Cầu vòm 2

Chơng thứ Kỹ thuật thi công cầu vòm ống thép nhồi bê tông Tiết thứ Khái quát I Sơ lợc phơng pháp thi công cầu Cầu l kết cấu vợt di, trình thi công thời gian ngắn so với thời gian sử dụng thnh cầu, nhng hnh vi kết cấu trình thi công lại không đơn giản chút no so với sau cầu hon thnh Kỹ thuật thi công cầu l phận tổ hợp quan trọng kỹ thuật cầu, m thờng lại l kỹ thuật mấu chốt Căn phơng pháp phân chia khác phơng pháp thi công cầu, có loại khác Đối với phơng pháp thi công kết cấu phần trên, ta đơn giản lấy phơng pháp tự đỡ v không tự đỡ cầu để tiến hnh thảo luận Với phơng pháp tự đỡ[1], l giai đoạn thi công chia khối kết cấu phần thnh nhiều phần, tiến hnh đổ chỗ lắp ghép chúng lại theo nhiều giai đoạn thi công khác nhau, m việc vận chuyển v lắp ghép giai đoạn thi công ny lại dùng phận kết cấu hon thnh lm hệ chống đỡ, đến hon thnh xong cầu Phơng pháp không tự đỡ lại l phơng pháp mợn nhờ thiết bị thi công tạm thời để thi công cầu, chủ yếu có phơng pháp giá đỡ, phơng pháp cẩu lắp v phơng pháp quay dầm Phơng pháp giá đỡ tức l phơng pháp đổ chỗ lắp ghép kết cấu giá đỡ, cách lm ny ứng dụng vo cầu có điều kiện nh độ nhịp nhỏ, không thông thuyền yêu cầu thông thuyền không cao, chiều sâu nớc tơng đôi nông, đồng thời tốn công tốn thời gian tốn giá đỡ, loại ny không sử dụng cầu độ lớn Phơng pháp cẩu lắp l phơng pháp tận dụng thiết bị cẩu nâng để cẩu lắp kết cấu phần cầu đúc sẵn ghép thnh nhịp, cách ny bị hạn chế lực cẩu nâng, ngoi cầu cẩu lắp cẩu loại lớn dòng sông nớc sâu biển gần bờ có độ cầu tơng đối lớn ra, thông thờng ứng dụng vo cầu có độ nhỏ Phơng pháp thi công quay l đa nhịp cầu khó cẩu lắp giá đỡ dòng sông tuyến đờng cần bắc qua chuyển dịch vo bờ, sau quay theo chiều thẳng đứng quay nằm ngang để hợp long đờng trục cầu, loại hình ny thích hợp với cầu có độ tơng đối lớn, trọng lợng quay tối đa đạt gần 200 nghìn (hai vạn tấn) Với Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 427 - phơng pháp không tự đỡ, theo đ tăng lớn nhịp cầu, phí thiết bị v máy cụ tạm thời theo tăng mạnh Vì vậy, từ góc độ tính khả thi thi công hay từ tính hợp lý kinh tế, thi công cầu độ lớn nói chung sử dụng phơng pháp tự đỡ Sau theo phơng pháp phân chia kết cấu cầu chơng III để tiến hnh phân tích ngắn gọn phơng pháp thi công kết cấu phần loại cầu trụ đỡ, cầu tháp đỡ v cầu vòm đỡ Cầu trụ đỡ thích hợp với độ nhịp nhỏ, phơng pháp không tự đỡ đợc vận dụng nhiều, ví dụ nh: phơng pháp cầu lắp dầm đơn giản đúc sẵn, phơng pháp giá đỡ hệ liên hợp dầm vòm v phơng pháp chở liền khối Theo đ ứng dụng kỹ thuật dự ứng lực cầu trụ đỡ (nh dầm liên tục, kết cấu cứng dầm chữ T, kết cấu cứng liên tục v.v), mặt nâng cao cờng độ vật liệu, giảm nhẹ trọng lợng kết cấu, mặt khác thực thi công đốt đoạn (hoặc thi công dẫm hẫng), tức l thi công phơng pháp tự đỡ, lm cho độ cầu trụ đỡ tăng lớn, phạm vi ứng dụng đợc mở rộng Cầu tháp đỡ l dạng cầu có độ lớn, nh cầu treo dây võng v cầu dây văng, tự thân kết cấu có sẵn u tự đỡ, đồng thời sử dụng phơng pháp tự đỡ m Cầu treo dây võng l sau hon thnh trụ cầu, lắp ráp cáp chủ trớc, sau lấy cáp chủ lm hệ thống đỡ để cẩu lắp dầm tăng cờng v hệ mặt cầu Còn cầu dây văng sau hon thnh tháp cầu, bớc lắp hẫng mặt dây kéo v dầm chủ, hình thnh ton cầu Nếu coi mặt dây kéo cầu dây văng l hệ dây bên ngoi thân dầm cầu, phơng pháp thi công cầu dây văng với phơng pháp hẫng cầu kiểu dầm có chỗ tơng tự Nhng, từ góc độ kết cấu, dầm chủ câù dây văng thuộc chịu nén chịu lực, với chịu nén l chính, hệ dây bên ngoi thân cầu kiểu dầm, dầm chủ chúng thuộc kết cấu kiểu dầm chịu lực, với chịu uốn l Năng lực vợt nhịp cầu vòm đỡ nằm cầu trụ đỡ v cầu tháp đỡ, vừa có phơng pháp tự đỡ lại có phơng pháp không tự đỡ để thi công chúng Phơng pháp không tự đỡ chủ yếu có phơng pháp giá đỡ, đa phần dùng cho cầu vòm đá Với độ không ngừng tăng lớn, cầu vòm đỡ tìm tòi loại phơng pháp thi công kiểu tự đỡ Phong pháp tự đỡ cầu vòm đỡ tơng ứng với phơng pháp giá đỡ, lại đợc gọi l phơng pháp không gía đỡ, chủ yếu có phơng pháp cẩu lắp cáp dây, lắp ghép hẫng, giá cốt cứng, thi công quay v.v Mấu chốt thi công phơng pháp tự đỡ có điểm chủ yếu: (1) Bộ phận kết cấu lắp ghép thời kỳ đầu phải nhẹ, có cờng độ cao, đồng thời trở thnh phận chống đỡ khoẻ cho phần kết cấu thi công tiếp sau đó; (2) Tình trạng chịu lực trình lắp ghép cng gần với tình trạng chịu lực sau thnh cầu cng giảm thiểu thiết bị phụ trợ thi công v giảm vật liệu kết cấu Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 428 - tăng thêm nhu cầu thi công; (3) Cầu hệ tự đỡ l phận lắp ghép trớc chịu lực trớc, phận lắp ghép sau chịu lực sau, kết cấu phải có lực tự điều chỉnh chịu lực mợn nhờ lực bên ngoi để điều chỉnh nội lực Từ ba điểm nêu cho ta thấy phơng pháp thi công cầu treo dây võng có tính u việt nhất, l yếu tố quan trọng để cầu dây võng trở thnh loại hình cầu có lực vợt qua di Cáp chủ lắp ráp trớc tiên loại cầu ny có cờng độ lớn, đồng thời lại không tồn vấn đề chuyển đổi hệ, độ mềm dây không ngừng thích ứng tải trọng sau Cầu dây văng tơng tự nh vậy, sau thnh cầu thông qua điều chỉnh lực dây lm cho cầu chịu lực dần vo hợp lý Còn dầm liên tục cầu trụ đỡ sử dụng phơng pháp thi công dầm hẫng, phơng pháp đúc đẩy tồn vấn đề chuyển đổi hệ, cần phải có thêm biện pháp tạm thời Cầu vòm liên hợp kiểu dn dự ứng lực nêu chơng III thuộc loại cầu trụ đỡ, phơng pháp thi công chúng so với phơng pháp lắp hẫng từ xa kia, l lấy cáp kéo xiên tạm thời (dây văng) để lm phận tổ hợp kết cấu có hiệu kinh tế cao, l nguyên nhân quan trọng để loại hình cầu ny đáng đợc phổ biến v phát triển Bây ta xét cầu vòm đỡ Kết cấu chịu lực chủ yếu cầu vòm đỡ - vnh vòm chủ chịu nén l chính, từ đặc tính chịu lực kết cấu tồn vấn đề ổn định, chúng giống nh cầu tháp đỡ lấy kết cấu dây có cờng độ cao lm chính, không cách no giống nh cầu treo dây võng dễ dng lắp ráp kết cấu chịu lực chủ yếu giai đoạn thi công đầu lên cầu, theo cầu dây văng chiểu theo hình thức kết cấu thnh cầu lắp ráp hẫng bớc để hon thnh, sử dụng phơng pháp thi công lắp hẫng tồn vấn đề chuyển đổi hệ Cho nên thi công vnh vòm chủ cầu vòm đỡ l vấn đề quan trọng trình phát triển chúng, nói l vấn đề nan giải Phơng pháp tự đỡ l bớc thi công chiểu theo hình thnh kết cấu, chia lm III loại Loại I l phơng pháp tăng thêm cấu kiện, nh phơng pháp thi công cánh hẫng, thông qua đơn nguyên cánh hẫng không ngừng tăng thêm để hình thnh tổng thể kết cấu Loại II l phơng pháp tăng lớn mặt cắt, nh phơng pháp thi công giá cốt cứng, mặt cắt không ngừng đợc hình thnh Loại III l phơng pháp hỗn hợp, tức l trình thnh cầu vừa tăng thêm cấu kiện, lại kèm thêm tăng lớn mặt cắt Phơng pháp tự đỡ cầu trụ đỡ chủ yếu l phơng pháp tăng thêm cấu kiện, điển hình nh phơng pháp thi công cánh hẫng Trong cầu tháp đỡ, cáp chủ cầu treo dây võng l phơng pháp tăng lớn mặt cắt, m cầu dây văng thông thờng lại l phơng pháp tăng thêm cấu kiện, cầu dây văng dầm liên hợp coi l phơng pháp hỗn hợp loại III Trong cầu vòm đỡ phơng pháp có Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 429 - II Sơ lợc phơng pháp thi công cầu vòm[2] ~ [4] Thời kỳ đầu Trung Quốc, thi công cầu vòm không giá đỡ chủ yếu sử dụng phơng pháp cẩu lắp cáp dây, nhng lực cẩu lắp phơng pháp ny có hạn, thờng đạt từ 30 ~ 40 trở xuống, lực cẩu lắp tối đa đạt khoảng 70 tấn, đồng thời việc tăng lớn độ cáp dây, nâng cao lực cẩu lắp cng tỏ khó khăn Cáp dây trở thnh thiết bị thi công phí cho thiết bị lớn Có cách nói khác gọi thi công cầu vòm l:' xây cầu, dỡ bỏ hai chiếc, lại chiếc", xây l thiết bị cẩu lắp cáp dây (tơng đơng với cầu treo dây võng), cầu tạm cho thi công v cầu vòm phải xây dựng Để tận dụng thiết bị cáp dây thực viêc tăng lớn độ cầu vòm, năm 70, Trung Quốc xây dựng lợng lớn cầu vòm hai chiều Vnh vòm chủ cầu vòm hai chiều đợc tổ hợp từ sờn vòm, vòm phụ v vòm, lắp ráp sờn vòm trớc, sau lắp đặt vòm phụ, đổ chỗ vòm, hiệu suất mặt cắt tơng đối cao, thi công sử dụng phơng pháp " chia lẻ tổng thể ra, gộp phần lẻ thnh tổng thể", l phơng pháp tăng lớn mặt cắt điển hnh hệ tự đỡ Cầu vòm hai chiều tính liền khối tơng đối kém, dễ sinh khe nứt, đồng thời tốn công tốn thời gian, sau năm 80 không xây dựng Cầu vòm dạng nhẹ đợc phát triển nh cầu giá dn, cầu giá cứng, ngoi thân kết cấu thuộc nguyên nhân cầu trụ đỡ ra, phơng pháp thi công đột phá, lm cho lực vợt chúng bị hạn chế dới mức trăm mét Những năm cuối 70 v năm 80, cầu vòm Trung Quốc xây dựng chủ yếu l cầu vòm hộp Vnh vòm chủ cầu vòm hộp có độ khoét rỗng lớn, lực chống xoắn chống uốn mặt cắt cao, l hình thức phù hợp với cầu vòm độ lớn, nhng trọng lợng cẩu lắp lớn, nên cha có đột phá lớn độ Cầu Mã Minh Khê, Nghi Tân, Tứ Xuyên xây dựng năm 1979, nhịp l 150m, sử dụng dây cáp cẩu lắp để thi công, trọng lợng cẩu lắp đạt tới 70 tấn, trọng lợng ny l tối đa thiết bị cáp dây cẩu lắp Trung Quốc, vậy, sử dụng thiết bị cáp dây ny cẩu lắp vòm hộp bê tông cốt thép có độ lớn tỏ không đủ lực Năm 1982 xây dựng xong cầu lớn Bảo Đỉnh, Phan Chi Hoa, Tứ Xuyên, cầu ny sử dụng phơng pháp giá đỡ, độ đạt tới 170m Cầu ny thi công chia vnh giá vòm thép để đúc bê tông vnh vòm, vnh dới tác dụng với giá vòm để gánh chịu tải trọng đúc vnh lớp trên, vậy, giá vòm thuộc vòm kiểu nửa cứng, phơng pháp thi công thể ý tởng phơng pháp tự đỡ Cầu Ô Giang, Bồi Lân, Tứ Xuyên xây dựng Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 430 - năm 1980, l cầu lần đầu sáng tạo dùng biện pháp thi công quay nằm ngang Trung Quốc, lm cho độ cầu vợt qua cửa ải 200m Không cần bn cãi ứng dụng cầu quay nằm ngang, mở đờng cho thi công cầu vòm không giá đỡ, phát triển cầu vòm đợc tiếp thêm sức sống Nhng phơng pháp thi công quay không thuộc phơng pháp tự đỡ, sau độ tăng, khối lợng quay lớn, công nghệ thi công để quay phức tạp, khối xây mâm quay lớn, vậy, thực việc đột phá với nhịp lớn Cùng thời điểm ny, độ tối đa cầu vòm bê tông cốt thép nớc ngoi đạt tới 390m, l cầu KRKcủa Nam T xây dựng năm 1980 Cầu vòm bê tông cốt thép độ lớn nớc ngoi chủ yếu sử dụng phơng pháp thi công dầm hẫng, chúng phát triển ảnh hởng phơng pháp thi công hẫng dầm bê tông dự ứng lực, có phơng pháp đúc hẫng, phơng pháp lắp hẫng, phơng pháp cẩu chéo hẫng v.v Điển hình nh: cầu KRK sử dụng phơng pháp lắp hẫng; cầu Ngoại Tân Nhật (khẩu độ 170m) dùng phơng pháp đúc hẫng; cầu Bloukrans Nam Phi (khẩu độ 272m), sử dụng phơng pháp dây móc treo hẫng v.v Phơng pháp thi công hẫng giải vấn đề thi công cầu vòm độ lớn không giá đỡ, nhng sau thnh cầu chịu lực vòm l kết cấu nén uốn phải chịu nén l chính, nên dùng vòm lm mạ dới dầm hẫng trình thi công, để lm mạ dầm hẫng lại cần dùng đến nhiều chi tiết phụ tạm (chủ yếu l cấu kiện chịu kéo), phí thi công tơng đối cao, v chúng cha đợc ứng dụng phổ biến Trung Quốc Phơng pháp thi công giá cốt cứng l phơng pháp thi công không giã đỡ đợc nớc ngoi sử dụng từ thời kỳ đầu, chúng đợc chuyển biến v phát triển từ phơng pháp giá cốt truyền thống, giá cốt cứng có cờng độ v độ cứng tơng đối lớn, đợc gọi l giá cốt hệ cứng, thi công có tác dụng giá đỡ thi công, chịu đợc tự trọng bê tông đổ chỗ, nhng giá cốt chôn ngập bê tông, khó tháo bỏ sau thi công, nớc chúng đợc gọi l phơng pháp giá vòm chôn, bên Nhật gọi l phơng pháp MiLan Bê tông vnh vòm sau đạt tới cờng độ, chịu lực trình thi công v sau thnh cầu, giá cốt cứng lại trở thnh phận kết cấu, chúng lại đợc gọi l kết cấu bê tông thép hình, bê tông cốt xơng thép, bê tông cốt thép hệ cứng, tiếng Anh l: Steel Reinforced Concrete, gọi tắt l SRC Nhìn từ cách hình thnh kết cấu trình thi công, chúng thuộc phơng pháp tự đỡ không ngừng tăng thêm phận hợp thnh kết cấu, tức l phơng pháp tăng lớn mặt cắt Cầu Echclsbach Đức độ 130m xây dựng phơng pháp ny vo năm 1929 Cầu vòm độ lớn xây dựng phơng pháp giá cốt hệ cứng l cầu Esla Tây Ban Nha, với nhịp đạt tới 210m Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 431 - Thế nhng, phơng pháp gía cốt hệ cứng tiêu hao nhiều vật liệu thép, m vật liệu thép ny chủ yếu để thoả mãn nhu cầu thi công, tác dụng chịu lực sau thnh cầu nhỏ, vậy, nguyên nhân kinh tế, sử dụng đơn phơng pháp giá cốt hệ cứng xây dựng cầu vòm bê tông cốt thép đợc sử dụng vo giai đoạn Trong năm 70, số cầu vòm Nhật sử dụng phơng pháp tổ hợp, đoạn chân vòm thi công hẫng, đoạn đỉnh vòm dùng giá cốt hệ cứng, lm dút ngắn chiều di cánh hẫng kết cấu bê tông, giảm nhẹ trọng lợng cánh hẫng, sau lắp hẫng cẩu lắp đoạn giá cốt hệ cứng, kết cấu vòm hình thnh nhanh, cuối đúc bê tông đoạn chỗ, hình thnh vnh vòm chủ, lm độ giá cốt cứng không lớn, vật liệu thép tiêu hao không nhiều Cho nên, phơng pháp thi công tổ hợp ny vừa kinh tế lại vừa tăng lớn đợc độ vòm Cầu Tả Vũ Xuyên Nhật xây dựng vo năm 1981, với độ l 204m, sử dụng phơng pháp thi công giá cốt tăng cờng cẩu lắp chéo hẫng Cầu Biệt Phủ, Minh Phm Nhật xây dựng năm 1989, nhịp 235m, sử dụng phơng pháp thi công giá cốt hệ cứng lắp hẫng, Cầu Thanh Diệp giới thiệu tiết II chơng III thi công phơng pháp giá cốt hệ cứng cẩu xiên hẫng, giá cốt hệ cứng đoạn nhịp cầu ny dùng giá cốt ống thép Bấy lâu sản lợng thép Trung Quốc thấp, đơn giá tơng đối cao, sử dụng phơng pháp thi công giá cốt hệ cứng thép hình Trung quốc không phù hợp nguyên tắc kinh tế, nớc ứng dụng phơng pháp thi công cách thăm dò giá cốt nửa cứng Giá cốt cứng phơng pháp thi công giá cốt nửa cứng với lợng dùng thép tơng đối ít, cờng độ v độ cứng giá cốt không đủ để gánh chịu độc lập ton tự trọng bê tông vnh vòm chủ, nên trình thi công sử dụng phơng pháp chia vòm để đúc bê tông, v sử dụng neo đất kiểu đn đứng để gia tải tạm thời, nhằm lm cho giá cốt hệ cứng chịu lực Cầu Mã Nghị Xa, Liêu Ninh xây dựng năm 1980 với độ 60m l cầu sử dụng phơng pháp thi công giá cốt nửa cứng[5] Tiếp đó, phơng pháp ny đợc ứng dụng v phát triển, cầu vòm xây dựng phơng pháp ny có chục chiếc, nhịp tơng đối lớn có cầu Xa H Khẩu, Đan Đông, Liêu Ninh v cầu Kim Xa Giang, Tiểu Nam Môn, Nghi Tân, Tứ Xuyên Cầu Xa H Khẩu l vòm sờn hộp kiểu chạy độ 156m, xây dựng năm 1982 Cầu Kim Xa Giang, Nam Môn, Nghi Tân, Tứ Xuyên l vòm sờn kiểu chạy giữa, cầu ny đạt tới 240m, thời l cầu vòm bê tông cốt thép nhịp lớn Trung Quốc Mặc dù Trung Quốc tổ chức lực lợng tiến hnh nghiên cứu chuyên sâu phơng pháp thi công giá cốt nửa cứng, giải vấn đề kỹ thuật mấu chốt chúng thiết kế v thi công, nhng, yêu cầu kỹ Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 432 - thuật phơng pháp ny tơng đối cao, độ khó để phổ biến ứng dụng lớn, đồng thời theo đ tăng độ , độ khó lại cng bật thi công Sử dụng ống thép để lm giá cốt hệ cứng, độ cứng ống thép so với thép hình cao nhiều, nên phơng pháp thi công ny đợc phát triển thật Tiện xin nhắc chuyện, năm 1971 Trung Quốc xây dựng cầu vòm lõi ống bê tông tuyến đờng sắt Long (Long Nhan) Khảm (Khảm Thị) Phúc Kiến- cầu Vĩnh An[6] Khẩu độ tịnh nhịp chủ cầu Vĩnh An 56m, chiều cao đờng tên 16m, độ tịnh nhịp bên 30m, chiều di cầu 132.9m, chiều cao cầu 43m Để giải vấn đề thi công không giá đỡ, vnh vòm chủ sử dụng ống 100 x 10cm ống lõi thép gia công sẵn bê tông cốt thép số 20, bên ngoi bọc bê tông số 17 tổ hợp thnh mặt cắt hình chữ nhật rỗng, cao 1.45m, rộng 4.6m ống lõi gia công sẵn ống, chia lm 12 đốt để cẩu lắp, đốt nặng ~ tấn, dùng hai thiết bị dây cáp cẩu lắp hẫng, sau hợp long treo ván khuôn chia tầng đoạn để đúc bê tông bọc ngoi Cầu ny vận doanh phát hiện, mặt đáy đỉnh vòm xuất vết nứt dọc theo ống lõi, bề rộng vết phạm vi 0.1mm, chiều di vết từ 0.2 ~ 0.5m, có chỗ di tới 1m Phân tích nguyên nhân cho chủ yếu l co ngót bê tông v bê tông bọc ngoi mép dới ống lõi tơng đối mỏng, ngoi ra, khe công tác nối thông phận đỉnh vòm bi nứt, hình thnh tác dụng chốt, thay đổi trạng thái chịu lực vnh vòm Giá thnh cầu Vĩnh An gần cầu vòm hai chiều, nhng công nghệ chế tạo lõi ống tơng đối phức tạp, đồng thời lại tồn khuyết tật nêu trên, phơng pháp thi công ny cha đợc phổ biến ứng dụng, nhng l lần lm thử có ích cho phơng pháp thi công giá cốt cứng II Sơ lợc kỹ thuật xây dựng cầu[7] vòm bê tông ống thép Trong chơng III rằng, bê tông ống thép có hai loại hình lớn đợc ứng dụng vo cầu vòm, loại l ống thép hở, tham gia chịu lực với kết cấu l chính, đồng thời l giá đỡ trình thi công v l ván khuôn để nhồi bê tông ống, trình xây dựng cầu l hợp long giá cốt ống thép trớc, nhồi bê tông ống hình thnh vnh vòm chủ; loại khác ống thép chịu lực thi công l chính, dĩ nhiên tham gia chịu lực thnh cầu, trình thnh cầu l hợp long giá cốt ống thép trớc, sau nhồi bê tông ống hình thnh giá cốt cứng bê tông ống thép, lại dùng giá cốt hệ cứng bê tông ống thép lm giá vòm kiểu chôn lấp để đúc bê tông bọc ngoi, hình thnh vnh vòm chủ Hiển nhiên lợi dụng giá cốt ống thép theo hình thnh bê tông ống thép để lm giá cốt cứng, so với giá cốt thép hình truyền thống, giảm nhiều lợng dùng thép, giảm nhẹ trọng lợng giá cốt Vì thi công giá cốt hệ cứng cầu Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 433 - vòm nguy hiểm l ổn định, đặc biệt bật l yêu cầu độ cứng, ống thép v bê tông ống thép giải tốt vấn đề độ cứng Phơng pháp thi công cầu vòm bê tông ống thép thực chất l phơng pháp giá cốt cứng, giá cốt ống thép so với bê tông cốt thép nhẹ nhiều, nhng sau tăng độ, việc cẩu lắp thân giá cốt ống thép độ khó lớn Đối với đờng kính nhịp từ 100m trở xuống, giá cốt ống thép thờng đợc chia lm đoạn, khối lợng cẩu lắp nói chung mời tấn, tình hình thực tế để sử dụng cẩu nổi, cẩu Ôtô v.v để cẩu lắp, đoạn bên dùng cáp dây móc để tiến hnh hợp long, sử dụng số giá đỡ để chống, nh cầu Thái Hồng, Thiên Tân v cầu Dẫn Giang H, Thái Châu, Giang Tô, xem hình 8-1 v hình 8-2 Cá biệt có cầu sử dụng giá đỡ để thi công, nh cầu Minh Tuyển, An Khê, Phúc Kiến, đốt ống thép đợc hn nối cao hình thnh vòm giá đỡ Loại phơng pháp ny vừa không phát huy hết u ống thép lm giá cốt cứng, chất lợng lại không đảm bảo, phải tránh sử dụng Đối với độ khoảng 50m, phơng pháp cẩu lắp cng trở nên linh hoạt Khi nhịp vợt trăm mét, phơng pháp lắp ghép thờng dùng chủ yếu l cáp dây cẩu lắp v phơng pháp thi công quay thân, khu vực điều kiện cho phép dùng phơng pháp thi công cẩu lắp khối v cẩu lắp phân đoạn Trong chơng ny trọng giới thiệu phơng pháp thi công dây cáp cẩu lắp giá cốt ống thép v phơng pháp quay Phơng pháp thi công cầu vòm bê tông ống thép l phơng pháp tự đỡ điển hình không ngừng tăng thêm nhóm chia kết cấu, mặt cắt vnh vòm chủ hình thnh không ngừng, mặt cắt vật liệu thi công trớc, chịu lực trớc v thi công sau chịu lực sau, vậy, trình tự gia tải thi công có ảnh hởng lớn chịu lực trình thi công v thnh cầu Trình tự gia tải thi công l vấn đề cần thảo luận chơng ny Hình 8-1- Lắp ráp kiểu giá đỡ cầu Thái Hồng, Thiên Tân Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 434 - Hình 8-2- Cầu lớn Dẫn Giang H, Thái Châu, Giang Tô Tiết thứ hai Phơng pháp cáp dây cẩu lắp I Khái quát Phơng pháp thi công cáp dây cẩu lắp l phơng pháp chủ yếu để xây dựng cầu vòm độ lớn Trung Quốc Cầu Kim Xa Giang, Mã Minh Khê, Nhi Tân, Tứ Xuyên, l vòm hộp bê tông cốt thép độ tịnh 150m, chia lm đoạn để cẩu lắp, trọng lợng để cẩu đạt tới 70 Cầu Ngọc Bích Sơn, Nam Bình, Phúc Kiến, vòm sờn hộp độ tịnh 100m, chia lm đoạn để cẩu lắp, trọng lợng cẩu đạt tới 59.1 ứng dụng bê tông ống thép vo cầu vòm, giá cốt ống thép cần phải cẩu lắp có khối lợng nhẹ nhiều so với sờn vòm, độ tăng lớn Cầu Cao Minh, Quảng Đông, Cầu Phật Trần, Nam Hải (L= 112.8m), Cầu Sơn Tây III (L= 200m) v cầu Ung Giang, Ung Ninh, Quảng Tây (L = 312m) sử dụng cáp dây để cẩu lắp; Cầu lớn Trờng Giang, Vạn Huyện, Tứ Xuyên (L = 420m) sử dụng cáp dây để cẩu lắp, đợc chia lm 11 đoạn, chiều di đoạn 40, cẩu nặng 50 Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 435 - Khi độ không lớn lắm, sờn vòm chia lm đoạn để cẩu lắp, đoạn hai bên sau cẩu lắp dùng dây móc xiên néo giữ , hớng ngang cột thêm cáp giằng gió Trong trờng hợp thông thờng, cần phải cẩu lắp hai sờn, hợp long hai sờn, hai sờn lắp ráp thêm chống ngang tạm thời; cố định tạm thời chống ngang; Nhng với phơng pháp cẩu lắp hai sờn, hợp long hai sờn có khối lợng cẩu lớn, độ khó lắp ghép đoạn với đoạn tơng đối lớn, chiều rộng sờn vòm lớn,(nh kiểu dn) sử dụng phơng pháp hợp long sờn đơn Đầu nối đoạn trớc hợp long phải gia công thnh miệng mở trên, phải ý tình trạng truyền lực đầu nối; để hợp long đợc thuận tiện, đoạn phải nâng cao lên chút, sau hợp long hạ dần một, điểu chỉnh tới cao độ thiết kế (độ vồng chừa sẵn); liên kết đầu nối v chống ngang, bịt chân vòm để thnh vòm không chốt, sau tiến hnh đúc bê tông vo ống thép Khi độ tơng đối lớn, đốt đoạn giá cốt ống thép hệ cứng nhiều, khối lợng lớn, phơng pháp cáp dây cẩu lắp cần phải cải tiến sở phơng pháp truyền thống, sử dụng số kỹ thuật mới, công nghệ Sau trọng giới thiệu phơng pháp thi công cáp dây cẩu lắp cầu Ung Giang, Ung Ninh, Quảng Tây, Cầu Trờng Giang, Vạn Huyện, Tứ Xuyên v cầu lớn Sơn Tây III, Nam Hải, Quảng Đông II Cầu lớn Ung Giang, Ung Ninh, Quảng Tây[8] [9] Cầu lớn Ung Giang, Ung Ninh, Quảng Tây l cầu vòm sờn hộp giá cốt hệ cứng bê tông ống thép có nhịp chủ l 312m, sờn giá cốt ống thép chia lm đoạn để gia công v lắp ráp, đốt đoạn lớn nặng tới 59 Cầu ny nhịp lớn, đốt đoạn giá cốt hệ cứng ống thép nhiều, khối lợng lớn, sử dụng dây cáp v máy tời truyền thống kéo xiên giữ móc thiết bị hệ thống cánh hẫng tơng đối nhiều, lực kéo lớn, điều chỉnh khó khăn, độ khó thi công lớn Vì vậy, thi công cầu ny nghiên cứu phơng pháp lắp hẫng kéo xiên móc giữ kích Dây móc sử dụng cáp thép cứng 7j 5mm, dùng hệ thống kích căng kéo thực căng kéo v nâng hạ dây móc điều chỉnh cao độ giá cốt ống thép Bố trí cẩu lắp xem hình 8-3 Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 436 - cc28 = ccn x lg28 / lgn Trong công thức: cc28 - Cờng độ kháng nén bê tông 28 ngy tuổi; ccn - Cờng độ kháng nén bê tông n ngy tuổi; lg28 - Số logarít thờng dùng 28; lgn - Số logarít thờng dùng n So sánh kết tính toán công thức với thực tế, thời kỳ đầu thấp, thời kỳ sau cao Lại thời gian thí nghiệm tơng đối di (tới 15 ngy) nhiệt độ không khí thay đổi nhiều, bê tông bảo dỡng ống khác với bê tông đợc bảo dỡng bình thờng, quy luật tăng trởng cờng độ bê tông ống phức tạp, khó xác định Vì vậy, lại tiến hnh tính toán mô đun đn hồi bê tông theo cờng độ 28 ngy m không xét hai loại tình trạng cực đoan ny, v qua so sánh chứng minh, kết tính toán nội suy mô đun đn hồi theo cờng độ công thức (5-37) gần với trị số thực đo Trị số lý luận tính toán trực tiếp ứng dụng trình tự SAP 93 so sánh với trị số thực đo, trị số thực đo lớn hơn, trị số chênh chỗ chân vòm lớn nhất, chỗ 1/4 nhịp lớn thứ nhì, đỉnh vòm tơng đối gần Điều ny chủ yếu l bê tông vo trạng thái chảy trớc ninh kết kết cấu thực tế, gây lực nén vách ống thép, lm cho ống thép chịu kéo hớng vòng, sinh chịu nén hớng trục; lực nén bê tông dạng chảy ống thép tỷ lệ thuận với chiều cao, ảnh hởng chỗ chân vòm lớn nhất, 1/4 nhịp lớn thứ hai, đỉnh vòm nhỏ M tính toán theo trình tự SAP 93 không xem xét yếu tố ny, phải công thức (5-42a) v công thức (5-42b) để hiệu chỉnh Trong l mật độ bê tông; g l gia tốc trọng trờng; h l cao độ bê tông Từ chỗ chân vòm h = 26.36m, chỗ 1/4 nhịp h = 5.95m, tính toán có đợc ứng suất hớng trục chỗ chân vòm v chỗ 1/4 nhịp riêng biệt l 6.01MPa v 1.35 MPa Trị số tính toán sau qua hiệu chỉnh nh nêu xem trị số tính toán I bảng 8-6 v bảng 8-7, so với trị số tính toán SAP 93 trớc hiệu chỉnh chúng gần kề với trị số thực đo, nhng khoảng chênh định, lại phải tiến hnh hiệu chỉnh nhiệt độ Trị số tính toán sau hiệu chỉnh nhiệt độ l trị số tính toán So với trị số tính toán cng gần với trị số thực đo Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 472 - ứng suất đúc bê tông sờn vòm thợng lu (đơn vị: MPa) Bảng 8-6 Mặt cắt Mặt cắt chân vòm Điểm đo Đúc Trị số thực đo -15.1 ống số Trị số tính toán -15.8 -9.49 Mặt cắt 1/4 nhịp -16.7 -12.1 Mặt cắt đỉnh vòm -22.6 -19.1 -11.3 -7.88 -23.6 -10.7 0.80 -3.63 -7.75 -16.4 -12.8 -2.11 -10.4 -9.89 -9.18 -9.04 -11.3 -9.46 -6.46 -8.48 -17.0 -13.2 -11.5 -10.9 -10.5 -9.58 -18.4 -10.2 -6.72 -3.90 -15.1 -9.49 -16.7 -12.1 -22.6 -19.1 -11.3 -7.88 -23.6 -10.7 0.80 -3.63 Đúc Trị số thực đo -8.48 ống số Trị số tính toán -6.03 -29.1 7.07 0.40 -5.25 -44.6 -3.23 3.23 -4.64 -3.84 16 14.5 -12.8 -11.1 -11.9 10.6 -7.53 -5.54 -6.69 -8.40 -4.13 -4.28 -8.59 Trị số tính toán -8.82 -21.9 -9.96 -11.2 -6.72 -17.0 -4.62 -5.86 -5.70 -13.8 -2.69 -6.92 Đúc Trị số thực đo 13.1 ống số Trị số tính toán -5.93 13.7 -28.5 0.20 -8.89 -9.89 -14.3 -29.1 -0.20 8.68 -9.29 -10.1 -4.70 -16.4 -7.40 -4.59 -5.27 -6.36 -4.69 -4.65 -5.98 -5.12 -2.60 Trị số tính toán -6.81 -5.51 -26.4 -7.00 -1.01 -2.56 -15.8 -4.52 -3.21 -3.71 -14.2 -1.53 Đúc Trị số thực đo -4.04 ống số Trị số tính toán -3.08 -5.05 -4.85 -11.3 -11.7 -9.29 -11.1 -15.3 -37.2 -2.02 -5.05 -3.09 -6.34 -13.7 17.8 -3.80 -3.79 -4.84 4.55 -2.07 -1.99 -4.87 -3.76 -5.41 -24.0 -16.4 -7.56 -3.64 -14.9 -4.51 -5.00 -2.75 -13.7 Trị số tính toán -19.9 Đúc Trị số thực đo Trị số tính toán -3.75 ứng suất đúc bê tông sờn vòm thợng lu (đơn vị: MPa) Bảng 8-7 Mặt cắt Mặt cắt chân vòm Điểm đo Đúc Trị số thực đo -9.69 ống số Trị số tính toán -15.8 -6.87 Mặt cắt 1/4 nhịp -14.1 -11.7 Mặt cắt đỉnh vòm 8 -17.8 -7.27 -3.84 -11.9 11.3 7.07 -9.29 -10.7 -7.77 -16.4 -12.8 -11.5 -11.1 -9.88 -8.94 -9.03 -11.3 -9.46 -6.44 Trị số tính toán -19.9 -6.03 -14.6 -10.9 -19.9 -9.25 -7.75 -7.25 -18.3 -10.1 -9.43 -5.02 Đúc Trị số thực đo -5.25 ống số Trị số tính toán -5.74 -32.1 16.8 10.1 6.26 -18.6 32.5 7.88 26.9 -12.4 -10.5 -11.3 -7.08 -5.99 -5.04 -6.69 -7.89 -3.66 -3.84 -8.29 Trị số tính toán -5.91 -21.0 -9.53 -10.7 -6.92 -15.4 -3.91 -5.00 -6.00 -13.5 -1.33 -7.12 Đúc Trị số thực đo -4.24 ống số Trị số tính toán -5.84 -3.84 -18.4 -10.7 -7.07 -4.24 -16.6 -9.09 39.8 -14.3 -52.9 -4.69 -16.3 -7.36 -5.55 -5.53 -6.3 -4.51 -4.6 -5.91 -5.08 -2.56 Trị số tính toán -5.02 -4.42 -26.4 -8.00 -6.03 -5.43 -15.9 -2.98 -5.06 -5.96 -14.3 -1.01 Đúc Trị số thực đo -2.02 ống số Trị số tính toán -3.35 -4.24 -4.85 -19.7 -6.87 -5.45 -6.66 -18.4 -49.3 7.27 -0.2 -4.34 -5.86 -14.0 -4.34 -3.67 -3.32 -5.48 -4.71 -2.35 -1.83 -5.06 Trị số tính toán -3.62 -4.33 -4.67 -24.4 -5.00 -4.35 -2.90 -15.6 -5.31 -2.81 -0.78 -14.7 28.5 Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - 8.68 22.6 -2.42 - 473 - Tuy nhiên, chịu ảnh hởng từ quy luật tăng trởng theo thời gian cờng độ bê tông ống với mô đun đn hồi, sai số điều kiện thí nghiệm trờng gây v.v, trị số tính toán với trị số thực đo có chênh lệch định, nhng nhìn tổng thể phơng pháp tính toán nêu phản ánh tình trạng chịu lực kết cấu thực tế III Cầu Ung Giang, Ung Ninh, Quảng Tây[24] Nhịp chủ cầu Ung Giang, Ung Ninh l vòm sờn hộp cốt cứng bê tông ống thép kiểu chạy với độ 312m Hình thnh mặt cắt sờn vòm cầu ny đợc chia lm giai đoạn, tức l giá cốt cứng ống thép, nhồi bê tông ống thnh giá cốt cứng bê tông ống thép v bê tông bọc ngoi hình thnh vòm sờn hộp giá cốt hệ cứng bê tông ống thép (có lúc gọi l vòm sờn hộp bê tông cốt thép) Khi tiến hnh phân tích chịu lực trình nhồi bê tông ống, tốc độ đúc bê tông nhanh, bê tông ống cha hình thnh cờng độ, giai đoạn ny bê tông ống không tham gia chịu lực, mô hình tính toán sử dụng mô hình phẳng phần tử dầm, không tính tác dụng không gian hai phiến giá dn vòm, tức l cho hai sờn ny chịu lực độc lập Phân tích chứng minh, ứng suất tối đa ống thép trình đúc lớn ứng suất tối đa đúc xong bê tông ống thép, nhng cầu ny bọc bê tông bên ngoi ống thép, ứng suất ống thép lớn nhiều so với ứng suất ống thép nhồi bê tông ống, ứng suất ống thép tác dụng khống chế trình nhồi bê tông Vì vậy, cần cho ứng suất nhồi xong bê tông vo ống (xem bảng 8-8), để dùng cho phân tích sau ny Bảng tổng hợp ứng suất giai đoạn nhồi bê tông vo ống cầu Ung Giang (đơn vị: MPa) Bảng 8-8 Giai đoạn thi công ứng suất Thanh Mặt cắt Mặt cắt xiên chân thay đổi đầu vòm số Giá cốt ống thép ống thép mạ dới 96.90 Mặt cắt L/8 Mặt cắt L/4 Mặt Mặt cắt cắt đỉnh 3L/8 vòm 49.53 41.58 42.62 42.48 40.77 38.19 ống thép mạ 102.38 53.12 54.16 51.51 46.45 44.02 44.90 Bê tông nhồi ống ống thép mạ dới 102.45 69.98 thép mạ dới 64.09 64.19 60.20 54.64 50.74 ống thép mạ 108.46 64.29 69.19 6679 63.39 63.17 64.60 Bê tông nhồi ống ống thép mạ dới 104.90 80.52 thép mạ 77.34 77.05 71.37 64.09 59.72 ống thép mạ 111.03 70.62 78.59 76.33 74.27 75.94 77.76 Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 474 - Bê tông nhồi ống sử dụng bơm bê tông từ hai đầu chân vòm đối xứng nhồi liên tục đến đỉnh vòm, yêu cầu ~ phải đúc xong ống Chờ bê tông ống đạt tới cờng độ định, chia lm vòng l đáy, bên dới, bên v đỉnh để đúc bê tông, hình thnh cốt thép (vòm sờn bê tông ống thép) Đối với cầu vòm giá cốt hệ cứng bê tông ống thép, giai đoạn bọc tự trọng bê tông bọc ngoi lớn, m giá cốt hệ cứng chủ yếu dùng cho giai đoạn thi công ny, tác dụng sau thnh cầu không lớn lắm, sử dụng nhiều vật liệu, ứng suất tối đa, biến dạng bất lợi v hệ số an ton nhỏ ổn định xuất gia đoạn ny Bởi vậy, phải tiến hnh phân tích chịu lực cách cẩn thận giai đoạn thi công ny, sử dụng trình tự gia tải thi công thích hợp, l mấu chốt đảm bảo an ton thi công, giảm giá thnh cho loại cầu ny Cầu Ung Giang, Ung Ninh dùng 4702.20 m3 bê tông bọc ngoi, khối lợng tải đạt tới 11755.5 tấn, thời gian đúc di tới 6~ tháng, sờn vòm đúc lm vòng Phân tích kết cấu gồm nội dung, tức: (1) Chịu lực kết cấu v tính ổn định, (2) Kỹ thuật khống chế v phơng pháp thực hiện, (3) ứng suất v để giám sát biến dạng, (4) Kỹ thuật khống chế ổn định v ý nghĩa lý luận Mục tiêu khống chế thiết kế thi công giai đoạn bê tông bọc ngoi l: (1)- Lợng tăng sai lệch hớng bên tối đa đờng trục vòm ngoi mặt phẳng vòm l: ZS L/ 8000 = 3.85 cm (2)- Lợng tăng độ vồng tối đa lên đờng trục vòm mặt phẳng vòm l: YS L/ 6000 = 5.13 cm (3)- ứng suất hớng trục tối đa vật liệu thép: sg = 1.5 [ws] = 315 MPa (4)- ứng suất nén tối đa bê tông: SC = 0.8 Ra = 22.80 MPa (5)- ứng suất kéo tối đa bê tông: SCj = 0.8 Ra = 4.0 MPa Trong đó, L l độ tịnh; [ws] l ứng suất cho phép thép 16Mn, 210 MPa; Ra l cờng độ thiết kế chịu nén tâm trục bê tông; bê tông mác 50 Ra = 28.5 MPa; Rj l ứng suất kéo danh nghĩa bê tông; chiều rộng khe nứt l 0.1mm, Rj bê tông mác 50 MPa Vì ứng suất kéo ny xuất khoảng thời gian ngắn ngủi no trình đúc bê tông, khe nứt đợc ứng suất nén lm liền khít lại sau trình vận doanh, cho phép xuất rạn nứt nhỏ trình đúc, v lấy ứng suất kéo danh nghĩa lm trị số khống chế thiết kế chống kéo bê tông Phơng án thi công đúc bê tông bọc ngoi có hai loại, l "phơng án đúc mặt công tác", l " phơng pháp đúc liên tục móc treo kéo Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 475 - xiên với kích", thi công thực tế sử dụng phơng pháp sau, cụ thể xem giới thiệu sau Phơng pháp đúc cân mặt công tác, tức l trình đúc vòng bê tông bê tông đáy, bên phía dới, bên phía trên, đỉnh sờn vòm, vòng chia lm đoạn tiến hnh gia tải, đoạn lại chia thnh đoạn đúc nhỏ, bớc thi công chúng xem hình 8-40 Trong hình 8-40 vẽ có nửa nhịp, gồm có mặt công tác, nửa vòm bên đối xứng với nửa vòm ny, cầu có mặt công tác Phơng pháp ny giảm thiểu ứng suất v ổn định giá cốt bê tông ống thép chịu lực lớn gây trình đúc bê tông liên tục từ chân vòm đến đỉnh vòm, v tránh đợc khe nứt sinh bê tông đúc thời kỳ đầu chịu lực lớn Hình 8- 40- Phơng pháp mặt công tác bê tông bọc ngoi cầu Ung Giang Chữ hình: 1- Bớc thứ nhất; 2- Bớc thứ hai; 3- Bớc thứ ba; 4- Bớc thứ t Tính toán thiết kế thi công sử dụng chơng trình tính thông dụng SAP5 với bổ xung Lisap Phơng pháp tính toán sử dụng "Phơng pháp cộng dồn ứng suất" Mô hình tính toán sử dụng mặt cắt tổng hợp lm mô hình gốc, giá cốt ống thép lm mô hình tính toán mặt phẳng tuyến Trên mặt cắt sờn vòm điểm nút đợc chia lm lớp: Bê tông đáy, ống thép mạ dới, bê tông Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 476 - bên phía dới, đờng trục vòm, bê tông bên phía trên, ống thép mạ trên, bê tông đỉnh Kết tính toán xem bảng 8-9 Bảng tổng hợp ứng suất đổ bê tông bọc ngoi cầu Ung Giang (đơn vị MPa) Bảng 8-9 Giai đoạn ứng suất thi công Đúc bê Thanh Mặt cắt Mặt cắt biến Mặt cắt xiên đầu chân vòm đổi số Mặt Mặt cắt Mặt cắt L/8 cắt L/4 3L/ đỉnh vòm ống thép mạ dới 110.39 106.24 129.59 111.50 104.24 96.97 61.88 ống thép mạ 115.94 95.05 107.00 103.81 102.16 115.41 135.22 3.87 4.24 3.85 3.39 3.31 2.79 ống thép mạ dới 110.14 128.36 153.80 133.47 123.60 115.88 77.84 dới (1/2 ống thép mạ 121.41 dới) 95.95 125.77 123.25 124.41 137.72 152.89 Đúc 6.50 6.87 6.31 5.63 5.55 4.98 ống thép mạ dới 111.53 143.38 168.83 147.53 136.43 128.68 90.34 dới (1/2 ống thép mạ 124.03 trên) 97.13 137.13 135.76 139.17 152.17 167.32 Đúc 9.35 10.03 9.24 8.29 8.33 7.82 ống thép mạ dới 107.94 159.61 186.90 164.31 151.57 144.54 104.37 ống thép mạ 131.98 97.92 158.02 148.70 151.03 168.72 186.11 10.16 11.17 10.38 9.33 9.17 8.62 ống thép mạ dới 108.53 164.24 193.39 170.77 157.52 149.49 108.98 ống thép mạ 133.81 101.70 163.28 157.52 154.48 174.70 194.65 tông đáy Đúc bê Mép dới đáy tông bên phía bê Mép dới đáy tông bên phía bê Mép dới đáy tông bên phía Đúc bê Mép dới đáy tông đỉnh Phân tích tính toán chứng tỏ, cầu ny sử dụng phơng pháp đúc cân mặt công tác l khả thi phơng diện lý luận, không cần cho thêm tải trọng bên ngoi lên vòm chúng (nh phơng pháp cân két nớc), giảm phần cáp neo tăng thêm bên ngoi (nh phơng pháp đúc liên tục móc treo kéo xiên), thực chúng đơn giản, v khống chế tốt yêu cầu ứng suất v biến vị sờn vòm trình thi công, đạt hiệu kết cấu chịu lực cân trình đúc Nhng mặt công tác tơng đối nhiều, thiết bị thi công cần thiết cần đến nhiều Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 477 - Phơng pháp móc treo kéo xiên l phơng pháp thi công lựa chọn vị trí thích hợp điểm móc sờn vòm, dùng cáp sợi thép (cáp cứng) để lm dây móc (cáp kéo xiên), lắp giá đặt thiết bị hai bờ, trình đúc bê tông bọc ngoi, tình hình ứng suất mặt cắt, tiến hnh căng kéo thả chùng dây móc, nhằm điều chỉnh v khống chế ứng suất kết cấu, thực đúc liên tục bê tông từ chân vòm đến đỉnh vòm Lắp ráp giá cốt ống thép cầu ny sử dụng thiết bị cáp dây cẩu lắp, dây móc xiên cẩu lắp hợp long, xem hình 8-41 Quá trình đúc bê tông bọc ngoi tận dụng dây móc xiên dùng để cẩu lắp hợp long sờn vòm, tăng thêm thiết bị thi công Cầu Ung Giang Ung Ninh sử dụng phơng án thi công bên ba nhóm dây móc để đúc bê tông bọc ngoi, xem hình 8-41 Dây móc số l sợi cáp sợi thép (cáp cứng) j 15mm, lực dây tối đa khống chế 500 kN; dây móc số 2, 3, l sợi cáp thép (cáp cứng) j 15mm, lực dây tối đa khống chế 1100kN Hình 8-41- Bố trí dây móc xiên đúc bê tông bọc ngoi cầu Ung Giang Chữ hình: 1- Giá tháp Bai ley; 4- Dây móc số 3; 2- Dây móc số 1; 5- Đờng tim sờn vòm 3- Dây móc số 2; Lựa chọn dây móc chủ yếu xét điển sau đây: (1) Lm cho lực dây móc giảm thấp tối đa cách hữu hiệu ứng suất thi công, v hạn chế nội lực nh ứng suất khác dấu; (2) Lm cho lực dây móc giảm thiểu cách hữu hiệu độ võng thi công, v hạn chế độ võng khác dấu; (3) Cố gắng giảm thiểu hiệu ứng âm, hạn chế ứng suất kéo kết cấu lực dây gây ra; (4) Vị trí điểm móc nên lựa chọn liền cạnh điểm không tuyến ảnh hởng mômen uốn Phân tích chịu lực thi công phơng pháp đúc dây móc kéo xiên sử dụng loại mô hình l: mô hình phẳng phần tử dầm, mô hình mặt phẳng giá dn vòm v phần tử dầm, mô hình không gian phần tử dầm - - để tiến hnh phân tích kết cấu, chi tiết xem hình 8-42 Quá trình đúc chia lm 154 trờng hợp thi công để tính toán Mô hình mặt phẳng đơn nguyên dầm sờn đơn đơn Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 478 - giản, tơng đối chuẩn xác sờn vòm thnh hình, dùng cho phân tích chịu lực gia tải hệ mặt cầu v giai đoạn vận doanh; Sử dụng mô hình ny giai đoạn đúc bê tông, ứng suất đoạn chân vòm không chuẩn xác, phải tách riêng đoạn chân vòm (khoảng 30m) để phân tích độc lập Mô hình giá dn đơn nguyên dầm sờn đơn dùng cho tính toán đúc đáy nh giai đoạn thi công trớc Mô hình không gian sờn đôi dầm - - dùng để tính toán chịu lực kết cấu giai đoạn đúc bê tông, đơng nhiên l mô hình phức tạp tính máy di Trong mô hình tính toán, độ cứng dây móc tơng ứng lại tơng đối nhỏ so riêng với sờn vòm, trình thi công lực dây gần nh không thay đổi, ảnh hởng nội lực sờn vòm nhỏ, dùng ngoại lực để mô Đối với cầu vòm dùng cách chia vòng để đúc, đúc vòng no đó, thờng thờng có ứng suất mặt cắt vợt trị số cho phép, chịu lực mặt cắt ny để tính toán lực dây móc cần tới Tính toán thi công cầu Ung Giang Ung Ninh, trớc tiên vẽ thnh tuyến ảnh hởng mômen uốn mặt cắt khống chế, gia tải lên tuyến ảnh hởng mômen uốn, tìm trị số mômen uốn mặt cắt khống chế trờng hợp thi công gia tải; Sau thông qua phân tích trị số mômen uốn để lựa chọn điểm móc thích hợp, sau định ứng suất tối đa mặt cắt khống chế, giải ngợc lực dây dây móc Kết tính toán chứng tỏ, trình đúc trớc vòng l đáy, bên phía dới, bên phía trên, thông qua điều chỉnh lực dây móc, khống chế ứng suất kết cấu đúc liên tục từ chân vòm đến đỉnh vòm; Nhng đúc vòng thứ t tức l đúc đỉnh, sử dụng phơng pháp đúc liên tục, bê tông đúc gần cạnh mép mặt cắt số 15 xuất ứng suất kéo Vì vậy, sử dụng phơng pháp đúc ba phân đoạn để đúc đoạn thứ t, tức l đúc mặt cắt 26 ~ 30, ~ trớc, đúc mặt cắt 30 ~ 35, sau thả chùng cáp số 3, cuối đúc đỉnh mặt cắt 32 ~ 35 Tuy nhiên tăng thêm dây móc để thực đúc liên tục, sử dụng cách chia thêm vòng, tức l chia thnh năm vòng để thực đúc liên tục Nhng thi công cầu Ung Giang Ung Ninh, yêu cầu ổn định, bê tông mặt cắt 20 ~ 26 đúc xong trớc, phân đoạn vòng thứ t không tăng thêm nhiều phiền toái cho thi công Nh phơng án thi công sử dụng nhóm dây móc, chia vòng để đúc vừa giảm thiểu thiết bị, lại tăng nhanh đợc tiến độ thi công Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 479 - Hình 8-42- Mô hình tính toán đúc bê tông bọc ngoi cầu Ung Giang Chữ hình: 1- Dây móc số 1; 2- Dây móc số 2; 3- Dây móc số 3; 4- (Đỉnh vòm); 5- (Chân vòm); 6- Đơn nguyên sờn vòm trên; 7- Đơn nguyên sờn vòm dới; 8- Đơn nguyên bụng; 9- Đơn nguyên đứng; 10- Tim sờn vòm; 11- Đơn nguyên lớp thứ I; 12- Đơn nguyên lớp thứ II; 13- Dầm ngang RC; 14- Chống chữ X; 15- Dầm ngang PC; 16- Sờn vòm ống thép; 17- Chống chữ K; 18- Chống ngang đỉnh vòm Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 480 - Thi công thực tế cầu Ung Giang Ung Ninh sử dụng phơng án móc treo kéo xiên đúc liên tục, u điểm kỹ thuật bật chúng l, dùng cáp thép (cáp cứng) thay cáp sợi thép (cáp mềm) để lm dây móc, dùng kích thay nhóm pa lăng xích, dùng tời lực dây móc, đạt hiệu cho lực chuẩn xác, nhanh gọn, thuận tiện Lợi dụng dây móc cáp thép (cáp cứng), kích lực trình đúc bê tông bọc ngoi, lm cho bê tông vòng thực đúc liên tục từ chân vòm đến đỉnh vòm, v khống chế ứng suất, biến dạng mặt cắt nằm phạm vi cho phép Nh vừa tăng nhanh tiến độ, đơn giản hoá thi công, giảm thiểu thiết bị cần thiết phơng pháp đúc cân mặt công tác, nâng cao chất lợng bê tông, giảm bớt khe công tác V Cầu Trờng Giang, Vạn Huyện, Tứ Xuyên[25] [26] Cầu Trờng Giang, Vạn Huyện, Tứ Xuyên l cầu vòm hộp giá cốt hệ cứng bê tông ống thép kiểu chạy dới với nhịp chủ 420m, sau hợp long giá cốt ống thép sử dụng bơm cấp II nhồi bê tông vo ống, xem hình 7-5 Mặt cắt ngang sờn vòm Cầu Trờng Giang, Vạn Huyện xem hình 3-51 Sau giá cốt hệ cứng bê tông ống thép hình thnh, lợng bê tông bọc ngoi đạt tới 11054 m3, sử dụng phơng pháp phụ thêm tải trọng phơng pháp điều chỉnh lực dây không kinh tế, trình thi công tơng đối phiền phức, sử dụng phơng pháp đúc cân truyền thống Hớng ngang đúc với nguyên tắc "hộp đúc trớc, hộp bên đúc sau, đáy trớc, bụng sau, cuối đúc đỉnh", thiết kế thi công chia lm trờng hợp thi công để đúc Trong bê tông đáy hộp chia lm 2-1, v 2-2 đúc gián cách, trờng hợp thi công bất lợi l giai đoạn đúc bê tông đáy hộp v đỉnh hộp giữa, trình thi công thực tế, trờng hợp thi công 2-1, v 2-2 l đúc liên tục đơn giản hoá thi công Đồng thời, góc vát dới hộp vòm v 30 cm bê tông bụng chỗ đúc lúc với bê tông đáy, thuận tiện cho việc lắp ráp ván khuôn giai đoạn đúc bê tông bụng Góc vát hộp vòm bê tông đỉnh chỗ đúc lúc với bê tông bụng hộp giữa, tăng lớn hệ số an ton giai đoạn đúc bê tông đỉnh hộp giữa, để chúng không còm l trờng hợp khống chế thi công Thứ tự đúc bê tông hớng ngang xem hình 8-43, thứ tự đúc hớng dọc xem hình 8-44 Đúc chia hớng ngang hình thnh vòng hớng dọc, qua gián cách tuổi bê tông, tham gia chịu lực trớc v sau, bớc tăng mặt cắt v độ cứng vnh vòm, đến hình thnh vnh vòm Hớng dọc vòng đợc chia lm mặt công tác để đúc đối xứng bớc Qua phân tích tính toán, đúc mặt công tác, độ võng giá cốt hệ cứng bê tông ống thép lún đặn, tợng lật lật lại; mạ v dới giá cốt v mặt cắt bê tông từ đầu đến cuối trạng thái chịu nén, biến đổi ứng suất tăng Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 481 - lên đặn, có lợi cho việc đảm bảo độ an ton cờng độ, ổn định trình thi công vnh vòm Hình 8-43- Thứ tự đúc bê tông vnh vòm hớng ngang cầu Trờng Giang Vạn Huyện Hình 8-44- Thứ tự đúc bê tông vnh vòm hớng dọc cầu Trờng Giang Vạn Huyện Khi đúc mặt công tác, bê tông đáy vnh vòm chia lm 13 đoạn đúc công tác, ngoi đoạn công tác khu vực chống đỡ bệ vòm đúc với bề rộng l 3.5m ra, chiều di đúc đoạn công tác lại l 6.43m; Mỗi mặt công Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 482 - tác bê tông bụng chia lm đoạn đúc công tác, chiều di đúc đoạn công tác l 13m; Mỗi mặt công tác bê tông đỉnh chia lm 12 đoạn đúc công tác, chiều di đúc đoạn công tác l 6.55m Giữa đoạn công tác cho phép tồn chênh thời gian đúc đoạn đúc công tác Phơng pháp đúc bê tông bọc ngoi bắt đầu định dùng gầu cẩu để đổ bê tông, dùng cáp dây máy cẩu để vận chuyển, dễ dng thực đúc đối xứng nhiều điểm, bớc Nhng độ cầu Trờng Giang, Vạn Huyện lớn, dùng cáp dây cẩu chuyển tốc độ chậm, không đạt yêu cầu thời hạn thi công, sử dụng phơng pháp bê tông bơm tải thông thờng, khống chế bơm tải nhiều mặt công tác khó khăn Trong thi công sử dụng phơng pháp sau hon thnh bơm tải bê tông cho mặt công tác, tức l đúc xong bê tông mặt công tác chân vòm trớc, lại từ chân vòm nén bê tông lên tới mặt công tác cao nhất, bơm tải xong rút lại bê tông đúc mặt công tác nữa, đến lại hon thnh mặt công tác thấp Nh đúc bơm tải tuần hon lm cho bê tông tổn thất nhất, hiệu tốt nhất, có điều đờng cong độ võng vnh vòm có vết mấp mô nhỏ, nhng trị số tăng nội lực không lớn, không ảnh hởng đến an ton vnh vòm Đối với gia tải thi công trình hình thnh vnh vòm chủ sử dụng phơng pháp tính máy, phân tích nội lực v biến dạng trờng hợp thi công trạng thái đn hồi, v vo để lựa chọn kích thớc kiện Phân tích ổn định ban đầu sử dụng chơng trình phân tích ổn định "XYJ" Viện Nghiên cứu đờng Tây An, tiến hnh phân tích ổn định trạng thái đn hồi trờng hợp thi công giá cốt Xét cầu vòm l kết cấu chịu uốn, lực chịu tải cực hạn chúng nhỏ trị số tải trọng giới hạn tìm từ phơng pháp đn tính tuyến theo vấn đề ổn định đn hội loại I, độ cầu ny lại lớn, sử dụng giá cốt hệ cứng để thi công, lực chịu tải cực hạn có đợc tính gồm ảnh hởng tính phi tuyến, nhỏ so với kết phân tích theo đn tính tuyến, lại sử dụng chơng trình phân tích tính ổn định "LSB- NS" trờng đại học giao thông Tây Nam, tiến hnh phân tích lực chịu tải cực hạn ổn định có xét tính phi tuyến hình học v tính phi tuyến vật liệu, dùng thí nghiệm mô hình 1/10 tiến hnh thẩm định kết tính toán, v thẩm tra phần chơng trình NASTRAN Viện 611 thuộc hng không Kết phân tích tính ổn định dùng chơng trình khác thiết kế ban đầu dùng ống thép 351 x 12 tổ hợp thnh phiến giá dn xem bảng 8-10 Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 483 - Kết tính toán hệ số ổn định đúc vnh vòm chủ cầu Trờng Giang Vạn Huyện Bảng 8-10 N2/ N1 N3/ N1 NASTR AN N1 XYJ N2 LSBNS N3 Phân tích đn tính tuyến 5.43 4.6 - 0.85 - Xét tính phi tuyến v phần rời vị trí 2.0 - 2.5 - 1.25 Ti liệu tham khảo [1]- Lu Trung Phân tích thời gian, hình học, vật liệu, nhiệt độ không gian tính phi tuyến dầm liên hợp bê tông- thép độ lớn Luận văn tiến sỹ trờng Đại học Đồng Tế, 1994 [2]- Phạm Lập Sở chủ biên Giao thông Nhân dân, 1987 Công trình cầu (tập hai), Bắc Kinh: Nh Xuất [3]- Lâu Trang Hồng, Đặc sắc cầu vòm v su phát triển nớc nh Tập luận văn hội thảo kỹ thuật cầu năm 1996 Hiệp hội công trình kết cấu v cầu Hội Đờng Trung quốc Bắc Kinh: Nh Xuất Giao thông Nhân dân, 1996 [4]- Tạ Thợng Anh, Tiền Đông Sinh Dạng cầu v thi công cầu vòm bê tông độ lớn, Hội thảo kỹ thuật cầu Hiệp hội đờng tỉnh Tứ Xuyên Thnh Đô, Nh xuất Trờng đại học Giao thông Tây Nam, 1996 [5]- Vơng Bách Huệ Từ cầu vòm giá cốt hệ cứng đến cầu vòm bê tông ống thép Tập luận văn hội thảo kỹ thuật cầu năm 1996 Hiệp hội công trình kết cấu v cầu Hội Đờng Trung quốc Bắc Kinh: Nh Xuất Giao thông Nhân dân, 1997 [6]- Ban biên tập [[ Lịch sử cầu đờng sắt Trung Quốc]] Lịch sử cầu đờng sắt Trung Quốc Bắc Kinh: Nh Xuất Đờng sắt Trung Quốc 1987 [7]- Trần Bảo Xuân Khái quát phát triển cầu vòm bê tông ống thép, tạp chí Xây dựng Cầu, (Kỳ 2) 1997 [8]- Từ Phong Vân, Trịnh Giai Liên, Đờng Bách Thạch Phơng pháp tính toán mô thi công dn vòm cốt cứng lắp ráp kích v móc xiên treo hẫng cầu lớn Ung Giang, Ung Ninh, Quảng Tây Tập luận văn hội thảo kỹ thuật cầu năm Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 484 - 1996 Hiệp hội công trình kết cấu v cầu Hội Đờng Trung quốc Bắc Kinh: Nh Xuất Giao thông Nhân dân, 1996 [9]- Vơng Cật Vân Sơ lợc công nghệ lắp ráp kích v móc xiên treo hẫng giá dn vòm cốt cứng cầu lớn Ung Giang, Ung Ninh, Quảng Tây Tập luận văn hội thảo kỹ thuật cầu năm 1996 Hiệp hội công trình kết cấu v cầu Hội Đờng Trung quốc Bắc Kinh: Nh Xuất Giao thông Nhân dân, 1996 [10]- Vạn Trung Hnh, Từ Cơ Vỹ, Lý Van Kỳ Lắp ráp giá cốt hệ cứng cầu Trờng Giang, Vạn Huyện, Hội thảo kỹ thuật cầu Hiệp hội đờng tỉnh Tứ Xuyên Thnh Đô, Nh xuất Trờng đại học Giao thông Tây Nam, 1996 [11]- Chu Hán Đông, Từ Hiểu Phong, Hong Phúc Vỹ Khống chế thi công cẩu lắp sờn vòm ống thép cầu vòm bê tông ống thép đờng kính lớn, Tập luận văn hội thờng niên lần thứ sáu hiệp hội kết cấu tổng hợp bê tông - thép Trung Quốc, Báo trờng Đại học Kiến trúc Cát Nhĩ Tân (kỳ 5) 1997 [12]- Hồ Ngọc Sơn, Dơng Gia Phác Nghiên cứu công gnhệ thi công quay cầu vòm độ lớn - Thi công quay cầu Ô Giang Bồi Lân, Tập luận văn hội thảo kỹ thuật cầu năm 1991 Hiệp hội công trình kết cấu v cầu Hội Đờng Trung quốc, Quý Dơng: 1991 [13]- Phạm ứng Tâm, Lơng Lai Thi công quay kết cấu T cầu Đô La Doanh Tập luận văn hội niên lần thứ 13 Hiệp hội Công trình kết cấu v cầu Hội công trình thổ mộc Trung quốc, Thợng Hải: Nh xuất trờng Đại học Đồng Tế, 1998 [14]- Vơng Đạo Bân, Bnh Tế Nam, Trần Hịu Tân Thiết kế v thi công phơng án cẩu lắp quay thẳng đứng sờn vòm ống thép cầu Liên Đ Tạp chí Xây dựng Cầu, (Kỳ 2) 1997 [15]- Chu Phác, Nhận Húc Sơ Thực tiễn thi công quay hai cầu vòm Tam Hiệp Trờng Giang, Tập luận văn hội niên lần thứ 12 Hiệp hội Công trình kết cấu v cầu Hội công trình thổ mộc Trung quốc, Quảng Châu: 1996 [16]- Phạm ứng Tâm Thi công quay cầu vòm bê tông óng thép 160m Tập luận văn hội niên lần thứ 12 Hiệp hội Công trình kết cấu v cầu Hội công trình thổ mộc Trung quốc, Quảng Châu: 1996 [17]- Kiều cảnh Xuyên Bê tông ống thép ứng dụng cầu vòm - Cầu cầu giao lập thể đờng Văn phong An Dơng Tạp chí giao thông H nam, (Kỳ 1) 1996 [18]- Hn Bá Lâm Kiến thức, 1987 Lịch sử phát triển cầu giới, Thợng Hải: Nh xuất Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 485 - [19]- Hoa Hiếu Lơng, Dơng Chấn Vũ, Đo Kình Thông Phân tích kết cấu v vấn đề ổn định thi công lắp hẫng giá cốt hệ nửa cứng cầu vòm độ lớn Học viện Đờng Tây An [20]- Vơng Thiệu Dân, ổn định v chấn động kết cấu cột buồm Báo trờng Đại học Đồng Tế, (kỳ 2) 1980 [21]- Trần Bảo Xuân, Tôn Triều, Phân tích chịu lực thi công cầu Thạch Đm Khê, Báo Đờng Trung Quốc, (kỳ 4) 1998 [22]- Trơng Nhữ Thanh, Chiêm Tiên Nghĩa Phân tích phần tử hữu hạn tính phi tuyến Trùng Khánh, Nh Xuất đại học Trùng Khánh, 1990 [23]- Từ Dân Nghiên cứu đặc tính nhiệt độ cầu vòm bê tông ống thép, luận văn thạc sỹ Đại học Phúc Châu, (kỳ 12) 1998 [24]- Từ Phong Vân, Lý Nghị Khiêm, Ông Ngạn Vinh Thiết kế cầu Ung Giang Ung Ninh, Quảng Tây Tập luận văn hội thảo kỹ thuật cầu năm 1996 Hiệp hội công trình kết cấu v cầu Hội Đờng Trung quốc Bắc Kinh: Nh Xuất Giao thông Nhân dân, 1996 [25]- Dơng Nhu Cơng, Từ Cơ Vỹ, Chu Dũng Nén bê tông ống thép cầu Trờng Giang, Vạn Huyện Hội thảo kỹ thuật cầu Hiệp hội đờng tỉnh Tứ Xuyên Thnh Đô, Nh xuất Trờng đại học Giao thông Tây Nam, 1996 [26]- Dơng Nhu Cơng, Từ Cơ Vỹ, Lý Hiếu Văn Đúc bê tông vnh vòm ống thép cầu Trờng Giang, Vạn Huyện Hội thảo kỹ thuật cầu Hiệp hội đờng tỉnh Tứ Xuyên Thnh Đô, Nh xuất Trờng đại học Giao thông Tây Nam, 1996 Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông - Ti liệu dịch - - 486 -