Nghiên cứu thiết kế và chế tạo một số thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam - Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị nâng dầm thay gối cầu phục vụ sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

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

B

é

G

T

V

T

V

K

H

&

C

N

G

T

V

T

Bé GTVT

VKH&CN GTVT

Bé GTVT

VKH&CN 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

Danh s¸ch nh÷ng ng−êi tham gia thùc hiÖn néi dung 2

S

TT

Hä vµ tªn Häc hµm,

häc vÞ

Chøc vô Chøc danh

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

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

Chñ tr× §Ò môc

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−

10 Lª Nguyªn Hoµng Kü s−

11 §ç Xu©n Thä TiÕn sü

12 §inh TiÕn Khiªm Kü s−

Nghiªn cøu viªn Tham gia

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