công - hội đập lớn và phát triển nguồn ...€¦ · + Đối với cầu dây văng...
TRANSCRIPT
Áp dụng và phát triển kết cấu & công nghệ
xây dựng cầu bê tông cốt thép dự ứng lực
ở Viêt Nam
( Báo cáo tại Hội nghị Khoa học – Công nghệ
HỘI KẾT CẤU VÀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG VIỆT NAM)
PGS.TS. Đặng Gia Nải
(2)
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CẦU BTCT DƯL GIAI ĐOẠN 3 từ 1990 đến nay (tiếp theo)
Cầu dầm BTCT DƯL liên tục nhịp lớn 70 >100m, thi côngbằng công nghệ hẫng
- Sau sự cố cầu Rào, một số cầu BTCT DƯL nhịp lớn đã được xem xét cải tiến
nhằm nâng cao tính hợp lý về kết cấu và khả năng bảo vệ như cầu Bình (Hải
Hưng), cầu Nông tiến, cầu Bợ (Tuyên Quang), Quang Trung ( Cần Thơ)...Theo
đó: Bó cáp DƯL được đưa vào bên trong lòng tiết diện bê tông. Vật liệu BTCT
DƯL như thép CĐC và mác xi măng nhìn chung không có sự cải thiện đáng kể.
Vì vậy cần quan tâm chất lượng khai thác của các cầu này, đặc biệt chất lượng bó
cáp DƯL trước sự xâm thực của môi trường xấu từ bên ngoài.
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Thời kỳ tăng tốc xây dựng hạ tầng GTVT từ năm 1990:Từ 1993 -1996 xây dựng cầu Phú Lương (QL5 –Hải Dương). Đây là cầu có khẩu độ
nhịp lớn nhất vào thời điểm này (L =102m) do hãng VSL thiết kế và chuyển giao công
nghệ cho Việt Nam. Tuy vậy, trong quá trình thi công cũng xuất hiện một số vấn đề kỹ
thuật ảnh hưởng đến chất lượng công trình như tại vị trí gần dầm ngang trên trụ xuất
hiện vết nứt. Qua theo dõi kiểm tra không thấy vết nứt phát triển.
Sau cầu Phú Lương, một loạt cầu tương tự được xây dựng như: Quán Hàu (QL1a –
Quảng Bình, Tiên Cựu (Hải Phòng), Hòa Bình (Sông Đà), Bình Lợi (Tp. HCM), Tân
Đệ (Thái Bình)… Nhìn chung các cầu này đến nay chất lượng khai thác vẫn đảm bảo.
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Một số cầu có khẩu độ nhịp lớn như Sông Gianh (L =120m) do hãng SETRA và
Pressinet thiết kế và thi công. Khác với một số công trình nêu trên, ở cầu Sông
Gianh và sau này còn có cầu Yên Lệnh, bó cáp DƯL được bố trí ngoài tiết diện
bê tông (DƯL ngoài). Vì vậy, các cơ quan quản lý cần chú ý theo dõi kiểm tra về
khả năng tự bảo vệ chống ăn mòn của bó cáp đặc biệt ở các cầu nằm ở khu vực
ven biển như cầu Sông Gianh.
Cầu Sông Gianh-QL1A (Quảng Bình)
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Có khá nhiều cầu với khẩu độ nhịp nhỏ hơn (từ 63 -80m) được xây dựng bằng
công nghệ đúc hẫng cân bằng như: Xuân Sơn, Hà Nha, Xương Giang, Tuyên
Sơn, Phù Đổng, Tân An, Kiến An, Bình Phước, Thủ Thiêm, Quảng Hải,…
nhìn chung, qua đánh giá các công trình này vẫn đảm bảo tốt yêu cầu khai
thác theo quy định. Một số cầu khác có khẩu độ nhịp lớn 130-135m như Vĩnh
Tuy, Thanh Trì (Hà Nội), Pá uôn, Hàm Luông, Đồng Nai....cũng đã được xây
dựng và đưa vào khai thác trong một vài năm gần đây. Đến nay chưa thấy có
biểu hiện chất lượng công trình hư hỏng, xuống cấp.
Cầu Đồng Nai
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Một số công trình cầu BTCTDUL nhịp lớn tiêu biểu
thi công bằng công nghệ đúc hẫng cân bằng
Cầu Hàm Luông- Bến Tre
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Cầu hệ dây có khẩu độ nhịp lớn > 200m
Khái quát chung:
- Trong điều kiện cầu cần bảo đảm yêu cầu khổ thông thuyền lớn > 200m,
phương án
cầu hệ dây thường được lựa chọn (dây võng hoặc dây văng ).Ở các nước trên thế
giới
và ở Việt Nam thời gian gần đây xây dựng nhiều cầu dây văng hơn dây võng. Có
thể
các chủ đầu tư và nhà TVTK lựa chọn dạng cầu này xuất phát từ những lý do sau:
+ Cầu dây văng có độ cứng cao hơn dây võng vì vậy trên thực tế đáp ứng các yêu
cầu
về ổn định động học và khai thác tốt hơn.
+ Đối với dạng cầu dây văng có nhiều cách lưa chọn về dạng kết cấu và giải pháp
công
nghệ thi công
- Trên bảng 1 là số liệu cập nhật về một số cầu dây văng hiện đại đã và đang được
xây
dựng trong khoảng thời gian từ 2 thập kỷ gần đây:
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Thông số thiết kế của một số công trình CDV
trên thế giới và trong nước.
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Điểm qua tình hình xây dựng và phát triển kết cấu và công
nghệ xây dựng cầu dây văng ở nước ta thời gian gần đây:
Những công trình mang tính chất thí điểm:
- Cầu Đắkrông-Quảng Trị : Cầu Đăkrông mới được xây dựng lại và đưa vào
khai thác năm 2000. Đây là cây cầu mang tính chất thí điểm, nhằm tạo đà
cho sự phát triển loại cầu này ở Việt Nam.Cầu có khẩu độ nhịp chính 86,9m
và thi công theo phương pháp lắp hẫng các khối lắp ghép bê tông liên hợp.
22.5 42.0 86.9 22.5
- Cầu Sông Hàn- Đà Nẵng: Dạng cầu dây văng một trụ tháp, khâủ độ nhịp 50m.
Đây là chiếc cầu quay lần đầu tiên được xây dựng ở Việt Nam. Kết cấu cầu sử
dụng hệ dàn thép chữ I. Bản mặt cầu theo dạng bản thép BT liên hợp kiểu
Robinson. Trong thi công sử dụng công nghệ thi công truyền thống bằng việc sử
dụng trụ tạm ( do nhịp ngắn)
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Những công trình cầu dây văng hiện đại ở nước ta:
Hiện nay ở nước ta phần lớn các cầu dây văng nhịp lớn > 200m, sơ đồ cấu tạo các bộ
phận kết cấu chủ yếu đều có chung tuyến hệ như sau:
a) Cấu tạo dầm chủ: Dầm chủ BTCTDUL thường được cấu tạo dạng dầm bản,
dầm hộp hoặc dầm thép bê tông liên hợp.
+ Đối với cầu dây văng 2 mặt phẳng dây m/c tiết diện có dạng dầm bản, các dầm ngang
để bố trí neo dây văng và tăng cường ổn định ngang : Cầu Mỹ Thuận, cầu Rạch Miễu
MÆt c¾t ngang CÇu Mü ThuËn
d©y v¨ngtÊm ch¾n
12
18.6
23.12
20
MÆt c¾t ngang CÇu R¹ch MiÔu
18
157
94
1205103.5
3.5 1 522
2
3.5105
51 22 4
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
+ Tiết diện dạng dàn thép bê tông liên hợp: Cầu Bính- Hải Phòng
+ Đối với cầu dây văng 1 mặt phẳng dây m/c tiết diện có dạng hộp kín:
Cầu Bãi cháy- Quảng Ninh
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
- Công nghệ thi công dầm chủ BTCTDUL
Thi công bằng công nghệ đúc hẫng cân bằng:
+ Các bước thi công chủ yếu:
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Bước 1:Đổ bê tông đốt dầm
11- ®æ bªt«ng dÇm
2- TAO DU UNG LUC CHO BETONG3- LAO XE DUC4- LAP VA CANG KEO DAY VANG
®æ bª t«ng
®æ bª t«ng
®æ bª t«ng
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Bước 2:Căng kéo bó cáp DUL cho dầm chủ
2 1- DUC BETONG
2- T¹o dù øng lùc
CHO BET«NG3- LAO XE DUC4- LAP VA CANG KEO DAY VANG
kÐo dù øng lùc
thanh vµ bã c¸p
kÐo dù øng lùc
thanh vµ bã c¸p
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Bước 3: Di chuyển xe đúc
31- DUC BETONG2- TAO DU UNG LUC CHO BETONG
3- LAO XE ®óc
4- LAP VA CANG KEO DAY VANG
lao xe ®óc lao xe ®óc
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Bước 4:Lắp và căng kéo bó dây văng
41- DUC BETONG2- TAO DU UNG LUC CHO BETONG3- LAO XE ĐÚC
4- CĂNG KÉO BÓ DÂY VĂNG
lao xe ®óc lao xe ®óc
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
+ Một số vấn đề kỹ thuật cần chú ý:
Tại vị trí neo bó dây văng trên dầm ngang ( đối với dầm chủ dạng dầm bản) , trong
trường hợp sử dụng khối neo BTCT đúc sẵn cần nghiên cứu bố trí cốt thép cục bộ
nhằm bảo đảm tính toàn khối cao nhất có thể của bộ phận kết cấu neo ( độ đồng nhất
bê tông )
Khối neo được đưa vào
vị trí lắp đặt bằng cần cẩu.
Đúc khối neo trên bờ
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
* Lắp đặt neo và dây văng hiện đại: Phương pháp sử dụng tời điệnwww.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
* Căng chỉnh lực căng của bó cáp ( dây văng) bằng thiết bị “Isotension”
Sơ đồ nguyên lý và công nghệ điều chỉnh lực căng
a) Nguyên lý điều chỉnh lực căng tao cáp
b) b) Công nghệ căng đơn chiếc từng tao
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
• b) Cấu tạo kết cấu trụ tháp: Tùy theo sơ đồ làm việc chịu lực và số lượng mặt
phẳng dây để lựa chọn hình thức cấu tạo trụ tháp phù hợp. Thông thường 2 dạng chữ
A và H được các nước trên thế giới và trong nước sử dụng nhiều.
- Nguyên lý làm việc của trụ tháp: Tháp cầu chịu toàn bộ tỉnh tải và hoạt tải tác dụng
lên kết cấu nhịp, thông qua trụ truyền tải trọng xuống đất nền. Giữa tháp và trụ cầu
tồn tại 2 loại liên kết : liên kết khớp và liên kết cứng
- Cấu tạo trụ tháp:
* Tháp mềm: Tháp liên kết khớp với trụ và dầm chủ
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
* Tháp cứng: Tháp liên kết cứng với trụ và móng
Phần lớn cầu dây văng hiện nay đều sử dụng tháp cứng do những ưu điểm sau:
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
+ Thi công thao tác công nghệ đơn giản, thuận lợi khi áp dụng công nghệ
thi công trụ
tháp tiên tiến như: Ván khuôn trượt, ván khuôn leo
+ Để hạn chế mô men xuất hiện tại vị trí liên kết ngàm cần bố trí điều
chỉnh nội lực
dây văng phù hợp với sơ đồ làm việc đối xứng của cầu dây văng trong 2
giai đoạn thi
công và và khai thác
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
c) Liên kết giữa tháp và dây văng:
- Liên kết giữa tháp và dây văng:
+ Liên kết khớp + Liên kết cứng
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Thi công bằng công nghệ lắp hẫng
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
+ Các bước thi công chủ yếu:
Bước 1: Chế tạo các phân đoạn dầm BTCTDUL tại công xưởng theo 2 giải pháp
công nghệ:
* Giải pháp đúc trên bệ dài ( long line casting)
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
* Giải pháp đúc trên bệ ngắn ( short line casting)www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Bước 2: Vận chuyển các phân đốt dầm đến công trường bằng các thiết bị vận
chuyển chuyên dụng
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Bước 3: Lắp ghép các phân đoạn dầm
• Sử dụng xe lắp hẫng và tời kéo đưa đốt dầm vào vị trí lắp ghép.
• Qua thực tế sử dụng giải pháp kết cấu liên kết các phân đốt của các nước tiên
tiến cho thấy: Bằng việc chế tạo theo công nghệ đúc “In oản” kết hợp
dùng keo Epoxi làm chất chèn khe là giải pháp mang lại chất lượng liên
kết cao nhất.
• Tại cầu Kiền- Hải Phòng sử dụng công nghệ đúc phân đoạn trên bệ ngắn
theo nguyên tắc đúc Inoản.
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
d) So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật giữa các giải pháp công nghệ:
Tû lÖ
gi¸
thµ
nh
x©y l¾p (%)
540
160
340260
80
220
70
300
90 100 130
380
120110
420 500460
140 150
so v
íi tæ
ng
gi¸
thµnh
40
20
80
60
§óc hÉng
L¾p hÉng
L¾p trªn phao
L¾p trªn trô t¹m
ChiÒu dµi cÇu (m)
ChiÒu dµi nhÞp (m)
100
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Kết luận
- Hòa cùng xu thế đổi mới của đất nước, Ngành cầu Việt Nam trong những năm qua đã từng bước vươn lên làm chủ công nghệ xây dựng cầu từ cấp truyền thống đến hiện đại. Có thể nói hiện nay trong lĩnh vực tư vấn và xây dựng đội ngũ cán bộ của Ngành đã có trình độ và nguồn trí thức tương xứng trong việc nắm bắt có hiệu quả các thành tựu KHCN của thế giới để xây dựng các loại cầu hiện đại ở trong nước. Từ những công trình cầu khẩu độ nhỏ của những năm đầu thập kỹ 70, đến nay chúng ta đã tự chủ động thiết kế và xây dựng những công trình cầu khẩu độ lớn từ 40-60m bằng công nghệ đẩy, từ >100m bằng công nghệ đúc hẫng và từ > 200m bằng kết cấu cầu hệ dây thi công bằng công nghệ tiên tiến đúc hẫng, lắp hẫng...vv
- Mặc dầu trên thực tế ở một số công trình cầu, đặc biệt cầu BTCTDUL do chúng ta chưa đạt được các tiêu chí kỹ thuật trong quá trình tư vấn lập dự án, khảo sát thiết kế và sai sót trong việc áp dụng và vận hành công nghệ, đặc biệt công nghệ mới đã để sẩy ra những sự cố kỹ thuật gây sập đổ cầu nghiêm trọng. Nhưng những gì mà chúng ta đã làm trong những năm qua quả là to lớn. Chúng ta có quyền hy vọng và tin tưởng Ngành xây dựng cầu Việt Nam sẽ rút ra những bài học quý giá từ những sai lầm của những sự cố vừa qua để tiếp tục vươn lên làm chủ KHCN tiên tiến nhằm xây dựng những công trình cầu quy mô lớn gấp bội trong giai đoạn sắp tới, thời kỳ phát triển huy hoàng của đất nước.
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
- Hiện nay trên phần lớn các tuyến cầu cạn xây dựng trong nước, các nhà tư
vấn và nhà thầu phần lớn áp dụng phương án kết cấu cầu dầm giản đơn để thuận lơi
trong việc sử dụng công nghệ thi công truyền thống .Tuy nhiên đối với cầu thành phố
thì giải pháp cầu dầm giản đơn sẽ làm giảm tính mỹ học công trình và tạo nguyên nhân
làm ách tắc giao thông do sử dụng mặt bằng thi công lớn ( Bãi đúc dầm, trang thiết bị
phục vụ thi công..vv). Điển hình như hệ thống cầu cạn nút Pháp Vân trên tuyến
Vành đai 3 Hà Nội không thể xem là công trình đáp ứng tiêu chuẩn mỹ học của Thủ đô
Hà Nội. Để khắc phục các hạn chế này có thể áp dụng giải pháp công nghệ lắp ghép
phân đoạn BTCTDUL trên đà giáo di động (công nghệ LG). Đặc điểm mang tính lợi
thế của công nghệ LG là tốc độ thi công nhanh (từ 3-5 ngày/nhịp) vì vậy tạo khả năng
giải tỏa lòng đường nhanh, các công đoạn trong quá trình vận hành công nghệ tách
bạch độc lập nên tạo khả năng công nghiệp hóa cao, thích ứng với cầu dạng cong bằng
( R~75m) do tạo được các khớp quay trên hệ trục dàn đẩy, và sử dụng mặt bằng thi
công không lớn vì vậy công nghệ LG rất thích hợp với cầu BTCTDUL thi công trong
lòng thành phố.Ngoài ra với dạng dầm tiết diện hộp sẽ làm tăng vẽ đẹp kiến trúc của
công trình xây dựng.
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
-
Qua nhiều năm khai thác các tuyến đường đi qua các vùng núi mà ở đó cung
đường được tạo nên từ việc thi công đào núi để vạch tuyến, chúng ta đã chứng
kiến tình hình đất sụt trượt của các cung đường này khi mùa mưa đến.Nguyên
nhân dẫn đến sụt trượt đất bước đầu có thể được hiểu là: Việc đào núi đã phá
vỡ sự ổn định vốn có của nền địa tầng nên khi mưa lũ tràn về nguy cơ mất ổn
định sẽ tiếp tục tăng lên và dẫn đến sụt trượt đất.Hậu quả đất sụt trượt là phá vỡ
môi trường thiên nhiên, làm tê liệt giao thông trên tuyến và sự cần thiết phải
đầu tư ngân sách bảo đảm giao thông và duy tu sửa chữa.
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
Để giải quyết triệt để hiện tượng đất sụt trượt và đồng thời bảo vệ môi trường
thiên nhiên các nước trên thế giới sử dụng giải pháp làm cầu cạn
BTCTDUL dạng đặc biệt chạy theo tuyến ven núi thay vì đào núi để đặt
tuyến, qua đó tránh được yếu tố tạo nguyên nhân phá vỡ sự ổn định địa
tầng để không sẩy ra sụt trượt.
* Công trình cầu cạn BTCTDUL xây dựng ven núi:
a) Cầu đang trong quá trình thi công bằng
b) b) Hoàn thành thi công cầu công nghệ lắp hẫng tịnh tiến
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
* Công trình cầu cạn BTCTDUL xây dựng vượt qua thung lũng bằng công nghệ
đúc đẩy
Thanh đỡ
Thân cột trụ
Tay quay
Kích răng
Khung nâng kích
Ván khuôn
Dàn giáo công tác
Nguyên lý cấu tạo VKT
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn