKT 4.5 Chất lượng hàn cải tiến công nghệ sau hàn Chất lượng hàn nối ray dài hàn tiếp xúc, hàn ép tốt, cường độ tới hạn, cường độ bền, cường độ mệt mỏi đạt 90% vật liệu gốc Chất lượng hàn nhiệt nhôm cường độ tới hạn đạt khoảng 70% vật liệu gốc, cường độ mỏi lại đạt 45470% vật liệu gốc, cường độ bền có tốt hơn, xấp xỉ với hàn tiếp xúc 4.5.1 So sánh chất lượng hàn: Căn tài liệu thực nghiệm, tiến hành so sánh chất lượng hàn đầu nối phương pháp hàn, lấy vật liệu gốc cđa ray lµ 100% nh­ biĨu 4.1 BiĨu 4.1 So sánh chất lượng đầu nối phương pháp hàn Hạng mục Cường độ Chưa qua xử lý nhiệt mỏi Qua xư lý nhiƯt n tÜnh Hµn tiÕp xóc Hµn ép Hàn nhiệt nhôm 90 95 70 >100 100 - Tải trọng phá hoại 85-90 90 70 Độ uốn 60-70 65-75 45 4.5.2 Phương pháp kiểm nghiệm chất lượng 1.Thí nghiệm thả búa Thí nghiệm hàn đầu nối hàn tiếp xúc, hàn ép cho ray 50kg/m 60kg/m Tiêu chuẩn ban hành sau: Mục đích thí nghiệm: Kiểm nghiệm tính học tổng hợp cường độ, tính dẻo v.v , quan sát trực tiếp khiếm khuyết kim loại chỗ gÃy, kiểm tra chất lượng hàn Máy thí nghiệm thả búa: ã Trọng lượng tiêu chuẩn đầu búa 100065kg, bán kính cung tròn đầu búa 10065mm, độ cứng bề mặt đầu búa 3004350 HB ã Máy thí nghiệm thả búa dùng móng cứng lò xo Trọng lượng đe không 10.000kg Bán kính cung tròn đế đỡ ray 10065mm Cự ly hai tim đế đỡ 1000+10mm, độ cứng bề mặt đế đỡ không 350 HB ã Máy thí nghiệm thả búa cần kiểm tra định kỳ, bảo đảm trạng thái làm việc tốt Nguyễn Hồng Phong 96 Luận văn thạc sỹ KHKT ã Để đề phòng ray bị búa làm gÃy văng ra, máy thí nghiệm cần lắp thiết bị phòng hộ, để đảm bảo an toàn thí nghiệm Vật phẩm thí nghiệm ã Chiều dài vật thí nghiệm đoạn đầu ray hàn dài 1,3m, đường hàn ã Đầu nối ray hàn đem thí nghiệm cần phù hợp yêu cầu kĩ thuật hàn nối, đường hàn phải bào kích thước ray phải mài phẳng Phương pháp thí nghiệm: ã Sau vật phẩm thí nghiệm hàn xong, để lạnh tự nhiên, nhiệt độ ray xuống 0o440oc tiến hành thí nghiệm thả búa ã Ray thí nghiệm đầu hướng lên trên, đặt ổn định giá đỡ, đường hàn nằm ã Vật phẩm thí nghiệm chịu búa rơi độ cao Mỗi lần thả búa xong đo độ cong dư lại, vật phẩm đạt đến số lần qui định mà không gÃy, cần cưa gÃy chỗ đường hàn ã Vật thí nghiệm sau bị búa thả gÃy, cần kiểm tra chỗ gÃy có khiếm khuyết không Yêu cầu kỹ thuật: ã Mỗi đợt ray vào xưởng hàn nối, phải có giấy phép chứng nhận pháp ã Cao độ thả búa ray thí nghiệm, chọn số liệu ghi biểu 4-4-2 Những vật phẩm thí nghiệm đạt số lần thả búa ghi biểu mà không gÃy đạt yêu cầu Biểu 4.2 Chiều cao thả búa Loại hình ray Ray 50kg/m Trọng lượng đầu búa (kg) 1000 Số lần thả búa ChiỊu cao th¶ bóa (m) Ray 60kg/m 650 500 1000 650 500 4,6 7,3 9,4 5,6 8,7 11,3 2,8 4,3 5,6 3,4 5,2 6,8 - 3,5 4,5 - 4,1 5,4 ã Chỗ gÃy vết răn, lỗ khí, cháy quá, hàn không để mắt thường nhìn thấy tạp chất v.v Diện tích chỗ có vệt sạm không 10mm2 Tổng diện tích chỗ sạm không 20 mm2 ã Trước hàn mối nối mối đợt ray, cần làm thí nghiệm thả bóa thÝ nghiƯm KÕt qu¶ thÝ nghiƯm phï hợp tiêu chuẩn hàn đợt Thí nghiệm uốn tĩnh: Nguyễn Hồng Phong 97 Luận văn thạc sü KHKT ThÝ nghiƯm n tÜnh cịng lµ mét biƯn pháp kiểm nghiệm chất lượng hàn ray Thí nghiệm uốn tĩnh đơn giản, dễ làm, đo cường ®é chèng uèn thùc tÕ cña mèi vËt phÈm thÝ nghiệm, có lợi cho việc phân tích chất lượng hàn nối xưởng hoan nghênh Tháng 9/1989 sở nghiên cứu khoa học cục đường sắt Trịnh Châu đà chế tạo thành công máy thí nghiệm uốn tĩnh ray Năm đó, cục cường vụ-bộ đường sắt nhân việc sử dụng máy này, triệu tập hội nghị nghiệm thu chất lượng hàn nối tiếp ray 10 cục đường sắt Trịnh Châu Các chuyên gia tham dự hội nghị nhận thấy thí nghiệm uốn tính làm có hiệu Kết cấu nguyên lý máy thí nghiệm uốn tĩnh sau: KÕt cÊu m¸y uèn tÜnh: M¸y uèn tÜnh gåm có phận giá máy, cấu gia tải, trang trí phòng hộ hệ thống ghi đo đạc ã Giá máy: gồm trụ đứng, xà ngang trên, đế Thân trụ trụ cố định móng Đầu trụ gắn cố định xà ngang, làm thành giá khung làm việc máy uốn tĩnh Đế cố định móng Phía xà ngang có hai đỡ hình trụ, khoảng cách hai cột đỡ 1m ã Cơ cấu gia tải: gồm kích thuỷ lực bàn điều khiển Đầu kích nửa hình trụ tròn, bán kính 300mm, chiều dài trụ 160mm Gia tải mô tác dụng đôi bánh lên ray Kích cố định bệ giá máy Bàn điều khiển gồm bơm cao áp, van thao tác thùng dầu v.v ã Trang trÝ phßng hé: Trang trÝ phßng chđ u để phòng nén gÃy ray thí nghiệm văng làm bị thương người xung quanh Trang trí có kết cấu hộp kín, dưới, trái, phải dïng thÐp tÊm che ch¾n, phÝa tr­íc, phÝa sau cã cửa mở dùng gài để phòng hộ Thanh thí nghiệm đẩy từ phía trước vào, sau bị gÃy, rút phía trước lẫn phía sau Thanh thí nghiệm đẩy vào đầu hàn phải với đầu nén kích, hai đầu nằm điểm tùa • HƯ thèng ghi chÐp: Bé phËn ghi tù động CPU, ghi tự động tải trọng độ uốn thí nghiệm tác dụng tải trọng Bộ phận truyền cảm ứng chuyển lượng chuyển vị áp suất thành lượng điện vào CPU, số liệu băng từ ghi lại máy in in Nguyªn lý: Ngun Hång Phong 98 Ln văn thạc sỹ KHKT ã Thanh thí nghiệm thí nghiệm theo dầm đơn giản, tải trọng tập trung tác dụng vào điểm thí nghiệm Điểm tựa thí nghiệm trên, điểm gia tải (tải trọng tập trung) phía ã Máy uốn tĩnh, nói chung thuộc cấp 2500 kN, tức lực gia tải lớn 2500 kN Tiêu chuẩn chất lượng: Tải trọng thí nghiệm đạt vượt trị số ghi biểu, mà thí nghiệm không gÃy, chứng tỏ chất lượng hàn hợp cách Tiêu chuẩn thí nghiệm uốn tĩnh loại ray xem biểu 4-3 Biểu 4.3 Tiêu chuẩn uốn tĩnh loại ray hàn Phương thức Hàn xưởng hàn Hàn tiếp Hàn Ray xóc Ðp 60 kg/m 1400 1400 50 kg/m 1100 1100 Hàn công trường Hàn ép cỡ nhỏ di Hàn nhiệt nhôm động 1400 1100 1100 900 Ưu điểm thí nghiệm uốn tĩnh: ã Có thể kiểm tra cường độ chống uốn thực tế ray hàn Còn thí nghiệm thả búa, cú búa gÃy biết ray thí nghiệm không đạt yêu cầu nhát búa, mức độ thực tế cường độ hàn ray thí nghiệm ã Nếu gÃy hoàn chỉnh, bề mặt rõ ràng, thuận tiện cho việc kiểm nghiệm trạng thái khiếm khuyết cho phân tích nguyên nhân, có lợi cho việc cải tiến, nghiên cứu công nghệ hàn Cải tiến công nghệ sau hàn: Dùng máy bào mài đai mài để mài tinh, nâng cao độ phẳng đường hàn xử lý ủ biện pháp quan trọng cải tiến công nghệ sau hàn Xử lý ủ sau hàn đà sử dụng phổ biến, mài tinh mở đầu ã Nâng cao độ phẳng đường hàn Đường hàn sau tẩy, mài, phần lồi lõm lại, trước thường mài thủ công để mài tinh Nhưng mài thủ công khó đạt hiệu hình dạng giống ray cũ, dẫn tới việc sau đưa vào khai thác, hình thành Nguyễn Hồng Phong 99 Luận văn thạc sỹ KHKT bệnh hại đường hàn thấp Có xưởng thử dùng máy bào kỹ thuật số đá mài đai để mài tinh đường hàn, kết mỹ mÃn, dừng lại mức thí nghiệm, chưa tiếp tục Từ sau cần nghiên cứu sâu vấn đề ã Nâng cao cường độ va đập Tiến hành xử lý nhiệt đường hàn biện pháp có hiệu để nâng cao cường độ chịu va đập đường hàn Vì vậy, công nghệ sau hàn cần tăng thêm thiết bị ủ thiết bị ủ ủ điều chỉnh tổ chức tinh thể kim loại, cải thiện tính học loại bỏ nội ứng suất Thiết bị đ võa cã thĨ xư lý ray th«ng th­êng võa ray dài Đặc tính kỹ thuật thông số công nghệ thiết bị sau: ã Đặc tính kỹ thuật thiết bị ủ: Bộ phận gia nhiệt dùng cho thiết bị ủ phận gia nhiệt cảm ứng điện khống chế si toàn mặt cắt: o Công suất vào định mức (ba pha, bốn dây) (15%)x380V, 50Hz o Công suất định mức 160 kw o Điện áp trung tần tối đa 750V o Cường độ trung tần tối đa 350A o Tần suất đối xứng tiêu chuẩn trung tần 2,5kHz o áp lực nước lạnh 0,1MDa ã Công nghệ ủ: o ủ: Đường hàn nguội đến 300 - 4000C, lại tăng nhiệt Tăng nhiệt đến 850 - 9500C Để nguội tự nhiên o Tôi ủ: Đường hàn nguội đến 300 4000C Nhiệt độ gia nhiệt: Đỉnh ray 9100C (tôi) Đế ray 9000C (ủ) Bề rộng tôi: 800 mm; trước, sau tim đường hàn bên 400 mm Bề rộng khu độ (khu mềm) < 20 mm, độ cứng tương đối độ cứng vật liệu gốc 300 HB Độ sâu tôi: đỉnh ray 14 mm, mặt bên đầu ray 12 mm Nguyễn Hồng Phong 100 Luận văn thạc sỹ KHKT 4.6 Lựa chọn phương pháp hàn 4.6.1 So sánh phương pháp hàn theo công việc: Biểu 4.4 So sánh phương pháp hàn theo công việc Nơi sử dụng Phương pháp hàn Xưởng Trạm Trên đường Cố (+) Hàn định Fb Di (+) + động Hàn Gb (+) (+) (+) Thủ + (+) Hàn công EA Bán tự + (+) động Hàn AT (+) Ghi chú: (+) Được sử dụng nhiều + Cã sư dơng - Kh«ng sư dơng Thêi gian hàn tính cho ray 60kg 4.6.2 So sánh theo độ bền uốn tĩnh: Thời gian hàn Độ tin Gía Gía cậy ứng suất thiết nguyên mối hàn mối liệu bị hàn Cao Cao Thấp Không Cao Cao Thấp Kh«ng 15 Cao T.B ThÊp Kh«ng 60 Cao ThÊp ThÊp Không 30 Cao Thấp Thấp Không 30 Đủ Thấp Cao Có Biểu 4.5 So sánh phương pháp hàn theo ®é bỊn n tÜnh Cì ray Hµn EA Hµn AT Hµn Fb Hµn Gp 50 kg 100/25 80/10 100/25 100/25 60 kg 140/25 110/10 140/25 140/25 Ghi chó: 100/25: Lùc nén tĩnh 100 gây độ võng lớn 25mm 4.6.3 So sánh theo độ bền mỏi: Biểu 4.6 So sánh phương pháp hàn theo độ bền mỏi Mẫu thử Ray nguyên Nguyễn Hồng Phong Giới hạn mỏi 33-36 % so với vật liệu 100% 101 Luận văn thạc sỹ KHKT Ray hàn Gp Ray hµn Fb Ray hµn EA Ray hµn AT 34 30-34 28 18-22 95,8% 90,1% 78,9% 56,4% 4.6.4 C¸c yÕu tè khác liên quan đến việc lựa chọn công nghệ hàn cho Đường sắt Việt Nam: Vật liệu ray sử dụng Đường Sắt Việt Nam: Nhằm có sở lý ln tõ gèc rƠ cđa vÊn ®Ị lùa chän công nghệ hàn- bao gồm thiết bị hàn, nguyên vật liệu hàn quy trình thao tác- cần xem xét thành phần kim loại ray sử dụng trê Đường Sắt Việt Nam Một loại ray sử dụng có thành phần giống loại ray tham khảo chấp nhận công nghệ hàn đà thành công loại ray tham khảo Hầu hết ray sử dụng Đường Sắt Việt Nam loại ray P43 sản xuất từ Liên Xô Trung Quốc hoàn toàn theo tiêu chuẩn công nghệ Liên Xô Nhằm mục đích tham khảo công nghệ hàn tiên tiến Châu Âu, Mĩ Nhật Bản; so sánh ray Liên Xô với ray Châu Âu (UIC), ray Mĩ (AREA) ray Nhật Bản (JIS) loại tương đương bảng sau: Biểu 4.7 So sánh thành phần hoá học loại ray Chỉ tiêu %C %Mn %Si %P %S Ray Liên Xô 0,64-0,77 0,60-0,90 0,13-0,28