THIẾT kế CỔNG TRỤC bốc xếp dầm bê TÔNG dự ỨNG lực

đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Văn Ngọc. Lời nói đầu Trong công cuộc công nghiệp, hoá hiện đại hoá đất nớc thì xây dựng hạ tầng cơ sở trong đó có xây dựng các công trình giao thông, nó đóng vai trò quan trọng. Vấn đề này đợc đảng và nhà nớc đặt lên hàng đầu. Nớc ta vốn có nhiều sông ngòi cắt ngang các tuyến giao thông chính nên việc xây dựng cầu bắc qua các con sông là rất nhiều và trên cả mọi miền đất nớc, trong đó phần lớn là các cầu bê tông cốt thép nhịp vừa và nhỏ. Hiện nay trong thời gian tới nhiều cầu lớn đã bắt đầu và sẽ tiếp tục xây dựng, trong đó số lợng cầu bê tông cốt thép chắc chắn sẽ rất lớn. Công nghệ xây dựng cầu bê tông cốt thép thờng khác biệt và rất đa dạng so với các công trình xây dựng khác. Cùng với sự lớn mạnh của nhiều nghành khoa học công nghệ, thì kỹ thuật xây dựng cầu bê tông cốt thép cũng không ngừng vơn lên.Đã xuất hiện nhiều phơng pháp xây dựng có hiệu quả, đảm bảo chất lợng công trình, rút ngắn thời gian thi công và hạ giá thành xây dựng. Trong các công nghệ thi công cầu bê tông cốt thép thì xây dựng theo phơng pháp các dầm bê tông cốt thép đúc sẵn kiểu dầm chữ T có nhịp dài từ 42 m trở xuống đợc áp dụng để xầy dựng các cầu vừa và nhỏ là rất phổ biến. Đặc biệt là lao các dầm bê tông cốt thép chữ T có nhịp dài 33m trở xuống, vì nó phù hợp với đặc điểm thi công, địa chất công trình, vốn đầu t, địa hình thực tế tại các công trờng ở nớc ta. Trong công tác thi công cầu bằng phơng pháp lao dầm, công tác đúc dầm cũng tốn rát nhiều thời gian. Công tác đa dầm từ bệ đúc ra bãi tập chung để chuẩn bị cho công tác lao dầm, là một công việc rất nặng nhọc, không thuận tiện cho công tác thi công bằng thủ công những công trình lớn có khối lợng dầm cần đúc lớn. Để tạo điều kiện thuận lợi cho công tác đúc dầm, rút ngắn thời gian thi công thì cần phải có lớp máy xây dựng - a.38 Trang 1 đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Văn Ngọc. một thiết bị chuyên dùng để hỗ trợ trong công tác đúc dầm, sàng dầm chuyên dùng thay vì làm bằng thủ công. Đáp ứng yêu cầu đó nhà trờng cùng bộ môn: Máy Xây Dựng- Khoa Cơ Khí giao cho em đề tài: tính toán thiết kế cổng trục bốc xếp dầm bê tông dự ứng lực tại bãi đúc công trờng - phần kết cấu thép Với sự giúp đỡ tận tình của 2 thầy giáo: TS :Nguyễn Văn Vịnh KS : Nguyễn Thoại Anh Và các thầy cô trong bộ môn Máy Xây Dựng. Cùng với sự giúp đỡ tận tình của: KS : Kim Anh Dũng. Trởng phòng máy, thiết bị Công Ty Cầu 11 Thăng Long. KS : Nguyễn Hoàng Quyền. Phòng máy, thiết bị Công Ty Cầu 11 Thăng Long. Vì thời gian và trình độ còn hạn chế nên đề tài không tránh đợc những sai sót. Rất mong các Thầy, Cô cùng các bạn đóng góp ý kiến, phê bình. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội 2002. Sinh viên thực hiện. Nguyễn Văn Ngọc lớp máy xây dựng - a.38 Trang 2 đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Văn Ngọc. Chơng I. giới thiệu chung. Từ năm 1975 đến nay nhất là trong những năm gần đây, do nhu cầu phát triển và mở rộng sản xuất của các nghành nghề trong nớc đòi hỏi phải có cơ sở hạ tầng tốt giao thông thuận tiện nhằm phục vụ cho phát triển kinh tế đất nớc. Do vậy, nhiều tuyến đờng mới đợc hình thành và nhiều bến phà đã đợc thay thế bằng những cây cầu lớn nhỏ, đảm bảo thông suốt các tuyến đờng. Các công nghệ mới đã đợc áp dụng vào quá trình thi công và phát huy tối đa nhằm nâng cao năng suất, chất lợng công trình, và hầu hết máy móc chúng ta chủ yếu đều nhập từ nớc ngoài về. Trong công tác xây dựng cầu hiện nay các công nghệ đợc sử dụng nhiều là: đúc hẫng, dùng xe lao dầm, cổng trục lao dầm, .v.v. . và các máy móc phục vụ cho công tác này, nếu nhập từ nớc ngoài về thì giá thành /1m 2 cầu sẽ rất đắt do đó sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế cao. Trớc những đòi hỏi bức xúc đó, đội ngũ kỹ s, công nhân trong nớc đã nghiên cứu chế tạo thành công nhiều loại máy nh : xe lu, cần trục, cổng trục, máy ép bấc thấm, xe lao dầm khẩu độ lớn 33 m , đặc biệt xe bốc xếp dầm chuyên dùng khẩu độ lớn 33 m . Trong kết cấu xe sàng dầm thì phần kết cấu thép chiếm một lợng lớn về khối l- ợng và giá thành chiếm tới 90%, do đó đòi hỏi ngời thiết kế phải có những biện pháp nhằm tiết kiệm tối đa mang lại hiệu quả kinh tế cao. *. Ưu điểm của kết cấu thép so với các loại kết cấu khác: - Kết cấu thép là loại kết cấu an toàn nhất vì thép có tổ chức đồng nhất (tính chất cơ học ở mọi điểm là nh nhau ), có môđun đàn hồi lớn là vật liệu có tính chất đẳng hớng (tính chất cơ lý của vật liệu theo mọi phơng là nh nhau), tính chính xác phần kết cấu cao. lớp máy xây dựng - a.38 Trang 3 đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Văn Ngọc. - Kết cấu thép là loại vật liệu nhẹ nhất trong tất cả các kết cấu gạch, đá, bê tông cốt thép, gỗ, thép có tính năng cơ giới cao làm cho kết cấu có thể phát huy đợc ứng suất cao nhất. - Kết cấu thép có diện tích mặt cắt nhỏ tự trọng nhẹ nên dễ vận chuyển . - Là loại kết cấu có tính công nghiệp hoá cao vì nó đợc chế tạo trong xởng có thiết bị hiện đại, có thể tự động cơ giới hoá theo trình lập sẵn nên có năng suất cao. - Kết cấu thép là loại kết cấu dễ lắp ghép, cách ghép nối đơn giản ( hàn, đinh tán, bu lông) do đó có thể tháo rời các thanh của kết cấu thép máy hoặc chế tạo thành các cấu kiện nhỏ đem đến nơi sử dụng sau đó mới nối kết các cấu kiện đó lại với nhau thành tổng thành hoàn chỉnh cho nên đã nâng cao đợc tốc độ thi công và giảm đợc giá thành, thuận lợi cho công tác vận chuyển. - Diện tích các thanh nhỏ nên tiết kiệm đợc không gian. - Dễ kiểm nghiệm, tăng cờng sửa chữa, duy tu, bảo dỡng. - Dễ phát hiện đợc hỏng hóc và dễ khắc phục. *.Phạm vi sử dụng: Kết cấu thép đợc áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng nhà ở, ở các nớc công nghiệp phát triển kết cấu thép đợc sử dụng rộng rãi tới mức chuyên môn hoá. Trong các ngành kinh tế quốc dân kết cấu thép đợc sử dụng rộng rãi và chủ yếu trong các kết cấu sau: - Khung sờn nhà công nghiệp: xởng luyện kim, xởng sửa chữa cơ khí . . . - Khung sờn các loại nhà đặc biệt, nh nhà chứa máy bay. . . - Khung sờn nhà dân dụng cao tầng. - Kết cấu đặc biệt nh : tháp vô tuyến điện, cột điện cao thế . . . - Kết cấu các công trình thuỷ lợi: Cửa chắn nớc , ống dẫn nớc . . . - Kết cấu thép đầu máy, toa xe, tầu thuỷ, tầu ngầm. - Kết cấu cầu thép có nhịp lớn cho đờng sắt,đờng ô tô. lớp máy xây dựng - a.38 Trang 4 đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Văn Ngọc. - Kết cấu thép các loại máy trục: dầm, cần ,tháp, chân đế . . . - Kết cấu thép các loại máy thi công khung máy cũ, khung máy xúc chuyển, khung máy san . . . . *Yêu cầu cơ bản của kết cấu thép. Máy xây dựng xếp dỡ nói chung thờng chịu tải trọng lớn, điều kiện làm việc nặng nhọc, chịu lực phức tạp đồng thời là loại máy di động nên dễ đảm bảo cho máy hoạt động bình thờng, chúng cần phải thoả mãn một số yêu cầu sau : - Kết cấu vững chắc đủ khả năng chịu lực ( đủ cờng độ, ổn định, độ cứng cần thiết, tính chịu mỏi ). - Kết cấu phải có tự trọng bản thân nhẹ nhất, dùng ít vật liệu nhất. - Kết cấu phải đảm bảo giá thành thấp nhất, chế tạo và lắp ráp nhanh chóng, thuận lợi dễ dàng sửa chữa. - Kết cấu dễ sử dụng có tính thẩm mỹ cao. lớp máy xây dựng - a.38 Trang 5 đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Văn Ngọc. Chơng II. Giới thiệu sơ lợcvề công nghệ đúc dầm. Hiện nay có rất nhiều phơng pháp thi công cầu, từ các loại cầu nhỏ đến lớn, từ đơn giản đến phức tạp, nhng trong số đó có một số phơng pháp thi công cầu chính hay đợc dùng để thi công các loại cầu có tải trọng lớn, khẩu độ lớn và ở những địa hình địa chất phức tạp nh: 1. Thi công, xây dựng cầu bê tông cốt thép đúc tại chỗ toàn khối. Phơng pháp này cần một khối luợng công tác rất lớn để xây dựng công trình tạm phục vụ thi công. Chế tạo lắp dựng giàn giáo (giá vòm) và ván khuôn, tốn kém sức lao động, thời gian thi công kéo dài, giá thành đắt. Vì vậy phơng pháp này chỉ dùng trong trờng hợp cá biệt, có yêu cầu riêng hoặc xây dựng ở những vùng có sẵn các vật liệu cát , đá, sỏi và gỗ. 2. Thi công xây dựng dầm cầu trên giàn giáo: Gồm có hai cách: Thi công xây dựng trên giàn giáo cố định và thi công xây dựng trên giàn giáo di động. 3. Thi công xây dựng cầu bê tông cốt thép theo công nghệ đúc đẩy, lắp đẩy. Thực chất đây là một công nghệ sản xuất theo dây chuyền , phần lớn công việc đợc thực hiện trên bờ và theo nguyên lý sau: - Đúc tại chỗ hoặc lắp rắp các khối bê tông đúc sẵn từng đoạn bắt đầu từ mố trụ rồi đẩy ra theo triều dọc về phía trụ kia bằng hệ kích thuỷ lực nằm ngang . - Hai công nghệ lắp đẩy và đúc đẩy khác nhau ở chỗ chế tạo và liên kết toàn khối hoá. Do đó sẽ khác nhau nhiều về tính năng vật liệu và thời gian thi công. 4.Thi công, xây dựng cầu dầm BTDƯL trên giàn giáo treo và công nghệ đúc hẫng. Đây thực chất là công nghệ thi công kết cấu nhịp bê tông từng khúc liên tiếp từ mố ra hoặc đúc cân bằng từ trụ sang hai bên đối xứng từng đôi một . 5. Thi công, xây dựng cầu vòm bê tông đúc tại chỗ. lớp máy xây dựng - a.38 Trang 6 đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Văn Ngọc. Chơng III. Giới thiệu chung về công việc thiết kế cổng trục & bãi đúc dầm công trình cầu kiền . (Thuộc Công Ty Cầu 11 Tổng Thăng Long đang thi công). Trong quá trình thi công xây dựng cầu, cảng từ trớc tới nay việc đúc dầm và bốc xếp dầm hầu nh đều đợc thực hiện bằng phơng pháp thủ công rất ít áp dụng máy móc hoặc có cũng là những máy móc không có tính chuyên môn hoá, chỉ là tận dụng máy móc sẵn có tại công trờng thi công, do đó dẫn đến hiệu quả và năng suất thi công chế tạo dầm không cao và chỉ phù hợp với công tác thi công cầu có khối lợng công việc không lớn hoặc có lớn thì thời gian thi công không đòi hỏi gấp rút. Cho nên để thi công những cầu lớn với tiến độ thi công nhanh thì công tác cơ giới hoá trong công việc đúc dầm là rất cần thiết. Để đáp ứng cho công tác đúc dầm phục vụ thi công cầu Kiền và các cây cầu lớn khác Công Ty Cầu 11 Thăng Long đã đề xuất ra phơng án thiết kế chế tạo cổng trục (giá long môn ) chuyên phục vụ công tác đúc và bốc xếp dầm (sàng dầm) tại bãi đúc công trờng với các điều kiện bãi đúc nh sau : - Bãi đúc có chiều dài 100m, chiều rộng 50m, đợc san phẳng, đầm lèn, chuyên dùng cho công tác đúc dầm. - Bãi đúc dầm có ba bệ đúc dầm bố trí cạnh nhau với khoảng cách đủ để thi công đúc ba dầm cùng lúc. Ba bệ đúc đợc gia cố vững chắc, nền đổ bê tông xi măng và trên nền có đặt tà vẹt đúc sẵn bằng bê tông cốt thép , các tà vẹt này đợc cố định với nền, có kích thớc mặt cắt là 1400 x 200 x 250. Mặt trên thanh tà vẹt có cố định sẵn các bu lông để bắt chặt thanh nằm dọc theo tà vẹt. lớp máy xây dựng - a.38 Trang 7 đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Văn Ngọc. Hình vẽ1. Bãi đúc dầm công trình Cầu Kiền. Hình vẽ 2. Cấu tạo bệ đúc dầm bê tông dự ứng lực. Cổng trục bốc xếp dầm sẽ chạy trên ray, ray đợc đặt chạy dọc theo bãi, từ đầu đến cuối bãi. Dầm bê tông sau khi đúc đã đủ độ cứng sẽ đuợc cổng trục cẩu xếp vào cuối bãi theo hàng (không xếp chồng lên nhau ). Ngoài công việc cẩu xếp dầm, cổng trục còn dùng để cẩu dầm đặt lên xe goòng đa đi phục vụ công tác lao lắp, cẩu dầm đa lên ô tô để chuyên chở tới nơi thi lớp máy xây dựng - a.38 Trang 8 Bệ đúc Ray di chuyển cẩu trục Bãi tập kết dầm Ván khuôn đáy dầm Đất đắp Đá 4x6 Cọc BTCT 40x40 L=3m Cọc BTCT 40x40 L=2m Đất đắp Đất đắp Đá 4x6 đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Văn Ngọc. công, hay cẩu dầm từ ô tô xuống bãi. Cổng trục còn dùng để phục vụ công tác lắp rắp ván khuôn, tháo ván khuôn, đổ bê tông, cẩu cốt thép, bốc xếp vật liệu dụng cụ từ ôtô xuống bãi .v.v. . Công việc này đợc thực hiện nhờ hai palăng điện có sức cẩu 5 Tấn/1 palăng. Hai palăng sẽ chạy dới bụng dầm chủ nhờ ray I cố định với dầm chủ. Hiện nay trên các công trờng thi công xây dựng cầu đờng trên cả nớc đang dùng rất nhiều phơng pháp sàng dầm khác nhau. Dới đây là một số phơng pháp sàng dầm: 1. Phơng pháp bốc xếp dầm bằng cần trục. Thực chất đó là dùng hai cần cẩu dầm Bê Tông Dự ứng Lực (BTDƯL) lên khỏi mặt ván khuôn đáy với độ cao vừa phải và di chuyển dầm về cuối bãi, đặt dầm BTDƯL lên trên các thanh tà vẹt đã đợc đặt sẵn. Ưu điểm : Tận dụng đợc năng lực cơ giới máy móc sẵn có tại công trờng thi công. Nhợc điểm : Rất khó thực hiện với các loại dầm có trọng lợng lớn, việc điều khiển đối với hai thợ cẩu là rất khó khăn do khoảng cách lớn cho nên dễ gây đến mất ổn định cho máy. Nói chung để thực hiện việc phân chia đều tải trọng cho hai máy cẩu trong suốt quá trình bốc xếp dầm là rất khó khăn, dẫn đến năng xuất bốc xếp dầm không cao, không thích ứng với đúc dầm liên tục với số lợng lớn. Nếu tại công trờng có hai cần trục có sức cẩu lớn hơn trọng lợng dầm BTDƯL nhiều thì công việc cẩu dầm và đa dầm về cuối bãi sẽ dễ dàng hơn. Phơng pháp này tuy giải quyết việc rút ngắn thời gian nhng việc điều khiển (xi nhan) tín hiệu cho hai thợ lái máy đòi hỏi rất tỉ mỉ chính xác, đòi hỏi về sự hiệp đồng của hai thợ máy cao. Khi đã cẩu dầm lên và di chuyển nếu một trong hai máy bị sự cố thì dễ dẫn đến nguy hiểm cho cả máy còn lại. lớp máy xây dựng - a.38 Trang 9 Ray Dầm BTDƯL Bệ đúc đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Văn Ngọc. Hình vẽ 3. Cần trục bốc xếp dầm Tóm lại, phơng án này đối với việc thi công ở cầu kiền là không đợc lựa chọn bởi các lý do sau : - Không thuận tiện cho việc di chuyển cẩu tại hai công trờng Bãi đúc dầm và bãi thi công cầu. - Tuy tại công trờng thi công có một số máy trục tải trọng lớn hơn 40 Tấn (KH125 , ED4500, ED5500, .) nhng các máy này đều đi kèm với các máy phục vụ công tác khoan cọc nhồi, phục vụ cẩu lắp bốc dỡ tại công trờng . . . , và vận tốc di chuyển của chúng rất chậm (Bánh xích). - Công tác đúc dầm là liên tục do một nhóm thợ chuyên công tác đúc dầm làm và do phải đúc với số lợng lớn nên đòi hỏi việc bốc xếp dầm, phục vụ công tác tháo lắp ván khuôn cũng là liên tục. 2. Phơng pháp bốc xếp dầm thủ công: Dùng bốn kích thuỷ lực loại 20 tấn. Dầm BTDƯL sau khi đúc xong đợi đến khi đổ độ cứng thì bắt đầu công tác bốc xếp dầm: Dùng bốn kích thuỷ lực đặt mỗi đầu hai kích (4 góc của cánh dầm) kê lớp máy xây dựng - a.38 Trang 10 . môn: Máy Xây Dựng- Khoa Cơ Khí giao cho em đề tài: tính toán thiết kế cổng trục bốc xếp dầm bê tông dự ứng lực tại bãi đúc công trờng - phần kết cấu thép. ứng lực. Cổng trục bốc xếp dầm sẽ chạy trên ray, ray đợc đặt chạy dọc theo bãi, từ đầu đến cuối bãi. Dầm bê tông sau khi đúc đã đủ độ cứng sẽ đuợc cổng trục