intTypePromotion=1

Bài giảng Thi công cầu: Chương 4 - GV. Phạm Hương Huyền

Chia sẻ: ViAmman2711 ViAmman2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:98

0
21
lượt xem
0
download

Bài giảng Thi công cầu: Chương 4 - GV. Phạm Hương Huyền

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thi công cầu: Chương 4 - GV. Phạm Hương Huyền trình bày các nội dung chính sau: Xây dựng cầu thép và cầu thép liên hợp với bản bê tông công cốt thép, chế tạo cầu thép, lắp ráp kết cấu nhịp cầu thép. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thi công cầu: Chương 4 - GV. Phạm Hương Huyền

  1. Môn học: Thi công Cầu PHẦN IV XÂY DỰNG CẦU THÉP VÀ CẦU THÉP LIÊN HỢP VỚI BẢN BÊ TÔNG CÔNG CỐT THÉP
  2. Môn học: Thi công Cầu Chương 1 CHẾ TẠO CẦU THÉP 1.1. PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO KẾT CẤU THÉP VÀ CÁC NHÀ MÁY CHẾ TẠO Trong các nhà máy hoặc các cơ sở chế tạo kết cấu thép thường phải dùng các loại thép cán cơ bản để chế tạo thành các kết cấu cụ thể theo đơn đặt hàng của các cơ quan thiết kế. Các thành phẩm công nghiệp xây dựng của các nhà máy cán thép thường chế tạo các dạng thép cơ bản sau đây: 1. Thép tấm có chiều dài từ 3.1 – 8 m, rộng từ 1.5 – 2.2m với độ tăng chiều rộng từ 0.1 – 0.2m. Chiều dày thép tấm có thể tới 60mm. Trong đó thép dài thường có chiều dày lớn hơn để tránh biến dạng quá lớn khi vận chuyển và xếp kho. 2. Thép tấm rộng vạn năng, chiều dài 5 – 18m, rộng từ 1.5 – 2.2m, với độ thay đổi chiều rộng 10 – 30mm. Chiều dày của thép bản vạn năng cũng có thể tới 60mm. 3. Các loại thép hình như thép góc đều cạnh hoặc cánh lệch, các loại chữ C hoặc chữ I. 4. Các loại thép tròn để chế tạo đinh tán, bu lông và con lăn. Quá trình chế tạo trong nhà máy bắt đầu từ việc bốc dỡ hàng hóa đến chế tạo các bộ phận, các chi tiết và cuối cùng là các thành phẩm, tức là toàn bộ kết cấu nhịp cầu hoặc là bộ phận của cầu. Việc chế tạo toàn bộ kết cấu nhịp trong nhà máy chỉ thực hiện trong các trường hợp rất đặc biệt, với điều kiện kết cấu nhịp có thể đặt vừa lên các phương tiện vận chuyển. Trước khi gia công, thép cần được rửa, cạo gỉ và phân loại theo hình dạng, theo số liệu, theo kích thước… Nếu thép bị cong vênh cần hiệu chỉnh các biến dạng và xếp kho. Tiếp theo là quá trình gia công các bộ phận chi tiết bao gồm từ việc lấy dấu, đánh dấu đường bao, tâm lỗ và các đường cắt trên các tấm thép, thép góc. Theo các đường đánh dấu đột và tâm lỗ tiến hành cắt uốn, khoan hoặc đột lỗ bulông và đinh tán, gia công đầu và mép bằng máy bào hoặc máy phay. Các chi tiết đã chuẩn bị và đánh dấu được chuyển sang khâu lắp ráp để ghép thành từng thanh, từng đoạn dầm, hoặc từng bộ phận kết cấu cầu. Trong giai đoạn này các chi tiết được liên kết với nhau bằng đinh tán trong xưởng hoặc bằng hàn điện tự động. Trước khi hàn hoặc tán, để đảm bảo độ chính xác, các chi tiết thường được gá tạm bằng các mối hàn đính hoặc bằng các bulông gá lắp. Khi các thanh hoặc các bộ phận của cầu đã chế tạo xong, cần kiểm tra lại kích thước rồi mới chuyển sang bước tạo lỗ cho các mối nối lắp ráp tại công trường. Bước cuối cùng là sơn và đánh dấu. Để thực hiện quá trình sản xuất như trên, nhà máy chế tạo kết cấu cầu phải có các phân xưởng chính sau đây: 1. Xưởng thu nhận cạo gỉ, phân loại điều chỉnh cong vênh và xếp kho. 2. Xưởng lấy dấu, chế tạo và gia công các chi tiết. 3. Xưởng lắp ráp các chi tiết bằng hàn điện. 4. Xưởng lắp ráp chi tiết bằng đinh tán. 4. Xưởng kiểm tra tổng thể và lắp thử.
  3. Môn học: Thi công Cầu 6. Xưởng sơn và xếp kho. Ngoài ra còn cần các công xưởng phụ như xưởng chế tạo đinh tán và bulông, xưởng rèn, xưởng làm công cụ và sửa chữa, xưởng gia công nhiệt, trạm ôxy, trạm khí nén, xưởng chế tạo các khuôn mẫu… Mặt bằng xưởng được bố trí trên nguyên tắc dây chuyền. Kết cấu cầu sẽ di chuyển từ đầu xưởng đến cuối xưởng theo từng công đoạn sẽ do từng phân xưởng đảm trách. Hình IV.1.1. Bố trí mặt bằng nhà máy chế tạo cầu thép I: Phân xưởng chuẩn bị thép II: Phân xưởng gia công thép III: Kho chứa các chi tiết đã gia công IV: Phân xưởng lắp ráp và tán định V: Phân xưởng lắp ráp và hàn VI: Phân xưởng lắp ráp tổng thể VII: Phân xưởng sơn Ngoài ra hiện nay tùy theo tính chất công trình và khối lượng thi công mà có thể bố trí xưởng chế tạo tại công trường, tuy nhiên các xưởng này không đủ thiết bị lớn, công nghệ lớn, nên chỉ gia công các cấu kiện nhỏ, đơn giản như các thanh giằng, dầm ngang, dầm dọc... 1.2. TIẾP NHẬN VÀ CHUẨN BỊ THÉP 1.2.1. TIẾP NHẬN THÉP Thép do các nhà máy chế tạo hoặc nhập từ nước ngoài về do đó khi xuất xưởng phải có dấu kiểm tra của nhà máy, chứng chỉ thí nghiệm kiểm tra chất lượng thép và dấu ký hiệu xuất xứ của thép. Trong chứng chỉ của thép có ghi rõ thành phân hoá học và tính chất cơ lý của nó. Do đó khi tiếp nhận thép để gia công
  4. Môn học: Thi công Cầu cần phải xem xét mã hiệu và chất lượng của chúng mà dễ nhìn thấy nhất là gỉ sét và cong vênh. Sau khi tiếp nhận thép và lấy hồ sơ cần đánh dấu bằng cách dùng sơn trắng ghi số hiệu hồ sơ tiếp nhận lên đầu của thép. 1.2.2 NẮN THÉP Trong quá trình vận chuyển, thép có thể bị cong vênh, hoặc quá trình nguội lạnh không đều sau khi cán, do đó cần phải nắn thép trở lại hình dạng ban đầu trước khi gia công. Có hai dạng nắn thép là nắn nóng và nắn nguội; thông thường thì thép được nắn nguội trừ trường hợp thép bị cong vênh quá lớn mới nắn bằng nắn nóng. Uốn nắn thép ở trạng thái nguội thì thực chất là bắt thép làm việc trong giai đoạn chảy dẻo do đó làm giảm tính dẻo và phẩm chất thép. Vì vậy mà biến dạng dọc tương đối cho phép của thép khi uốn, sửa phải nhỏ hơn 1%, tức là mới chiếm 1 phần nhỏ trong toàn bộ biến dạng khi chịu tải. Cần phải khống chế bán kính cong tối thiểu min và độ võng cực đại cho phép fmax khi uốn, trị số này phụ thuộc vào kích thước tiết diện ngang và chiều dài đoạn có biến dạng L. Bảng IV.1.1 Loại thép Sơ đồ tiết diện Trục uốn min fmax x-x 50h L2/400b b Thép tấm y-y - L2/800b h x y y x-x L2/720b b Thép góc x 90b y-y b y x-x 50h L2/400h x h Thép C y-y 90b L2/720b b b x-x 50h L2/400h y Thép I y-y 50b L2/400b x h Nếu khi nắn nguội mà biến dạng của thép vượt quá trị số cho phép thì phải nắn nóng. Nhiệt độ khi nắn nóng phải từ 900-1100oC và phải kết thúc việc uốn, nắn thép ở nhiệt độ
  5. Môn học: Thi công Cầu Khi nắn thép trên máy nắn thì bản thép được di chuyển qua hệ thống con lăn bố trí xen kẽ nhau tạo cho thép có biến dạng hình sin. Khe hở giữa hai con lăn nhỏ hơn chiều dày bản thép một ít để chỉ có thớ ngoài cùng của thép bị biến dạng dẻo mà thôi. Để giảm chiều dày cũng như độ cong và độ uốn không được vượt quá trị số cho phép ghi trên bảng IV.1.1. Để đảm bảo uốn nắn thật thẳng, thép tấm được di chuyển qua hệ thống con lăn vài lần. Hình IV.1.2: Máy nắn thép tấm a) Sơ đồ bố trí con lăn b) Sơ đồ máy nắn thép tấm Máy nắn thép tấm (hình IV.1.2) thường có 5 con lăn, trong đó thớt dưới gồm 3 con lăn cố định, thớt trên gồm 2 con lăn có thể di chuyển theo chiều đứng để điều chỉnh theo chiều dày các tấm thép khi nắn nguội. Hai con lăn trên ngoài cùng (con lăn thứ 6 và thứ 7) không tham gia uốn nắn thép nhưng đã chống thép khỏi bị uốn cong lên trên khi ra khỏi bàn lăn. Độ cao các con lăn này bố trí sao cho khi ra khỏi bàn lăn tấm thép hoàn toàn thẳng. Các con lăn dưới chuyển động nhờ động cơ điện truyền lực qua bộ truyền động. Phía trước và sau máy có bố trí hai chiếc bàn, trên bàn có bố trí các con lăn cố định. Thép tấm trước và sau khi nắn đều lăn trên các bàn lăn này. Mặt trên của bàn lăn có cùng cao độ với mặt trên của các con lăn làm việc ở thớt dưới. Sơ đồ làm việc của máy nắn thép góc cũng giống như nắn thép tấm, nhưng con lăn có hình như thép góc và được bố trí hẫng.
  6. Môn học: Thi công Cầu Hình IV.1.3: Sơ đồ máy nắn thép hình 1) Các con lăn (tay quay) 2) Bệ máy (trục quay) 3) Bộ phận điều chỉnh 4) Trục biên 5) Trục quay Với thép hình chữ I, C thì dùng máy nắn, dập có chiều chuyển độ theo phương nằm ngang, chuyển động bằng trục khuỷu theo chu kỳ (hình IV.1.4). Khi chịu lực ép, thép hình tựa lên hai gối tạo thành một dầm kê trên hai gối tựa. Lực ép (chuyển vị) trong quá trình uốn nắn được tăng dần cho đến khi thép được uốn thẳng. Chuyển động có chu kỳ điều hòa do tay quay 1 đảm nhiệm. Tay quay 1 quay quanh trục 2 dưới tác dụng của biên 4. Biên 4 lại đặt lệch tâm vào trục quay 4. Thay đổi lực ép thực hiện bằng cách điều chỉnh vị trí của trục 2 nhờ bộ phận điều chỉnh 3. Hình IV.1.4: Sơ đồ máy ép dập để nắn thép 2. Nắn nóng Nắn thép bằng cách nung nóng chủ yếu để khử độ cong vênh của các loại thép hình lớn, tức là nhằm khắc phục biến dạng trong mặt phẳng có độ cứng lớn nhất. Thép được nung nóng tại mép lõi bằng ngọn lửa ôxi axêtilen (ngoài axêtilen có thể dùng các khí cháy khác). Sau khi đốt nóng đến trạng thái chảy dẻo thì dừng lại. Trong quá trình nguội lạnh, thép nóng chảy co lại nhưng không co được tự do, do phần thép không bị nung nóng cản trở. Kết quả sẽ gây lực kéo S (hình IV.1.5), lực này gây mômen lệch tâm M đối với trục trọng tâm tiết diện. Mômen uốn này sẽ điều chỉnh cong vênh của thép ngay cả trong mặt phẳng có độ cứng lớn.
  7. Môn học: Thi công Cầu Kết quả nắn nóng là làm cho thớ cong lõm (đối diện với thớ bị đốt nóng) bị kéo và xảy ra biến dạng, như vậy về bản chất thì nắn nóng không khác gì nắn nguội do đó cũng cần phải giới hạn độ cong và độ võng như bảng IV.1.1. Nhiệt độ đốt nóng khi nắn khoảng 850-950oC và số lượng điểm nung nóng phụ thuộc vào độ cong vênh cần điều chỉnh và sơ bộ có thể tính như sau: 100mm chiều dài bị đốt nóng thép sẽ co lại khoảng 1mm. Hình IV.1.5: Sơ đồ nắn thép bằng nhiệt a) Sự hình thành lực kéo và moment uốn b) Đốt nóng cục bộ hình nêm và thành vệt khi nắn thép hình c) Nắn thép I bị cong trong mặt phẳng cánh d) Nắn thép I bị cong trong mặt phẳng sườn 1. Miền thép bị nóng chảy, 2. Nêm, 3. Vệt Có thể dùng phương pháp nắn bằng nhiệt thay cho phương pháp dùng máy nắn dập khi cần uốn nắn thép C và I. Khi nắn các loại này cần phối hợp cả nung nóng cục bộ hình nêm và đốt nóng thành vệt. Nêm bố trí trong mặt phẳng uốn, còn vệt trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng uốn. Trong đó có thể sơ bộ tính như sau: Vật nung nóng sẽ cho biến dạng dọc từ mép này sang mép kia khoảng 0.5 – 1mm. Chiều rộng của vệt có thể lấy bằng 0.8 – 2 lần chiều dày thép, trong đó số lớn ứng với tốc độ nung chậm, tức là sử dụng các loại khí cháy có nhiệt lượng nhỏ hơn. 1.3. CÔNG TÁC LẤY DẤU VÀ GIA CÔNG THÉP 1.3.1. LẤY DẤU Để chế tạo các thanh hoặc bộ phận cầu thép, trước khi gia công cần vẽ hình dạng thanh lên thép hoặc định vị tâm của lỗ đinh. Công tác trên gọi là lấy dấu. Có hai hình thức lấy dấu: lấy dấu trực tiếp và gián tiếp.
  8. Môn học: Thi công Cầu * Lấy dấu trực tiếp tức là căn cứ vào hình vẽ chế tạo và vẽ hình bao cắt và vị trí tim lỗ đinh lên phôi thép theo tỷ lệ 1:1. * Lấy dấu gián tiếp là thực hiện việc xác định kích thức qua bản mẫu (khi chế tạo bản mẫu cũng phải lấy dấu trực tiếp trên bản mẫu). Lấy dấu trực tiếp đòi hỏi phải có tay nghề cao, độ chính xác lớn còn lấy mẫu gián tiếp không yêu cầu tay nghề cao, năng suất lớn nhưng lại tốn vật liệu làm bản mẫu và hiệu suất càng cao khi bản mẫu được sử dụng nhiều lần. Vật liệu làm bản mẫu có thể là bìa cứng, gỗ dán hoặc thép. Khi lấy dấu trên thép cần chú ý hao hụt do co ngót khi hàn và do bào gọt các cạnh. * Hao hụt do co ngót lấy như sau: - Với 1m chiều dài mối hàn góc: co ngót chiều dài 0.05-1mm - Với mối hàn đối đầu: co ngót chiều dài 1mm - Với mỗi cặp sườn tăng cường: co ngót chiều dài 0.5-1mm * Hao hụt do bào phẳng cạnh, mép: phụ thuộc vào phương pháp cắt thép do vậy có thể lấy : - Khi cắt thép bằng máy xén: 2mm - Khi cắt bằng máy đốt tự động:3mm - Khi đốt bằng mỏ đốt cầm tay: 4mm Các vạch lấy dấu thép phải tồn tại suốt quá trình gia công do đó phải dùng những dụng cụ riêng để lấy dấu trên thép như hình IV.1.6. - Kim vạch để kẻ các đường cắt - Đột nguội để đột các lỗ hằn vào thép dọc theo đường bao cần cắt thép, và để định vị lỗ khoan khi lấy dấu trực tiếp. - Đột trung tâm dùng để định vị lỗ khi lấy dấu qua bản mẫu. Khi đó đường kính d của đột phải ứng với lỗ của bản mẫu. - Đột kiểm tra dùng để đóng hẳn vào thép thành một vòng tròn có đường kính lớn hơn đường kính lỗ tiêu chuẩn khoảng 1-2mm để kiểm tra mức độ chính xác của lỗ sau khi khoan. - Bộ vạch chỉ để vạch các đường tim lỗ đinh lên thép góc và lên các loại thép hình khác. - Thước đo góc và thước kẹp để tạo hình. - Thước thép cuộn hoặc thước thẳng để đo chiều dài.
  9. Môn học: Thi công Cầu Hình IV.1.6: Dụng cụ đo và lấy dấu trên thép a) Kim vạch b) Đột nguội c) Đột trung tâm d) Đột kiểm tra e) Đột vạch chỉ f) Thước đo h) Thước vuông 1.3.2. CÔNG TÁC GIA CÔNG THÉP Công tác gia công thép chủ yếu là cắt thép và gia công mép. 1. Cắt thép Có hai nguyên lý cắt thép: cắt theo nguyên lý cơ (cưa và máy xén) và cắt theo nguyên lý nhiệt (dùng ngọn lửa mảnh đốt chảy thép theo đường vạch). Chú ý khi cắt phải chừa lại phần có mã hiệu để xác định được mã hiệu thép ở những lần dùng sau. a. Cắt bằng dao Là phương pháp dùng nguyên lý cơ học, chủ yếu dùng cắt thép bản. Cấu tạo dao cắt gồm lưỡi dưới cố định, lưỡi trên di động và một bộ phận để cố định thép trong quá trình cắt (hình IV.1.7)
  10. Môn học: Thi công Cầu a) Cách lắp đặt dao b) Lưỡi dao 1. Tấm thép cần cắt 2. Đầu ép 3. Lưỡi dao trên 4. Lưỡi dao dưới Hình IV.1.7: Sơ đồ cắt thép bằng dao Khi cắt lưỡi dao trên ép lên tấm thép làm cho thép bị cắt đứt hoàn toàn. Theo chiều ngang, hai lưỡi dao đặt gần sát nhau để khi cắt mặt cắt thẳng và ít biến dạng. Theo chiều dọc lưỡi dao có cấu tạo xiên, tạo với tấm thép một góc nghiêng khoảng 2-5o, như vậy tấm thép sẽ không bị cắt ngang trên toàn tiết diện, hiện tượng cắt sẽ xảy ra cục bộ rồi lan dần như hiện tượng cắt bằng kéo. Phương pháp cắt cục bộ lan dần làm giảm lực cắt và lực cắt càng giảm khi góc nghiêng càng lớn. Tuy nhiên khi góc nghiêng lớn tại vị trí cắt thép bị biến dạng nhiều. Khi cần cắt các thanh thép kích thước nhỏ thường dùng lưỡi dao có chiều dài nhỏ hơn (từ 0.25-0.5m) và có góc nghiêng lớn hơn. Còn khi cắt thép góc, thép hình thì thường dùng lưỡi dao có dạng góc. Cắt thép góc khác với cắt thép bản ở chỗ cần cắt trên toàn tiết diện. b. Cắt bằng hơi đốt Dùng ngọn lửa của hỗn hợp ôxy và axêtilen đốt thép đến nhiệt độ nóng chảy 1050o, dưới tác dụng của nhiệt độ và áp lực của dòng khí phun ra tử mỏ cắt thép bị chảy và xỉ thép bị thổi ra. Tùy từng chiều dày của thép mà bề rộng vết cắt có thể từ 2 đến 15mm. Tuỳ theo hình thức di chuyển và cung cấp khí đốt người ta chia làm 3 loại: cắt thủ công, tự động và bán tự động. - Máy cắt thủ công thì có vòi phun do người cầm tay và điều khiển. - Máy cắt tự động bao gồm nhiều mũi cắt do máy vi tính điều khiển theo lập trình và mẫu cắt định trước, có thể chuyển động dọc, ngang, theo đường cong . - Máy cắt bán tự độ là loại có vòi phun di chuyển trên bề mặt thép theo thanh dẫn hướng. a) Cắt thép tự động b) Cắt bán tự động c) Cắt thủ công 1. Mũi cắt
  11. Môn học: Thi công Cầu Đặc điểm của phương pháp cắt bằng hơi là đơn giản và dễ cắt, khi cắt bằng máy cắt tự động sẽ cho các đường cắt thẳng và mịn. Cắt bằng hơi còn rất vạn năng, nó có thể cắt được bất kỳ loại thép hình, thép bản, cắt các mép vuông góc, xiên góc, có thể cắt toàn tiết diện hoặc cắt một phần tiết diện. Thông thường sau khi cắt bằng hơi tự động và bán tự động thì không cần gia công mép. c. Cắt bằng cưa Các loại máy cưa cắt thép thường có hai loại: cưa có răng và cưa đĩa. Cưa có răng có thể làm ở dạng thẳng hoặc dạng đĩa, răng cưa làm bằng thép hợp kim cứng. Cưa đĩa không răng được quay với tốc độ rất lớn (khoảng 150m/s) tạo ra ma sát làm nóng chảy thép ở vết cắt. Phương pháp cưa thép có thể cắt được thép rất dày nhưng tốc độ chậm và thiếu chính xác vì thép phải di chuyển dần vào cưa. Phương pháp này chỉ cùng để cắt ngang các loại thép hình, thép tròn có đường kính lớn làm con lăn gối cầu. 2. Công tác gia công mép (bào, phay) Công tác gia công mép cần được tiến hành trong các trường hợp sau:
  12. Môn học: Thi công Cầu - Sau khi cắt thép bằng dao cắt cơ học, nếu sau đó không dùng liên kết hàn theo đường cắt thì mép bị cắt phải được bào gọt sâu 2 – 3mm để khử bỏ lớp thép đã bị hóa cứng. - Sau khi dùng máy cắt hơi, nếu độ lồi lõm của vết cắt lớn hơn 3mm thì mép thép phải được bào nhẵn. - Các mép bản thép yêu cầu có độ chính xác cao (mép của thanh đứng dầm I tán đinh, bản ngang của tiết diện H), cần được bào nhẵn để đảm bảo kích thước chính xác. Việc bào mép thép bản là công việc phức tạp, tốn thời gian, năng suất thấp. Vì vậy giảm khối lượng gia công mép là một vấn đề quan trọng, nó liên quan trực tiếp đến việc tăng độ chính xác khi cắt bằng hơi hoặc dùng liên kết hàn. 1.3.3. CÔNG TÁC TẠO LỖ ĐINH Để tạo lỗ trên thép có thể dùng phương pháp khoan hay phương pháp đột. 1. Phương pháp tạo lỗ bằng khoan Khoan có thể dùng phương pháp khoan tay hoặc khoan máy. Khoan máy cho năng suất cao hơn nhưng có nhược điểm là chỉ bố trí được trong xưởng nên khi ra công trường vẫn phải dùng khoan tay. Tùy theo đặc điểm liên kết mà có thể khoan lỗ nhỏ hơn, bằng hoặc rộng hơn (doa) thiết kế. Khi khoan có thể có thể khoan trực tiếp vào tâm điểm lỗ khoan đã lấy dấu. Để tăng năng suất và đạt độ chính xác cao có thể khoan qua lỗ ở bản mẫu. Bản mẫu được chế tạo chính xác bằng thép, dày từ 10-12mm, bắt chặt vào phôi thép bằng lỗ khoan định vị. Khi khoan, mũi khoan xuyên qua lỗ ở bản mẫu để khoan. Để sử dụng được nhiều lần bản mẫu (mũi khoan không phá hỏng thành lỗ khoan ở bản mẫu do lệch tâm) thì người ta chế tạo lỗ khoan trên bản mẫu lớn hơn lỗ khoan cần khoan sau đó đệm vào một vòng đệm làm bằng thép hợp kim có đường kính lỗ bằng đường kính lỗ cần khoan. Khi khoan theo lỗ thiết kế ta dùng mũi khoan 2 răng (hình IV.1.10a). Trong đó mặt cắt thép tạo với đỉnh một góc khoảng 110-130o. Phần hình trụ của mũi khoan làm khuôn của lỗ khi khoan theo lỗ thiết kế. Khi khoan mở rộng thì dùng khoan 3 răng (hình IV.1.10b). Đặc điểm của mũi khoan này là các mép răng tạo với đỉnh một góc 25-30o. Với đầu nhọn như vậy, ta có thể dễ dàng đưa sâu mũi khoan vào lỗ đã có sẵn để khoan mở rộng dần thành lỗ lớn bằng cách gọt dần vách lỗ khoan.
  13. Môn học: Thi công Cầu 1. Trục đứng 2. Tay hẫng 3. Bộ phận di chuyển mũi khoan 4. Bộ phận kẹp mũi khoan 5. Mũi khoan 6. Mẫu cần khoan Hình 4.9: Máy khoan đứng Hình IV.1.10. Cấu tạo mũi khoan a) Mũi khoan 2 răng b) Mũi khoan 3 răng 2. Phương pháp tạo lỗ bằng dập (đột) Phương pháp dập cho phép tạo lỗ nhanh nhưng chỉ áp dụng đối với thép có chiều dày < 25mm. Khi dập, dưới áp lực của mũi đột và có lỗ ở dưới làm khuôn làm thép bị biến dạng và cắt theo đường kính của khuôn lỗ. Lỗ khuôn có đường kính dk phải lớn hơn đường kính của đột dđ một ít, thường có thể lấy: dk = dđ + 0.1  : là chiều dày bản thép Khi đột, mép lỗ bị biến dạng và hóa cứng có thể xuất hiện nhiều vết nứt vì vậy mũi đột thường nhỏ hơn đường kính lỗ cần đột khoảng 1.2-1.5mm và sau khi đột xong dùng khoan doa lại.
  14. Môn học: Thi công Cầu 1. Máy đột lỗ 2. Mũi đột 3. Khuôn Hình IV.1.11: Máy đột lỗ 1.4. CÔNG TÁC LẮP GHÉP TẠO HÌNH CÁC SẢN PHẨM Sau khi gia công, các chi tiết được nối ghép lại với nhau thành cấu kiện của cầu như dầm dọc, dầm ngang, thanh dàn chữ H, thanh dàn hình hộp... Nối ghép có thể thực hiện bằng hàn hoặc đinh tán được xác định theo hồ sơ thiết kế. Liên kết hàn chỉ dùng liên kết các loại thép hàn được với nhau còn thép than thấp (CT3) thì khi hàn dễ bị dòn và gây ra nứt, do đó chỉ dùng hàn với loại thép hợp kim thấp. Trước khi hàn phải gá lắp tạm các chi tiết lại với nhau, ở bước này dùng mối hàn đính mỏng và ngắn dài từ 4-50mm cách nhau 0.5-1m theo chiều dài và thực hiện bằng tay. Các mối hàn đính này nên để ở vị trí mối hàn chính để sau này hàn lại chúng cho đảm bảo chất lượng hơn. Khi gá lắp phải có khuôn gá lắp để kẹp chặt các các chi tiết đúng vị trí khi hàn đính. Phương pháp gá lắp thứ 2 là dùng con lói định vị và con lói được lắp ghép đóng vào các lỗ liên kết để cố định các chi tiết với nhau. Con lói là những chốt thép hình côn đóng vào các lỗ trống đinh. Trước hết doa các lỗ trống để đóng con lói và lắp bulông lắp ráp. 1.4.1. CÔNG TÁC HÀN LIÊN KẾT Hiện nay có thể phân ra làm ba loại hàn theo phương pháp hàn: Hàn thủ công, hàn bán tự động và hàn tự động. Hàn tự động là phương pháp hàn có năng suất cao nhất, chất lượng đảm bảo nhất nhưng lại chỉ thích hợp với những mối hàn thẳng, dài như mối hàn ghép các thanh dàn, dầm dọc, dầm ngang có chiều dài trên 3m. Que hàn tự động là sợi dây thép quấn trên trục máy hàn. Thuốc hàn là hỗn hợp MgCO3 và một số chất vô cơ khác nghiền nhỏ, thuốc hàn được đựng trong phễu gần đầu máy và rắc liên tục phủ lên đường hàn. Để đảm bảo mối hàn ngấu sâu trên chiều dày thép liên kết thì đồng thời tránh lật thép trong quá trình hàn và chỉ hàn một phía. Vì vậy với thép dày
  15. Môn học: Thi công Cầu không cần vát mép còn các loại khác phải vát mép hàn dạng chữ V để que hàn có thể thấm sâu trên toàn tiết diện ngang cần hàn. Để máy hàn có thể di chuyển được khi hàn thì khi thiết kế phải chú ý đến kích thước tối đa và tối thiểu đủ để bố trí đường đi cho máy. Máy hàn bán tự động có nguyên lý như máy hàn tự động nhưng phễu đựng thuốc có que hàn gắn liền với tay cầm do người điều khiển. Hàn tự động và hàn bán tự động có nhược điểm là không hàn được các mối hàn khó như hàn đứng, ngửa. Hàn tay chỉ dùng hàn đính và hàn những mối hàn mà máy hàn tự động và bán tự động không thể hàn được. Que hàn tay là thanh thép tròn đường kính 3-4mm, dài khoảng 40cm được bọc thuốc hàn. Hàn tay dùng dòng điện nhỏ 200-300A vì thế nhiệt lượng nhỏ và lượng thép chảy ra ít nên độ thấm sâu và kích thước mối hàn nhỏ. 1. Que hàn 2. Thân động cơ để di động 3. Thùng chứachất phủ 4. Cuộn qua hàn 5. Ray di chuyển dọc 6. Lớp phủ 7. Tấm thép hàn 8. Lớp Bột cát 9. Giá đỡ Hình IV.1.12: Xe hàn tự động 1. Máy cấp dây hàn 2. Dây dẫn que hàn 3. Hộp chứa bột phủ 4. Tay cầm 5. Vỏ cách điện 6. Dây dẫn điện 7. Que hàn 8. Dây dẫn điện Hình IV.1.13: Máy hàn bán tự động và cấu tạo ống dẫn que hàn Chất lượng mối hàn phụ thuộc vào chế độ hàn (cường độ dòng điện, điện thế, tốc độ hàn), loại vật liệu hàn (que hàn và thuốc hàn). Khi định chế độ hàn cần phải căn cứ vào loại liên kết, nhiệt độ ban đầu của thép và chiều dày tấm thép. Sau khi hàn xong cần kiểm tra chất lượng mối hàn nhằm xác minh chất lượng mối hàn và khuyết tật. Các khuyết tật khi hàn có thể là nứt mối hàn, ngậm xỉ, có bọt khí và hàn không ngấu. Để xác định được các khuyết tật trong mối hàn cần phải có các biện pháp và thiết bị đặc biệt, có thể dùng máy siêu âm hay máy chiếu tia X (tia rơngghen) hoặc tia gama. Trong các loại khuyết tật thì nứt là hiện tượng nguy hiểm nhất, làm cho mối hàn không còn an toàn khi chịu lực. Khi phát hiện vết nứt cần phải dùng ngọn lửa ôxi-axêtilen cắt bỏ đi sau đó hàn lại. Các mối hàn không ngấu cũng phải làm như trên còn các khuyết tật khác thì
  16. Môn học: Thi công Cầu tùy theo số lượng và kích thước có vượt quá trị số cho phép không thì cũng xử lý như trên. Tốc độ nguội của mối hàn có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng hàn và chất lượng thép. Khi nhiệt độ hàn ít, chiều dày thép lớn và nhiệt độ ban đầu của thép thấp thì tốc độ nguội của thép càng nhanh gây ra hiện tượng tôi già của thép nhất là làm cho thép bị hiện tượng nứt do mỏi. Khi mối hàn nguội lạnh thép bị co ngót gây ra lực kéo căng một thớ làm cho thép bị cong vênh, đây là nhược điểm căn bản nhất của hàn. Nó gây ra sai lệch kích thước, hình dạng gây khó khăn khi thi công vì vậy cần phải khống chế các biến dạng này trong phạm vi cho phép quy trình. Hiện nay có hai phương pháp không chế biến dạng hàn. Phương pháp thứ nhất là tạo ra các biến dạng ngược với biến dạng hàn trước khi hàn, trị số biến dạng trước được chọn sao cho sau khi hàn các thanh sẽ ở vị trí gần như móng muốn. Phương pháp thứ hai là nắn cơ học hay uốn bằng nhiệt sau khi hàn để khắc phục biến dạng này. 1.4.2. TÁN ĐINH LIÊN KẾT Trong quá trình tán thân đinh chùn lại lấp đầy lỗ đinh sau đó nguội đi và co lại ép chặt các tập bản thép lại với nhau. Đinh tán được chế tạo bằng thép tròn, một đầu được gia công sẵn thành mũ đinh có dạng nửa hình cầu. Chiều dài thân đinh phải đủ để khi tán phình ra lấp đầy lỗ đinh và tạo mũ định thứ 2. Chiều dài này lấy bằng L=1.12h+1.4d Trong đó: h: chiều dày tập bản thép cần liên kết. d: đường kính thân đinh. Đinh tán phải bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật sau đây: - Kích thước, hình dạng, trục của mũ đinh không được sai số quá trị số cho phép ghi trong qui trình - Đầu đinh tán không được thiếu, nứt do nung quá non (chưa đủ nhiệt độ cần thiết) - Đầu đinh phải áp chặt vào tấm bảng trên toàn bề mặt - Đinh tán phải chặt, thân đinh lắp đầy lỗ đinh - Không có ba via ở mép đầu đinh chỗ tiếp xúc với bản thép - Đường kính thân đinh thường nhỏ hơn lỗ đinh 1mm với sai số +0.4mm và - 0.3mm để có thể đút lọt đinh vào lỗ đinh có dung sai +0.5mm và -0.2mm. Khi chiều dày tập bản thép >3.5 đường kính lỗ đinh thì người ta phải làm đinh tán hình côn, đầu mũ đinh được chế sẵn lồi hơn một ít để lượng thép thừa lấp đầy lỗ đinh và thân đinh.
  17. Môn học: Thi công Cầu Trước khi tán đinh phải kiểm tra các lỗ đinh, nếu lỗ có ba via thì phải doa lại và làm Sạch lỗ đinh và xiết chặt các bu lông tạm để các tấm ép xít vào nhau sau khi xiết lại phải dùng búa gõ kiểm tra bu lông không bị rung là được. Sau khi tán xong phải kiểm tra, các đinh không đảm bảo chất lượng phải được thay thế bằng đinh mới. Khi bỏ đinh hỏng không được làm hỏng kim loại của tấm bản hoặc các đinh xung quanh. Thường loại bỏ đinh hỏng bằng cắt hơi với mỏ cắt đặc biệt hoặc bằng khoan, không được dùng chạm và búa đục đinh hỏng nếu không khoan trước mũ đinh. Kiểm tra chất lượng đinh bán bằng cách sau. - Khi đầu đinh tán không úp chặt vào bản thép có thể quan sát bằng mắt hoặc dùng lá thép mỏng có bề dày bằng 0,2mm để đưa vào khe. - Kiểm tra đinh có chặt không dùng búa có khối lượng 0,3 kg gõ lên đầu đinh tán theo nhiều hướng khác nhau nếu đầu đinh bị rung dịch chuyển hoặc phát ra tiếng kêu không thanh là đinh không chặt. - Kiểm tra kích thước mũ đinh dùng mẫu. - Kiểm tra vết nứt, rạn đầu đinh bằng mắt. Trong nhà máy thường dùng máy ép đinh tán với lực ép khoảng 50-80 tấn và việc ép đinh phải kết thúc khi nhiệt độ khoảng 500-600oC, như vậy phải nung đinh đến nhiệt độ 650-700oC. Máy tán đinh có bộ phận cố định để đỡ mũ đinh và bộ phận di động để ép đinh tạo mũ và máy có thể treo trên xà di động ngang, dọc của phân xưởng để việc tán đinh được dễ dàng. Hình IV.1.14. Các thiết bị và sơ đồ máy tán ép đinh tán trong nhà máy a) Máy tán ép; b) Sơ đồ ép đinh; c) Khuôn mũ đinh; d) Phương pháp tán đinh ở cánh dầm I liên hợp có chiều cao lớn; 1. Cần cẩu hẫng; 2: Bản đệm tạm Khi tán đinh ngoài công trường hay các bộ phận không tán được bằng máy thì phải dùng búa tay. Búa tán tay chạy bằng khí nén có cối đỡ bên dưới cũng theo dạng mũ đinh.
  18. Môn học: Thi công Cầu 1. Đường dẫn hơi ép 2. Giá đỡ 3. Đầu tán 4. Búa tán tay Hình IV.1.15. Sơ đồ tán tay Khi tập bản thép dày hơn 3.5 đường kính đinh hoặc đinh tán có đường kính >25mm thì cần phải tán bằng hai búa từ hai đầu trở lại để thân đinh lấp được đầy lỗ đinh. Thời gian tán đinh bằng búa tay lâu hơn máy do đó nhiệt độ nung đinh tán phải lên đến 1000-1100oC; chú ý không được nung đinh đến nhiệt độ sáng trắng (1200oC) để tránh đinh bị cháy, thân đinh bị vỡ và mất đi tính dẻo. Các đinh tán sau khi tán cần phải ép chặt tập bản thép lại, không làm tập bản thép bị phồng, đinh phải không được có khuyết tật và sau khi tán không được lỏng, mũ đinh không bị lệch, không khuyết, không bị nứt, bị bè chân đinh. Nếu không đảm bảo chất lượng thì phải chặt đinh ra và tán lại và khi tán búa không được bập vào tập bản thép. 1.4.3. LẮP VÀ XIẾT BULÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO Trước khi xiết bu lông phải làm sạch bề mặt và tạo nhám. Bulông cường độ cao làm việc theo nguyên lý ma sát nên làm sạch và tạo nhám bề mặt tiếp xúc rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số ma sát. Có thể làm sạch bề mặt bằng bàn chải sắt, phun cát, phun hạt gang hoặc bằng lửa. Mỗi phương pháp cho một hệ số ma sát khác nhau do vậy phương pháp làm sạch bề mặt là do thiết kế qui định. Tốt nhất là nên dùng phun cát hoặc phun gang. Phương pháp phun cát gây ô nhiễm môi trường nên ở các nước tiên tiến hiện nay ít dùng. Thời hạn bảo quản mặt tiếp xúc từ sau khi làm sạch đến lúc lắp bulông cường độ cao có ý nghĩa quan trọng . Quy phạm của các nước đều qui định thời hạn này. Thí dụ Pháp qui định 5 giờ, Đức 24 giờ còn ở Nga là 3 ngày đêm. Trong thời gian bảo quản tuyệt đối không để mặt tiếp xúc chịu mưa hoặc sương hoặc các chất bẩn nước bắn vào. Bulông cường độ cao cũng gồm bu lông, đai ốc và đệm. Bulông phải có chiều dài toàn bộ lớn hơn chiều dày các tấm bản 4cm. Đường kính lỗ lớn hơn đường kính bu lông thường là 2mm, sai số lỗ đinh -0.2mm và + 0.5mm. Trình tự lắp ráp bu lông cường độ cao như sau: Đầu tiên dùng con lói, số con lói xác định theo tính toán và không ít hơn 10% tổng số lỗ bu lông của mối nối. Sau đó lắp một số bu lông cường độ theo yêu cầu ép xít các tấm bản lại với nhau, thường lấy bằng 10% tổng số lỗ đinh của mối nối. Đến khi lắp toàn bộ,
  19. Môn học: Thi công Cầu đầu tiên lắp hết các chỗ trống, sau đó lắp các lỗ có con lói, lắp đến đâu tháo con lói đến đó. Với mỗi bu lông (kể cả 10% lắp theo yêu cầu ép chặt các tấm bản) có thể lắp theo trình tự: Lau sạch dầu mỡ ở bu lông, đai ốc, vòng nệm, vặn thử đai ốc trên suốt chiều dài răng của thân bu lông - giai đoạn đầu dùng cờ lê hơi ép vặn các bu lông đến khoảng 90% lực kéo cần thiết - cuối cùng dùng cờ lê lực xiết đến trị số thiết kế. Trình tự xiết các đinh theo thiết kế, thường ở mỗi bản nút xiết theo thứ tự từ giữa ra ngoài mép. Hình IV.1.16: Cấu tạo cờ lê lực 1. Tay đòn, 2. Pittong, 3. Buồng đầu, 4. Lực kế, 4. Tay cầm Để bu lông đạt được lực kéo như thiết kế cần phải dùng cờ lê để xiết ở giai đoạn cuối cùng. Mô men xoắn hay moment xiết do cờ lê lực sinh ra cần phải xác định trước và khống chế khi xiết. Có thể xác định mômen đó theo công thức sau: M= K.N.D Trong đó : M - Mômen xiết (Tm) K - hệ số xoắn, có thể lấy bằng 0,17 N - lực kéo cần thiết trong bu lông (T) D - Tay đòn (m) Sau khi xiết xong phải kiểm tra lại bằng cờ lê lực. Số bu lông cần kiểm tra lấy theo tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm hiện hành, cụ thể như sau: Nếu số lượng bu lông ở mối nối dưới năm con thì phải kiểm tra cả 100%, nếu từ 5 đến 20 con thì kiểm tra năm con, nếu lớn hơn 20 con thì phải kiểm tra 25% của tổng số. Nếu số bu lông kiểm tra có từ một con không đạt trở lên thì phải kiểm tra toàn bộ số bu lông còn lại của mối nối. Đánh dấu số bu lông không đạt để tránh bỏ sót khi xiết lại và đánh dấu số bu lông đã kiểm tra. Góc nghiêng của cờ lê lực khi kiểm tra không lớn hơn 10 đến 15o. Một số chú ý về xiết bu lông cường độ cao trong tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm GTVT
  20. Môn học: Thi công Cầu - Phương pháp làm sạch bề mặt phải theo đúng chỉ dẫn trong thiết kế, nếu không chỉ dẫn thì dùng phun cát. - Thời gian bảo quản mặt tiếp xúc tối đa là 3 ngày đêm. - Độ ẩm của cát phun không được lớn hơn 2%, cát phun dùng cát thạch anh khô, sạch nên dùng cỡ hạt 0,6 đến 2mm, hạt lớn nhất phải nhỏ hơn 2,5mm, lượng hạt nhỏ hơn hay bằng 0,5mm không vượt quá 6% - Khi xiết lắp bu lông vào lỗ còn trống và xiết ngay đến lực căng tiêu chuẩn. Khi thay vào vị trí con nói, sau khi rút con lói, lắp bu lông và xiết ngay đến lực căng tiêu chuẩn. Trong mọi trường hợp khi xiết bu lông không được để bu lông quay. - Lực căng trong bu lông bất kỳ trường hợp nào cũng phải đạt yêu cầu. Khi kiểm tra (sau 10 đến 15 ngày) mômen xoắn có thể đạt đến 120% mô men xoắn thiết kế. - Đối với con lói tính toán như đinh tán (chịu cắt và ép mặt là chủ yếu). - Mỗi bu lông phải có đủ hai vòng đệm ở phía đuôi và phía đầu bu lông. - Đặt vòng đệm phải đúng chiều theo quy định của nhà chế tạo. - Bulông đã xiết tới lực căng thiết kế không cho phép dùng lại cho một liên kết bu lông cường độ cao khác. - Phải thay thế tất cả các bu lông, đai ốc, vòng đệm có vết nứt, khuyết tật, cong vênh, hỏng ren. Sau khi xiết đủ lực đường ren còn phải thừa ra ngoài đai ốc ít nhất một vòng rèn và không nên quá 3 ren. 1.5. LẮP THỬ, ĐÁNH DẤU VÀ SƠN BẢO VỆ Sau khi các cấu kiện được chế tạo xong phải được đem lắp thử trên bãi của xưởng để phát hiện kịp thời các sai sót và khắc phục kịp thời. Trình tự lắp ráp ở bãi trên chồng nề cũng giống như lắp ráp tại chỗ nhịp cầu thép. Để lắp ráp các các cấu kiện ta dùng con lói và bu lông liên kết, lắp với tổng số 30% lỗ đinh liên kết. Khi kiểm tra dùng con lói kiểm tra, con lói này có đường kính nhỏ hơn đường kính con lói chuẩn 0.5mm. Lói kiểm tra phải qua được tất cả các lỗ đinh, nếu có lỗ nào sai lệch thì cần phải doa lại cho thẳng thành lỗ. Sau khi lắp hoàn chỉnh kết cấu trên bãi cần phải đánh dấu số thanh, đầu thanh và bản tiếp điểm bằng đinh thép khắc chìm vào bề mặt thép. Sau khi đánh dấu xong, tiến hành tháo rời ra và sơn bảo vệ sau đó lưu giữ hoặc chuyển ra ngoài công trường.
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2