- Chơng 10: Thi công cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 Đ10.2.tổ chức sản xuất dầm BTCT 10.2.1. Chế tạo dầm BTCT thờng 10.2.1.1. Đặc điểm. 10.2.1.2. Trình tự thi công. - Sơ đồ bố trí thi công: - Trình tự thi công: + Xây dựng bãi đúc dầm và tập kết các vật liệu trong phạm vi bãi đúc. + Uốn nắn, chặt cốt thép: Cốt thép dọc chủ, cốt xiên, cốt dọc cấu tạo, cốt đai + Bố trí cốt thép tạo thanh khung dầm. + Lắp dựng ván khuôn. + Tiến hành đổ bê tông và bảo dỡng bê tông dầm. + Tháo dỡ ván khuôn và hoàn thiện dầm. 10.2.2. Chế tạo dầm BTCT DƯL theo công nghệ căng trớc. 10.2.2.1. Mặt bằng xởng dầm. - Có ba loại mặt bằng xởng: + Xởng cố định công suất lớn, chế tạo dầm theo công nghệ đúc trên bệ. + Xởng cố định công suất lớn, chế tạo dầm theo công nghệ đúc trên giá. + Bãi đúc dầm công suất nhỏ, chế tạo dầm theo công nghệ đúc trên bệ. Hình 10.1: Mặt bằng xởng dầm 1. Nhà thay quần áo của công nhân; 2. Ga ra ô tô; 3. Xởn g sủa chữa cơ khí; 4. Kho chứa cốt liệu; 5. Nhà kho; 6. Kho gỗ và xởng mộc; 7. Bãi chứa dầm; 8.Trạm biến áp; 9. Bệ đúc dầm; 10. Trạm trộn bê tông; 11. Xi lô chữa xi măng;12. Kho và xởng gia công cốt thép; 13. Bảo vệ; 14. Kho vật t ; 15. Bãi để thiết bị và máy thi công; 16.Trạm cấp hơi nớc; 17. Nhà điều hành; 18. Trạm phòng hỏa. Các đờng nét đứt là đờng ray cho đờn g goòng và đờng di chuyển của cần cẩu chân dê . - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 72 - Chơng 10: Thi công cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 - Xởng đúc dầm cố định có kế hoạch sản xuất ổn định, lâu dài hàng vài trục năm. Công suất trên 20.000 m 3 cấu kiện/ năm. - Bãi đúc dầm đợc xây dựng do nhu cầu cung cấp cấu kiện lắp ghép cho một dự án cụ thể, ngắn hạn. Công suất bãi dới 20.000 m 3 /năm. - Nguyên tắc chọn vi trí xởng chế tạo dầm: + Thuận tiện cho việc vận chuyển dầm đến các vị trí tiêu thụ trong phạm vi thị trờng cung cấp. + Có giá thành vận chuyển cốt liệu từ nơi cung cấp đến xởng dầm là nhỏ nhất - Bãi đúc dầm trên công trờng đợc chọn ở vị trí thuận lợi cho việc vận chuyển dầm đã đúc ra đến nơi lắp đặt, có đủ diện tích mặt bằng để bố trí các hạng mục và không bị ảnh hởng trong qúa trình sản xuất nh: úng ngập, thi công các công đoạn khác chiếm chỗ. 10.2.2.2. Trình tự thi công. - Sơ đồ bố trí thi công: 1 2 3 4 Hình 10.2a: Bệ căng cố định trên mặt đất Bệ căng cốt thép DƯL Dầm BTCT 3 Neo ngầm trong bê tông 2 1 6 Bộ xe chở dầm Bộ kẹp định vị Thanh căng 5 4 1 2 3 65 4 Hình 10.2b: Bệ căng đặt trên bộ toa xe di động - Trình tự công nghệ: + Xây dựng bệ căng cốt thép. + Lắp đặt hệ thống neo, kẹp định vị. + Lắp đặt các ống ghen và cốt thép DƯL. + Kéo căng cốt thép DƯL bằng phơng pháp cơ học hoặc bằng phơng pháp nhiệt. + Tiến hành đổ bê tông và bảo dỡng bê tông dầm. + Khi bê tông đạt 80% cờng độ thì tiến hành buông cốt thép khỏi bệ căng. + Cốt thép có xu hớng co ngắn lại thông qua hệ thống neo cố định trong bê tông và lực ma sát giữa bê tông và cốt thép tạo ra lực nén trớc trong dầm bê tông tại thớ chịu kéo. - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 73 - Chơng 10: Thi công cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 74 10.2.2.3. Vật t và thiết bị tạo ứng suất trớc. a. Cốt thép dự ứng lực. - Cốt thép dùng cho dầm BTCT DƯL kéo trớc gồm hai loại: Loại bó sợi song song đờng kính 5 và loại tao xoắn 7 sợi: + Loại bó sợi song song từ 17 ữ 56 sợi. Thông dụng hiện nay gồm 2 loại là 245 có đờng kính bó d = 36mm và loại 485 có đờng kính bó d = 50mm. Cấu tạo mỗi bố gồm một lõi bằng sợi thép 10, xung quanh bó các thanh cố thép cờng độ cao 5 thành từ hai đến ba lớp, sau mỗi lớp cột bằng sợi cốt thép 2. Mối buộc này cách nhau 50cm. Hình 10.3: Bó sợi song song + Loại tao xoắn 7 sợi: Gồm 7 sợi thép cờng độ cao 3 và 5 bện lại với nhau nh sợi cáp có đờng kính danh định là 12,7mm và 15,2mm. Tuy nhiên trong dầm BTCT DƯL kéo trớc thờng dùng các tao đơn đặt song song chứ không dùng loại tao cáp 7 sợi xoắn. Hình 10.4:Tao cáp 7 sợi xoắn => Thông thờng đối với dầm BTCT DƯL kéo trớc thì phổ biến là sử dụng cáp DƯL là bó sợi song song 245 hoặc 485. - Trong dầm tiền áp thì việc tạo dự ứng lực theo đờng cong tròn hoặc cong parabol là điều rất khó có thể thực hiện, nên thông thờng thì ta bố trí các bó thép theo đờng gãy khúc. Vị trí các điểm uốn cốt thép DƯL: + Đối với dầm có L 18m thì bố trí 2 điểm uốn trên toàn dầm. + Đối với dầm có L > 18m thì bố trí 4 điểm uốn trên toàn dầm. + Khoảng cách từ điểm uốn đầu tiên đến tim gối 0.2L tt và khoảng cách giữa các điểm uốn 2m. Ltt L xu1>0,2L >2m xu1>0,2L >2m xu2 xu2 Hình 10.5: Bố trí điểm uốn cốt thép DƯL b. Neo cốt thép. - Neo của dầm tiền áp đợc đặt chìm trong bêtông và chỉ có loại cốt thép bó sợi song song mới dùng neo còn loại tao đơn thì không dùng neo mà sử dụng dính bám của cốt thép và bêtông để truyền lực căng của cốt thép cho dầm. - Chơng 10: Thi công cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 - Neo sử dụng cho bó sợi song song là neo quả chám: Hình 10.6: Cấu tạo neo quả chám. - Neo quả chám gồm một thanh thép (1) có đờng kính 16 ữ 22, có chiều dài 270 410mm, xuyên qua một đĩa hình sao (2) có đờng kính D=120mm bằng thép dày =10mm, bốn cạnh cắt rãnh sâu 40mm để chia các sợi thép cờng độ cao thành 4 nhóm. Hai đầu thanh hàn bốn thanh thép (3) có tiết diện 10x15 bắt chéo hình chữ thập. Các sợi thép CĐC chia thành 4 nhóm căng qua các rãnh của đĩa hình sao và cột vào hai đầu thanh bằng các sợi thép 2. ữ - Neo quả chám đợc bố trí cách đầu dầm tối thiểu là 350mm tính từ tim neo và so le nhau giữa các bó cốt thép. c. Bộ kẹp định vị. - Để uốn xiên cốt thép bó sợi song song thì thờng phải dùng bộ kẹp định vị, các bố kẹp định vị này đợc đặt ở dới đáy dầm có một đầu lắp vào bệ đúc có chốt ngang giữ không cho nhổ lên, khi dỡ dầm thì tháo rút chốt này ra. 180 250 250 5x30 80 60 60 26 Hình 10.7: Cấu tạo bộ kẹp định vị d. Bộ kẹp các đầu sợi thép. - Các đầu sợi thép cờng độ cao trong một bó cùng đợc kẹp chặt vào một thiết bị gọi là bộ kẹp. Mỗi đầu sợi cố thép đợc kẹp riêng vào một đầu kẹp và lắp vào bộ kẹp. - Cấu tạo bộ kẹp đầu các sợi thép: - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 75 - Chơng 10: Thi công cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 e. Kích dùng để căng trớc cốt thép dự ứng lực. - Khi tạo dự ứng lực cho dầm kéo trớc, ngời ta tiến hành kéo cả nhóm cốt thép cùng neo trong một bộ kẹp hoặc kéo đồng thời một nhóm các bộ kẹp. Tất cả các bó trong nhóm đợc kéo cùng một lúc, sau khi neo giữ để duy trì lực căng thì tháo kích, lực căng trớc truyền lên ụ neo của bệ đúc. Nh vậy trong biện pháp căng trớc, thiết bị tạo dự ứng lực chỉ có một thao tác là kéo căng cốt thép đến lực căng cần thiết, thao tác đóng neo có thể tiến hành thủ công cho nên để kéo cốt thép thì chỉ cần dùng loại kích một chiều. Hình 10.8: Kích của hãng OVM (Trung Quốc) - Thiết bị kích loại này có những bộ phận chung của một bộ kích thuỷ lực tức là gồm xilanh, pitông và hệ thống van dẫn dầu. Một hành trình của kích một chiều khá lớn đến 500mm nên có thể căng cốt thép chỉ với một hành trình, khi phải nối tiếp hành trình thì đầu neo tạm đợc chốt lại và nhả kích hồi pitông về vị trí ban đầu, sau đó căng lại đến lực căng của hành trình trớc. Các loại kích đợc chế tạo có lực kéo từ 300 kN đến 3000 kN. Khối lợng kích nhỏ nhất là 50kg và nặng nhất là khoảng 1000 kg. - Khi làm việc kích đợc treo lên giá bằng palăng xích. Hình 10.9: Treo kích lên giá để căng cốt thép f. Ván khuôn. Sau khi căn g kéo cốt thé p Sau khi bảo dỡng gia nhiệt Sau khi đổ bê tông dầm Hình 10.10: Cấu tạo ván khuôn - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 76 - Chơng 10: Thi công cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 10.2.2.4. Đặc điểm và phạm vi áp dụng. - Ưu điểm: + Công tác kéo cốt thép DƯL đợc tiến hành nhanh chóng và đảm bảo độ chính xác cao do quá trình căng kéo đợc thực hiện trên bệ căng. + Đảm bảo tính dính bám giữa bê tông và cốt thép DƯL. + Có tính công nghiệp cao, thích hợp cho công tác chế tạo dầm trong nhà máy - Nhợc điểm: + Phải chế tạo bệ căng rất phức tạp. + Chỉ thích hợp với công nghệ chế tạo dầm nhịp nhỏ đặc biệt là dầm giản đơn. Rất khó áp dụng cho kết cấu cầu lớn thi công theo phơng pháp đúc đẩy, đúc hẫng hoặc đúc trên đà giáo di động. 10.2.3. Chế tạo dầm BTCT DƯL kéo sau 10.2.3.1. Bi đúc dầm. - Bãi đúc dầm đợc bố trí ngay tại công trờng, có thể tại nền đờng đầu cầu hoặc tại khu vực bãi sông, với điều kiện phải đảm bảo không bị ngập nớc và không gây ảnh hởng trong quá trình thi công mố, trụ cũng nh kết cấu nhịp. - Phải tiến hành bóc bỏ lớp đất hữu cơ và dải lớp cấp phối đá dăm để tạo mặt bằng cho bãi đúc. 10.2.3.2. Trình tự thi công. a. Trình tự công nghệ. 134 5 2 Cap DƯL Dầm BTCT 3 ống ghen chứa cáp 2 1 6 Máy bơm dầu và đồng hồ đo áp lực Kích kéo cáp DƯL Giá treo kích 5 4 5 Hình 10.11: Chế tạo dầm BTCT DƯL kéo sau - Lắp đặt cốt thép thờng và bố trí các ống ghen theo đờng cáp thiết kế, đồng thời bố trí các ống nhựa PVC để sau khi kéo cáp DƯL sẽ bơm vữa lấp lòng ống ghen. - Lắp đặt ván khuôn. - Tiến hành đổ bê tông dầm. - Khi bê tông đạt 80% cờng độ thì tiến hành kéo cáp DƯL. - Tiến hành bơm vữa lấp lòng ống ghen qua các ống nhựa PVC đã bố trí. - Đổ bê tống lấp đầu neo và hoàn thiện dầm. - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 77 - Chơng 10: Thi công cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 b. Trình tự căng kéo các bó cáp DƯL. - Đặt kích tại cả hai đầu của cáp để tiến hành căng kéo từng bó cáp DƯL. - Căng kéo các bó theo thứ tự từ trên xuống dới để tránh gây ra ứng suất kéo làm nứt bê tông thớ trên của dầm, đồng thời kéo các bó nằm gần trục tim của mặt cắt dầm trớc sau đó mới kéo các bó ở xa để tránh gây ra mômen uốn ngang dầm. - Tiến hành căng kéo theo từng cấp tải trọng nhằm kiểm soát đợc độ dãn dài đồng thời khử các biến dạng đàn hồi và hiện tợng trùng dão của cáp DƯL. Ta có thể kéo theo các cấp nh sau: + Cách 1: 0,1P k ; 0,25P k ; 0,5P k ; 0,8P k ; 1,0 P k , 1,05 P k + Cách 2: 0,2P k ; 0,4P k ; 0,6P k ; 0,8P k ; 1,0 P k , 1,05 P k Trong đó: P k : là lực cần kéo trong mỗi bó cáp DƯL. - Trình tự căng kéo một bó cáp DƯL: + Bớc 1: Kéo so dây: Căng từ 0,0P k đến 0,1P k + Bớc 2: Tiến hành kéo theo các cấp lực 0,1P k ; 0,25P k ; 0,5P k ; 0,8P k ; 1,0 P k hoặc 0,2P k ; 0,4P k ; 0,6P k ; 0,8P k ; 1,0 P k Sau mỗi cấp lực thì dừng kéo từ 3 ữ 5 phút và đo độ dãn dài ở mỗi cấp lực. Khi căng đến 1,0 P k thì đo tổng độ dãn dài của cáp tại hai đầu căng là . l + Bớc 3: Lập biểu đồ quan hệ lực căng và độ dãn dài: P và . l + Bớc 4: Lập bảng tính độ dãn dài của cáp ứng với các cấp áp lực căng kéo + Bớc 5: Kiểm tra độ dãn dài theo tính toán bằng công thức: 12 lll = Trong đó: + : Là độ tụt cáp khi đóng neo đợc lấy theo thí nghiệm của quá trình đóng thử trong phòng thí nghiệm ứng với loại cáp và loại nêm sử dụng. 1 l + : Độ dãn dài tính toán. O l + Nếu 2 l có sai số đạt 5% so với O l thì dừng căng và tiến hành đóng neo, hạ áp suất dầu để cả hai kích hồi về 0. + Nếu 2 l < qúa 5% thì tiến hành kéo tiếp đến 1,05P k và tiếp tục kiểm tra điều kiện có sai số đạt O l 2 l 5% và tiến hành đóng neo, hạ áp suất dầu để cả hai kích hồi về 0. + Trong mọi trờng hợp không đợc căng quá 1,05P k và độ dãn dài của cáp sau khi đóng neo không đợc sai số quá từ (-5% ữ +7%) so với giá trị thiết kế. + Nếu độ có sai số đạt > 5% sau khi đã kéo đến 1,05P k thì phải hiệu chỉnh lại thiết bị hoặc thí nghiệm lại vật liệu để tìm ra nguyên nhân và đề xuất giải pháp xử lý. 2 l - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 78 - Chơng 10: Thi công cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 10.2.2.3. Vật t và thiết bị tạo ứng suất trớc. a. Cốt thép dự ứng lực. - Cốt thép DƯL sử dụng cho dầm BTCT DƯL kéo sau là các bó tao xoắn 7 sợi. Loại tao xoắn 7 sợi: Gồm 7 sợi thép cờng độ cao 3 và 5 bện lại với nhau nh sợi cáp có đờng kính danh định là 12,7mm và 15,2mm. Hình 10.12: Tao cáp 7 sợi xoắn - Cốt thép DƯL đợc bố trí theo đờng cong Parabol hoặc đờng cong tròn, phù hợp với biểu đồ bao nội lực (biểu đồ bao mômen) và tăng cờng cốt thép xiên đầu dầm để đảm bảo khả năng chịu cắt của dầm. Hình 10.13: Bộ nối cốt thép DƯL b. Neo cốt thép. - Neo sử dụng cho dầm BTCT DƯL kéo sau thờng là neo kiểu chóp cụt hoặc neo tổ ong. Hình 10.14: Neo chóp cụt, đầu neo và chấu neo - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 79 - Chơng 10: Thi công cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 Hình 10.15: Neo chủ động (Neo tổ ong) 1. Lỗ hình chóp cụt; 2. Đầu neo hình trụ; 3. Lò xo xoắn ốc; 4. ống dẫn; 5. Tao xoắn 7 sợi; 6. Đầu loa dẫn hớng; 7. Grouting port: lỗ bơm vữa. Hình 10.16:Các loại neo bị động (Neo chết) - Neo đợc bố trí chìm trong bêtông đầu dầm khoảng 15cm tính từ điểm đuôi neo. 165 95 165 650 112.5 112.5 35.0 230 20 230 30 229 140 229 32 228 32 228 35.0 150 250 250 380 260 260 150 100 230 20 230 30 229 140 229 32 228 34 228 35.0 162 138 161 139 160 140 156 144 154 146 150 150 A A 35.0 150 C C (Tỷ lệ : 1/25) Hình 10.17: Bố trí neo ở đầu dầm - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 80 - Chơng 10: Thi công cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 Hình 10.18: Chi tiết đầu neo tại đầu dầm d. ống ghen. - ống ghen đợc bố trí để tạo lỗ trớc trong dầm bêtông và sau này sẽ luồn neo vào các lỗ này. Đờng kính của ống ghen tuỳ thuộc vào đờng kính của bó cáp dự ứng lực, thông thờng từ 60 ữ 70mm - ống ghen chỉ sử dụng cho cốt thép DƯL kéo sau. Hình 10.19: ống ghen chứa cáp DƯL e. Kích dùng để căng trớc cốt thép dự ứng lực. Kích hai chiều dùng kéo bó sợi song song Kích hai chiều thôn g tâm dùn g cho các bó tao xoắn Hình 10.20: Cấu tạo kích - Nguyễn Văn Vĩnh - Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT 81 [...]... 10.21: Treo kích lên giá để căng cốt thép 10.2.2.4 Đặc điểm và phạm vi áp dụng - Ưu điểm: + Không cần chế tạo bệ căng + Phơng pháp kéo sau ngoài sử dụng cho thi công KCN dầm giản đơn còn thích hợp với cả các KCN lớn thi công theo công nghệ đúc hẫng, đúc đẩy hoặc đúc trên đà giáo di động - Nhợc điểm: + Tính công nghiệp trong công tác chế tạo dầm không cao + Công tác kéo cốt thép DƯL phải tiến hành theo... chung của một bộ kích thuỷ lực tức là gồm xilanh, pitông và hệ thống van dẫn dầu Một hành trình của kích một chiều khá lớn đến 500mm nên có thể căng cốt thép chỉ với một hành trình, khi phải nối tiếp hành trình thì đầu neo tạm đợc chốt lại và nhả kích hồi pitông về vị trí ban đầu, sau đó căng lại đến lực căng của hành trình trớc Các loại kích đợc chế tạo có lực kéo từ 300 kN đến 3000 kN Khối lợng kích... đúc đẩy hoặc đúc trên đà giáo di động - Nhợc điểm: + Tính công nghiệp trong công tác chế tạo dầm không cao + Công tác kéo cốt thép DƯL phải tiến hành theo trình tự phức tạp + Tính dính bám giữa bê tông và cốt thép không đợc tốt - Nguyễn Văn Vĩnh - 82 Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT . đuôi neo. 165 95 165 650 112.5 112.5 35.0 230 20 230 30 2 29 140 2 29 32 228 32 228 35.0 150 250 250 380 260 260 150 100 230 20 230 30 2 29 140 2 29 32 228 34 228 35.0 162 138 161 1 39 160 140 156 144 154 146 150 150 A A 35.0 150 C C (Tỷ. cầu BTCT - Bi giảng thi công cầu F 2 10.2.2.3. Vật t và thiết bị tạo ứng suất trớc. a. Cốt thép dự ứng lực. - Cốt thép DƯL sử dụng cho dầm BTCT DƯL kéo sau là các bó tao xoắn 7 sợi. Loại tao. dùng các tao đơn đặt song song chứ không dùng loại tao cáp 7 sợi xoắn. Hình 10.4 :Tao cáp 7 sợi xoắn => Thông thờng đối với dầm BTCT DƯL kéo trớc thì phổ biến là sử dụng cáp DƯL là