Xemtailieu Tải về Máy ép cọc thủy lực (kèm bản vẽ)
CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP CỌC TĨNH 1.1.Giới thiệu chung. Trong xây dựng,đóng cọc là một trong những công đoạn hầu như không thể thiếu để gia cố nền móng trước khi thi công công trình.Các công trình càng lớn bao nhiêu thì yêu cầu nền móng của nó càng phải vững chắc bấy nhiêu.Tuỳ theo điều kiện địa chất và qui mô công trình mà người ta tính toán thiết kế ,lựa chọn loại cọc cho phù hợp.Cọc có nhiều cỡ,nhiều loại khác nhau:Cọc nhỏ có thể làm bằng tre gỗ,cọc lớn làm bằng thép,bê tông cốt thép.ở nước ta hiện nay,trong xây dựng công trình ,nhất là công trình cảng,nhà cao tầng đã sử dụng những cọc ống thép,bê tông cốt thép lớn,chiều dài lên đến 40m,khối lượng đến 30 tấn. Trừ các loại cọc nhỏ có thể đóng bằng phương pháp thủ công,còn tất cả các loại cọc có chiều dài và khối lượng lớn đều phải dùng đến thiết bị chuyên dùng mà ở đây ta gọi là máy đóng cọc để thi công.Hiện nay ở nước ta có rất nhiều loại máy để thi công nền móng như:Máy khoan cọc nhồi, máy búa Diezel, máy búa Hơi,máy búa rung động,máy ép cọc Tĩnh... Mỗi loại máy có những ưu nhược điểm khác nhau.Tuỳ theo điều kiện địa lý,điều kiện xã hội,và yêu cầu thi công để lựa chọn loại máy thi công cho phù hợp. Do yêu cầu hay mục đích mà có những công trình được xây dựng bên cạnh các công trình khác hoặc gần nơi sinh hoạt của người dân.Với điều kiện như vậy,thì trong quá trình thi công nền móng cho các công trình này,việc đảm bảo an toàn cho các công trình bên cạnh cũng như việc đảm bảo môi trường sống,sức khoẻ cho người dân ở xung quanh là một yêu cầu quan trọng. Để đáp ứng được yêu cầu trên thì có hai loại máy được sử dụng để thi công nền móng các công trình này,đó là:Máy ép cọc tĩnh và máy khoan cọc nhồi. Tuy nhiên đối với khoan cọc nhồi,do chi phí giá thành quá đắt cùng với việc khó kiểm tra chất lượng cọc nên loại này chỉ sử dụng với những loại cọc có đường kính lớn (>400 mm).Còn với những loại cọc có đường kính (200-400 mm) thì người ta sẽ sử dụng máy ép cọc tĩnh (máy ép cọc thuỷ lực). 1.2.Các phương pháp đóng cọc: Hiện nay có nhiều phương pháp để đóng cọc,mỗi phương pháp sử dụng một loại máy riêng.Dựa theo nguyên lý làm việc,máy đóng cọc được chia ra ba loại chính:Va đập ,rung và ép. 1.2.1.Phương pháp va đập: Nguyên lý của phương pháp này là dùng lực va đập tác dụng lên đầu cọc cọc được đóng xuống nhờ lực này. Máy dùng thi công theo phương pháp này:Búa hơi ,búa máy Diezel,búa thuỷ lực... phương pháp này có đặc điểm là gây lực xung kích lớn, có tiếng ồn lớn do va đập. a.Búa hơi nước: Sử dụng năng lượng hơi nước hoặc không khí nén Quả búa hơi được chia làm hai loại:Quả búa tác động đơn và quả búa tác động kép. ở quả búa tác động đơn ,cọc được ấn vào nền do năng lượng rơi tự do của đầu búa tác dụng trực tiếp lên cọc,năng lượng của đầu búa hoặc không khí nén chỉ dùng để nâng đầu búa lên cao. Trong quả búa tác động kép năng lượng của hơi nước hoặc không khí nén không những dùng để nâng đầu búa lên cao mà còn có tác dụng đẩy nhanh chúng rơi xuống đầu cọc. b.Búa máy Diezel: Búa máy Diezel làm việc theo nguyên lý động cơ đốt trong hai thì.Theo cấu tạo chúng được chia làm hai loại:Loại ống dẫn và loại thanh dẫn. Búa máy loại ống dẫn dùng để đóng cọc thép hoặc cọc bê tông cốt thép,do cấu tạo đặc biệt:Tỷ số nén thấp(=15),hành trình của piston lớn nên khả năng tạo ra lực xung kích khi đóng cọc lớn,ngoài ra quá trình cháy hỗn hợp nhiên liệu xảy ra ngay sau khi đầu piston đập vào đầu búa do đó quá trình cháy sẽ tạo thêm xung lực ấn cọc vào nền. Búa máy loại thanh dẫn có tỷ số nén cao (=30) sử dụng bơm nhiên liệu có áp lực cao,dùng để đóng cọc gỗ và cọc bê tông cốt thép loại nhỏ. c.Búa máy thuỷ lực: Búa máy thuỷ lực làm việc dưới áp lực của chất lỏng công tác(thường là dầu thuỷ lực) có áp suất lớn từ(10-30 Mpa). Búa máy thuỷ lực được chia làm hai loại:Loại đơn động và loại song động. ở búa máy đơn động ,chất lỏng công tác làm nhiệm vụ nâng đầu búa lên cao,sau đó để rơi tự do. Trong quả búa song động,ngoài nhiệm vụ nâng đầu búa lên cao chất lỏng công tác còn tác dụng làm đầu búa rơi nhanh xuống đầu cọc. 1.2.2.Phương pháp gây rung: Nguyên lý của phương pháp này là dùng lực rung động làm giảm lực bám của đất với cọc,cọc được đóng xuống nhờ trọng lượng bản thân búa và cọc.Máy dùng thi công theo phương pháp này là búa máy rung động. Máy búa rung được sử dụng rộng rãi trong đóng cọc,đặc biệt chúng làm việc rất hiệu quả trên nền cát tơi xốp,ở những địa hình chật hẹp,chen cấy,nhất là khi đóng cọc cát gia cố nền. Mọi quả búa rung đều được cấu tạo từ hai bộ phận cơ bản:Bộ gây rung và thiết bị liên kết giữa quả búa và đầu cọc. Bộ gây rung là bộ phận tạo ra rung dộng,dao động được tạo ra do lực li tâm khi động cơ điện hoặc động cơ đốt trong qua các bộ truyền cơ khí (bánh răng,dây đai hoặc xích) quay các khối lệch tâm.Đặc tính của các dao động này phụ thuộc vào mô men lệch tâm,tốc độ quay các khối lệch tâm,tổng khối lượng toàn hệ thống tham gia dao động và cả đặc tính cơ lý của nền đất. Những thông số cơ bản của quả búa là:Lực rung,tần số và biên độ dao động. Lực rung là thông số cơ bản nhất của quả búa,trị số của nó phụ thuộc vào mômen lệch tâm và tốc độ quay của các khối lệch tâm. Biên độ dao động giữ vai trò quyết định.Khi quả búa làm việc,toàn hệ thống dao động,nếu biên độ dao động thẳng đứng tại vị trí tiếp xúc giữa cọc và nền không lớn hơn biến dạng đàn hồi của nền,cọc không thể nhấn vào nền. Tần số dao động ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả quá trình đóng cọc,khi tần số dao động thấp( 150/4 = 37,5 tấn = 37,5 . 104(N) P2 c 37,5.10 4 A1 P1 P1 = 16MPa = 16N/mm2 Nếu áp lực công tác của dầu P2 = 0,6MPa = 0,6N/mm2 Hiệu suất cơ khí cua xy lanh c = 0,96 Hệ số cấu tạo xy lanh A1 37,5.10 4 P P1 2 D D c A1 1,6 A2 .D 2 4 37,5.10 4 P P1 2 4.37,5.10 4 P2 c . P1 4.37,5.10 4 0,6 .0,96 3,14.16 1,6 178,4(mm) c Như vậy để thiết kế ta có thể chọn xy lanh có đường kính pis tông D = 200mm 2.1.4. Đánh giá phương án: 2.1.4.1. Ưu điểm của phương án: - Đường kính xy lanh D = 200(mm) nên xy lanh loại này dễ tìm mua. - Việc bố trí xy lanh lấp vào trong nên kết cấu vững chắc không có phản lực gây bó biến dạng khung tĩnh (02) - Việc lắp dựng đơn giản không phải căn chỉnh. Trong quá trình sử dụng việc dịch chuyển giàn ép trên dầm dọc, dầm ngang được thực hiện đơn giản. 2.1.4.2. Nhược điểm của phương án: - Chế tạo dầm dọc, dầm ngang phức tạp hơn tốn kém hơn. - Khó khăn cho việc chăm sóc bảo dưỡng hệ xy lanh -Bố trí đường dầu phức tạp hơn. 2.2. Phương án 2: 2.2.1. Đặc điểm cấu tạo máy ép như hình vẽ 4: 01 02 03 04 05 06 11 07 08 09 CÊu t¹o 01:khung Truî t 03:§èi Träng 05:HÖXi Lanh (4xi lanh) 07:DÇm Ngang 09:Xµ ngang 11:Thang leo 10 02:Khung TÜnh 04:VÝt Me 06:Quang Treo 08:DÇm Däc 10:Thanh cµi Hình 4 2.2.2.Đặc điểm: -Sử dụng 4 xy lanh - Liên kết quang treo - Xy lanh lấp vào trong 2.2.3. Sơ bộ tính toán cho máy: Việc sử dụng 4 xy lanh nên tương tự như phương án 1 ta có thể sử dụng xy lanh có đường kính D = 200(mm) 2.2.4. Đánh giá phương án thiết kế: 2.2.4.1. Ưu điểm phương án: - Xy lanh có đường kính chọn dễ tìm mua - Việc bố trí xy lanh lấp vào trong nên kết cấu vững chắc. Không có phản lực gây bó biến dạng. - Dầm dọc, dầm ngang chế tạo đơn giản hơn. 2.2.4.2. Nhược điểm phương án: - Khó khăn cho việc bảo dưỡng sửa chữa hệ xy lanh -Bố trí đường dầu phức tạp. 2.3. Phương án 3: 2.3.1. Đặc điểm cấu tạo: như trên hình vẽ 5 2.3.2. Đặc điểm máy: - Sử dụng 2 xy lanh - Sử dụng bu lông liên kết. - Bố trí xy lanh hở ngoài. 2.3.3. Sơ bộ tính toán máy thiết kế: Máy ép cọc sử dụng 2 xy lanh để đẩy được yêu cầu. T1 150 4 75 tÊn 75.10 (N ) 2 4.75.104 D P . P1 2 c 01 02 03 04 05 06 07 08 09 CÊu T¹o 01:Khung Truî t 02:Khung TÜnh 03:Chèt 04:Xi Lanh(2 xi lanh) 05:§èi Träng 06:Thang leo 07:DÇm Ngang 08:DÇm Däc 09:Xµ ngang Hình 5 Lựa chọn áp lực dầu công tác P1 = 16MPa P2 = 0,6MPa Hệ số cấu tạo xy lanh = 1,6 D > 247,3 (mm) c = 0,96 đường kính pistông có thể chọn D = 250 2.3.4. Đánh giá phương án: 2.3.4.1. Ưu điểm: Việc sử dụng bu lông trong liên kết máy có ưu điểm giống phương án 1 việc dịch chuyển thay đổi vị trí ép cọc đơn giản. - Do bố trí xy lanh ở ngoài nền dễ cho chăm sóc bảo dưỡng xy lanh. 2.3.4.2. Nhược điểm: - Đường kính pistông chọn loại này khó tìm mua. - Do việc để xy lanh ngoài nên xuất hiện phản lực gây bó biến dạng từ gối xy lanh lên khung tĩnh. - Chế tạo dầm dọc dầm ngang phức tạp tốn kém hơn. 2.4. Lựa chọn phương án thiết kế: Qua đánh giá các phương án em lựa chọn phương án 3 để thiết kế máy ép cọc thuỷ ực Qép max = 150 tấn. Đặc điểm máy thiết kế: Có 2 xy lanh thuỷ lực mỗi bên được bố trí được bố trí 1 xi lanh Kích thước máy sơ bộ chọn như hình vẽ 6 - Sơ bộ chọn chiều cao máy: Với máy lực ép Qép max = 150 tấn nên có thể ép được cọc có tiết diện 350x350 và chiều dài cọc tiết diện này thường được sử dụng là 8m nên sơ bộ chọn chiều cao máy là 9m - Chiều dài máy (chiều dài sàn sắt xi) Để đảm bảo bố trí xếp được đủ tải trọng đối trọng ép đến 150 tấn và việc bố trí hợp lý theo kinh nghiệm ta lựa chọn chiều dài dầm dọc là: 10 (m) - Chiều rộng máy (chiều rộng sàn sắt xi) qua thực tế sử dụng chiều rộng hợp lý ta chọn là 3,4(m) 9000 CÊu t¹o 1:Th¸p ® éng 2:Th¸p tÜmh 3:Xy lanh thuû lùc (SL=02) 4:Côm dÇm ®¸y 5:côm dÇm ngang 6:Sµn s¾ t xi 7:Liªn kÕt bu l«ng 3400 10000 Hình 6 Tải về bản full