Hướng dẫn cầu thép tiền chế: Loại, thiết kế, chế tạo và lắp dựng

Cầu thép đúc sẵn là cầu vượt có cấu trúc thượng tầng bằng thép được sản xuất theo mô-đun bên trong xưởng chế tạo, sau đó được vận chuyển đến công trường và nâng lên, bắt vít hoặc hàn vào vị trí cuối cùng. Ý tưởng rất đơn giản nhưng nó thay đổi hầu hết mọi thứ về cách thức vận hành của một dự án cầu: một chiếc cần cẩu thực hiện công việc nặng nhọc, sự chậm trễ do thời tiết giảm xuống và con đường có thể bị đóng cửa trong nhiều ngày thay vì nhiều tháng.

Nhóm của chúng tôi đã sản xuất các bộ phận thép có độ chính xác cao ở Vô Tích từ năm 2009 và công việc thép cầu trải qua hầu hết những gì chúng tôi làm, từ dầm hộp thép trong các hợp đồng đường cao tốc đến các kênh vượt kênh và các nhịp dẫn tại các nhà máy điện. Bạn có thể đọc thêm về nền tảng của chúng tôi về chế tạo thép có độ chính xác cao nếu bạn muốn có hình ảnh đầy đủ. Một bài học được lặp lại ở mọi dự án: cầu đúc sẵn sẽ diễn ra suôn sẻ khi các quyết định chế tạo và quy hoạch địa điểm được thực hiện cùng nhau chứ không phải lần lượt. Hướng dẫn này bao gồm các hệ thống có sẵn, các lựa chọn thúc đẩy chi phí và tiến độ cũng như các câu hỏi nên hỏi nhà chế tạo trước khi bạn đặt hàng.

Cầu thép tiền chế thực sự bao gồm những gì

Việc chế tạo sẵn không chỉ bao gồm một cặp dầm. Tùy thuộc vào hệ thống và mức độ mà chủ sở hữu muốn đóng gói, việc giao hàng có thể bao gồm:

• Các mô đun kết cấu thượng tầng: dầm chính hoặc giàn, khung ngang, giằng và tấm nối
• Các thành phần của sàn: tấm sàn thép, ván bê tông đúc sẵn hoặc ván khuôn cố định
• Hạng mục kết cấu phụ: trụ thép đúc sẵn, mũ trụ và các chi tiết liên kết cọc
• Các bộ phận lắp đặt: vòng bi, khe co giãn, lan can, bậc thoát nước và lối vào

Vì việc cắt, khoan, hàn và phủ diễn ra dưới mái che nên xưởng có thể kiểm soát những gì mà địa điểm không thể: độ ẩm, nhiệt độ, vị trí hàn và dung sai kích thước. Các lỗ được khoan khớp, các bộ phận được lắp thử và mỗi mô-đun đều được đánh dấu các điểm nâng và trình tự vận chuyển phù hợp với kế hoạch lắp dựng được lập ra từ nhiều tuần trước đó.

Tại sao việc chế tạo sẵn lại thay đổi chi phí và tiến độ

Việc xây dựng cầu tăng tốc là lý do thông thường mà chủ sở hữu lần đầu tiên hỏi về thép đúc sẵn, nhưng lợi ích đạt được vượt xa tốc độ. Bảng dưới đây tóm tắt cách so sánh cầu vượt bằng thép đóng gói với cầu bê tông đúc tại chỗ thông thường có nhịp tương đương.

Mô hình nhất quán: cửa hàng tiếp thu công việc chậm, nhạy cảm với thời tiết và trang web chỉ giữ lại những nhiệm vụ thực sự phải diễn ra ở đó.

Các loại hệ thống cầu thép tiền chế phổ biến

Bảng điều khiển mô-đun và cầu giàn

Hệ thống bảng điều khiển và giàn được lắp ráp từ các bộ phận bắt vít tiêu chuẩn và có thể được xử lý bằng cần cẩu nhỏ hoặc ở những địa điểm xa, bởi đội tay có con lăn phóng. Chúng phù hợp với các tuyến đường vòng tạm thời, các tuyến thay thế khẩn cấp sau lũ lụt hoặc hỏa hoạn và các lối giao cắt cố định ngắn, nơi việc mở cửa trở lại nhanh chóng quan trọng hơn là hình thức thiết kế riêng. Ưu điểm lớn của chúng là có thể tái sử dụng: khi đi đường vòng xong, cầu được tháo dỡ, kiểm tra và cất giữ cho công việc tiếp theo.

Nhịp dầm tấm và nhịp dầm hộp

Đối với các điểm giao cắt cố định trên đường cao tốc, dầm thép hàn và dầm hộp thép vẫn là phương tiện chính. Dầm được chế tạo thành các đoạn có kích thước phù hợp với giới hạn vận chuyển, sau đó được ghép tại chỗ bằng các mối nối ngoài trời bằng bu lông hoặc hàn. Phần hộp là sự lựa chọn tự nhiên cho các nhịp dài hơn, các đường cong và độ sâu xây dựng nông, đồng thời chúng hoạt động tốt ở những nơi cả độ xoắn và tính thẩm mỹ đều quan trọng. Nếu bạn muốn xem một khoảng như vậy được đóng gói như thế nào, chúng tôi Nghiên cứu điển hình về dầm hộp thép Fengxin Express Line Hoàn thành vào năm 2017, trường hợp này trình bày một dầm hộp thép ba ô đơn hộp dành cho đường cao tốc, với mặt cầu rộng và chiều sâu kết cấu nhỏ gọn. Xem sản phẩm → cho thấy một dầm hộp thép được chế tạo cho hợp đồng đường cao tốc.

Hệ thống sàn và composite đúc sẵn

Công việc trên boong thường là nút thắt cuối cùng còn sót lại trong một dự án có tốc độ nhanh. Các tấm sàn bê tông đúc sẵn, sàn lưới thép và ván khuôn thép cố định di chuyển vào nhà máy hoặc bãi đúc gần đó. Sau đó, các dầm thép sẽ hoạt động liên hợp với mặt cầu hoàn thiện thông qua các đầu nối cắt, giúp giữ cho kết cấu nhẹ trong khi vẫn giữ được độ cứng khi chịu tải trọng giao thông.

Từ vẽ đến lắp dựng: Quy trình diễn ra như thế nào

Hầu hết các dự án cầu thép đều tuân theo trình tự giống nhau và biết được điều đó sẽ giúp bạn lên kế hoạch đóng cửa một cách thực tế.

1. Phối hợp thiết kế và bản vẽ thi công, nơi cố định các chi tiết căn chỉnh, độ cong, mối nối và kết nối
2. Mua sắm vật liệu, với các loại tấm và chứng chỉ nhà máy có thể truy nguyên được cho từng thành viên
3. Chế tạo và hàn các đồ gá lắp, với thử nghiệm không phá hủy trên các mối nối quan trọng
4. Lắp ráp thử các mô-đun chính để xác nhận sự phù hợp trước khi bất cứ thứ gì được chất lên xe tải
5. Chuẩn bị bề mặt và phủ, thường là phun cát, sau đó là hệ thống giàu kẽm hoặc song công
6. Lập kế hoạch vận chuyển, cân bằng kích thước và trọng lượng mô-đun với giấy phép đường bộ và khả năng tiếp cận địa điểm
7. Lắp dựng tại công trường bằng cần cẩu, phương tiện vận chuyển hoặc máy hạ thủy, sau đó là công đoạn bắt vít và căn chỉnh cuối cùng
8. Kiểm tra, sửa chữa lớp sơn và bàn giao kèm hồ sơ hoàn công

Bước sáu là nơi nhiều người mua lần đầu bị phát hiện. Một mô-đun hoàn hảo trong cửa hàng vẫn có thể không thể vận chuyển được trên một con đường vào hẹp. Công việc thép chi tiết là nơi những hạn chế đó được giải quyết trên giấy. Nếu bạn muốn có cái nhìn sâu hơn về giai đoạn đó, ghi chú của chúng tôi về Bản vẽ và chi tiết kết cấu thép giải thích tài liệu tốt trông như thế nào.

Các địa điểm ở xa khuếch đại mọi quyết định này, đặc biệt khi các mô-đun phải băng qua một con kênh hoặc được nâng lên khỏi nhà máy đang vận hành. Công việc của chúng tôi trên một Cầu tiếp cận vượt kênh của nhà máy điện Bangladesh Dự án này ghi lại một cây cầu tiếp cận một nhịp dài 42 mét cho một nhà máy điện ở Bangladesh, minh họa khả năng phối hợp nâng hạ và tiếp cận băng qua kênh. Xem sản phẩm → minh họa cách phối hợp tiếp cận, nâng hạ và trình tự trong khoảng thời gian tiếp cận nhà máy điện.

Các câu hỏi cần giải quyết trước khi bắt đầu chế tạo

Trả lời những điều này sớm tiết kiệm được nhiều tuần thiết kế lại sau:

• Hình học nhịp, nghiêng và ngang, bao gồm bất kỳ độ cong nào
• Tải trọng thiết kế, loại mỏi và tuổi thọ yêu cầu
• Yêu cầu về khoảng trống dọc và ngang
• Loại móng, vị trí cọc và giả định độ lún
• Kích thước và trọng lượng mô-đun tối đa được phép theo tuyến vận chuyển
• Công suất cần cẩu, bán kính làm việc hoặc liệu việc hạ thủy có phải là lựa chọn duy nhất hay không
• Môi trường ăn mòn và hệ thống lớp phủ mà nó ám chỉ
• Loại khe co giãn, vòng bi và các chi tiết thoát nước
• Mở rộng trong tương lai, giao cắt tiện ích và truy cập kiểm tra

Bảo vệ chống ăn mòn và hiệu suất lâu dài

Cầu thép tồn tại lâu dài như hệ thống bảo vệ của chúng. Mạ kẽm nhúng nóng thường dùng cho các cấu trúc mô-đun và nhịp ngắn và có thể được kết hợp với lớp sơn phủ ngoài trong hệ thống song công, nơi có vấn đề về bề ngoài hoặc tiếp xúc với hóa chất. Đối với các nhịp dài hơn, bề mặt được làm sạch bằng phun nổ với lớp sơn lót kẽm và hệ thống sơn nhiều lớp thường được chỉ định, với thép chịu thời tiết là một lựa chọn trong môi trường khí quyển thích hợp. Điều quan trọng không kém là chi tiết: đường thoát nước không đọng nước, các kết nối bắt vít bịt kín và lịch trình bảo trì bao gồm cả việc sửa chữa những hư hỏng của lớp phủ sau khi lắp dựng.

Cầu thép tiền chế ở đâu phù hợp nhất

• Thay thế các cầu đường nông thôn và huyện đã xuống cấp
• Đường vòng và các công trình tạm thời trong quá trình tái thiết đường cao tốc
• Đường ngang khẩn cấp sau lũ lụt, lở đất hoặc hỏa hoạn
• Việc vượt sông và kênh nơi việc đóng cửa lâu dài là không thể chấp nhận được
• Cầu đường sắt, cầu đi bộ và cầu tiện ích có lối đi chặt chẽ
• Cầu dẫn vào nhà máy điện và công nghiệp bên trong khu vực vận hành

Những điểm giao cắt nhỏ cũng được hưởng lợi như những điểm giao cắt lớn vì chi phí cố định của việc huy động đội ngũ công trường cao hơn tương ứng. Một cây cầu sông khiêm tốn được cung cấp dưới dạng một số đơn vị đúc sẵn có thể được lắp đặt trong một ngày làm việc, vì chúng tôi Cầu đường Tashan bắc qua sông Xinlai Hoàn thành vào năm 2016, cây cầu vòm hình ống thép hai nhịp này là cây cầu thép đầu tiên được phê duyệt công khai của Quận Laian, minh họa cho việc áp dụng cơ sở hạ tầng địa phương. Xem sản phẩm → về một cây cầu đường bộ bắc qua sông Xinlai chứng tỏ.

Lựa chọn đối tác chế tạo

Nhà chế tạo bạn chọn có nhiều ảnh hưởng đến kết quả hơn bất kỳ quyết định thiết kế đơn lẻ nào. Đáng kiểm tra:

• Khả năng chi tiết nội bộ thay vì bản vẽ thuê ngoài
• Tài liệu về dung sai và quy trình thử nghiệm không phá hủy
• Bằng chứng về việc lắp ráp thử nghiệm trên các cấu trúc có thể so sánh được
• Có kinh nghiệm lập kế hoạch vận chuyển và lắp dựng, không chỉ sản xuất thép
• Cơ sở sơn phủ và quy trình sửa chữa rõ ràng đối với hư hỏng tại công trường
• Tài liệu tham khảo dự án trong môi trường tương tự, bao gồm cả công việc ở nước ngoài

Người chế tạo tranh luận với bạn về kích thước mô-đun vì đường vào hoặc hỏi về vị trí cần trục trước khi báo giá, thường là người sẽ thực hiện việc đóng cửa sổ.

Cầu thép đúc sẵn không phải là giải pháp cho mọi cầu vượt, nhưng ở những nơi khả năng tiếp cận bị hạn chế, thời gian đóng cửa tốn kém hoặc thời tiết khiến việc đổ bê tông bị trì hoãn, chúng rất khó bị đánh bại. Cấu trúc được quyết định tại xưởng từ rất lâu trước khi cần cẩu đến, vì vậy người chế tạo, nhà thiết kế và nhóm công trường trao đổi với nhau càng sớm thì quá trình lắp đặt sẽ càng suôn sẻ. Hãy cung cấp cho chúng tôi khoảng thời gian, hạn chế truy cập và thời hạn đóng của bạn và chúng tôi sẽ cho bạn biết một cách trung thực điều gì là khả thi.