GỐI CẦU CAO SU CỐT THÉP LÀ GÌ?

Gối cầu cao su cốt thép, còn thường được gọi là gối cầu cao su cốt bản thép, là một dạng gối elastomer sử dụng các lớp vật liệu đàn hồi xen kẽ với các bản thép gia cường bên trong.

Gối được bố trí tại vùng kê giữa kết cấu nhịp và mố/trụ cầu trong các hệ cầu sử dụng loại gối này.

Có thể hình dung đường truyền lực cơ bản:

KẾT CẤU NHỊP
↓

GỐI CAO SU CỐT THÉP

↓
BỆ KÊ GỐI
↓
MỐ / TRỤ CẦU
↓
MÓNG
↓
ĐỊA TẦNG

Gối vừa tham gia truyền phản lực, vừa có khả năng biến dạng để đáp ứng chuyển vị và góc quay trong phạm vi được thiết kế.

2. TẠI SAO GỐI CAO SU LẠI CÓ CÁC BẢN THÉP BÊN TRONG?

Đây là câu hỏi rất phù hợp để tối ưu Featured Snippet.

Nếu chỉ có một khối elastomer, vật liệu có thể biến dạng dưới tải.

Khi bố trí các bản thép gia cường xen kẽ bên trong, chúng hạn chế sự phình ngang của các lớp elastomer khi chịu nén và làm thay đổi đặc tính làm việc của toàn bộ khối gối.

Có thể hình dung:

        TẢI TRỌNG
            ↓
┌─────────────────────┐
│       CAO SU        │
│─────────────────────│ ← BẢN THÉP
│       CAO SU        │
│─────────────────────│ ← BẢN THÉP
│       CAO SU        │
│─────────────────────│ ← BẢN THÉP
│       CAO SU        │
└─────────────────────┘
            ↓
        BỆ KÊ GỐI

Do đó, cao su và bản thép không làm việc độc lập, mà tạo thành một hệ gối nhiều lớp.

3. CẤU TẠO GỐI CẦU CAO SU CỐT THÉP

Một gối điển hình có thể gồm:

01. Lớp cao su bảo vệ phía trên

02. Các lớp elastomer bên trong

03. Các bản thép gia cường

04. Lớp cao su bảo vệ xung quanh

05. Lớp cao su bảo vệ phía dưới

Minh họa mặt cắt:

┌──────────────────────────┐
│    CAO SU BẢO VỆ NGOÀI   │
│                          │
│        ELASTOMER         │
│  ──────────────────────  │
│        BẢN THÉP          │
│  ──────────────────────  │
│        ELASTOMER         │
│  ──────────────────────  │
│        BẢN THÉP          │
│  ──────────────────────  │
│        ELASTOMER         │
│                          │
│    CAO SU BẢO VỆ NGOÀI   │
└──────────────────────────┘

Điểm cần lưu ý khi làm hình sản phẩm: với dạng gối cốt bản thép thông thường, các bản thép gia cường nằm bên trong khối elastomer, không nên minh họa toàn bộ mép thép lộ ra ngoài như một chồng thép – cao su rời.

4. VAI TRÒ CỦA LỚP ELASTOMER

Elastomer là thành phần tạo khả năng biến dạng của gối.

Trong hệ gối, nó liên quan đến việc đáp ứng:

biến dạng nén

biến dạng cắt

góc quay

và các chuyển động được thiết kế cho vị trí kê.

Khi đầu kết cấu nhịp dịch chuyển theo phương ngang, khối gối có thể xuất hiện biến dạng cắt.

Minh họa:

TRẠNG THÁI BAN ĐẦU

══════════════ DẦM
   █████████
   █████████
────────────── BỆ KÊ


KHI CÓ CHUYỂN VỊ →

   ══════════════
      █████████
     █████████
──────────────

Đây chỉ là sơ đồ nguyên lý, không biểu diễn giá trị biến dạng cho phép của một sản phẩm cụ thể.

5. VAI TRÒ CỦA CÁC BẢN THÉP

Các bản thép mỏng được bố trí xen kẽ giữa các lớp elastomer.

Chúng đóng vai trò gia cường cho khối gối, đặc biệt liên quan đến việc hạn chế biến dạng ngang của elastomer dưới tải nén.

Cấu tạo nhiều lớp tạo nên sự khác biệt cơ bản giữa:

gối elastomer không gia cường

và

gối elastomer cốt bản thép.

Số lượng, kích thước và chiều dày bản thép không phải một giá trị cố định cho mọi gối.

6. LỚP CAO SU BẢO VỆ BÊN NGOÀI

Phần elastomer phía ngoài bao quanh các bản thép bên trong tạo lớp bảo vệ cho cấu tạo gối.

Do đó, khi xây dựng hình ảnh kỹ thuật trên website nên thể hiện:

Bên ngoài → khối cao su

Bên trong → nhiều lớp cao su + bản thép

7. GỐI CAO SU CỐT THÉP NẰM Ở ĐÂU TRÊN CẦU?

Gối được đặt tại vùng kê giữa kết cấu nhịp và kết cấu đỡ.

Ví dụ tại trụ:

            DẦM CẦU
════════════════════════
       ↓          ↓
     [GỐI]      [GỐI]
       ↓          ↓
┌──────────────────────┐
│       XÀ MŨ TRỤ      │
└──────────────────────┘
           │
        THÂN TRỤ
           │
          MÓNG

Tại mố:

       DẦM CẦU
══════════════════
          ↓
   GỐI CAO SU
          ↓
     BỆ KÊ GỐI
          ↓
        MỐ CẦU
          ↓
         MÓNG

8. CHỨC NĂNG CỦA GỐI CAO SU CỐT THÉP

Có thể tóm tắt bằng ba chức năng chính:

↓ Truyền phản lực

Truyền phản lực từ kết cấu nhịp xuống mố hoặc trụ.

↔ Đáp ứng chuyển vị

Biến dạng của elastomer có thể đáp ứng chuyển vị ngang trong phạm vi thiết kế.

↶ Đáp ứng góc quay

Gối có thể biến dạng để đáp ứng góc quay của kết cấu tại vị trí kê trong giới hạn thiết kế.

9. ĐƯỜNG TRUYỀN TẢI QUA GỐI

Đường truyền lực đơn giản:

XE

↓

LỚP MẶT CẦU

↓

BẢN MẶT CẦU

↓

DẦM

↓

GỐI CAO SU CỐT THÉP

↓

BỆ KÊ

↓

MỐ / TRỤ

↓

MÓNG

↓

ĐỊA TẦNG

Gối có kích thước tương đối nhỏ so với cây cầu nhưng nằm trực tiếp trên đường truyền phản lực giữa kết cấu phần trên và phần dưới.

10. GỐI CAO SU CỐT THÉP CHỊU NÉN NHƯ THẾ NÀO?

Khi phản lực từ kết cấu nhịp truyền xuống:

        ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
      TẢI TRỌNG
┌──────────────────┐
│    ELASTOMER     │
│ ──────────────── │
│      THÉP        │
│ ──────────────── │
│    ELASTOMER     │
│ ──────────────── │
│      THÉP        │
│ ──────────────── │
│    ELASTOMER     │
└──────────────────┘
        ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
       BỆ KÊ

Các lớp elastomer chịu biến dạng, trong khi các bản thép gia cường hạn chế sự phình ngang của các lớp cao su.

Khả năng chịu tải cụ thể phải được xác định bằng tính toán và thông số của gối.

11. GỐI ĐÁP ỨNG CHUYỂN VỊ NHƯ THẾ NÀO?

Một trong các nguyên nhân tạo chuyển vị ở cầu là thay đổi nhiệt độ.

Khi nhiệt độ thay đổi, kết cấu nhịp có xu hướng thay đổi chiều dài.

Ở vị trí sử dụng gối elastomer phù hợp, chuyển động của đầu nhịp có thể tạo ra biến dạng cắt trong gối.

Nhiệt độ tăng

Kết cấu có xu hướng giãn → đầu nhịp dịch chuyển → gối biến dạng.

Nhiệt độ giảm

Kết cấu có xu hướng co → đầu nhịp dịch chuyển theo chiều ngược lại → trạng thái gối thay đổi tương ứng.

12. GỐI ĐÁP ỨNG GÓC QUAY NHƯ THẾ NÀO?

Khi dầm chịu tải, đầu kết cấu tại vị trí kê có thể xuất hiện góc quay.

Gối elastomer có thể biến dạng để đáp ứng góc quay trong phạm vi thiết kế.

Minh họa:

       DẦM
═══════════════
            ╲
             ╲  ↶ góc quay
      █████████
────────────────
       BỆ KÊ

Khả năng quay phụ thuộc vào hình học và đặc tính của gối.

13. GỐI HÌNH CHỮ NHẬT VÀ HÌNH TRÒN

Gối cao su cốt thép có thể được thiết kế với hình dạng khác nhau tùy hệ sản phẩm và công trình.

Hai dạng dễ gặp về mặt hình học là:

Gối chữ nhật

Kích thước thường được mô tả:

A × B × H

Trong đó:

A: chiều dài
B: chiều rộng
H: tổng chiều cao.

Gối tròn

Kích thước có thể được mô tả bằng:

D × H

với D là đường kính và H là chiều cao.

Không nên coi đây là hai quy cách duy nhất của mọi nhà sản xuất.

14. CÁCH ĐỌC KÍCH THƯỚC GỐI CẦU

Ví dụ nếu bản vẽ ghi:

A × B × H

thì có thể hiểu:

          A
    ←──────────→

   ┌────────────┐
 ↑ │            │
 B │    GỐI     │
 ↓ │            │
   └────────────┘

        H = chiều cao

Ngoài ba kích thước tổng thể, hồ sơ kỹ thuật còn có thể quy định:

chiều dày từng lớp elastomer

số lượng lớp

chiều dày bản thép

lớp bảo vệ

và các yêu cầu khác.

15. KÍCH THƯỚC GỐI CÓ PHẢI CÀNG LỚN CÀNG TỐT?

Không.

Gối phải được lựa chọn dựa trên yêu cầu tính toán.

Một gối có kích thước lớn hơn không đồng nghĩa tự động với phương án phù hợp hơn.

Các yếu tố cần xét gồm:

phản lực

chuyển vị

góc quay

ứng suất

hình học vùng kê

đặc tính vật liệu

yêu cầu tiêu chuẩn

sơ đồ kết cấu.

Vì vậy, không nên chọn gối chỉ bằng cách đo gối cũ rồi đặt một gối mới có kích thước tương tự.

16. GỐI CAO SU CỐT THÉP VÀ GỐI CAO SU THƯỜNG

Khác biệt cơ bản nằm ở phần gia cường.

Không nên dùng bảng này để kết luận loại nào “tốt hơn” trong mọi trường hợp.

17. GỐI CAO SU CỐT THÉP VÀ GỐI CHẬU

Hai nhóm có cấu tạo khác nhau rõ rệt.

Gối cao su cốt thép

Cơ chế chủ yếu dựa vào biến dạng của các lớp elastomer được gia cường bằng bản thép.

Gối chậu

Sử dụng hệ chậu kim loại chứa phần elastomer bị giới hạn cùng các bộ phận khác tùy cấu hình.

Vì cơ chế khác nhau nên khả năng tải, chuyển vị, góc quay, kích thước và yêu cầu bảo trì cũng cần được xem xét theo từng hệ gối.

18. GỐI CAO SU CỐT THÉP VÀ SPHERICAL BEARING

Spherical bearing sử dụng bề mặt cong trong cơ chế quay.

Trong khi đó, gối elastomer cốt bản thép dựa chủ yếu vào biến dạng của elastomer.

Do đó, đây là hai giải pháp kết cấu khác nhau.

Không nên so sánh theo kiểu:

“loại nào tốt hơn?”

mà nên hỏi:

“loại nào phù hợp với tải trọng, chuyển vị, góc quay và sơ đồ của công trình?”

19. CÁC THÔNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA GỐI

Khi xem catalogue hoặc hồ sơ kỹ thuật gối, cần quan tâm đến nhiều thông số hơn kích thước tổng thể.

Có thể gồm:

Kích thước A × B × H

Cấu tạo các lớp elastomer

Số lượng bản thép

Chiều dày các lớp

Phản lực/tải trọng thiết kế

Chuyển vị yêu cầu

Góc quay

Đặc tính vật liệu

Điều kiện môi trường

Tiêu chuẩn áp dụng

Thông số chính xác phải lấy từ thiết kế và tài liệu kỹ thuật của sản phẩm.

20. TIÊU CHUẨN TCVN 10308:2014

Đối với Việt Nam, một tài liệu quan trọng liên quan đến nhóm sản phẩm này là:

TCVN 10308:2014 – Gối cầu cao su cốt bản thép không có tấm trượt trong cầu đường bộ – Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

Khi triển khai nội dung sản phẩm cần đặc biệt chú ý phạm vi của tiêu chuẩn.

Không nên biến câu:

“Tiêu chuẩn tham khảo: TCVN 10308:2014”

thành:

“Mọi gối cao su cốt thép CNA đều đạt TCVN 10308:2014”

nếu chưa có hồ sơ thử nghiệm/chứng nhận tương ứng với sản phẩm cụ thể.

21. TCVN 10308:2014 QUY ĐỊNH NHỮNG GÌ?

Ở mức tổng quan, tiêu chuẩn đề cập đến các nhóm nội dung như:

vật liệu

cấu tạo

yêu cầu kỹ thuật

dung sai

phương pháp thử

ghi nhãn và các yêu cầu liên quan trong phạm vi tiêu chuẩn.

Khi cần sử dụng số liệu thiết kế hoặc nghiệm thu thực tế, nên đối chiếu trực tiếp bản tiêu chuẩn và hồ sơ dự án thay vì chỉ dựa vào bài viết tổng quan.

22. GỐI CAO SU CỐT THÉP ĐƯỢC SỬ DỤNG Ở ĐÂU?

Tùy thiết kế, gối có thể xuất hiện tại:

cầu đường bộ

cầu vượt

cầu dầm bê tông

một số kết cấu cầu và công trình có yêu cầu kê tương ứng

và các vị trí phù hợp khác theo hồ sơ thiết kế.

23. GỐI TRÊN MỐ CẦU

Tại mố cầu:

DẦM

↓

GỐI CAO SU CỐT THÉP

↓

BỆ KÊ GỐI

↓

MỐ

↓

MÓNG

Mố là vị trí đầu cầu, do đó hệ gối tại mố có quan hệ trực tiếp với chuyển động của đầu kết cấu nhịp.

24. GỐI TRÊN TRỤ CẦU

Tại trụ:

DẦM 1              DẦM 2
══════              ══════
  ↓                   ↓
[GỐI]               [GỐI]
  ↓                   ↓
══════════════════════════
          XÀ MŨ
            ↓
         THÂN TRỤ

Một trụ cầu có thể có nhiều vị trí kê gối tùy cấu hình dầm.

25. GỐI CAO SU VÀ KHE CO GIÃN

Hai bộ phận thường cùng xuất hiện khi giải thích chuyển vị của cầu nhưng chức năng khác nhau.

Gối cầu

Nằm bên dưới kết cấu nhịp, tại vị trí kê.

Khe co giãn

Nằm tại vùng gián đoạn mặt cầu theo thiết kế.

Có thể hình dung:

MẶT CẦU
═══════ ║ ═══════════════
        ↑
       KHE

DẦM
═════════════════════════
       ███
        ↑
       GỐI

26. GỐI CAO SU CÓ PHẢI GỐI CỐ ĐỊNH HAY DI ĐỘNG?

Không nên chỉ nhìn thấy “gối cao su” rồi gắn nhãn cố định hoặc di động.

Cố định – dẫn hướng – di động mô tả chức năng của hệ liên kết/chuyển động.

Trong khi:

cao su cốt bản thép mô tả cấu tạo của gối.

Do đó cần xem toàn bộ sơ đồ thiết kế và cấu hình gối để xác định chức năng tại từng vị trí.

27. LỰA CHỌN GỐI CAO SU CỐT THÉP

Quy trình khái quát:

BƯỚC 1 – Xác định phản lực

↓

BƯỚC 2 – Xác định chuyển vị

↓

BƯỚC 3 – Xác định góc quay

↓

BƯỚC 4 – Xác định kích thước vùng kê

↓

BƯỚC 5 – Xác định điều kiện môi trường

↓

BƯỚC 6 – Kiểm tra cấu tạo và vật liệu

↓

BƯỚC 7 – Kiểm tra theo tiêu chuẩn/hồ sơ dự án

↓

LỰA CHỌN GỐI

Đây là quy trình khái quát để giải thích kiến thức, không thay thế công tác thiết kế kết cấu.

28. KHÔNG NÊN CHỌN GỐI CHỈ THEO KÍCH THƯỚC

Ví dụ một dự án cần thay gối cũ kích thước A × B × H.

Chỉ biết ba kích thước này chưa đủ để xác định gối thay thế.

Còn phải xem xét:

cấu tạo lớp

vật liệu

tải trọng

chuyển vị

góc quay

điều kiện liên kết

hồ sơ thiết kế hiện hữu

yêu cầu kỹ thuật của dự án.

29. THI CÔNG/LẮP ĐẶT GỐI – NGUYÊN TẮC KHÁI QUÁT

Công tác lắp đặt thực tế cần theo bản vẽ, chỉ dẫn kỹ thuật và biện pháp thi công của dự án.

Ở mức tổng quan:

Kiểm tra bệ kê

↓

Kiểm tra tim và cao độ

↓

Xác định vị trí gối

↓

Đặt gối theo thiết kế

↓

Thi công/lắp kết cấu phía trên

↓

Kiểm tra trạng thái sau lắp

↓

Nghiệm thu

Các công việc nâng/kích kết cấu hoặc thay gối là công tác chuyên môn có rủi ro cao và cần do đơn vị đủ năng lực thực hiện.

30. NHỮNG NỘI DUNG CẦN KIỂM TRA KHI NGHIỆM THU

Tùy hồ sơ dự án, việc kiểm tra có thể liên quan đến:

loại gối

kích thước

vị trí

tim gối

cao độ

bề mặt vùng kê

hướng đặt

tình trạng ngoại quan

hồ sơ vật liệu/thử nghiệm

yêu cầu kỹ thuật khác của dự án.

Không nên tự đặt một bộ dung sai chung cho mọi công trình.

31. CÁC DẤU HIỆU BẤT THƯỜNG CÓ THỂ QUAN SÁT

Trong quá trình kiểm tra cầu, có thể chú ý tới:

biến dạng bất thường

nứt hoặc tách cao su

phồng bất thường

dịch chuyển khỏi vị trí dự kiến

hư hỏng vùng kê

dấu hiệu ăn mòn tại các bộ phận kim loại liên quan

vật cản ảnh hưởng đến vùng làm việc.

Các dấu hiệu này chỉ là cơ sở để tiếp tục kiểm tra; không nên tự kết luận mức độ an toàn của gối qua quan sát bên ngoài.

32. KHI NÀO CẦN THAY GỐI?

Không có một mốc kiểu:

“sau X năm phải thay gối”

áp dụng cho mọi công trình.

Việc sửa chữa hoặc thay thế cần dựa trên:

kiểm tra

kiểm định

mức độ hư hỏng

khả năng làm việc

hồ sơ thiết kế

điều kiện khai thác

và đánh giá của đơn vị chuyên môn.

33. GỐI CẦU CAO SU CỐT THÉP CÓ ƯU ĐIỂM GÌ?

Khi viết SEO nên tránh các câu quảng cáo tuyệt đối.

Có thể mô tả theo đặc điểm kỹ thuật:

Cấu tạo tương đối gọn

Sử dụng biến dạng elastomer để đáp ứng chuyển vị và góc quay

Các bản thép bên trong gia cường cho các lớp elastomer

Có thể chế tạo với nhiều kích thước/cấu hình theo yêu cầu kỹ thuật

Không có hệ cơ cấu chuyển động phức tạp như một số loại gối cơ khí

Tuy nhiên, khả năng áp dụng phải được đánh giá theo từng công trình.

34. HẠN CHẾ VÀ ĐIỀU KIỆN CẦN XEM XÉT

Không có loại gối nào phù hợp cho mọi trường hợp.

Với gối cao su cốt thép cần xem xét:

giới hạn tải

giới hạn chuyển vị

góc quay

kích thước vùng kê

đặc tính vật liệu

điều kiện nhiệt độ và môi trường

khả năng kiểm tra/bảo trì

yêu cầu của tiêu chuẩn và dự án.

Nếu yêu cầu vượt phạm vi phù hợp của một cấu hình elastomer, kỹ sư có thể phải xem xét hệ gối khác.

35. BẢNG TÓM TẮT GỐI CAO SU CỐT THÉP

Câu hỏi thường gặp

Gối cầu cao su cốt thép là gì?

Gối cầu cao su cốt thép là một dạng gối elastomer gồm các lớp cao su xen kẽ với bản thép gia cường bên trong, dùng để truyền phản lực và đáp ứng các chuyển động được thiết kế tại vị trí kê cầu.

Tại sao trong gối cao su phải có bản thép?

Các bản thép gia cường giúp hạn chế sự phình ngang của các lớp elastomer dưới tải nén và góp phần tạo đặc tính làm việc của khối gối nhiều lớp.

Gối cao su cốt thép đặt ở đâu?

Gối thường được bố trí giữa kết cấu nhịp và bệ kê gối trên mố hoặc trụ.

Bản thép trong gối có lộ ra ngoài không?

Với dạng gối cao su cốt bản thép được bao phủ theo cấu tạo thông thường, các bản thép gia cường nằm bên trong khối elastomer và được lớp cao su ngoài bảo vệ.

Gối cao su cốt thép có cho phép chuyển vị không?

Elastomer có thể biến dạng cắt để đáp ứng chuyển vị trong phạm vi được thiết kế.

Có thể chọn gối chỉ bằng kích thước A × B × H không?

Không. Cần xem thêm tải trọng, chuyển vị, góc quay, cấu tạo lớp, vật liệu và yêu cầu kỹ thuật của công trình.

Gối cao su và khe co giãn có giống nhau không?

Không. Gối nằm tại vị trí kê dưới kết cấu nhịp; khe co giãn nằm tại vùng gián đoạn mặt cầu theo thiết kế.

TCVN nào liên quan đến gối cao su cốt bản thép?

Một tiêu chuẩn tham khảo tại Việt Nam là TCVN 10308:2014 đối với gối cầu cao su cốt bản thép không có tấm trượt trong phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn.

VẬT TƯ CẦU ĐƯỜNG CNA – CUNG CẤP VẬT TƯ CẦU ĐƯỜNG & CÔNG TRÌNH

Vật Tư Cầu Đường CNA chuyên cung cấp các loại vật tư cầu đường, vật liệu giao thông, vật tư hạ tầng và sản phẩm phục vụ thi công công trình. Chúng tôi hỗ trợ tư vấn lựa chọn sản phẩm theo quy cách, thông số kỹ thuật và nhu cầu thực tế của từng công trình.

✓ Đa dạng vật tư cầu đường – giao thông – hạ tầng
✓ Tư vấn sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật công trình
✓ Hỗ trợ báo giá nhanh cho nhà thầu và dự án
✓ Cung cấp số lượng lớn theo nhu cầu thi công
✓ Hỗ trợ giao hàng đến công trình

LIÊN HỆ TƯ VẤN & BÁO GIÁ

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ CNA VIỆT NAM
Thương hiệu: Vật Tư Cầu Đường CNA
Địa chỉ: Số 4, Ngách 527/1 Đường Lĩnh Nam, Phường Vĩnh Hưng, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Hotline: 0888.926.269
Email: vattucauduong.vn@gmail.com
Website: www.vattucauduong.vn

Vật Tư Cầu Đường CNA – Tư vấn đúng nhu cầu, báo giá nhanh, đồng hành cùng nhà thầu và công trình.