Lượt xem: 221 Tác giả: Site Editor Thời gian xuất bản: 28-02-2026 Nguồn gốc: Địa điểm
Thực đơn nội dung
● Logic cấu trúc của các kết nối dầm hộp với cột
>> Tính liên tục của đường dẫn tải và phân bố ứng suất
>> Tại sao EVERCROSS BRIDGE lại ưu tiên độ chính xác?
● Phân tích so sánh các phương pháp kết nối: Hàn và bắt vít
>> A. Kết nối hàn toàn bộ: Đỉnh cao của sự liên tục về kết cấu
>> B. Kết nối bu-lông cường độ cao: Hiệu quả và độ tin cậy
● Kiến trúc bên trong: Vai trò của màng ngăn và chất làm cứng
>> Chất làm cứng mặt bích và web
● Kỹ thuật địa chấn nâng cao: Khái niệm 'Nút dẻo'
>> Tiêu chuẩn EVERCROSS về an toàn địa chấn
● Lắp đặt hiện trường và kiểm soát chất lượng trang web (SQC)
● Kỹ thuật tương lai của kết nối
● Những câu hỏi thường gặp và các câu hỏi liên quan đến kết nối cầu thép
>> 1. Tại sao liên kết giữa dầm hộp và cột dầm chữ I được coi là bộ phận quan trọng nhất của cầu?
>> 2. Làm cách nào để quyết định nên sử dụng kết nối hàn hay bắt vít cho dự án cầu của mình?
>> 3. Chức năng cụ thể của màng ngăn bên trong dầm hộp tại mặt tiếp giáp cột là gì?
>> 5. Các phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để đảm bảo chất lượng mối nối dầm – cột là gì?
Trong bối cảnh cơ sở hạ tầng toàn cầu hiện đại, tính toàn vẹn về cấu trúc của một cây cầu chỉ mạnh bằng mối nối yếu nhất của nó. Tại EVERCROSS BRIDGE, một nhà sản xuất hàng đầu của Trung Quốc được xếp hạng trong số ba công ty hàng đầu trong ngành, chúng tôi hiểu rằng giao điểm của dầm hộp dầm chữ I bằng thép và cột dầm chữ I là 'trái tim' của hệ thống chịu lực của cầu.
Hướng dẫn toàn diện này đi sâu vào các sắc thái kỹ thuật của việc kết nối dầm hộp dầm chữ I với cột dầm chữ I, khám phá cơ chế, thách thức chế tạo và các giải pháp sáng tạo nhằm đảm bảo tuổi thọ thiết kế 100 năm cho cầu đường cao tốc và đường sắt.
Để hiểu cách kết nối hai thành phần này, trước tiên người ta phải hiểu vai trò riêng lẻ của chúng. MỘT Dầm hộp dầm chữ I bằng thép được chọn vì độ cứng xoắn đặc biệt—khả năng chống lại lực xoắn do tải trọng giao thông lệch tâm hoặc gió gây ra. Ngược lại, cột dầm chữ I cung cấp hỗ trợ thẳng đứng, chống lại lực nén dọc trục lớn và các lực ngang từ hoạt động địa chấn hoặc giãn nở nhiệt.
Kết nối đóng vai trò là cổng chính để truyền tải. Khi một đoàn tàu hạng nặng hoặc một đoàn xe tải đi qua cầu, tải trọng thẳng đứng sẽ truyền qua các bản bụng dầm, vào nút liên kết và truyền xuống qua cột vào móng.
●Truyền mômen: Trong liên kết 'cứng' hoặc 'momen', mối nối phải có khả năng truyền mômen uốn. Điều này đòi hỏi sự chuyển tiếp liền mạch giữa mặt bích dầm và cột.
●Khả năng chịu cắt: Các bản bụng của cả dầm và cột phải được gia cố tại điểm nối để tránh hiện tượng 'làm tê liệt mạng' hoặc mất ổn định do cắt dưới áp lực cực lớn.
●Quản lý xoắn: Do dầm hộp là tiết diện kín và dầm chữ I là tiết diện hở nên điểm chuyển tiếp tạo ra trạng thái ứng suất phức tạp đòi hỏi các màng ngăn bên trong để 'đóng vòng' của lực.
Với kinh nghiệm của chúng tôi trong các dự án như Cầu Hồng Kông-Chu Hải-Macao và các dự án Sáng kiến Vành đai và Con đường khác nhau, chúng tôi nhận thấy rằng ngay cả độ lệch 2 mm tại điểm nối này cũng có thể dẫn đến ứng suất thứ cấp làm giảm tuổi thọ mỏi của cầu trong nhiều thập kỷ. Quy trình chế tạo của chúng tôi sử dụng phương pháp cắt CNC có độ chính xác cao và căn chỉnh dẫn hướng bằng laser để đảm bảo rằng mọi điểm kết nối đều hoàn hảo về mặt toán học.
Cuộc tranh luận về 'Hàn và bắt vít' là trọng tâm của kỹ thuật cầu. Sự lựa chọn phụ thuộc vào vị trí của dự án, sự sẵn có của lao động lành nghề và điều kiện môi trường trong quá trình lắp đặt.
Hàn là phương pháp được ưa chuộng cho những cây cầu đòi hỏi độ cứng tối đa và vẻ ngoài bóng bẩy, tinh gọn.
●Mối hàn rãnh xuyên hoàn toàn: Chúng được sử dụng để nối các mặt bích dày của dầm hộp trực tiếp với cột hoặc tấm nắp chuyển tiếp. Những mối hàn này đảm bảo rằng hai thành phần hoạt động như một miếng thép nguyên khối duy nhất.
●Quản lý nhiệt: Một trong những thách thức lớn nhất khi hàn các tấm thép dày (thường vượt quá 50mm ở các cầu lớn) là quản lý 'Vùng ảnh hưởng nhiệt' (HAZ). Nếu không làm nguội từ từ và đều, thép có thể trở nên giòn.
●Ưu điểm: Khả năng chống mỏi vượt trội, không có nguy cơ bị lỏng do rung và tính thẩm mỹ vượt trội.
●Nhược điểm: Yêu cầu thợ hàn được chứng nhận có tay nghề cao và Kiểm tra không phá hủy 100% (NDT) tại chỗ, điều này có thể phụ thuộc vào thời tiết.
Trong nhiều dự án quốc tế, đặc biệt là những dự án do CCCC quản lý ở vùng sâu vùng xa, bu lông kẹp ma sát cường độ cao (HSFG) là tiêu chuẩn.
●Cơ chế hoạt động: Không giống như bu lông tiêu chuẩn, bu lông HSFG không phụ thuộc vào độ bền cắt của thân bu lông. Thay vào đó, chúng được siết chặt đến một lực căng cụ thể tạo ra ma sát lớn giữa các tấm được kết nối. Tải trọng được truyền qua ma sát này.
●Tấm nối và bản giằng: Các tấm này 'kẹp' các bộ phận của dầm và cột, cung cấp đường dự phòng để truyền tải.
●Ưu điểm: Lắp ráp tại hiện trường nhanh hơn, kiểm soát chất lượng dễ dàng hơn (sử dụng cờ lê lực) và hiệu suất tốt hơn trong môi trường khó hàn tại chỗ.
●Nhược điểm: Yêu cầu kiểm tra thường xuyên độ căng của bu lông và thêm 'số lượng lớn' vào hình dáng trực quan của kết nối.
Thông số kỹ thuật |
Mối hàn (cứng) |
Khớp bắt vít (Ma sát-Grip) |
Hiệu suất địa chấn |
Superior (với thiết kế độ dẻo thích hợp) |
Tốt (cho phép tiêu tán năng lượng nhỏ) |
Tốc độ cài đặt |
Trung bình đến chậm |
Cao |
Cần bảo trì |
Thấp (Tập trung ăn mòn) |
Trung bình (Tập trung kiểm tra độ căng) |
Chống mỏi |
Cao (Dòng chảy căng thẳng mượt mà) |
Trung bình (Nồng độ ứng suất tại lỗ) |
Mối liên hệ giữa dầm hộp dầm chữ I và cột dầm chữ I không chỉ là vấn đề bên ngoài. Điều kỳ diệu thực sự xảy ra bên trong dầm hộp. Tại EVERCROSS BRIDGE, chúng tôi chuyên về lắp ráp bên trong phức tạp cần thiết để làm cho các mối nối này ổn định.
Bên trong dầm hộp, chính xác ở vị trí tiếp giáp với cột, chúng tôi lắp đặt một 'Màn chịu lực'. Đây là một tấm dày bên trong đóng vai trò là cầu nối giữa các thành bên của dầm.
●Căn chỉnh: Vách ngăn phải được căn chỉnh hoàn hảo với các mặt bích của cột. Nếu căn chỉnh lệch dù chỉ vài mm, tải trọng thẳng đứng sẽ 'đục' qua tấm đáy của dầm thay vì được đỡ bởi màng ngăn.
●Hố ga và lối vào: Để cho phép kiểm tra và bảo trì trong tương lai, các màng này phải có 'hố ga'. Tuy nhiên, việc cắt một lỗ trên tấm chịu lực sẽ làm giảm độ bền của nó. Các kỹ sư của chúng tôi sử dụng Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để xác định hình dạng và cốt thép tối ưu cho các cổng truy cập này.
Để ngăn chặn các tấm thép mỏng của dầm khỏi bị oằn (hiệu ứng 'đóng hộp dầu')), các thanh gia cường dọc và ngang được hàn vào các bề mặt bên trong. Trong vùng liên kết, các thanh tăng cứng này thường được tăng gấp đôi hoặc dày hơn để chịu được 'Phản lực' từ cột. Chúng tôi sử dụng cánh tay hàn robot để đảm bảo các thanh gia cố bên trong này có mối hàn xuyên sâu vì chúng thường là nơi đầu tiên xuất hiện vết nứt mỏi trên những cây cầu cũ.
Đối với những cây cầu nằm trong vùng có động đất, kết nối không chỉ phải chắc chắn—nó còn phải 'thông minh'. Tuân theo triết lý thiết kế được CREC và PowerChina sử dụng ở các khu vực có nhiều địa chấn, chúng tôi triển khai nguyên tắc Cột Mạnh-Dầm Yếu.
Trong một trận động đất lớn, chúng tôi muốn cây cầu tồn tại ngay cả khi nó bị hư hại. Để đạt được điều này, kết nối được thiết kế để duy trì tính đàn hồi, trong khi các 'cầu chì' cụ thể trong dầm được phép uốn cong.
●Phần dầm giảm (RBS): Bằng cách thu hẹp một cách chiến lược một phần nhỏ của mặt bích dầm gần liên kết cột (thiết kế 'Dogbone')), chúng tôi buộc bất kỳ biến dạng dẻo tiềm tàng nào xảy ra ở đó, cách xa các mối hàn quan trọng ở mặt cột.
●Giang giằng bên: Chúng tôi cung cấp thêm khả năng chống mất ổn định ngang-xoắn tại điểm kết nối, đảm bảo rằng khi cầu lắc lư, mối nối dầm với cột không 'cuộn' hoặc xoắn ra khỏi vị trí thẳng hàng.
Mỗi bộ phận cầu chúng tôi sản xuất cho các vùng địa chấn đều trải qua thử nghiệm ứng suất mô phỏng. Bằng cách sử dụng thép có độ dẻo cao như Q355D hoặc Q420qD, có thể chịu được biến dạng đáng kể trước khi nứt gãy, chúng tôi cung cấp thêm một lớp an toàn cho cơ sở hạ tầng công cộng.
Kết nối cuối cùng diễn ra tại chỗ, thường trong điều kiện thời tiết khó khăn. Một giao thức cài đặt chuyên nghiệp là rất quan trọng.
●Nâng và định vị: Dùng cần trục hạng nặng hạ dầm hộp xuống cột. 'Chốt định vị' tạm thời được sử dụng để dẫn dầm vào vị trí chính xác.
●Giám sát môi trường: Đối với các kết nối hàn, nhiệt độ và độ ẩm phải nằm trong giới hạn nghiêm ngặt. Nếu trời quá lạnh, chúng tôi sử dụng phương pháp gia nhiệt cảm ứng để làm nóng trước thép đến 100°C-150°C để ngăn ngừa hiện tượng nứt hydro.
●Ứng lực cho các mối nối bắt vít: Đối với các kết nối bắt vít, chúng tôi sử dụng quy trình siết chặt hai giai đoạn. 'Snug-Tight ban đầu' đảm bảo các tấm tiếp xúc với nhau, sau đó là 'Sức căng cuối cùng' bằng cách sử dụng cờ lê thủy lực đã hiệu chỉnh để đạt hệ số k (lực kẹp) cần thiết.
●Kiểm tra lần cuối (Quy tắc vàng): Mọi kết nối đều được kiểm tra bởi bên thứ ba. Chúng tôi sử dụng:
Kiểm tra siêu âm (UT): Để xem bên trong mối hàn xem có lỗ chân lông hoặc xỉ ẩn nào không.
Kiểm tra hạt từ tính (MPI): Để kiểm tra các vết nứt bề mặt cực nhỏ.
Liên kết giữa dầm hộp dầm chữ I bằng thép và cột dầm chữ I là một kiệt tác của kỹ thuật hiện đại. Nó đại diện cho sự cân bằng hoàn hảo giữa sức mạnh thô và độ chính xác toán học. Tại EVERCROSS BRIDGE, sứ mệnh của chúng tôi là cung cấp cho ngành xây dựng toàn cầu các bộ phận giúp tạo nên những kết nối này.
Bằng cách kết hợp năng lực sản xuất khổng lồ của chúng tôi với các tiêu chuẩn khắt khe của các doanh nghiệp trung ương hàng đầu của Trung Quốc, chúng tôi đảm bảo rằng mọi cây cầu chúng tôi giúp xây dựng—dù bắc qua một con sông ở Đông Nam Á hay vượt núi ở Châu Phi—đều được xây dựng để tồn tại lâu dài.
Mối liên hệ này là 'tiêu điểm' của mọi lực kết cấu. Dầm hộp chịu tải xoắn và tải trọng dọc lớn, trong khi cột dầm chữ I quản lý lực nén dọc. Mối nối nơi chúng gặp nhau phải tạo điều kiện cho 'đường tải' liền mạch. Nếu kết nối này được thiết kế hoặc chế tạo kém, nó sẽ tạo ra nút cổ chai do ứng suất, dẫn đến nứt do mỏi hoặc mất ổn định cấu trúc. Kỹ thuật có độ chính xác cao tại nút này đảm bảo cây cầu có thể chịu được lưu lượng giao thông đông đúc và áp lực môi trường trong nhiều thập kỷ.
Sự lựa chọn phụ thuộc vào ba yếu tố chính: điều kiện địa điểm, độ cứng yêu cầu và tốc độ lắp đặt.
●Các kết nối hàn mang lại độ cứng tối đa và vẻ ngoài gọn gàng hơn, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các cây cầu hoặc nhịp đô thị nơi độ rung phải được kiểm soát chặt chẽ. Tuy nhiên, chúng đòi hỏi thời tiết hoàn hảo và lao động có tay nghề cao tại chỗ.
●Các kết nối bắt vít (sử dụng bu lông kẹp ma sát cường độ cao) được ưa chuộng để lắp ráp nhanh và các dự án ở vùng sâu vùng xa hoặc khí hậu khắc nghiệt. Chúng dễ kiểm tra và thay thế hơn nhưng cần nhiều thép hơn cho các tấm nối và miếng đệm.
Vách ngăn bên trong là một tấm thép chịu lực nặng được hàn bên trong dầm hộp thẳng hàng với các mặt bích của cột dầm chữ I. Nhiệm vụ chính của nó là phân phối phản lực thẳng đứng từ cột lên toàn bộ mặt cắt ngang của dầm. Nếu không có màng ngăn, tấm đáy mỏng của dầm hộp có thể sẽ bị vênh hoặc 'đục xuyên' dưới áp lực tập trung của cột. Nó cũng duy trì hình dạng chữ nhật của dầm hộp, ngăn ngừa biến dạng xoắn.
Ở những vùng dễ xảy ra động đất, mục tiêu là ngăn cầu bị sập bằng cách kiểm soát nơi xảy ra hư hỏng. Chúng tôi thiết kế kết nối sao cho cột vẫn đàn hồi (không bị hư hại) trong khi dầm được phép tiêu tán năng lượng thông qua 'sự chảy có kiểm soát.'. Điều này thường đạt được bằng cách sử dụng thiết kế Tiết diện dầm giảm (RBS) hoặc 'Dogbone', trong đó mặt bích của dầm hơi thu hẹp gần kết nối. Điều này đảm bảo rằng nếu cầu bị quá tải, dầm sẽ uốn cong an toàn ra khỏi mối nối quan trọng, giữ nguyên kết cấu đỡ chính.
Tại EVERCROSS BRIDGE, chúng tôi sử dụng giao thức kiểm soát chất lượng nhiều lớp. Đối với các mối hàn, Kiểm tra siêu âm (UT) là tiêu chuẩn vàng để phát hiện các khuyết tật bên trong như xỉ hoặc thiếu nhiệt hạch. Kiểm tra hạt từ tính (MPI) được sử dụng để tìm các vết nứt bề mặt cực nhỏ. Đối với các mối nối bắt vít, chúng tôi sử dụng cờ lê mô-men xoắn thủy lực đã được hiệu chỉnh để đảm bảo Lực kẹp đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế. Ngoài ra, chúng tôi thường thực hiện lắp ráp thử tại nhà máy, trong đó các bộ phận thực tế được lắp sẵn để đảm bảo không có lỗi trước khi chúng đến công trường.
