Nghiên cứu công nghệ chế tạo vòm trong xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông cầu công lý tp hcm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẶNG ĐỨC ĐỘ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÒM TRONG XÂY DỰNG CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG CẦU CÔNG LÝ – TP.HCM CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CẦU, HẦM MÃ SỐ NGÀNH : 60 58 25 LUẬN VĂN THẠC SĨ Hướng dẫn khoa học : PGS TS LÊ THỊ BÍCH THỦY TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2008 - 103 - CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ [1] PGS.TS Lê Thị Bích Thủy, KS Đặng Đức Độ Nghiên cứu cơng nghệ chế tạo vịm xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng Tạp chí giao thông vận tải số 1+2/2008 [2] KS Đặng Đức Độ, TS Nguyễn Tường Long, PGS.TS Lê Thị Bích Thủy Cơ sở lý thuyết gia công biến dạng dẻo kim loại q trình chế tạo vịm ống thép Tạp chí giao thơng vận tải số /2008 [3] Đặng Đức Độ, Lê Thị Bích Thủy, Nguyễn Vũ Lực, Vũ Thiên Lộc, Thi Minh Khuyện, Nguyễn Tường Long Tính tốn mơ q trình gia cơng biến dạng dẻo vịm ống thép Tạp chí giao thơng vận tải số 1+2/2009 Ks Đặng Đức Độ LUẬN VĂN THẠC SĨ -5- LỜI CÁM ƠN Cầu vịm ống thép nhồi bê tơng loại kết cấu phát triển nhanh vào đầu kỷ 20 Dạng kết cấu đặc biệt tận dụng kết hợp làm việc bê tơng ống thép, có khả vượt nhịp lớn, đẹp kiến trúc, mảnh, nhẹ Việc nghiên cứu kết cấu vòm ống thép thiết thực, hữu ích cho việc ứng dụng phát triển công nghệ Việt Nam Trải qua thời gian học tập làm luận văn tốt nghiệp Đại Học Quốc Gia TP.HCM - Trường Đại Học Bách Khoa, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn hướng dẫn tận tình PGS.TS Lê Thị Bích Thủy Nhân tác giả xin chân thành cám ơn TS Nguyễn Tường Long, môn kỹ thuật – khoa khoa học ứng dụng, định hướng vận dụng lý thuyết biến dạng dẻo kim loại vào trình gia cơng chế tạo vịm ống thép Tác giả xin cám ơn cổ vũ động viên gia đình, bạn bè, đồng nghiệp suốt trình học tập hoàn thành luận văn TP.HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2008 Tác Giả Ks ĐẶNG ĐỨC ĐỘ Ks Đặng Đức Độ LUẬN VĂN THẠC SĨ - 11 - MỞ ĐẦU ∗ Lý chọn đề tài Trong công hội nhập kinh tế Việt Nam với kinh tế giới ( WTO ), nước ta tập trung đẩy mạnh cơng nghiệp hóa đại hóa nhiều phương diện như: kinh tế, khoa học kỹ thuật, hạ tầng kỹ thuật…Trong hạ tầng giao thơng đóng vai trị quan trọng Chính năm gần có nhiều cơng trình xây dựng cầu đường lãnh thổ Việt Nam, với công nghệ xây dựng khác Cùng với phát triển cơng trình cầu có kết cấu đại, cầu vòm ống thép nhồi bê tông nhiều nước giới quan tâm, kết cấu phát triển mạnh Trung Quốc Vào đầu kỷ 21, chủ đầu tư Phú Mỹ Hưng chọn kết cấu dạng vòm xây dựng đại lộ Nguyễn Văn Linh ( hình 0.1) để làm biểu tượng riêng cho khu đô thị nam Sài Gịn Hình 0.1 Cầu Ơng Lớn – Đại lộ Nguyễn Văn Linh – TP.HCM Ks.Đặng Đức Độ LUẬN VĂN THẠC SĨ - 12 - Ngày cầu vòm cải thiện nhiều, cầu vòm đại hơn, vượt nhịp lớn xây dựng khắp nơi giới Ở Thượng Hải - Trung Quốc (hình 0.2) khánh thành cầu vòm LUPU vượt nhịp 551m cầu vòm dài giới ngày Hình 0.2: Cầu LUPU – Thượng Hải - Trung Quốc Ngoài cầu vòm xây dựng, dự án nâng cấp mở rộng đường Nam Kỳ Khởi Nghóa – Nguyễn Văn Trỗi Quận - Quận Phú Nhuận thành phố Hồ Chí Minh, chủ đầu tư khu quản lý giao thông đô thị số 1- Sở GTCC TP.HCM chọn kết cấu dạng vòm ống thép nhồi bê tông cho cầu Công Lý Sau hoàn thành góp phần tăng thêm vẻ đẹp tạo nét riêng cho tuyến đường thành phố Hồ Chí Minh nói chung (hình 0.3) Ks.Đặng Đức Độ LUẬN VĂN THẠC SĨ - 13 - Cầu vòm dạng kết cấu xây dựng từ lâu, biện pháp thi công chúng nặng nề phải dùng dàn giáo chống đỡ phức tạp Hiện với công nghệ thi công đại, cầu vòm nghiên cứu cải thiện nhiều để khắc phục khuyết điểm trên, đặc biệt tận dụng liên hợp làm việc thép bê tông, ống thép nhồi bê tông thịnh hành vào đầu kỷ 21 Hình 0.3 Phối cảnh cầu Cơng Lý – Hình 0.4 Tổ hợp vịm – Bình Dương TP.HCM Thực tế nước nghiên cứu kết cấu chưa nhiều, đặc biệt nghiên cứu công nghệ xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng, quy trình cơng nghệ gia cơng chế tạo vịm ống thép cịn hạn chế Vì nghiên cứu thiết thực ∗ Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp gia cơng chế tạo vịm ống thép nhồi bê tơng, phân tích ưu khuyết điểm phương pháp, chọn phương pháp tối ưu phương pháp uốn nguội ống thép nguyên máy uốn ba trục, áp dụng cho nhịp Ks.Đặng Đức Độ LUẬN VĂN THẠC SĨ - 14 - 30m đường kính ống thép φ508 mm ( cụ thể dự án cơng trình cầu Cơng Lý – TP.HCM) ∗ Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu Đề tài nghiên cứu mang tính thực nghiệm, dựa sở lý thuyết biến dạng dẻo kim loại, để phân tích q trình gia cơng biến dạng dẻo chế tạo vịm ống thép Hình 0.5 Máy uốn – Bình Dương Căn lý thuyết gia công chế tạo thử nghiệm xuởng chế tạo vịm Bình Dương ( hình 0.4 hình 0.5 ), tác giả đưa quy trình cơng nghệ gia cơng chế tạo vịm áp dụng cho cơng trình xây dựng mở rộng cầu Cơng Lý – THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ks.Đặng Đức Độ LUẬN VĂN THẠC SĨ -6- TÓM TẮT ĐỀ TÀI Cầu vịm ống thép nhồi bê tơng khơng giúp vượt nhịp lớn mà cịn mang tính thẩm mỹ cao kiến trúc Ống thép rỗng nhồi bê tơng có nhiều ưu điểm, việc nhồi bê tông ống thép làm cho bê tơng khơng bị co ngót mà trái lại cịn nở thể tích tạo điều kiện cho bê tông vỏ thép chịu lực chung tác dụng tải trọng khai thác, bê tơng làm tăng khả chống rỉ phía ống thép, giảm độ mảnh kết cấu vòm, tăng độ ổn định cục ống thép, tăng khả chống biến dạng Dạng kết cấu sử dụng thịnh hành Trung Quốc Việt Nam tiếp cận công nghệ Tuy nhiên muốn nắm rỏ quy trình, cơng nghệ xây dựng phải cần có thời gian đầu tư cách hợp lý Trong khuôn khổ luận văn đề cập số nội dung như: tìm hiểu cơng nghệ xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tông, khái niệm uốn nguội máy uốn ba trục, sở lý thuyết gia công biến dạng dẻo kim loại vận dụng lý thuyết lĩnh vực xây dựng cầu Tuy nhiên với nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ vấn đề gia cơng chế tạo vịm xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng SUMMARY OF TOPIC The concrete filled – steel tubes arch bridge not only help passing over big spans but also are characteristic of architectonic high aesthetics It have got a lot of perfection, the concreting for tubes doesn’t make any shrinkage but increases their volume, therefore it can make the condition of the concrete and the steel cover suffer forcing and loading capacity more strongly; and the concrete makes increasing the resistance of stainlessness steel pipe; then deteriorating slenderness constructre of arch bridges; increasing the stabilization of local steel tubes; and the resistance of deformation This structure is popular in China and in Vietnam it has just been applied as new technology However, it must take much time and investment rightly to get completely the operating regulation of this structure technology In limitation, this thesis is only discussing something such as : Finding out about the technology of reinforced concrete tamping tube hunpback bridges; The conception of overarching by the three axis machine; The basic theory of progressing flexible-metal deformation and apply this theory for bridge structure However, with this study, it will be offer partly finding out clearly for technology to manufacture arches in building arches bridge with steel pipe stuffeed with concrete Ks.Đặng Đức Độ LUẬN VĂN THẠC SĨ -7- MỤC LỤC Cơng trình hồn thành trường đại học Bách Khoa TP.HCM Nhiện vụ luận văn thạc sĩ Lời cám ơn Tóm tắt đề tài Mở đầu 10 * Lý chọn đề tài 11 * Đối tượng phạm vi nghiên cứu 13 * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu 14 Chương 1: Tổng quan cầu vịm cơng nghệ xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tông 1.1 Lịch sử phát triển cầu vòm 16 1.2 Sơ lược kết cấu cầu dạng vòm 24 1.3 Các dạng tiết diện vành vòm 25 1.4 Tổng quan cơng nghệ xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tông 26 Chương 2: Lý thuyết gia cơng biến dạng dẻo kim loại q trình chế tạo vịm ống thép 2.1 Khái qt gia cơng biến dạng dẻo 29 2.2 Các vấn đề cần xem xét trình biến dạng 30 2.3 Sự thay đổi tính chất thép theo thời gian trình uốn 31 2.4 Tính dẻo trở lực biến dạng kim loại 34 2.5 Ma sát học kim loại lăn trục máy uốn 35 Ks Đặng Đức Độ LUẬN VĂN THẠC SĨ -8- 2.6 Sự phân bố ứng suất biến dạng theo chiều dày phôi thép 36 2.7 Mômen uốn 39 2.8 Lực uốn 41 2.9 Uốn ống thép 50 2.10 Nhận xét 52 2.11 Kết luận 52 Chương 3: Thiết kế công nghệ uốn 3.1 Khái quát lý thuyết uốn 53 3.2 Cấu tạo máy uốn thép 54 3.3 Cấu tạo máy uốn ống thép 56 3.4 Các thơng số q trình uốn 59 3.5 Xác định công suất động 61 3.6 Chọn động cho máy uốn 63 3.7 Thiết kế quy trình uốn 64 3.8 Biện pháp làm giảm biến dạng đàn hồi sau uốn 68 3.9 Kết luận 71 Chương 4: Nghiên cứu công nghệ xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng – cầu CƠNG LÝ – TP.HCM 4.1 Sơ lược công nghệ xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng 71 4.2 Công nghệ xây dựng cầu Công Lý – TP.HCM 75 4.3 Kết luận 90 Ks Đặng Đức Độ LUẬN VĂN THẠC SĨ ... Nghiên cứu công nghệ xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng – cầu CƠNG LÝ – TP. HCM 4.1 Sơ lược công nghệ xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng 71 4.2 Công nghệ xây dựng cầu Công Lý – TP. HCM. .. nghiên cứu cơng nghệ xây dựng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng, quy trình cơng nghệ gia cơng chế tạo vịm ống thép cịn hạn chế Vì nghiên cứu thiết thực ∗ Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu phương... VỊM VÀ CƠNG NGHỆ XÂY DỰNG CẦU VỊM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TƠNG 2.1 Lịch sử phát triển cầu vòm 2.1.1 Lịch sử phát triển cầu vòm giới Cầu vòm xuất từ sớm, nói dạng kết cấu lịch sử xây dựng cầu, nhờ vào