• Thông qua hệ số thích dụng: Qbua Qcoc
3.7.Một số dạng kết cấu vạn năng thông dụng:
3.7.1. Các dạng vμ vai trò:
- Kết cấu vạn năng là những bộ kết cấu thép chuyên dụng đ−ợc chế tạo định hình theo tiêu chuẩn định thống nhất, các chi tiết trong bộ kết cấu có thể lắp ráp lại với nhau thành nhiều hình thức để đ−ợc những kết cấu có cấu tạo phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau.
- Trong xây dựng cầu các dạng kết cấu vạn năng có thể đ−ợc lắp ráp để tạo thành các dạng nh−: kết cấu nhịp cầu tạm, trụ tạm, sàn công tác, đà giáo, hoặc các biện pháp công nghệ.
- Các bộ kết cấu vạn năng chuyên dụng hiện nay chủ yếu là:
+ Các loại đà giáo chuyên dụng gồm: UYKM, UAK, MUK
+ Các loại dầm, dàn quân dụng sử dụng làm dầm cầu tạm: Beley, T66.
3.7.2. Kết cấu UYKM:
3.7.2.1. Cấu tạo: Bộ kết cấu UYKM lμ theo thiết kế của Liên xô cũ gồm tất cả 71 bộ
phận. Các bộ phận nμy đ−ợc cấu tạo chủ yếu từ thép góc.
- Các thanh biên có chiều dài suốt 2 khoang sử dụng thép L125x125x10; l= 3994mm, m=76,4kg.
- Các thanh đứng sử dụng thép L125x125x10; l=1994mm; m= 36kg. - Các thanh chéo chịu lực: L100x100x8, l= 2290mm; m= 30kg. - Các thanh chéo liên kết: L75x75x8, l= 2290mm; m= 21,8kg.
A
A
A-A
2x2m
- Các thanh giằng ngang: L75x75x8, l= 1994mm; m= 18,9kg.
- Kết cấu YUKM đ−ợc sử dụng trong rất nhiều tr−ờng loại kết cấu khác nhau. Khi sử dụng làm cầu tạm có thêm các hệ thống dầm dọc I550, dầm ngang [300 và các thanh liên kết hệ dầm mặt cầu bằng L100x10.
- Các bản nút, bản đệm, các liên kết sử dụng bu lông thô D20.
- Các thanh này lắp thành hệ dàn hoặc khung không gian với các ô 200x200cm. Tuỳ theo yêu cầu chịu lực mà các thanh biên có thể đ−ợc ghép từ 2, 3, 4 thanh thép góc.
3.7.2.2. Những dạng có thể ghép từ UYKM
- Đà giáo, cầu tạm:lắp thành giàn chạy trên chiều cao 2 và 4m, khẩu độ đến 24m và giàn chạy d−ới khẩu độ đến 20m
- Trụ tạm: kết cấu rất đa dạng, cao có thể đến 20m.
- Đà giáo mở rộng trụ: đúc hẫng, lắp hẫng, lao lắp cầu dàn. - Giá lao cầu: lao dầm 24ữ33m.
- Cần cẩu long môn. - Cần cẩu nổi.
- Trụ nổi: dạng trụ đỡ đặt trên hệ nổi dùng cho lao dọc hoặc lao ngang kết cấu nhịp cầu bằng chở nổi. 4I596; L=22000 Tim trụ dọc cầu 50 0 Tấm bản BTCT 2x2.3x0.2m Rọ thép đá hộc Xe goòng Bản 350x350x10 chôn chờ 700 +1.25 Hệ dầm dẫn 8I596 2300 Đỉnh ray +8.849 500 M22 11000 Mặt chính 813 Thanh căng φ38 Xe goòng 50 0 Tấm bản BTCT 2x2.3x0.2m Rọ thép đá hộc Cáp neo v ào hố thế 5T M22 Bản 350x350x10 chôn chờ L=7640 Chân chống 2I300 Kích A B B C áp neo vào hố thế 5T Trụ tạm Đà giáo mở rộng trụ
3.7.3. Kết cấu MYK:
- Bộ kết cấu MYK là theo thiết kế của Liên xô cũ chuyên dùng làm đà giáo và trụ tạm.
- Gồm các thanh dạng cột θ159 và θ203mm, chiều dài 2000 và 4000mm. Hai đầu thanh có cấu tạo mặt bích và 4 tai nối với 4 thanh giằng theo 4 h−ớng.
- Các thanh giằng ngang và thanh giằng chéo θ95 và θ159 có chiều dài định sẵn 1510 và 3820mm, hai đầu có tấm nối dùng để giằng ổn định các cột.
- Ghép các cột với nhau thành trụ tạm palê với cự ly các cột cách nhau 2m dùng cho các mục đích khác nahu trong thi công.
- Các bộ đinh hình này còn có các đoạn dầm I550, kết hợp làm xà mũ và bệ móng đồng thời có các thanh thép I550 để làm dầm tạm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cấu tạo các thanh Trụ tạm lắp bằng MYK
3.7.4. Dμn quân dụng Bailey:
- Đây là loại dàn chuyên dụng th−ờng đ−ợc dùng làm KCN cầu tạm hoặc các cầu đảm bảo giao thông.
Tấm liên kết A A-A 3810 4343 Ghép hai dàn Bailey 3048 154 9 1016 50 8 Tấm liên kết
- KCN đ−ợc ghép từ nhiều khung dàn để v−ợt đ−ợc nhịp theo yêu cầu, khi chiều dài nhịp lớn và tải trọng qua cầu cũng lớn có thể ghép 2 hoặc 4 dàn (theo ph−ơng ngang) lại, liên kết của các mặt phẳng khung bằng tấm liên kết .
- Các khung dàn đ−ợc ghép lại từ 4 chốt ở bốn góc của khung dàn. - Tấm liên kết : dùng để liên kết các mặt phẳng khung lại với nhau. - Dầm ngang sử dụng thép I250, L= 5,97m.
- Thanh Ram – Dầm dọc.
- Tấm lát.
- Các phụ kiện: chốt, móc, giằng, gối cầu...
Trọng tải của cầu khi ghép từ 4 dμn(tính cho 1 xe qua cầu):
Số khung 5 6 7 8 9 10 11 12
Trọng tải xe (T) 80 67 64 51 44 31 23 18
3.8. Hệ nổi:
3.8.1. Vai trò hệ nổi trong thi công cầu:
- Tạo mặt bằng thi công trên mặt n−ớc: đây là vai trò quan trọng nhất vì nó cơ động và kinh tế hơn nhiều so với các biện pháp nh− đắp đảo nhân tạo và sàn đạo. áp dụng khi chiều sâu n−ớc ngập đủ lớn. Lúc làm việc đợc neo cố định và sau đó có thể di chuyển.
- Làm ph−ơng tiện vận chuyển trên sông phục vụ thi công. - Lắp các thiết bị treo, trục để làm thành ph−ơng tiện trục vớt. - Làm trụ nổi dùng cho lao kéo kết cấu nhịp.
3.8.2. Cấu tạo hệ nổi:
- Bao gồm phao, hệ dầm phân phối lực trên mặt boong, hệ thống neo và kéo dắt, hệ thống điều tiết n−ớc trong các ngăn phao và kết cấu lắp dựng trên phao.
- Phao nổi có thể đ−ợc ghép từ các phao đơn hoặc sử dụng xà lan hoặc ghép từ nhiều xà lan lại với nhau.
- Phao đơn thiết kế theo kết cấu và kích th−ớc định hình đủ độ cứng, ổn định và ghép lại đ−ợc với nhau.
- Loại phao đ−ợc sử dụng t−ơng đối phổ biến là phao KC có kích th−ớc: 1,8x3,6x7,2m. Các phao này có thể ghép lại với nhau theo chiều cao 1,8m và ghép đứng úp mặt vào nhau có chiều cao 3,6m.
- Xà lan đ−ợc chế tạo theo sức chở 200ữ1200T
- Bộ phận chịu lực chính của phao đơn là hệ khung s−ờn bao quanh mép phao và đan ngang dọc bên trong các mặt phao.
- Cắt ngang theo chiều 3,6m là các s−ờn ngang cách nhau 0,9m gọi là công giang, cách 1,8m có một khung liên kết ngang và vách ngăn để n−ớc từ ngăn này không tràn sang ngăn kia.
Các s−ờn dọc cách nhau 0,45m. tôn bọc xung quanh dày 4mm.
8x0.9=7.2m 4x 0.9= 3.6 P3 P1 P4 P2 P3 Lực tác dụng lên mặt
Cấu tạo mối nối
180 3x90 180 1 2 P3 boong 1 .8
- Trên mặt boong bố trí cửa vào và có nắp đậy bằng gioăng kín
- Các mặt phao bố trí lỗ vặn ren để lắp đ−ờng ống bơm n−ớc hoặc hơi ép vào trong phao. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Dọc theo các mép phao là họp nối, liên kết bằng bu lông hoặc bản giằng
- Các phao nối với nhau đ−ợc liên kết theo tất cả các mặt phẳng mặt bằng trên boong và ở mặt đáy phao, hai đầu phao và hai bên thành phao. Bu lông liên kết θ27mm, lỗ đinh θ30mm
3.8.3. Tính toán hệ nổi:
- Tải trọng tác dụng lên hệ nổi:
+ Trọng l−ợng bản thân hệ nổi và trọng l−ợng n−ớc trong ngăn phao.
+ Trọng l−ợng bản thân của những thiết bị đặt trên hệ nổi.
+ Lực gió ngang tác dụng lên hệ nổi và các thiết bị đ−ợc chuyên trở trên phao.
+ Lực đẩy của n−ớc tác dụng lên phần phao chìm d−ới n−ớc.
+ Lực đẩy nổi của n−ớc.
- Các nội dung cần tính toán của hệ nổi:
+ Tính sức chở của hệ nổi.
+ Tính ổn định.
+ Tính l−ợng n−ớc cần điều tiết trong phao.
+ Tính lực kéo cần thiết khi di chuyển hệ nổi.
+ Xác định lực neo và chiều dài dây neo.
+ Tính liên kết giữa các phao đơn.
3.8.3.1. Tính sức chở của hệ nổi:
- Sức chở của hệ nổi đ−ợc tính thông qua độ chìm t:
γ α.Fn.
G
t = Với ∝ = 0.97, γ = 10kN/m3
Fn : Diện tích phần tiếp xúc với n−ớc của hệ nổi : Fn = LxB G : Trọng l−ợng, gồm:
+ P Trọng l−ợng của vật cần trở.
+ Vkc- Trọng l−ợng các kết cấu tạm lắp trên phao. + Vp- Trọng l−ợng bản thân phao.
+ VDC- Trọng l−ợng của khối n−ớc điều chỉnh trong phao. - Xác định số l−ợng phao đơn để ghép thành hệ nổi:
P
Q G
n= , QP trọng tải của một phao đơn có thể mang (26T).
L
t (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
G
3.8.3.2. Tính l−ợng n−ớc điều chỉnh trong phao:
- L−ợng n−ớc cần thiết chức trong các ngăn phao gồm: Vđc= Vct+Vd+ Vđ.
Vct: L−ợng n−ớc công tác, th−ờng xuyên bơm ra hoặc hút vào để điều chỉnh phao Ví dụ: tr−ờng hợp hệ nổi đang chở KCN:
Δn.Vct= P+Δ.Fn.( Δ1+Δ2+Δ3+Δ4+Δ5)
Δ1: Độ võng của hai đầu nhịp khi tựa trên hệ nổi.
Δ2: Độ võng của KCN tại vị trí trụ nổi khi đã gác lên nhịp.
Δ3: Biến dạng đàn hồi của cầu tầu (cầu đ−a kcn từ trên bờ ra hệ nổi).
Δ4: Biến dạng đàn hồi của kết cấu trụ nổi.
Δ5: Độ dơ để kê kích , lấy bằng 10cm.
Δ 1 Δ 3 Δ 4
+ VC: L−ợng n−ớc dằn trong phao để chống khê, VC = ∝.Δc.Fn, Δc=10ữ20cm + Vct: l−ợng n−ớc công tác, tức toàn bộ l−ợng n−ớc trong ngăn phao:
VCT = P+ ∝.Fn.Δ Tính toán sơ bộ lấy Δ =20cm. +
VD:L−ợng n−ớc đọng th−ờng xuyên không bơm hết,VD = ∝. ΔD.Fn , ΔD=10cm + VDT: L−ợng n−ớc điều tiết để điều chỉnh độ chìm của phao: VDT =Vc+VCT - Trọng l−ợng hệ nổi khi tính t :
+ Chở nổi KCN : G=GP+ VDT+ VD+ Gkc
- Các phao th−ờng đ−ợc cấu tạo các ngăn giống nhau nên chiều cao mực n−ớc điều chỉnh trong các ngăn là nh− nhau và bằng:
hđc= B L n Vdc .
. với n là số ngăn trong phao.
3.8.3.3. Tính toán ổn định của hệ nổi:
- Điều kiện ổn định:
+ ổn định của hệ nổi tức không bị chao nghiêng khi có lực ngang tác dụng lên hệ làm cho tâm nổi bị lệch khỏi vị trí ban đầu.
+ Trọng tâm C của phần chìm t đ−ợc gọi là điểm đẩy nổi, khi phao bị nghiêng đi một góc ϕ, tâm C chuyển sang vị trí C’, lực đẩy nổi D lệch đi một đoạn e và cắt trục thẳng đứng của hệ nổi tại M đ−ợc gọi là tâm nghiêng. Khoảng cách từ tâm nghiêng M đến tâm C đ−ợc gọi là bán kính
định khuynh ρ.
+ Điều kiện ổn định:
• Theo chiều dài phao Chiều cao tâm nghiêng: (ρ−a)≥L
• Theo chiều rộng phao Chiều cao tâm nghiêng: (ρ−a)≥0,5m
- Xác định góc nghiêng ϕ: Hệ nổi bị nghiêng do tác dụng của gió, góc nghiêng đ−ợc xác định nh− sau: ) .( . . . . 2 a G h k F w tg i i i i − = ∑ ρ ϕ Với : wi : C−ờng độ áp lực gió = 0,125kN/m2.
hi: Cánh tay đòn của lực gió i đến trọng tâm C. Fi, ki: diện tích chắn gió và hệ số diện tích chắn gió. 2: Hệ số xét đến điều kiện gió dật.
- Xác định bán kính khuynh h−ớng:
G J (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
=
ρ J= J0 -∑Ji
Trong đó : J0 = Jd hoặc Jng: mô men quán tính mặt cắt hệ nổi theo ph−ơng tính ổn định G H C C' D M W ϕ e O a ρ -a ρ
∑Ji : mô men quán tính riêng của từng ngăn phao tính theo đ−ờng ngấn n−ớc trong mỗi ngăn. Mối ngăn có kích th−ớc trong mặt phẳng ổn định là
bp, ngoài mặt phẳng này là lp: 3 1 sin 12 p p i l b J n ϕ ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ = ∑ n: số l−ợng các ngăn phao. Jd = 12 . . 3 L B α ; Jng = 12 . . 3 B L α Với ∝ = 0.97. - L−ợng n−ớc trong mỗi ngăn phao và chiều cao mặn khô:
+ Để điều khiển lên xuống tức bơm hoặc hút n−ớc mà hệ nổi vẫn làm việc bình th−ờng
+ ở trạng thái chở nặng nhất và bị chao nghiêng ở mặt boong ở mạn bị chìm xuống phải cao hơn mặt n−ớc 0,2m gọi là chiều cao mạn khô hk. Tổng độ chìm t và hk cho chiều cao tối thiểu của hệ nổi.
+ L−ợng n−ớc cần có trong mỗi ngăn phao : Vđc= Vct+Vd+ Vđ.
+ Chiều cao l−ợng n−ớc trong mỗi ngăn :
. . dc n p p V h n l b =
+ Chiều cao mạn khô : hk = H – ( t + hW +hΔ +hS) ≥ 20cm Trong đó : H – Chiều cao của phao.
t - độ chìm của phao. hW : độ chìm do gío thổi
hΔ : độ chìm do hệ nổi bị võng. = 3cm. hS : chiều cao sóng, tối đa 50cm.
3.8.3.4. Tính lực kéo dắt vμ lực neo:
- Tính các lực cản tác dụng lên hệ nổi:
+ Lực cản hoặc đẩy của gió: Tw = w.∑ki.Fi ;
w = 0,125kN/m2 khi kéo và = 1,80kN/m2 khi neo.
+ Lực cản hoặc lực đẩy của n−ớc: Td =i.γ.Ft.
g v . 2 2 1
i: Hệ số cấu tạo của phao: i = 1 nếu vuông thành; i=0,75 nếu vuốt tròn. Vt: Tốc độ t−ơng đối giữa chuyển động của phao và dòng chảy.
γ : Trọng l−ợng thể tích của n−ớc.
Ft: Diện tích hình chiếu mặt cắt phần chìm của phao lên mặt phẳng vuông góc với h−ớng của vt.
Vt: Tốc độ t−ơng đối giữa chuyển động của phao và dòng chảy. Vp: H−ớng di chuyển của phao.
Vn: H−ớng dòng chảy. ∝: Góc giữa Vt và Vn.
Vt = Vp2 +Vn2 −2.Vp.Vn cos(π −α)
Ft= t.D.sin(X+arcsin(B/D)) (theo Taylor) với D = B2 +L2 và X=arcsin t n V V .sin(π −α) + Lực cản do ma sát giữa n−ớc và thành phao: Tf= f.F1.Vt2;
Với: f- hệ số ma sát phao và n−ớc: phao thép f=0,17; phao gỗ = 0,25. F1- Diện tích bề mặt dấp n−ớc của phao, F1=2,7.L. i.B.t
i: Hệ số cấu tạo của phao: i = 1 nếu vuông thành; i=0,75 nếu vuốt tròn. Tổng cộng tất cả các lực tác dụng lên phao: T Tw Td T f _ _ _ _ + + =
- Tính neo và dây cáp neo hai nhánh:
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});