CÁC LOẠI GỐI CẦU PHỔ BIẾN TRONG CÔNG TRÌNH CẦU

Trong hệ kết cấu cầu sử dụng gối, gối cầu nằm giữa kết cấu nhịp và mố hoặc trụ, có nhiệm vụ truyền phản lực đồng thời đáp ứng hoặc kiểm soát chuyển vị, góc quay theo thiết kế.

Tuy nhiên, không phải mọi vị trí trên một cây cầu đều sử dụng cùng một loại gối.

Tùy tải trọng, chuyển vị, góc quay và sơ đồ liên kết, kỹ sư có thể lựa chọn những hệ gối khác nhau.

Các nhóm thường gặp gồm:

Gối elastomer → Gối cao su cốt bản thép → Gối chậu → Gối spherical → các hệ gối chuyên dụng khác.

Ngoài phân loại theo cấu tạo, gối còn thường được phân theo khả năng chuyển động thành:

Gối cố định → Gối dẫn hướng → Gối di động/đa hướng.

2. VÌ SAO CẦN NHIỀU LOẠI GỐI CẦU?

Một cây cầu phải truyền tải trọng xuống mố, trụ nhưng đồng thời kết cấu phía trên có thể xuất hiện chuyển vị và góc quay.

Các yêu cầu tại từng vị trí kê không giống nhau.

Ví dụ, một vị trí có thể cần:

truyền tải trọng đứng + hạn chế chuyển vị

trong khi vị trí khác cần:

truyền tải trọng đứng + cho phép chuyển vị dọc cầu.

Ở vị trí khác nữa có thể cần:

chuyển vị nhiều phương + góc quay theo thiết kế.

Vì vậy, lựa chọn gối cần xuất phát từ yêu cầu làm việc tại từng vị trí, thay vì chỉ dựa vào tên gọi hoặc kích thước gối.

FHWA cũng mô tả quá trình thiết kế/lựa chọn gối bắt đầu từ các tiêu chí gồm tải trọng, chuyển vị theo phương dọc/ngang và góc quay, sau đó mới lựa chọn loại gối thích hợp.

3. HAI CÁCH PHÂN LOẠI GỐI CẦU QUAN TRỌNG

Có thể hiểu hệ thống gối theo hai góc nhìn.

Theo cấu tạo

Gối elastomer

Gối cao su cốt bản thép

Gối chậu – Pot Bearing

Gối spherical

Các hệ gối cơ khí/chuyên dụng khác

Theo khả năng chuyển động

Gối cố định – Fixed

Gối dẫn hướng – Guided

Gối di động/đa hướng – Free/Multidirectional

Hai cách phân loại này không loại trừ nhau.

Một hệ gối chậu hoặc spherical chẳng hạn có thể được thiết kế theo cấu hình cố định, dẫn hướng hoặc cho phép chuyển vị tùy hệ sản phẩm và yêu cầu dự án.

4. GỐI CAO SU ELASTOMER LÀ GÌ?

Gối elastomer sử dụng vật liệu đàn hồi làm thành phần chính để truyền tải và đáp ứng biến dạng.

Sơ đồ khái quát:

      DẦM CẦU
══════════════════
         ↓
   ┌───────────┐
   │ ELASTOMER │
   └───────────┘
         ↓
     BỆ KÊ GỐI
         ↓
       MỐ/TRỤ

Không nên mặc định mọi khối cao su đặt dưới dầm đều có cùng khả năng chịu tải hay chuyển vị; các đặc tính phải căn cứ thiết kế và hồ sơ kỹ thuật.

5. GỐI CAO SU CỐT BẢN THÉP

Đây là nhóm đặc biệt quan trọng đối với website Vật Tư Cầu Đường.

Gối cầu cao su cốt bản thép gồm nhiều lớp cao su và các bản thép được bố trí xen kẽ, liên kết thành một khối. TCVN 10308:2014 mô tả cấu tạo này và quy định các yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thử cho phạm vi gối thuộc tiêu chuẩn.

Cấu tạo khái quát:

┌────────────────────────┐
│ LỚP CAO SU BẢO VỆ NGOÀI│
│                        │
│      ELASTOMER         │
│ ────────────────────── │ ← bản thép
│      ELASTOMER         │
│ ────────────────────── │ ← bản thép
│      ELASTOMER         │
│                        │
│ LỚP CAO SU BẢO VỆ NGOÀI│
└────────────────────────┘

6. VẬT LIỆU GỐI CAO SU CỐT THÉP

Theo TCVN 10308:2014, trong phạm vi tiêu chuẩn này, phần cao su có thể được chế tạo từ cao su thiên nhiên hoặc cao su tổng hợp; tiêu chuẩn cũng đưa ra yêu cầu đối với vật liệu bản thép.

7. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA GỐI CAO SU CỐT THÉP

Có thể hiểu bằng ba cơ chế cơ bản.

Truyền tải

Dầm ↓ Gối ↓ Mố/Trụ

Chuyển vị

Khi đầu nhịp dịch chuyển theo phương thiết kế, khối elastomer có thể biến dạng cắt trong giới hạn tính toán.

BAN ĐẦU

████████████
████████████


KHI CHUYỂN VỊ →

   ████████████
  ████████████

Biến dạng của gối cho phép đầu kết cấu nhịp có góc quay trong phạm vi thiết kế.

Không nên lấy một giá trị chuyển vị hay góc quay chung cho mọi gối.

8. GỐI CAO SU CỐT THÉP DÙNG Ở ĐÂU?

Tùy thiết kế, nhóm gối này có thể được sử dụng tại vị trí kê của kết cấu nhịp cầu phù hợp.

Sơ đồ:

DẦM

↓

GỐI CAO SU CỐT BẢN THÉP

↓

BỆ KÊ GỐI

↓

MỐ / TRỤ

↓

MÓNG

Đối với TCVN 10308:2014, phạm vi công bố của tiêu chuẩn là gối cao su cốt bản thép không có tấm trượt dùng trong công trình cầu cấp III và IV trên đường bộ, đồng thời nêu có thể tham khảo áp dụng cho cầu đường sắt.

9. THÔNG SỐ GỐI CAO SU CỐT THÉP

Một gối chữ nhật thường có các thông số hình học:

a – chiều dài

b – chiều rộng

H – chiều cao

C – lớp bảo vệ

TCVN 10308:2014 sử dụng các ký hiệu này trong hình cấu tạo và có phụ lục tham khảo một số kích thước gối.

Tuy nhiên, đối với nội dung bán hàng nên ghi:

Kích thước: theo thiết kế / catalogue sản phẩm / yêu cầu kỹ thuật dự án.

10. GỐI CHẬU – POT BEARING LÀ GÌ?

Gối chậu (Pot Bearing) là một nhóm gối có cấu tạo kim loại dạng chậu chứa phần elastomer bị giới hạn, kết hợp các bộ phận khác để đáp ứng chức năng truyền lực và chuyển động của hệ gối.

Sơ đồ nguyên lý:

       DẦM
════════════════
         ↓
┌────────────────┐
│ TẤM PHÍA TRÊN │
├────────────────┤
│  HỆ GỐI CHẬU  │
├────────────────┤
│    TẤM ĐÁY    │
└────────────────┘
         ↓
       TRỤ

11. CÁC CẤU HÌNH GỐI CHẬU

Gối chậu có thể được thiết kế thành các cấu hình chức năng khác nhau.

Gối chậu cố định

Hạn chế các chuyển vị tịnh tiến được xác định theo thiết kế trong khi vẫn đáp ứng chức năng quay của hệ.

Gối chậu dẫn hướng

Cho phép chuyển vị theo một phương và hạn chế theo phương còn lại tùy cấu hình.

Gối chậu di động đa hướng

Cho phép chuyển vị theo các phương được thiết kế.

Do đó:

“Gối chậu” mô tả dạng/cơ chế cấu tạo

trong khi

“cố định – dẫn hướng – di động” mô tả chức năng chuyển động.

12. GỐI SPHERICAL LÀ GÌ?

Spherical bearing sử dụng bề mặt cong dạng cầu trong cơ chế quay của hệ gối.

Mô hình đơn giản:

        DẦM
══════════════════
   ┌────────────┐
   │ TẤM TRÊN  │
   ├────────────┤
   │   (____)   │ ← bề mặt cong
   ├────────────┤
   │  TẤM ĐÁY  │
   └────────────┘
         ↓
       TRỤ

Gối spherical cũng có thể được tổ chức thành các cấu hình chuyển động khác nhau theo thiết kế.

13. GỐI CỐ ĐỊNH LÀ GÌ?

Gối cố định – Fixed Bearing là cách gọi theo chức năng liên kết.

Ở mức khái niệm, gối cố định hạn chế chuyển vị tịnh tiến theo các phương được thiết kế, đồng thời truyền các lực tương ứng xuống kết cấu phía dưới.

Minh họa:

        DẦM
════════════════
         ↓
      [ GỐI ]
       🔒
         ↓
       TRỤ

Khả năng làm việc thực tế phụ thuộc loại gối.

14. GỐI DI ĐỘNG LÀ GÌ?

Gối di động được bố trí để cho phép chuyển vị theo phương hoặc các phương xác định.

       ←      →
        [ GỐI ]

Nhiệt độ tăng

→ kết cấu có xu hướng giãn

→ vị trí gối di động đáp ứng chuyển vị theo thiết kế.

Khi nhiệt độ giảm:

→ kết cấu có xu hướng co

→ gối tiếp tục đáp ứng chuyển động ngược lại trong giới hạn thiết kế.

15. GỐI DẪN HƯỚNG LÀ GÌ?

Gối dẫn hướng thường được hiểu là hệ:

cho phép chuyển vị theo một phương

nhưng

hạn chế chuyển vị theo phương vuông góc tương ứng.

Minh họa:

          ↑
       HẠN CHẾ
          │

← ← CHUYỂN VỊ → →

          │
       HẠN CHẾ
          ↓

16. GỐI DI ĐỘNG ĐA HƯỚNG

Ở cấu hình đa hướng, hệ gối cho phép chuyển vị trong mặt phẳng theo các phương phù hợp với thiết kế.

Minh họa:

           ↑
       ↖   │   ↗
         [GỐI]
       ↙   │   ↘
           ↓

17. GỐI CỐ ĐỊNH – DẪN HƯỚNG – DI ĐỘNG KHÁC NHAU THẾ NÀO?

Đây là bảng khái niệm, không thay thế sơ đồ liên kết của công trình.

18. VÍ DỤ BỐ TRÍ GỐI TRÊN MỘT NHỊP CẦU

Để người đọc dễ hiểu, có thể minh họa một sơ đồ đơn giản:

Ố A                                 MỐ B

 │                                     │
 │    ═══════ KẾT CẤU NHỊP ═══════    │
 │                                     │
[ GỐI ]                             [ GỐI ]
 CỐ ĐỊNH                            DI ĐỘNG

Gối cố định tạo điểm khống chế theo sơ đồ.

Gối di động cho phép đầu còn lại đáp ứng chuyển vị.

Đây chỉ là minh họa nguyên lý. Sơ đồ gối của cầu thực tế phải được xác định bằng tính toán.

19. VỚI CẦU NHIỀU DẦM THÌ BỐ TRÍ GỐI RA SAO?

Một xà mũ có thể có nhiều vị trí kê tương ứng với các dầm.

DẦM 1    DẦM 2    DẦM 3    DẦM 4
  ↓        ↓        ↓        ↓
 GỐI      GỐI      GỐI      GỐI
  ↓        ↓        ↓        ↓
════════════════════════════════
             XÀ MŨ

Không nên suy ra rằng tất cả các gối trên cùng xà mũ đều nhất thiết có chức năng giống nhau.

20. SO SÁNH CÁC NHÓM GỐI CẦU

Bảng này nhằm phân biệt nguyên lý, không phải bảng xếp hạng loại gối.

21. LOẠI GỐI CẦU NÀO PHÙ HỢP VỚI CÔNG TRÌNH?

Không thể lựa chọn chính xác chỉ từ tên cầu hoặc kích thước nhịp.

Một quy trình hợp lý cần xem xét:

TẢI TRỌNG

↓

CHUYỂN VỊ DỌC/NGANG

↓

GÓC QUAY

↓

PHƯƠNG CHUYỂN ĐỘNG

↓

KÍCH THƯỚC VÙNG KÊ

↓

ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG

↓

YÊU CẦU KIỂM TRA/BẢO TRÌ

↓

TIÊU CHUẨN + CHỈ DẪN KỸ THUẬT

↓

LỰA CHỌN HỆ GỐI

Đây cũng phù hợp với hướng tiếp cận trong ví dụ thiết kế của FHWA, nơi tải trọng, chuyển vị và góc quay là những tiêu chí đầu vào trước khi lựa chọn loại gối.

22. KHÔNG NÊN CHỌN GỐI CHỈ THEO TẢI TRỌNG

Đây là một lỗi nội dung SEO thương mại nên tránh.

Hai vị trí có cùng phản lực đứng chưa chắc sử dụng cùng loại gối.

Ngoài tải trọng còn cần xét:

chuyển vị

góc quay

phương chuyển động

kích thước vùng kê

các lực theo phương khác

điều kiện môi trường

yêu cầu của dự án.

FHWA liệt kê cả chuyển vị dọc/ngang, góc quay và tải trọng theo nhiều phương trong tiêu chí thiết kế gối.

23. TIÊU CHUẨN GỐI CAO SU CỐT BẢN THÉP

Đối với Việt Nam, TCVN 10308:2014 hiện được cơ sở dữ liệu của Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia ghi trạng thái còn hiệu lực. Tiêu chuẩn có tên đầy đủ: “Gối cầu cao su cốt bản thép không có tấm trượt trong cầu đường bộ – Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.”

Tiêu chuẩn quy định các nội dung liên quan đến vật liệu, cấu tạo, yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử trong phạm vi áp dụng của nó.

Khi viết trang sản phẩm, cách diễn đạt an toàn là:

“Tiêu chuẩn tham khảo: TCVN 10308:2014; tiêu chuẩn áp dụng thực tế theo hồ sơ thiết kế/chỉ dẫn kỹ thuật của dự án.”

Không nên tự động ghi:

“Sản phẩm đạt TCVN 10308:2014”

nếu chưa có hồ sơ chứng minh của chính sản phẩm.

24. GỐI CẦU VÀ KHE CO GIÃN KHÁC NHAU THẾ NÀO?

Đây là cụm rất tốt để kéo internal link.

Gối cầu

Nằm giữa:

KẾT CẤU NHỊP ↔ MỐ/TRỤ

Nhiệm vụ liên quan đến truyền phản lực, chuyển vị và góc quay tại vị trí kê.

Khe co giãn

Nằm tại:

VỊ TRÍ GIÁN ĐOẠN MẶT CẦU

và đáp ứng chuyển vị tương đối tại khu vực khe theo thiết kế.

Có thể nhớ:

GỐI = bên dưới kết cấu nhịp

KHE = tại vùng mặt cầu có khe thiết kế

Hai bộ phận có quan hệ với chuyển động của cầu nhưng không thay thế nhau.

25. GỐI CẦU VÀ BỆ KÊ GỐI

Gối không làm việc độc lập.

Sơ đồ:

DẦM

↓

GỐI

↓

BỆ KÊ GỐI

↓

XÀ MŨ / MỐ

Vì vậy, vị trí, cao độ và hình học vùng kê phải phù hợp với hồ sơ thiết kế và loại gối.

26. KIỂM TRA GỐI CAO SU

Trong quá trình kiểm tra công trình, đối với gối elastomer có thể quan sát các dấu hiệu như:

biến dạng bất thường

nứt hoặc tách vật liệu

tình trạng bề mặt

vị trí gối

tình trạng vùng kê

các dấu hiệu bất thường khác.

Không nên kết luận tình trạng chịu lực của gối chỉ dựa trên ảnh hoặc quan sát bên ngoài; đánh giá kỹ thuật cần căn cứ hồ sơ, đo đạc và kiểm tra chuyên môn.

27. KIỂM TRA GỐI CHẬU VÀ SPHERICAL

Với hệ gối cơ khí, việc kiểm tra có thể quan tâm đến:

vị trí hệ gối

bộ phận kim loại

tình trạng ăn mòn

bề mặt/vùng chuyển động

bu lông, neo hoặc chi tiết liên kết nếu có

vật cản, bụi bẩn

dấu hiệu chuyển vị bất thường.

Yêu cầu kiểm tra cụ thể cần theo tài liệu của hệ gối và chương trình quản lý cầu.

28. SƠ ĐỒ TỔNG HỢP CÁC LOẠI GỐI CẦU

Đây là khối trung tâm cho infographic Bài 07:

                         GỐI CẦU
                            │
            ┌───────────────┴──────────────┐
            │                              │
      THEO CẤU TẠO                  THEO CHUYỂN ĐỘNG
            │                              │
    ┌───────┼────────┐           ┌─────────┼─────────┐
    │       │        │           │         │         │
Elastomer  Pot   Spherical    Cố định  Dẫn hướng  Di động
    │
Cao su cốt
 bản thép

LỰA CHỌN = TẢI TRỌNG + CHUYỂN VỊ + GÓC QUAY + PHƯƠNG CHUYỂN ĐỘNG + ĐIỀU KIỆN DỰ ÁN

Câu hỏi thường gặp

Có những loại gối cầu nào?

Các nhóm thường gặp gồm gối elastomer, gối cao su cốt bản thép, gối chậu, spherical và các hệ gối chuyên dụng khác. Gối cũng có thể phân theo chức năng thành cố định, dẫn hướng và di động.

Gối cầu cao su cốt thép là gì?

Đây là loại gối gồm nhiều lớp cao su và các bản thép gia cường bố trí xen kẽ, liên kết thành một khối.

Gối cố định là gì?

Gối cố định hạn chế các chuyển vị tịnh tiến theo phương được xác định trong sơ đồ thiết kế và truyền các lực tương ứng xuống kết cấu phía dưới.

Gối di động là gì?

Gối di động cho phép chuyển vị theo một hoặc nhiều phương theo thiết kế.

Gối dẫn hướng khác gối di động thế nào?

Gối dẫn hướng cho phép chuyển vị theo một hướng nhưng hạn chế theo hướng khác; gối đa hướng cho phép chuyển vị theo nhiều hướng phù hợp với thiết kế.

Gối chậu và gối cao su có giống nhau không?

Không. Chúng có cấu tạo và cơ chế làm việc khác nhau, dù đều có thể đảm nhiệm vai trò truyền lực và đáp ứng các yêu cầu chuyển động của kết cấu.

Chọn gối cầu dựa vào thông số nào?

Các yếu tố quan trọng gồm tải trọng, chuyển vị, góc quay, hướng chuyển động, kích thước vùng kê, môi trường và yêu cầu tiêu chuẩn của dự án.

TCVN 10308:2014 áp dụng cho loại gối nào?

Tiêu chuẩn này áp dụng cho chế tạo và nghiệm thu gối cầu cao su cốt bản thép không có tấm trượt trong phạm vi cầu đường bộ được tiêu chuẩn quy định.

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.