Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị nâng dàm thay gối phục vụ sữa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:120

Thêm vào BST

Báo xấu

120
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các thiết bị nâng dầm thay gối cầu phục vụ nhu cầu sử dụng trong nước trở nên cấp bách trong việc sửa chữa cầu hiện nay. Mới đây, đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam” do Viện Khoa học và Công nghệ GTVT chủ trì thực hiện đã được Hội đồng Nhà nước nghiệm thu và đánh giá xuất sắc....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị nâng dàm thay gối phục vụ sữa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

Bé GTVT VKH&CN GTVT VKH&CN GTVT VKH&CN GTVT Bé GTVT Bé GTVT Bé giao th«ng vËn t¶i ViÖn Khoa Häc vµ C«ng NghÖ GTVT 1252-§−êng L¸ng - §èng §a – Hµ Néi ®Ò tµI ®éc lËp cÊp nhµ n−íc nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o mét sè thiÕt bÞ chuyªn dïng phôc vô söa ch÷a n©ng cÊp cÇu bª t«ng ë viÖt nam m· sè ®t®l 2003/04 B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ néi dung 2: nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o hÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu phôc vô söa ch÷a vµ n©ng cÊp cÇu bª t«ng ë ViÖt Nam Chñ nhiÖm ®Ò tµi: TS. NguyÔn Xu©n Khang Th− ký ®Ò tµi: TS. NguyÔn V¨n ThÞnh Chñ tr× néi dung 2: TS NguyÔn Xu©n Khang Chñ tr× ®Ò môc: TS NguyÔn Xu©n Khang TS Bïi Xu©n Ngã Hµ Néi, 2004
Bé giao th«ng vËn t¶i ViÖn Khoa Häc vµ C«ng NghÖ GTVT 1252-§−êng L¸ng - §èng §a – Hµ Néi ®Ò tµI ®éc lËp cÊp nhµ n−íc nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o mét sè thiÕt bÞ chuyªn dïng phôc vô söa ch÷a n©ng cÊp cÇu bª t«ng ë viÖt nam m· sè ®t®l 2003/04 B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ néi dung 2: nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o hÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu phôc vô söa ch÷a vµ n©ng cÊp cÇu bª t«ng ë ViÖt Nam Chñ nhiÖm ®Ò tµi: TS. NguyÔn Xu©n Khang Th− ký ®Ò tµi: TS. NguyÔn V¨n ThÞnh Chñ tr× néi dung 2: TS NguyÔn Xu©n Khang Chñ tr× ®Ò môc: TS NguyÔn Xu©n Khang TS Bïi Xu©n Ngã Hµ Néi, 2004
Danh s¸ch nh÷ng ng−êi tham gia thùc hiÖn néi dung 2 S Hä vµ tªn Häc hµm, Chøc vô Chøc danh TT häc vÞ 1 §ç H÷u TrÝ Th¹c sü ViÖn Tr−ëng 2 §Æng Gia N¶i PGS, TS Phã ViÖn tr−ëng 3 L©m H÷u §¾c Kü s− Phã ViÖn tr−ëng Chñ tr× §Ò môc 4 Ph¹m V¨n HÖ TiÕn sü Gi¸m ®èc Trung t©m 5 Bïi Xu©n Ngã TiÕn sü Tr−ëng phßng 6 NguyÔn Huy TiÕn Th¹c sü Nghiªn cøu viªn 7 §ç V¨n HiÖp Kü s− Kü s− tr−ëng 8 Bïi Xu©n Häc Th¹c sü 9 §inh Träng Th©n Kü s− Tham gia 10 Lª Nguyªn Hoµng Kü s− Nghiªn cøu viªn 11 §ç Xu©n Thä TiÕn sü 12 §inh TiÕn Khiªm Kü s− 2
Tãm t¾t Gèi cÇu lµ mét bé phËn kÕt cÊu cña cÇu, cã nhiÖm vô truyÒn t¸c dông cña tÜnh t¶i vµ ho¹t t¶i xuèng kÕt cÊu h¹ bé. Theo thêi gian khai th¸c, chÊt l−îng cña gèi cÇu bÞ suy gi¶m, g©y ra nh÷ng h− háng nh− nøt hÖ dÇm cÇu hoÆc cã thÓ g©y sôp ®æ cÇu. V× vËy, viÖc kiÓm tra ®Ó ph¸t hiÖn c¸c h− háng cña gèi cÇu lµ viÖc lµm th−êng xuyªn cña c¸c c¬ quan qu¶n lý ®−êng bé vµ c«ng t¸c thay thÕ gèi cÇu bÞ h− háng b»ng thiÕt bÞ chuyªn dïng cã vai trß rÊt quan träng nh»m duy tr× vµ kÐo dµi tuæi thä cña cÇu bª t«ng hiÖn nay ë ViÖt Nam. HiÖn nay c«ng t¸c nµy ®ang ®−îc Bé Giao th«ng VËn t¶i ®Æc biÖt quan t©m. XuÊt ph¸t tõ nh÷ng yªu cÇu cô thÓ vÒ c«ng t¸c ®¶m b¶o giao th«ng, c«ng nghÖ söa ch÷a, thao t¸c vµ kiÓm tra gi¸m s¸t trong qu¸ tr×nh söa ch÷a cÇu, c¸c t¸c gi¶ ®· ®Ò xuÊt nh÷ng quan ®iÓm chØ ®¹o thùc hiÖn ®Ò tµi, ®ång thêi x©y dùng c¸c chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt cho thiÕt bÞ. Qua t×m hiÓu nh÷ng hÖ thèng thiÕt bÞ trªn thÕ giíi vµ c¸c hÖ thèng thiÕt bÞ cã s½n trong n−íc; nhãm nghiªn cøu ®· ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n chÕ t¹o hÖ kÝch n©ng lµm viÖc hai chiÒu: n©ng nhê thuû lùc, h¹ nhê lß xo, cã ª cu h·m c¬ khÝ cÇn pÝt t«ng, cã van kho¸ t¶i mét chiÒu nh»m t¨ng thªm ®é an toµn cho hÖ thèng thiÕt bÞ, tÊt c¶ ®−îc ®iÒu khiÓn nhê hÖ thèng thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®ång bé, tù ®éng theo c¸c ch−¬ng tr×nh ®· lËp s½n. §©y lµ ph−¬ng ¸n chÕ t¹o thiÕt bÞ n©ng dÇm söa ch÷a n©ng cÊp cÇu phï hîp víi kh¶ n¨ng chÕ t¹o trong n−íc, ®iÒu kiÖn sö dông ë n−íc ta, võa ®¶m b¶o tÝnh tiªn tiÕn, cã gi¸ thµnh h¹ ®Ó c¸c c¬ së thi c«ng cã thÓ chÊp nhËn ®−îc vµ mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ, kü thuËt vµ x· héi trong khai th¸c thùc tÕ. 3
Môc lôc Trang Tãm t¾t.....................................................................................................................................3 Më ®Çu ......................................................................................................................................7 1. Tæng quan vÒ c«ng nghÖ n©ng dÇm thay gèi cho cÇu Bª t«ng....9 1.1. Nh÷ng yªu cÇu ®èi víi c«ng nghÖ n©ng dÇm thay gèi cÇu.................................9 1.1.1. Yªu cÇu vÒ giao th«ng.................................................................................9 1.1.2. Yªu cÇu vÒ kü thuËt söa ch÷a cÇu...............................................................9 1.1.3. Nh÷ng yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm ....................................9 1.2. Giíi thiÖu c¸c ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm thay gèi cÇu bª t«ng............................10 1.2.1. Kh¶o s¸t vÒ h− háng cña gèi cÇu..............................................................10 1.2.2. Kh¶o s¸t vÒ c«ng t¸c thay gèi cÇu vµ thiÕt bÞ n©ng dÇm cÇu ...................12 1.2.3. C¸c ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm thay gèi .......................................................14 1.2.4. C«ng nghÖ n©ng dÇm ®Æt kÝch trªn bÖ t× ...................................................19 2. Tæng quan vÒ hÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm söa ch÷a n©ng cÊp cÇu bª t«ng ................................................................................................................... 20 2.1. T×nh h×nh sö dông thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu trªn thÕ giíi.......................20 2.1.1. ThiÕt bÞ n©ng dÇm theo ph−¬ng ph¸p dïng hÖ èng chèng kiÓu giµn .......21 2.1.2. Sö dông hÖ kÝch thñy lùc tú lªn c¸c èng chèng ®éc lËp ...........................22 2.1.3. Sö dông hÖ dµn kÝch thñy lùc tú lªn nÒn ®Êt .............................................23 2.1.4. Sö dông hÖ kÝch thñy lùc tú lªn mè hoÆc trô cÇu ......................................24 2.2. T×nh h×nh sö dông thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu ë ViÖt Nam........................26 2.2.1. HÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm sö dông kÝch ®Üa ...........................................26 2.2.2. HÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm sö dông èng chèng chÞu lùc.........................27 2.2.3. HÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm sö dông bÖ tú ...............................................29 2.3. NhËn xÐt vÒ thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi phôc vô söa ch÷a n©ng cÊp cÇu bª t«ng ...................................................................................................................30 3. Nghiªn cøu lùa chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu ................................................................................................................. 32 3.1. Nh÷ng quan ®iÓm chØ ®¹o trong nghiªn cøu lùa chän ph−¬ng ¸n ....................32 3.1.1. TËn dông tèi ®a tiÒm n¨ng s½n cã trong n−íc .........................................32 3.1.2. HiÖn ®¹i ho¸ s¶n phÈm.............................................................................32 3.1.3. Lùa chän tû lÖ néi ®Þa ho¸ hîp lý .............................................................33 3.2. Nh÷ng chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt lùa chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ...........................33 3.2.1. TÝnh n¨ng kü thuËt phï hîp ......................................................................33 3.2.2. Nguyªn lý cÊu t¹o thÝch hîp, hiÖn ®¹i......................................................33 3.2.3. ThÝch nghi víi m«i tr−êng nhiÖt ®íi ViÖt Nam .........................................34 3.2.4. Phï hîp víi tr×nh ®é c«ng nghÖ hiÖn t¹i trong n−íc ................................34 3.2.5. Gän nhÑ, thuËn tiÖn trong viÖc söa ch÷a thay thÕ ....................................34 3.2.6. TiÖn lîi trong sö dông vµ b¶o qu¶n ..........................................................35 3.2.7. §é tin cËy cao trong khai th¸c .................................................................35 3.3. Nghiªn cøu lùa chän ph−¬ng ¸n tkÕ tæng thÓ hÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm .......35 3.4. Lùa chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ c¸c phÇn tö thuû lùc ...........................................38 3.4.1. Lùa chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ bé nguån thuû lùc.......................................38 4
3.4.2. Lùa chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ kÝch thuû lùc ...............................................42 3.4.2. Lùa chän chñng lo¹i bé ph©n phèi thuû lùc .............................................47 3.4.3. Lùa chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt liªn kÕt thuû lùc........................51 3.5. Lùa chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn............................................55 3.5.1. Yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ.............................................55 3.5.2. S¬ ®å khèi..................................................................................................56 4. Nghiªn cøu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng thuû lùc ............................. 59 4.1. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n hÖ thèng thiÕt bÞ ®ång bé n©ng dÇm thay gèi cÇu .59 4.1.1. X¸c ®Þnh lùc n©ng cña kÝch .......................................................................59 4.1.2. X¸c ®Þnh hµnh tr×nh n©ng cña kÝch ...........................................................61 4.1.3. X¸c ®Þnh sè l−îng kÝch lµm viÖc ®ång thêi................................................62 4.1.4. X¸c ®Þnh tèc ®é n©ng dÇm.........................................................................62 4.1.5. TÝnh to¸n ¸p suÊt, l−u l−îng cña hÖ thèng thuû lùc..................................63 4.1.6. TÝnh to¸n c«ng suÊt cña truyÒn ®éng .......................................................64 4.2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ bé nguån thuû lùc................................................................65 4.2.1. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña bé nguån thuû lùc...............................65 4.2.2. TÝnh chän b¬m thuû lùc ............................................................................65 4.2.3. TÝnh to¸n c«ng suÊt dÉn ®éng b¬m...........................................................66 4.2.4. TÝnh chän ®éng c¬ ®iÖn.............................................................................67 4.2.5. TÝnh to¸n thiÕt kÕ thïng dÇu .....................................................................67 4.2.6. TÝnh to¸n thiÕt kÕ khíp nèi .......................................................................68 4.3. TÝnh to¸n thiÕt kÕ kÝch n©ng thuû lùc ...............................................................68 4.3.1. §−êng kÝnh xi lanh....................................................................................70 4.3.2. ChiÒu dÇy s vµ ®−êng kÝnh ngoµi D1 cña xi lanh......................................70 4.3.3. TÝnh to¸n chiÒu cao cña pÝt t«ng H1 .........................................................72 4.3.4. TÝnh to¸n chiÒu dÇy cña n¾p kÝch H3 ........................................................73 4.3.5. TÝnh to¸n lß xo vµ chiÒu cao l¾p lß xo håi kÝch H5...................................74 4.3.6. §−êng kÝnh cÇn pÝt t«ng d.........................................................................76 4.3.7. TÝnh to¸n chiÒu dÇy cña ª cu h·m cÇn pÝt t«ng H4 ...................................78 4.3.8. TÝnh to¸n chiÒu dµi cña ren thang trªn cÇn pÝt t«ng ................................79 4.3.9. TÝnh to¸n chiÒu dÇy cña ®¸y kÝch m .........................................................79 4.4.1. TÝnh chän ph©n phèi thuû lùc ...................................................................79 4.4.2. TÝnh chän c¸c lo¹i van thuû lùc................................................................80 4.5. Nghiªn cøu tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt liªn kÕt thuû lùc ..............................82 4.6. TÝnh chän mét sè phÇn tö thuû lùc kh¸c...........................................................83 5. Nghiªn cøu TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ ®iÒu khiÓn ®ång bé thiÕt bÞ.. 84 5.1. §Çu ®o dÞch chuyÓn ..........................................................................................84 5.2. §Çu ®o ¸p lùc....................................................................................................85 5.3. Giíi thiÖu tÝnh n¨ng kü thuËt PLC H·ng Siemens SIMATIC S7-200..............85 5.3.1. Simatic S7-200, CPU226 ..........................................................................86 5.3.2. Modul më réng EM223.............................................................................88 5.3.3. Modul vµo /ra t−¬ng tù EM 235 ..............................................................88 5.3.4. Mµn h×nh c¶m øng TP070 ........................................................................89 5.4. S¬ ®å nguyªn lý thiÕt bÞ ....................................................................................90 5.4.1. Chän ®Þa chØ cho c¸c thiÕt bÞ vµo/ra ........................................................90 5.4.2. S¬ ®å nguyªn lý .........................................................................................92 5
5.5. ThiÕt kÕ phÇn mÒm cho thiÕt bÞ ......................................................................100 5.5.1. L−u ®å ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh.................................................................100 5.5.2 L−u ®å ch−¬ng tr×nh cho mµn h×nh thao t¸c TP070 ...............................102 5.5.3 L−u ®å ®iÒu khiÓn trong PLC .................................................................102 6. Nghiªn cøu TÝnh to¸n thiÕt kÕ thiÕt bÞ c¨ng kÐo thÐp dù øng lùc phôc vô söa ch÷a n©ng cÊp cÇu............................................................ 106 6.1. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n kÝch c¨ng kÐo thÐp dù øng lùc........................107 6.2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ kÝch c¨ng kÐo thÐp D¦L ...................................................107 6.2.1. §−êng kÝnh ngoµi cña èng dÉn h−íng d1 ................................................108 6.2.2. §−êng kÝnh xi lanh D..............................................................................110 6.2.3. ChiÒu dÇy s vµ ®−êng kÝnh ngoµi D1 cña xi lanh....................................110 6.2.4. §−êng kÝnh cÇn pÝt t«ng d.......................................................................112 6.2.5. TÝnh to¸n chiÒu cao cña pÝt t«ng H1 .......................................................113 6.2.6. TÝnh to¸n chiÒu dÇy cña n¾p kÝch H2 vµ ®¸y kÝch H3: ............................113 7. Nghiªn cøu c¸c gi¶i ph¸p c«ng nghÖ chÕ t¹o thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu .................................................................................................... 114 7.1. Gi¶i ph¸p vÒ tû lÖ néi ®Þa ho¸ .........................................................................114 7.3. Gi¶i ph¸p vÒ nguyªn lý kÕt cÊu: .....................................................................115 7.3.1. Lùa chän nguyªn lý kÕt cÊu hîp lý .........................................................115 7.3.2. Chia t¸ch côm thµnh nh÷ng chi tiÕt hîp lý.............................................115 7.4. Gi¶i ph¸p lùa chän chñng lo¹i vËt liÖu hîp lý: ...............................................116 7.4.1. Sö dông ®óng chñng lo¹i vËt liÖu cÇn thiÕt.............................................116 7.4.2. Gi¶m träng l−îng vµ kÝch th−íc hîp lý...................................................116 7.4.3. ChÕ t¹o b»ng c¸c lo¹i vËt liÖu phï hîp ..................................................116 7.5. Gi¶i ph¸p nghiªn cøu gi¶m thiÓu ¶nh h−ëng cña m«i tr−êng nhiÖt ®íi tíi chÊt l−îng thiÕt bÞ:..........................................................................................117 7.6. Gi¶i ph¸p lùa chän c«ng nghÖ gia c«ng chi tiÕt hîp lý: .................................117 7.7. Gi¶i ph¸p n©ng cao ®é tin cËy cña thiÕt bÞ......................................................117 7.8. Gi¶i ph¸p hiÖn ®¹i ho¸ thiÕt bÞ........................................................................118 7.9. C¸c gi¶i ph¸p Khoa häc c«ng nghÖ kh¸c: ......................................................118 7.9.1. ChuyÓn m«i tr−êng lµm viÖc kh¾c nghiÖt sang m«i tr−êng b×nh th−êng118 7.9.2. CÇu hãa c¸c bÒ mÆt, c¸c mèi ghÐp, c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn lµm viÖc ...........119 7.9.3. Gi¶i ph¸p “ThiÕu”, “Thõa” ...................................................................119 8. Nh÷ng kÕt qu¶ ®∙ ®¹t ®−îc vÒ thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu..................................................................................................................................... 120 8.1. Nh÷ng s¶n phÈm nghiªn cøu cña néi dung 2..................................................120 8.2. Thö nghiÖm nh÷ng s¶n phÈm t¹i hiÖn tr−êng .................................................120 9. KÕt luËn......................................................................................................................... 121 PhÇn phô lôc.................................................................................................................... 124 Phô lôc A. Danh môc vËt t− vµ thiÕt bÞ phÇn ®iÒu khiÓn .........................................125 Phô lôc B. Ch−¬ng tr×nh trong PLC...........................Error! Bookmark not defined. Phô lôc C. Ch−¬ng tr×nh trong M¸y tÝnh ...................Error! Bookmark not defined. 6
Më ®Çu C«ng t¸c b¶o d−ìng söa ch÷a c¸c cÇu nh»m ®¶m b¶o giao th«ng th«ng suèt an toµn lµ c«ng viÖc th−êng xuyªn cña ngµnh Giao th«ng vËn t¶i (GTVT), mét trong nh÷ng c«ng viÖc ®ã lµ viÖc thay c¸c gèi cÇu cao su ®· bÞ h− háng, hÕt kh¶ n¨ng lµm viÖc b»ng c¸c lo¹i gèi cao su míi phï hîp. Nh−ng theo c«ng nghÖ nµo vµ b»ng hÖ thèng thiÕt bÞ nµo võa rót ng¾n thêi gian thi c«ng, an toµn, ®Æc biÖt võa n©ng dÇm thay gèi cÇu vÉn ®¶m b¶o giao th«ng liªn tôc ngay trªn ®Ønh dÇm cña gèi ®ang ®−îc thay lµ vÊn ®Ò ®−îc thùc tÕ ®Æt ra ®· vµ ®ang ®−îc nhiÒu ng−êi quan t©m. Qua kh¶o s¸t cho thÊy, c¸c cÇu bª t«ng ë n−íc ta rÊt ®a d¹ng vÒ khæ cÇu, khÈu ®é vµ kÕt cÊu; chóng ®−îc x©y dùng qua nhiÒu thêi kú vµ chÊt l−îng còng nh− thêi gian sö dông cßn l¹i cña chóng còng rÊt kh¸c nhau. §Ó thay thÕ c¸c gèi cÇu, ta ph¶i ¸p dông c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau cho phï hîp víi tõng lo¹i h×nh cÇu. HiÖn t¹i ng−êi ta cã thÓ sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p sau: sö dông hÖ ®ßn g¸nh; n©ng dÇm trùc tiÕp vµo c¸nh dÇm; n©ng dÇm trªn c¸c èng truyÒn lùc; n©ng dÇm tõ bÖ t×; n©ng dÇm b»ng kÝch ®Üa. Mét sè c«ng tr×nh ®· thùc hiÖn n©ng dÇm thay gèi cÇu nh−: CÇu Phñ, cÇu §a Phóc, cÇu TrÇm, cÇu §oan Hïng, cÇu GhÐp, cÇu Gi¸n KhÈu… Nh÷ng thiÕt bÞ n©ng dÇm thay c¸c gèi cÇu trªn ®©y ®· ®¸p øng phÇn nµo nhu cÇu cÊp b¸ch cña thùc tÕ s¶n xuÊt, nh−ng do ch−a ®−îc ®Çu t− nghiªn cøu ®Çy ®ñ, nguån kinh phÝ cã h¹n, ch−a tËp hîp ®−îc ®«ng ®¶o c¸c nhµ khoa häc thuéc nhiÒu lÜnh vùc, nªn viÖc ®iÒu khiÓn c¸c kÝch n©ng dÇm ®−îc tiÕn hµnh b»ng tay do ®ã chÊt l−îng n©ng dÇm phô thuéc nhiÒu vµo tr×nh ®é cña c«ng nh©n vËn hµnh.... Tõ thùc tÕ ®ã, trong qu¸ tr×nh thi c«ng ®· béc lé nhiÒu tån t¹i rÊt cÇn ph¶i ®Çu t− quan t©m nghiªn cøu ®Ó hoµn thiÖn vµ n©ng cao chÊt l−îng hÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm cÇu. HÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu bao gåm: - Bé nguån thuû lùc - KÝch n©ng thuû lùc - Bé ph©n phèi dßng chÈy tíi c¸c kÝch - C¸c ®−êng èng thuû lùc. - HÖ ®iÒu khiÓn PLC theo ch−¬ng tr×nh, c¸c thao t¸c ®−îc tù ®éng, b¸n tù ®éng vµ ®−îc hiÓn thÞ trªn mµn h×nh, kiÓm tra, gi¸m s¸t vµ l−u tr÷ c¸c sè liÖu cÇn thiÕt 7
Môc tiªu cña ®Ò môc: - Ph©n tÝch so s¸nh vµ tuyÓn chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ c¸c côm chi tiÕt cña thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng ®ång bé - Nghiªn cøu, tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt cña thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng ®ång bé hÖ thèng thiÕt bÞ. ThiÕt bÞ chuyªn dïng n©ng dÇm thay gèi, ngoµi chøc n¨ng chñ yÕu lµ n©ng dÇm thay gèi, qua nghiªn cøu chóng t«i thÊy hÖ thèng nµy cßn cã thÓ ¸p dông vµo nhiÒu c«ng tr×nh kh¸c, cô thÓ nh− sau : - X©y dùng nhµ cao tÇng b»ng ph−¬ng ph¸p n©ng sµn - Xö lý lón, nghiªng cña c¸c c«ng tr×nh x©y dùng - Söa ch÷a ®Ønh trô cÇu, t«n cao ®Ønh trô cÇu - DÞch chuyÓn toµ nhµ cao tÇng ra vÞ trÝ míi - N©ng cét toµ nhµ cao tÇng ®Ó lãt ®Öm gi¶m chÊn - Mét sè øng dông kh¸c 8
1. Tæng quan vÒ c«ng nghÖ n©ng dÇm thay gèi cho cÇu Bª t«ng 1.1. Nh÷ng yªu cÇu ®èi víi c«ng nghÖ n©ng dÇm thay gèi cÇu 1.1.1. Yªu cÇu vÒ giao th«ng Thùc hiÖn c«ng t¸c n©ng dÇm thay gèi söa ch÷a cÇu trong khi vÉn ®¶m b¶o giao th«ng b×nh th−êng §Æc thï cña ngµnh giao th«ng vËn t¶i lµ ph¶i ®¶m b¶o giao th«ng th«ng suèt trong mäi t×nh huèng, kÓ c¶ khi thùc hiÖn c«ng t¸c söa ch÷a n©ng dÇm thay gèi cÇu. C¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng vÇn l−u th«ng b×nh th−êng qua cÇu ngay c¶ trªn ®Ønh dÇm cña gèi ®ang ®−îc thay. 1.1.2. Yªu cÇu vÒ kü thuËt söa ch÷a cÇu - MÆt c¾t ngang t¹i n¬i söa ch÷a cã chiÒu cao sai kh¸c kh«ng qu¸ 2mm theo thiÕt kÕ thi c«ng. Söa ch÷a cÇu nh−ng ph¶i ®¶m b¶o an toµn cÇu, kh«ng lµm h− háng cho c¸c kÕt cÊu dÇm. §iÒu ®ã ®ßi hái trong qu¸ tr×nh n©ng dÇm, trªn mét mÆt c¾t ngang kh«ng cã sù chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi÷a c¸c dÇm víi nhau hoÆc gi÷a c¸c phÇn cña mét dÇm, ®¶m b¶o dÇm kh«ng bÞ uèn ngang, chÞu t¶i träng bÊt lîi cã thÓ g©y h− háng cho cÇu trong qu¸ tr×nh söa ch÷a. 1.1.3. Nh÷ng yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm - ThiÕt bÞ n©ng ph¶i an toµn tuyÖt ®èi, gi÷ t¶i æn ®Þnh trong suèt thêi gian thay gèi tõ 1-2 ngµy. §iÒu quan träng cña hÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm thay gèi cÇu ®ßi hái an toµn tuyÖt ®èi, kh«ng bÞ tôt sËp, ®¶m b¶o tÝnh ®ång ®Òu cho tÊt c¶ c¸c kÝch n©ng dÇm. - Tù ®éng hoÆc b¸n tù ®éng c¸c thao t¸c trong qu¸ tr×nh thi c«ng. §Æt tr−íc ®−îc th«ng sè vÒ chiÒu cao n©ng, chu kú kiÓm tra... L−u tr÷, hiÓn thÞ c¸c thao t¸c. Qu¸ tr×nh n©ng dÇm ®−îc thùc hiÖn ®ång thêi ®èi víi tÊt c¶ c¸c dÇm trong mÆt c¾t ngang cÇu. Sè l−îng kÝch n©ng phô thuéc vµo sè l−îng dÇm trong mÆt c¾t ngang, th«ng th−êng tõ 6-12 kÝch, nhiÒu cÇu hiÖn ®¹i sè l−îng kÝch ph¶i sö dông ®ång thêi cã thÓ tíi 16, 20, 26 kÝch hoÆc nhiÒu h¬n n÷a. Víi sè l−îng lín nh− vËy, kh«ng thÓ thùc hiÖn b»ng thñ c«ng hoÆc sö dông nhiÒu ng−êi ®iÒu khiÓn theo dâi gi¸m s¸t. MÆt kh¸c sö dông nhiÒu ng−êi ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t sÏ kh«ng ®¶m b¶o tÝnh ®ång thêi, ®ång ®Òu, 9
c¸c sè liÖu khã ®¶m b¶o chÝnh x¸c... Do ®ã ®ßi hái ph¶i cã hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph¶i tù ®éng ®èi víi c¸c thao t¸c n©ng, h¹ theo c¸c yªu cÇu söa ch÷a, ph¶i kiÓm tra gi¸m s¸t vµ l−u tr÷ c¸c sè liÖu cÇn thiÕt, ph¶i phï hîp víi ®Æc thï cña nhiÒu lo¹i h×nh cÇu bª t«ng ë ViÖt Nam. 1.2. Giíi thiÖu c¸c ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm thay gèi cÇu bª t«ng 1.2.1. Kh¶o s¸t vÒ h− háng cña gèi cÇu Gèi cÇu (gèi b»ng thÐp hoÆc cao su) lµ mét bé phËn kÕt cÊu cña c¸c lo¹i cÇu, cã nhiÖm vô truyÒn t¸c dông cña tÜnh t¶i (träng l−îng dÇm cÇu, líp phñ, lan can…) vµ ho¹t t¶i ®oµn xe xuèng kÕt cÊu h¹ bé (mãng, trô mè cÇu). Trªn thùc tÕ theo chøc n¨ng cã hai lo¹i gèi kh¸c nhau: Gèi cè ®Þnh vµ gèi di ®éng. NÕu gèi b»ng thÐp, sÏ ®−îc cÊu t¹o phï hîp ®Ó ®¶m nhËn chøc n¨ng cè ®Þnh hay di ®éng ë c¸c ®Çu dÇm. Riªng ®èi víi gèi cÇu b»ng cao su th× ®¶m nhËn cïng mét lóc c¶ hai chøc n¨ng nµy. Còng nh− c¸c bé phËn kÕt cÊu kh¸c cña cÇu, theo thêi gian khai th¸c, d−íi t¸c dông cña m«i tr−êng vµ nhiÖt ®é Èm thÊp, chÊt l−îng cña gèi cÇu ngµy cµng suy gi¶m. Nh÷ng h− háng xuÊt hiÖn d−íi nhiÒu d¹ng: NÕu lµ gèi cÇu b»ng thÐp th−êng xuÊt hiÖn gØ g©y c¶n trë sù di chuyÓn cña gèi khi nhiÖt ®é m«i tr−êng thay ®æi hay khi cã lùc däc t¸c ®éng vµo dÇm do xe h·m phanh. Tõ nguyªn nh©n cña sù kh«ng di chuyÓn ®−îc sÏ g©y nªn c¸c c−ìng bøc gi·n në cña nhÞp dÇm, dÉn ®Õn nøt dÇm, ®Æc biÖt ®èi víi c¸c lo¹i dÇm bª t«ng. §èi víi gèi cÇu cao su (Neopren) còng vËy, hiÖn t−îng h− háng th−êng cã biÓu hiÖn xuèng cÊp cña vËt liÖu cao su (l·o ho¸ vËt liÖu cao su) hoÆc bong trãc c¸c líp kÕt dÝnh gi÷a cao su vµ thÐp. C¸c h− háng nµy sÏ lµ nguyªn nh©n lµm gi¶m ®é cøng vµ ®é ®µn tÝnh cña gèi dÉn ®Õn lµm mÊt kh¶ n¨ng chÞu ph¶n lùc còng nh− kh¶ n¨ng dÞch chuyÓn d−íi t¸c dông cña tÜnh t¶i vµ ho¹t t¶i. HiÖn t−îng gèi cao su bÞ bÑp, biÕn d¹ng sÏ lµ nguyªn nh©n t¹o nªn sù chªnh lÖch cao ®é cña dÇm nãi riªng vµ hÖ dÇm cÇu nãi chung. Sù chÖnh lÖch cao ®é gi÷a c¸c vÞ trÝ cña hÖ dÇm lµ “chuyÓn vÞ c−ìng bøc” t¹o nªn c¸c mèi nguy hiÓm nh−: Nøt hÖ dÇm cÇu hoÆc cã thÓ g©y sôp ®æ cÇu khi kh«ng ®−îc ph¸t hiÖn ®Ó duy tu söa ch÷a kÞp thêi. V× vËy, viÖc theo dâi kiÓm tra ®Ó ph¸t hiÖn c¸c h− háng cña gèi cÇu lµ viÖc lµm th−êng xuyªn cña c¸c c¬ quan qu¶n lý ®−êng bé vµ c«ng t¸c thay thÕ gèi cÇu bÞ h− háng b»ng c¸c c«ng nghÖ n©ng dÇm thay gèi ®ãng vai trß rÊt quan träng nh»m duy tr× vµ kÐo dµi tuæi thä cña cÇu bª t«ng hiÖn nay ë ViÖt Nam. 10
ë n−íc ta, tõ nh÷ng n¨m ®Çu thËp kû 30 cña thÕ kû 20, ng−êi Ph¸p ®· b¾t ®Çu x©y dùng m¹ng l−íi giao th«ng ®−êng bé, trong ®ã mét sè cÇu bª t«ng ra ®êi. C¸c cÇu ®Òu cã khÈu ®é nhá, chiÒu réng cÇu hÑp, t¶i träng kh«ng lín. Nh×n chung c¸c cÇu x©y dùng trong giai ®o¹n nµy ®Õn nay cßn rÊt Ýt, mét phÇn v× ®· hÕt niªn h¹n sö dông, mét phÇn kh«ng ®¸p øng ®−îc víi tèc ®é ph¸t triÓn cña ngµnh giao th«ng vËn t¶i vÒ khæ cÇu vµ t¶i träng qua cÇu. C¸c cÇu cßn l¹i víi sè l−îng rÊt Ýt vµ rÊt cÇn ph¶i gia cè t¨ng c−êng, n©ng cÊp ®Ó sö dông t¹m trong khi chê ®îi x©y dùng cÇu míi. Sau khi miÒn B¾c ®−îc hoµn toµn gi¶i phãng, víi tinh thÇn tù lËp tù c−êng ngµnh GTVT còng ®· x©y dùng ®−îc c¸c c«ng tr×nh cÇu cì võa vµ nhá, chñ yÕu lµ c¸c nhÞp gi¶n ®¬n lo¹i bª t«ng cèt thÐp, víi khÈu ®é nhÞp 12m ÷18m vµ sau ®ã lµ dÇm bª t«ng ¦ST khÈu ®é nhÞp 20m, 24m, 30m vµ 33m sö dông gèi thÐp vµ gèi cao su. ë miÒn Nam ®Ó phôc vô chiÕn tranh, nhiÒu cÇu lo¹i võa vµ nhá ®−îc x©y dùng, trong ®ã nhiÒu cÇu d· chiÕn, sö dông c«ng nghÖ tèc ®é thi c«ng nhanh b»ng c¬ giíi. KÕt cÊu nhÞp cÇu th−êng dïng lo¹i dÇm bª t«ng ¦ST Ch©u Thíi cã khÈu ®é nhÞp phæ biÕn lµ 24,7m vµ tuú theo khæ cÇu vµ t¶i träng thiÕt kÕ mµ bè trÝ sè l−îng dÇm trªn mÆt c¾t ngang. C¸c cÇu d¹ng nµy th−êng sö dông gèi cao su vµ nhiÒu tr−êng hîp kh«ng dïng gèi mµ chØ ®Æt dÇm trùc tiÕp lªn xµ mò trô víi d¹ng kÕt cÊu trô mÒm. Qua thêi gian dµi khai th¸c nh×n chung c¸c gèi cÇu cao su, kÓ c¶ c¸c tr−êng hîp lµ gèi thÐp ®Òu cã h− háng, c¸c gèi thÐp bÞ han gØ nghiªng lÖch, c¸c gèi cao su bÞ l·o ho¸ lón bÑt, nghiªng lÖch. C¸c tr−êng hîp dÇm ®Æt trùc tiÕp trªn xµ mò trô kh«ng cã gèi ®Òu g©y ra hiÖn t−îng nøt vì côc bé xµ mò trô t¹i c¸c ®iÓm dÇm kª trùc tiÕp. HiÖn nay c«ng t¸c duy tu b¶o d−ìng cÇu bª t«ng còng ®· ®−îc sù quan t©m chó ý. Tuy nhiªn mét phÇn do ®iÒu kiÖn kinh phÝ cã h¹n, mét phÇn cßn quan niÖm bé phËn gèi cÇu khã cã thÓ h− háng hoÆc cho r»ng kh«ng ph¶i lµ bé phËn quan träng nªn Ýt ®−îc quan t©m theo dâi vµ b¶o tr×. MÆt kh¸c cã ý kiÕn r»ng khi gèi cÇu bÞ h− háng th× chØ cã biÖn ph¸p thay thÕ mµ kh«ng thÓ söa ch÷a ®Ó sö dông tiÕp, do ®ã cã kh¸ nhiÒu tr−êng hîp c¸c gèi cÇu h− háng mµ ch−a ®−îc kh¾c phôc ngay. Nh÷ng quan ®iÓm nh− trªn kh«ng thÓ chÊp nhËn ®−îc v× gèi cÇu khi bÞ háng ®Æc biÖt ®èi víi gèi cÇu cao su th× ¶nh h−ëng cña h− háng ®ã thËt v« cïng nguy h¹i nh− ®· ®−îc ph©n tÝch trªn ®©y. Thêi gian gÇn ®©y ë mét sè c«ng tr×nh cÇu trªn tuyÕn quèc 11
lé 1A t×nh tr¹ng gèi cÇu cao su bÞ bÑp vµ biÕn d¹ng ®· g©y nªn mét sè hiÖn t−îng ®¸ng lo ng¹i nh−: VÞ trÝ ®Æt dÇm bÞ thay ®æi, nhiÒu dÇm bÞ vÆn, kh«ng b¶o ®¶m vÞ trÝ chÞu lùc th¼ng ®øng. Nh÷ng biÓu hiÖn nh− vËy ch¾c ch¾n sÏ g©y nªn øng suÊt côc bé trong hÖ kÕt cÊu nhÞp dÇm vµ cã thÓ dÉn ®Õn nøt, sôp ®æ dÇm g©y hËu qu¶ nghiªm träng. 1.2.2. Kh¶o s¸t vÒ c«ng t¸c thay gèi cÇu vµ thiÕt bÞ n©ng dÇm cÇu Nh÷ng cÇu bª t«ng D¦L nhÞp gi¶n ®¬n cã khÈu ®é nhÞp tõ 12-25mÐt, ®−îc x©y dùng tr−íc n¨m 1975 ë miÒn Nam th−êng dïng gèi cÇu cao su. Trong qu¸ tr×nh sö dông, gèi cÇu cao su bÞ l·o ho¸, cÇn ®−îc thay thÕ. Mét sè cÇu dïng gèi thÐp, song kh«ng ®−îc b¶o d−ìng nªn bÞ h− háng vµ ®Õn thêi kú ph¶i söa ch÷a. Mét sè cÇu bª t«ng D¦L cã khÈu ®é 33 mÐt còng dïng gèi cao su do ViÖt Nam s¶n xuÊt, mÆc dï thêi gian sö dông ch−a dµi nh−ng do chÊt l−îng kÐm nªn sím bÞ háng còng cÇn ®−îc thay thÕ. Th«ng th−êng chu kú cÇn thay thÕ gèi cÇu cao su lµ 20 n¨m. Do thÊy râ ®−îc tÇm quan träng cña c«ng t¸c duy tu b¶o d−ìng, söa ch÷a, n©ng cÊp cÇu bª t«ng tíi tuæi thä vµ hiÖu qu¶ sö dông chóng, nªn trong thêi gian gÇn ®©y c«ng t¸c nµy ®· ®−îc Nhµ n−íc ®Æc biÖt quan t©m. Côc §−êng bé ViÖt Nam lµ ®¬n vÞ qu¶n lý Nhµ n−íc vÒ c«ng t¸c kiÓm tra, ®¸nh gi¸ chÊt l−îng, b¶o d−ìng, söa ch÷a n©ng cÊp c¸c cÇu thuéc Trung −¬ng qu¶n lý trªn ph¹m vi c¶ n−íc. NhiÒu cÇu bÞ h− háng ®· ®−îc ®Çu t− söa ch÷a, n©ng cÊp theo c¸c c«ng nghÖ tiªn tiÕn. C¸c gèi cÇu hÕt h¹n sö dông ®· ®−îc thay thÕ b»ng c¸c gèi cÇu míi ®¶m b¶o chÊt l−îng. Khi thay thÕ c¸c gèi cÇu, ph¶i kÝch dÇm. Träng l−îng cña tõng dÇm riªng biÖt tõ 35-80 tÊn (tuú theo khÈu ®é vµ lo¹i dÇm). NÕu n©ng toµn bé c¶ nhÞp cÇu th× ph¶i sö dông c¶ hÖ thèng dµn kÝch víi tæng t¶i träng n©ng tèi ®a kho¶ng 1000 tÊn. ViÖc söa ch÷a n©ng cÊp cÇu bª t«ng ë n−íc ta ®ßi hái chóng ta kh«ng nh÷ng ph¶i quan t©m tíi c¸c c«ng nghÖ, vËt liÖu, qui m«... söa ch÷a, mµ cßn ph¶i quan t©m tíi thiÕt bÞ, ®Æc biÖt ph¶i ®Çu t− thÝch ®¸ng cho lÜnh vùc nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ chuyªn dïng phôc vô c«ng t¸c duy tu b¶o d−ìng, söa ch÷a, n©ng cÊp cÇu nãi chung vµ cÇu bª t«ng nãi riªng. Trong khi nÒn kinh tÕ n−íc ta cßn cã nh÷ng khã kh¨n th× gi¶i ph¸p hîp lý nhÊt hiÖn nay lµ chóng ta ph¶i tù nghiªn cøu chÕ t¹o nh÷ng lo¹i thiÕt bÞ ®ã trong n−íc, nh»m ®¸p øng nhu cÇu cÊp b¸ch cña thùc tiÔn rÊt s«i ®éng cña ngµnh GTVT ViÖt Nam. 12
Theo quan ®iÓm ph¸t huy néi lùc, trong nh÷ng n¨m qua, mét sè ®¬n vÞ thuéc ngµnh GTVT ®· nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o mét sè thiÕt bÞ chuyªn dïng phôc vô nh÷ng nhu cÇu cÊp b¸ch cña thùc tiÔn ®ang ®ßi hái. ViÖn Khoa häc & C«ng nghÖ GTVT ®· nghiªn cøu c¸c c«ng nghÖ thay gèi cÇu cao su (®· ¸p dông cho CÇu Phñ, CÇu GhÐp, cÇu Gi¸n KhÈu...); C«ng nghÖ söa ch÷a n©ng cÊp cÇu b»ng ph−¬ng ph¸p øng lùc ngoµi (®· ¸p dông cho c«ng tr×nh cÇu VÜnh §iÖn, §a Phóc); ®· cã nh÷ng kÕt qu¶ b−íc ®Çu vÒ nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o nh÷ng thiÕt bÞ chuyªn dïng ®Ó phôc vô c¸c c«ng tr×nh ®ã. Nh×n chung c¸c thiÕt bÞ ®· sö dông trong nh÷ng c«ng tr×nh trªn, mét phÇn tËn dông nh÷ng thiÕt bÞ cã s½n nh− c¸c lo¹i kÝch n©ng do Liªn x«, do Trung Quèc, Bulgari chÕ t¹o, kh«ng cã hÖ ®iÒu khiÓn. Nh÷ng lo¹i thiÕt bÞ nµy kh«ng ph¶i lµ thiÕt bÞ chuyªn dïng mµ lµ nh÷ng thiÕt bÞ n©ng v¹n n¨ng. MÆt kh¸c trong viÖc sö dông c¸c thiÕt bÞ ®ã ch−a cã nh÷ng nghiªn cøu lùa chän hoÆc thiÕt kÕ chÕ t¹o ®ång bé, thiÕu nh÷ng nghiªn cøu tæng thÓ vÒ hÖ thèng thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn trong ®iÒu kiÖn vÉn ®¶m b¶o giao th«ng b×nh th−êng, an toµn cho c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng trong qu¸ tr×nh söa ch÷a cÇu.... Qua kh¶o s¸t cho thÊy, c¸c cÇu bª t«ng ë n−íc ta rÊt ®a d¹ng vÒ khæ cÇu, khÈu ®é, vÒ kÕt cÊu; chóng ®−îc x©y dùng qua c¸c thêi kú vµ chÊt l−îng còng nh− thêi gian sö dông cßn l¹i cña chóng còng rÊt kh¸c nhau. §Ó thay thÕ c¸c gèi cÇu, ta ph¶i ¸p dông c¸c gi¶i ph¸p c«ng nghÖ kh¸c nhau cho phï hîp víi tõng lo¹i h×nh cÇu. HiÖn t¹i ng−êi ta cã thÓ sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p sau: sö dông hÖ ®ßn g¸nh; n©ng dÇm trùc tiÕp vµo c¸nh dÇm; n©ng dÇm trªn c¸c èng truyÒn lùc; n©ng dÇm tõ bÖ t×; n©ng dÇm b»ng kÝch ®Üa. Mét sè c«ng tr×nh ®· thùc hiÖn n©ng dÇm thay gèi cÇu nh−: CÇu Phñ, sö dông gi¶i ph¸p n©ng b»ng èng thÐp truyÒn lùc, kÝch cña Bugari 60 tÊn. CÇu §a Phóc tiÕn hµnh söa ch÷a n©ng cÊp cÇu b»ng t¨ng c−êng D¦L ngoµi, trong ®ã cã phÇn viÖc n©ng ®ång thêi 10 ®Çu dÇm thay gèi cÇu cao su trong khi vÉn ®¶m b¶o giao th«ng b×nh th−êng. HÖ thèng thiÕt bÞ do ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ GTVT chÕ t¹o. CÇu GhÐp Thanh Ho¸ thùc hiÖn viÖc söa ch÷a n©ng cÊp cÇu, trong ®ã phÇn n©ng dÇm thay gèi ph¶i thùc hiÖn n©ng ®ång thêi 10 ®Çu dÇm, sai lÖch chiÒu cao n©ng kh«ng qu¸ 2mm. HÖ thèng thiÕt bÞ do ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ GTVT chÕ t¹o. Nh÷ng thiÕt bÞ nµy ®· ®¸p øng phÇn nµo nhu cÇu cÊp b¸ch cña thùc tÕ s¶n xuÊt, nh−ng do ch−a ®−îc ®Çu t− nghiªn cøu ®Çy ®ñ, nguån kinh phÝ cã h¹n, ch−a tËp hîp ®−îc ®«ng ®¶o c¸c nhµ khoa häc, viÖc ®iÒu khiÓn b»ng tay phô thuéc nhiÒu vµo tr×nh ®é cña c«ng 13
nh©n vËn hµnh.... nªn vÉn rÊt cÇn ph¶i ®Çu t− quan t©m ®Ó hoµn thiÖn vµ n©ng cao chÊt l−îng chóng. HÖ thèng thiÕt bÞ n©ng dÇm cã nhiÖm vô n©ng toµn bé c¸c ®Çu dÇm ë trªn 1 trô cÇu (hoÆc mè cÇu) víi tèc ®é an toµn vµ chiÒu cao n©ng cña c¸c kÝch kh«ng ®−îc sai kh¸c nhau >2mm, gi÷ t¶i æn ®Þnh trong suèt thêi gian thay gèi tõ 1-2 ngµy, ®ång thêi ®¶m b¶o c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng qua cÇu b×nh th−êng. §iÒu quan träng cña hÖ thèng thiÕt bÞ ®ßi hái an toµn tuyÖt ®èi, kh«ng bÞ tôt sËp, ®¶m b¶o tÝnh ®ång ®Òu cho tÊt c¶ c¸c kÝch n©ng dÇm. HÖ thèng ®iÒu khiÓn ph¶i tù ®éng ®iÒu khiÓn c¸c thao t¸c n©ng, h¹ theo c¸c yªu cÇu söa ch÷a, ph¶i kiÓm tra gi¸m s¸t vµ l−u tr÷ c¸c sè liÖu cÇn thiÕt, ph¶i phï hîp víi ®Æc thï cña nhiÒu lo¹i h×nh cÇu bª t«ng ë ViÖt Nam. HÖ thèng thiÕt bÞ bao gåm: - KÝch thuû lùc n©ng 1 chiÒu, chiÒu håi nhê lß xo, cã ªcu h·m. - Bé nguån thuû lùc - Bé ph©n phèi dßng chÈy tíi c¸c kÝch - C¸c ®−êng èng thuû lùc. - HÖ ®iÒu khiÓn PLC theo ch−¬ng tr×nh, c¸c thao t¸c ®−îc tù ®éng, b¸n tù ®éng vµ ®−îc hiÓn thÞ trªn mµn h×nh, kiÓm tra, gi¸m s¸t vµ l−u tr÷ c¸c sè liÖu cÇn thiÕt 1.2.3. C¸c ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm thay gèi Mét sè c«ng nghÖ n©ng dÇm ®· vµ ®ang sö dông ë mét sè n−íc trªn thÕ giíi vµ ë n−íc ta trong thi c«ng thay gèi cÇu nh− sau: a. Ph−¬ng ph¸p sö dông kÝch n©ng c¸nh dÇm. S¬ ®å nguyªn lý n©ng dÇm theo c«ng nghÖ sö dông kÝch n©ng c¸nh dÇm ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 1.1. Cã thÓ tr×nh bµy tãm t¾t s¬ ®å cña gi¶i ph¸p nh− sau: Toµn bé kÝch ®−îc ®Æt trªn xµ mò trô gi÷a kho¶ng hë cña hai dÇm kÒ nhau. §Ó truyÒn lùc kÝch lªn dÇm, bè trÝ kÕt cÊu ®ì c¸nh b»ng thÐp h×nh I hoÆc U vµ thÐp tÊm víi c¸c gê t¨ng c−êng. C«ng nghÖ sö dông kÝch n©ng c¸nh dÇm nh− tr×nh bµy ë trªn kh¸ phï hîp víi nh÷ng cÇu nhá. Nh÷ng −u ®iÓm mang tÝnh lîi thÕ cña c«ng nghÖ thÓ hiÖn ë chç: sö dông tèi ®a kh¶ n¨ng chÞu lùc cña trô ®Ó truyÒn lùc kÝch, chi phÝ vËt t− thÊp, gi¶m thêi gian thi c«ng, b¶o ®¶m th«ng tho¸ng dßng s«ng cho giao th«ng trªn vïng s«ng n−íc. 14
Tuy nhiªn h¹n chÕ chñ yÕu cña c«ng nghÖ nµy lµ kh«ng ®¶m b¶o tèi ®a theo yªu cÇu æn ®Þnh vµ an toµn c«ng tr×nh, ®Æc biÖt ®èi víi nh÷ng cÇu cã khÈu ®é lín. HÖ d»ng kÝch b»ng thÐp h×nh vµ thÐp b¶n KÝch §Öm kÝch b»ng gç tµ vÑt H×nh 1.1. Ph−¬ng ph¸p sö dông kÝch n©ng c¸nh dÇm. b. Ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm sö dông hÖ thèng sµn ®¹o ®Ó ®Æt kÝch §èi víi nh÷ng c«ng tr×nh cÇu c¹n (cÇu n»m trªn nÒn ®Êt liÒn) cã thÓ sö dông hÖ thèng sµn ®¹o ®Æt trªn nÒn ®Êt ®Ó chÞu lùc kÝch n©ng dÇm (xem h×nh 1.2) HÖ thèng sµn ®¹o chÞu lùc th−êng dïng kÕt cÊu kiÓu UIKM. Ngoµi ra còng cã thÓ sö dông lo¹i h×nh kÕt cÊu nÒn b»ng rä ®¸ héc, trªn kª chång tµ vÑt gç hoÆc c¸c d¹ng dµn gi¸o kh¸c tæ hîp tõ thÐp h×nh I vµ U... HÖ thèng thiÕt bÞ n©ng sö dông c¸c lo¹i kÝch thuû lùc th«ng th−êng. KÝch ®Æt trùc tiÕp d−íi ®¸y cña th©n dÇm, s¸t trô, mçi ®Çu dÇm ®Æt 1 chiÕc. C«ng nghÖ vËn hµnh t−¬ng tù nh− c¸c gi¶i ph¸p truyÒn thèng kh¸c. Trong tr−êng hîp cã ®−êng tr¸nh cho c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng cã thÓ n©ng tõng ®Çu nhÞp. ¦u ®iÓm cña gi¶i ph¸p c«ng nghÖ nãi chung ®¬n gi¶n, thuËn lîi trong qu¸ tr×nh thi c«ng. Tuy nhiªn cÇn ph¶i kh¶o s¸t ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt cña nÒn ®Êt ®Ó h¹n chÕ kh¶ 15
n¨ng g©y lón trong tr−êng hîp ®Êt yÕu. Ph¹m vi ¸p dông cña gi¶i ph¸p c«ng nghÖ chØ giíi h¹n cho nh÷ng cÇu n»m trªn c¹n. §èi víi nh÷ng cÇu v−ît s«ng kh«ng ¸p dông c«ng nghÖ nµy ®−îc. KÝch n©ng Gèi H×nh 1.2. Ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm sö dông hÖ thèng sµn ®¹o ®Ó ®Æt kÝch c. Ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm sö dông kÝch ®Üa C«ng nghÖ n©ng dÇm sö dông kÝch ®Üa ®−îc xem lµ c«ng nghÖ mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ vµo thêi ®iÓm hiÖn nay. Nguyªn lý cña c«ng nghÖ nµy cã thÓ ®−îc tr×nh bµy tãm t¾t nh− sau: C¸c kÝch ®Üa mang h×nh d¸ng kiÓu ®Üa cã ®−êng kÝnh th«ng dông φ = 300mm hoÆc h×nh ch÷ nhËt cã kÝch th−íc 350x600mm, bÒ dµy cña ®Üa kÝch 30mm, lùc n©ng cña kÝch tõ 50÷100 T, chÕ ®é vËn hµnh cña kÝch theo nguyªn t¾c hÖ thèng, mçi hÖ thèng tõ 5 ÷10 kÝch dïng chung mét tæng b¬m thuû lùc. KÝch ho¹t ®éng theo nguyªn lý: D−íi t¸c dông cña ¸p lùc chÊt láng c«ng t¸c, 2 mÆt cña kÝch phång lªn t¹o ra hµnh tr×nh cña kÝch, v× vËy hµnh tr×nh n©ng cña kÝch th«ng th−êng chØ ®¹t tõ 10÷20mm. 16
§Ó n©ng dÇm c¸c kÝch ®−îc ®Æt trong ph¹m vi qu·ng hë tr−íc gèi cÇu cò sao cho kÝch n»m trªn ®−êng tim dÇm (xem h×nh 1.3), víi vÞ trÝ ®−îc x¸c ®Þnh b¶o ®¶m kh«ng g©y ¶nh h−ëng t¸c ®éng bÊt lîi do lùc côc bé n¶y sinh trong qu¸ tr×nh n©ng dÇm. KÝch n©ng 1 KÝch n©ng 2 KÝch n©ng KÝch n©ng D©y ¸p lùc M¸y b¬m H×nh 1.3. Ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm sö dông kÝch ®Üa Nh×n chung c«ng nghÖ n©ng dÇm sö dông kÝch ®Üa cã nhiÒu −u ®iÓm so víi c¸c c«ng nghÖ n©ng dÇm kh¸c. TÝnh lîi thÕ cña nã thÓ hiÖn ë chç: trang thiÕt bÞ ®Æc chñng gän nhÑ, thao t¸c c«ng nghÖ ®¬n gi¶n vµ gi¶i quyÕt ®−îc yªu cÇu th«ng xe trªn cÇu trong qu¸ tr×nh thi c«ng kÝch n©ng dÇm. Tuy nhiªn gi¶i ph¸p nµy chØ phï hîp víi nh÷ng cÇu nhá cã diÖn tÝch ®Æt gèi réng, ®Æc biÖt lµ tim gèi ®Æt xa vÒ phÝa trong so víi bÒ mÆt th©n trô ®Ó ®ñ cã kho¶ng c¸ch ®Æt kÝch víi ®iÒu kiÖn khi kÝch vËn hµnh träng l−îng kh«ng g©y t¸c ®éng ph¸ huû côc bé kÕt cÊu trô, v× vËy sù cÇn thiÕt ph¶i tÝnh to¸n x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®Æt kÝch hîp lý trªn bÒ mÆt mò trô. Tõ ®Æc ®iÓm mang tÝnh ®Æc thï nµy nªn ë c¸c tØnh phÝa Nam nhiÒu c«ng tr×nh n©ng dÇm thay gèi cÇu ®−îc thi c«ng b»ng kÝch ®Üa v× c¸c cÇu cã khÈu ®é nhÞp nhá (≤24,7m) vµ ®−îc x©y dùng víi diÖn tÝch mò trô cÇu réng, phï hîp víi c¸c yªu cÇu kü thuËt cña c«ng nghÖ ¸p dông. Ng−îc l¹i ë khu vùc phÝa B¾c, ®Æc biÖt lµ nh÷ng cÇu trªn c¸c tuyÕn quèc lé träng yÕu c«ng nghÖ trªn kh«ng thÓ ¸p dông ®−îc v× vÞ trÝ gèi cÇu cò ®Æt qu¸ gÇn mÐp th©n trô cÇu; cã kh¸ nhiÒu cÇu träng t©m kÝch ®Üa r¬i ra ngoµi khu vùc mò trô cÇu. d. Ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm sö dông èng chèng chÞu lùc Gi¶i ph¸p kÝch n©ng dÇöng dông èng chèng chÞu lùc còng ®−îc xem lµ c«ng nghÖ tiªn tiÕn hiÖn nay. HÖ thèng trang thiÕt bÞ c«ng nghÖ bao gåm c¸c bé phËn chñ 17
yÕu: HÖ thèng c¸c côm kÝch n©ng víi c¸c tæng b¬m, hÖ thèng èng chèng chÞu lùc vµ c¸c kÕt cÊu liªn quan kh¸c. K Ýc h n © n g K Ýc h n © n g èng chèng thÐp è ng chè ng thÐp §Õ thÐp §Õ thÐp H×nh 1.4. Ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm sö dông èng chèng chÞu lùc. HÖ thèng kÕt cÊu èng chèng vµ kÝch ®−îc cÊu t¹o tõng côm. Mçi côm bao gåm mét sè l−îng èng chèng, kÝch vµ mét tæng b¬m thuû lùc. Sè l−îng èng chèng ®−îc bè trÝ phï hîp víi sè l−îng dÇm cña nhÞp cÇu. C¸c èng chèng ®Æt trªn bÖ trô (xem h×nh 1.4). Trong tr−êng hîp bÖ trô kh«ng ®ñ diÖn tÝch cÇn më réng bÒ mÆt b»ng kÕt cÊu thÐp h×nh I Trªn ®Ønh c¸c èng chèng ®Æt c¸c ®Õ kÝch b»ng thÐp. Trªn ®Õ ®Æt c¸c kÝch n©ng. Trôc ®øng cña kÝch trïng víi tim bông dÇm. Theo nguyªn t¾c cÊu t¹o nh− tr×nh bµy th× khi tæng b¬m ho¹t ®éng, c¸c kÝch trong côm cïng lµm viÖc. ë mè cÇu chØ cÇn ®Æt mét côm, nh−ng ë trô ®Æt lu«n c¶ hai côm ®Ó khi lµm viÖc hai ®Çu nhÞp cÇu ®èi xøng qua trô cïng ®ång thêi n©ng lªn, qua ®ã ®¶m b¶o kh«ng cã sù chªnh lÖch cao ®é mÆt cÇu qu¸ møc ë vÞ trÝ khe co gi·n, vµ nh»m ®¸p øng sù ªm thuËn t−¬ng ®èi cho c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng qua cÇu. Qu¸ tr×nh c«ng t¸c vËn hµnh c«ng nghÖ th«ng th−êng ®−îc thùc hiÖn b¾t ®Çu tõ mè ®Õn tõng trô cho ®Õn mè cuèi cïng. §Ó ®¸p øng yªu cÇu æn ®Þnh cao vµ l¾p r¸p thuËn tiÖn kÕt cÊu èng chèng ®−îc t¨ng c−êng b»ng hÖ gi»ng æn ®Þnh ngang, ®iÒu 18
chØnh èng ®óng vÞ trÝ th¼ng ®øng. èng chèng ®−îc chÕ t¹o thµnh c¸c module cã chiÒu dµi nhá tõ 200mm, 500mm, 1000mm vµ 2000mm. Tuú chiÒu cao trô ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu dµi èng. ViÖc nèi c¸c module èng th«ng qua c¸c mÆt bÝch b¾t bu l«ng liªn kÕt. 1.2.4. C«ng nghÖ n©ng dÇm ®Æt kÝch trªn bÖ t× Trong tr−êng hîp trô cÇu qu¸ cao, c«ng nghÖ n©ng dÇm sö dông èng chèng tùa trªn bÖ th−êng kh«ng ®¹t ®é tin cËy vÒ tÝnh æn ®Þnh do chiÒu dµi tù do chÞu nÐn cña èng lín, cã thÓ ®Æt kÝch lªn bÖ t×. BÖ t× ®Ó ®Æt kÝch ®−îc cÊu t¹o b»ng kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp, hoÆc kÕt cÊu thÐp. BÖ tú ®−îc ®Æt lªn th©n trô cÇu ë vÞ trÝ gÇn ®¸y dÇm (kho¶ng c¸ch lín h¬n chiÒu cao cña kÝch). ViÖc liªn kÕt bÖ t× vµo th©n trô cÇu th«ng qua viÖc c¨ng kÐo c¸c thanh thÐp c−êng ®é cao, th«ng th−êng lµ c¸c thanh thÐp c−êng ®é cao PC 38, PC 40…(xem h×nh 1.5). ë n−íc ngoµi, ng−êi ta ®· thiÕt kÕ vµ thi c«ng c¸c lç s½n trªn th©n trô ®¶m b¶o thuËn tiÖn cho c«ng viÖc söa ch÷a cÇu khi cÇn. Khi cÇn bÖ tú ®Æt kÝch, chØ cÇn luån c¸c thanh thÐp c−êng ®é cao vµ c¨ng kÐo liªn kÕt bÖ tú vµo th©n trô cÇu. DÇm chñ DÇm chñ KÝch hÖ tµ vÑt ®ì KÕt cÊu gi¸ thÐp ®ì hÖ kÝch Thanh c¨ng H×nh 1.5. Ph−¬ng ph¸p n©ng dÇm ®Æt kÝch trªn bÖ t× VÒ nguyªn t¾c, tiªu chuÈn kü thuËt vµ chØ dÉn c«ng nghÖ thi c«ng cña hÖ thèng trang thiÕt bÞ khi ¸p dông c«ng nghÖ n©ng dÇm ®Æt kÝch trªn bÖ t× còng gièng nh− khi ¸p dông c«ng nghÖ n©ng dÇm sö dông èng chèng chÞu lùc. Tuy nhiªn ph¶i tÝnh to¸n thiÕt kÕ bÖ t× ®¸p øng kh¶ n¨ng chÞu lùc cña kÝch n©ng. Sè l−îng thanh thÐp D¦L vµ lùc kÐo cña tõng thanh ®−îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së ®¶m b¶o lùc kÝch n©ng tèi ®a cña kÝch khi n©ng dÇm. 19