KHE CO GIÃN CẦU LÀ GÌ?

Khe co giãn cầu là bộ phận được bố trí tại các vị trí gián đoạn của mặt cầu theo thiết kế nhằm đáp ứng chuyển vị tương đối giữa các phần kết cấu, đồng thời duy trì khả năng lưu thông qua khu vực khe.

Kết cấu cầu có thể xuất hiện chuyển vị do nhiều tác động khác nhau như thay đổi nhiệt độ, tải trọng, co ngót, từ biến và các biến dạng của hệ kết cấu.

Vì vậy, tại những vị trí cần thiết, kết cấu phải có khả năng đáp ứng chuyển động thay vì khóa cứng toàn bộ.

Có thể hình dung đơn giản:

      KẾT CẤU NHỊP                 KẾT CẤU KẾ TIẾP
═════════════════════ ║ ═════════════════════
                      ↑
                KHE CO GIÃN

2. KHE CO GIÃN CẦU NẰM Ở ĐÂU?

Khe co giãn thường xuất hiện tại những vị trí được thiết kế có chuyển vị tương đối giữa các phần kết cấu.

Một vị trí thường gặp là khu vực:

đầu kết cấu nhịp ↔ mố cầu

Ví dụ:

      NHỊP CẦU
═══════════════════ ║ ═══════════════
                    ↑
               KHE CO GIÃN
                         MỐ CẦU

Tùy sơ đồ cầu, khe cũng có thể xuất hiện tại vị trí phân chia giữa các đơn nguyên hoặc hệ kết cấu khác.

Điều quan trọng là:

Không phải cứ có trụ cầu thì trên mặt cầu phải có khe co giãn.

Ở cầu liên tục, mặt cầu có thể liên tục qua nhiều vị trí trụ.

3. TẠI SAO CẦU CẦN KHE CO GIÃN?

Cầu không phải một kết cấu hoàn toàn bất động.

Chiều dài và hình dạng của hệ kết cấu có thể thay đổi trong quá trình làm việc.

Một ví dụ dễ hiểu là ảnh hưởng nhiệt độ:

Khi nhiệt độ tăng

Kết cấu có xu hướng giãn:

← NHỊP CẦU →

Khoảng khe có thể thay đổi theo chuyển vị thiết kế.

Khi nhiệt độ giảm

Kết cấu có xu hướng co:

→ NHỊP CẦU ←

Khoảng khe tiếp tục thay đổi theo chiều ngược lại.

Nếu vị trí cần chuyển động bị khóa không phù hợp với sơ đồ thiết kế, có thể phát sinh các tác động không mong muốn trong hệ kết cấu.

4. CHỨC NĂNG CỦA KHE CO GIÃN CẦU

Có thể tóm tắt thành bốn nhóm chức năng.

1. Đáp ứng chuyển vị

Cho phép chuyển động tương đối giữa các phần kết cấu trong phạm vi thiết kế.

2. Tạo bề mặt chuyển tiếp cho phương tiện

Hệ khe phải đồng thời tạo vùng chuyển tiếp phù hợp cho giao thông qua vị trí gián đoạn.

3. Phối hợp với hệ thoát nước và cấu tạo mặt cầu

Tùy loại khe, cấu tạo có thể được thiết kế nhằm kiểm soát nước tại vùng khe hoặc phối hợp với hệ thống thu/thoát nước.

4. Bảo vệ vùng mép khe

Các chi tiết khe và vùng bê tông liên quan phải cùng làm việc để truyền các tác động tại khu vực này theo thiết kế.

5. KHE CO GIÃN ĐÁP ỨNG NHỮNG CHUYỂN ĐỘNG NÀO?

Chuyển vị của cầu không nhất thiết chỉ xảy ra theo một phương.

Tùy hệ kết cấu, thiết kế khe có thể phải xem xét:

↔ chuyển vị dọc cầu

↕ chuyển vị đứng tương đối

⇆ chuyển vị ngang

↶ góc quay

Không phải mọi loại khe đều có cùng khả năng đáp ứng các chuyển động này.

Đó là lý do thông số phạm vi chuyển vị rất quan trọng khi lựa chọn khe co giãn.

6. CHUYỂN VỊ DO NHIỆT ĐỘ

Đây là nguyên lý dễ hình dung nhất.

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

Ở mức khái niệm:

Nhiệt độ tăng → kết cấu giãn

Nhiệt độ giảm → kết cấu co

Mức chuyển vị thực tế không thể xác định chỉ bằng cách nói “cầu dài bao nhiêu”.

Nó còn phụ thuộc vào:

vật liệu + chiều dài tính toán + phạm vi nhiệt độ + sơ đồ kết cấu + vị trí điểm cố định + điều kiện thiết kế.

7. CHUYỂN VỊ DO CO NGÓT VÀ TỪ BIẾN

Đối với kết cấu bê tông, ngoài nhiệt độ còn phải xem xét các biến dạng phụ thuộc thời gian như co ngót và từ biến khi chúng có ý nghĩa đối với hệ kết cấu.

Những biến dạng này có thể góp phần vào chuyển vị tích lũy tại vị trí khe.

Vì vậy, lựa chọn khe co giãn không nên chỉ dựa vào chênh lệch nhiệt độ.

8. CHUYỂN VỊ DO TẢI TRỌNG VÀ BIẾN DẠNG KẾT CẤU

Khi cầu chịu tải, kết cấu nhịp biến dạng.

Sự biến dạng này có thể tạo:

góc quay tại đầu nhịp

và các chuyển động liên quan tại khu vực khe.

Do đó, thiết kế khe phải phối hợp với sơ đồ kết cấu nhịp và hệ gối cầu.

9. CẤU TẠO KHE CO GIÃN CẦU

Không có một cấu tạo duy nhất áp dụng cho tất cả các loại khe.

Một hệ khe có thể bao gồm một số thành phần như:

bộ phận chính tạo khe

chi tiết thép hoặc elastomer tùy loại

hệ neo/liên kết

vùng bê tông neo

vật liệu liên kết/chèn phù hợp hệ thống

cấu tạo kiểm soát nước nếu có

lớp mặt cầu tiếp giáp

Ví dụ minh họa khái quát:

         MẶT CẦU
══════════╗   ╔══════════
          ║   ║
      ┌───╨───╨───┐
      │ HỆ KHE    │
      └───────────┘
       ↙         ↘
   VÙNG NEO    VÙNG NEO

Cấu tạo chính xác phải theo từng loại khe và tài liệu kỹ thuật.

10. KHE CO GIÃN CAO SU

Khe co giãn cao su sử dụng elastomer làm thành phần quan trọng của hệ khe.

Tùy sản phẩm, cấu tạo có thể kết hợp:

cao su/elastomer + chi tiết thép + hệ neo/liên kết.

Không nên mặc định tất cả khe cao su đều có cùng:

kích thước, phạm vi chuyển vị, vật liệu cao su hay phương pháp neo.

Các thông số phải lấy từ model và hồ sơ kỹ thuật cụ thể.

11. KHE CO GIÃN DẠNG RĂNG LƯỢC

Khe dạng răng lược sử dụng các bản thép có hình dạng các “ngón/răng” xen kẽ.

Minh họa:

→  | | | | | |
   | | | | | |
←   | | | | | |

Đây là chủ đề đủ lớn để phát triển riêng:

12. KHE CO GIÃN MODULAR

Khe modular là hệ khe gồm nhiều thành phần phối hợp để đáp ứng chuyển vị lớn hơn theo cấu hình thiết kế.

Ở mức khái niệm, hệ có thể gồm:

các dầm mép

các dầm trung gian

bộ phận làm kín

hệ đỡ và điều khiển chuyển động

chi tiết neo

Cấu tạo thực tế thay đổi theo hệ sản phẩm.

Bài chuyên sâu dự kiến:

13. KHE CO GIÃN DẠNG SEAL

Một số hệ khe sử dụng seal elastomer nằm giữa các chi tiết mép khe.

Minh họa nguyên lý:

MÉP KHE                 MÉP KHE
███████╲               ╱███████
        ╲____SEAL_____╱

Seal có thể tham gia đáp ứng chuyển động và kiểm soát nước tùy hệ thống.

Khả năng chuyển vị và cấu tạo phải theo tài liệu của sản phẩm.

14. CÁC LOẠI KHE CO GIÃN CẦU

Có thể giới thiệu khái quát các nhóm:

Bảng này dùng để nhận biết khái niệm, không phải bảng lựa chọn sản phẩm.

15. PHẠM VI CHUYỂN VỊ CỦA KHE CO GIÃN

Một trong những thông số quan trọng nhất là khả năng đáp ứng chuyển vị của hệ khe.

Có thể ký hiệu:

Δ = chuyển vị thiết kế

Tuy nhiên:

kích thước khe nhìn thấy ≠ khả năng chuyển vị của hệ khe.

Không nên nhìn chiều rộng một sản phẩm rồi tự suy ra nó có thể đáp ứng bao nhiêu milimét chuyển vị.

Cần căn cứ:

catalogue + thiết kế + điều kiện lắp đặt + nhiệt độ lắp đặt + yêu cầu dự án.

16. ĐỘ MỞ KHE THAY ĐỔI THEO NHIỆT ĐỘ

Giả sử:

TRẠNG THÁI A
═══════     ═══════
        ← W1 →

TRẠNG THÁI B
═════════   ═════════
          ←W2→

Vì vậy, khi thi công khe, trạng thái nhiệt độ và vị trí kết cấu tại thời điểm lắp đặt có thể là yếu tố cần được xem xét theo thiết kế và hướng dẫn của hệ khe.

Không nên mặc định khe luôn được lắp ở một độ mở duy nhất.

17. KHE CO GIÃN VÀ GỐI CẦU LIÊN QUAN THẾ NÀO?

Đây là phần rất quan trọng cho SEO Cluster.

Gối cầu

Làm việc tại vị trí kê bên dưới kết cấu nhịp.

Khe co giãn

Làm việc tại vùng gián đoạn mặt cầu.

Sơ đồ:

          KHE
           ↓
═══════ ║ ═════════════════
   DẦM       DẦM
    ↓         ↓
  [GỐI]     [GỐI]
    ↓         ↓
 MỐ/TRỤ    MỐ/TRỤ

GỐI → truyền phản lực + đáp ứng chuyển động tại vị trí kê

KHE → đáp ứng chuyển vị tại vùng gián đoạn mặt cầu

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

18. KHE CO GIÃN CÓ PHẢI ĐẶT TRÊN MỌI TRỤ CẦU?

Không.

Đây là một câu hỏi rất tốt cho Featured Snippet.

Ví dụ ở một hệ cầu liên tục:

MỐ       TRỤ       TRỤ       MỐ
│         │         │         │
═══════════════════════════════
      KẾT CẤU LIÊN TỤC

Khe được bố trí tại các vị trí do sơ đồ kết cấu và thiết kế chuyển vị xác định, chứ không phải tự động tại mỗi trụ.

19. KHE CO GIÃN TẠI MỐ CẦU

Một vị trí thường gặp là đầu cầu:

       KẾT CẤU NHỊP
══════════════════ ║ ═══════
                   ↑
                  KHE

                  MỐ
                  ███
                  ███

20. VÙNG BÊ TÔNG NEO KHE

Hệ khe không chỉ gồm phần nhìn thấy trên bề mặt.

Nhiều loại khe còn liên quan đến vùng bê tông neo và hệ liên kết bên dưới.

Sơ đồ:

MẶT CẦU
════════╗       ╔════════
        ║  KHE  ║
   ┌────╨───────╨────┐
   │  VÙNG NEO KHE   │
   └─────────────────┘

21. NƯỚC TẠI VỊ TRÍ KHE CO GIÃN

Nước mưa trên mặt cầu là một yếu tố cần được kiểm soát.

Tùy hệ khe, cấu tạo có thể:

hạn chế nước đi qua khe

hoặc

kết hợp hệ thu và thoát nước phù hợp.

Nếu nước xâm nhập xuống vùng bên dưới, các bộ phận lân cận như:

gối cầu

bệ kê

xà mũ

chi tiết thép

có thể phải làm việc trong môi trường bất lợi hơn.

Do đó, thoát nước và kiểm soát nước là nội dung đáng chú ý khi thiết kế và bảo trì khu vực khe.

22. TIẾNG ỒN KHI XE ĐI QUA KHE

Người sử dụng cầu thường nhận biết khe qua tiếng động khi bánh xe đi qua.

Mức độ êm thuận và tiếng ồn có thể liên quan đến:

loại khe

hình học bề mặt

độ bằng phẳng

tình trạng khe

tốc độ phương tiện

chất lượng vùng mặt cầu tiếp giáp.

Tiếng động lớn không đủ để tự kết luận rằng khe đã hỏng, nhưng có thể là dấu hiệu cần kiểm tra nếu xuất hiện bất thường.

23. CÁC DẤU HIỆU BẤT THƯỜNG CÓ THỂ QUAN SÁT

Trong quá trình kiểm tra cầu, khu vực khe có thể được quan sát đối với các dấu hiệu như:

chi tiết lỏng hoặc hư hỏng

vật liệu elastomer nứt/rách

bề mặt tiếp giáp hư hỏng

bê tông vùng neo nứt, bong

rò nước

vật cản tích tụ trong khe

cao độ không đồng đều

tiếng động bất thường khi phương tiện đi qua.

Các dấu hiệu trên không tự động xác định mức độ an toàn. Việc đánh giá cần do đơn vị chuyên môn thực hiện.

24. RÁC VÀ VẬT CẢN TRONG KHE

Đất, đá nhỏ hoặc vật liệu khác có thể tích tụ tại một số dạng khe.

Nếu vật cản ảnh hưởng đến vùng chuyển động, khả năng làm việc của hệ khe có thể bị ảnh hưởng.

Vì vậy, kiểm tra và bảo trì khu vực khe là một phần của công tác quản lý cầu.

Không nên dùng dụng cụ hoặc biện pháp tùy tiện để can thiệp vào khe đang khai thác; việc bảo trì cần theo quy trình an toàn và kế hoạch của đơn vị quản lý.

25. CÁC YẾU TỐ KHI LỰA CHỌN KHE CO GIÃN

Không nên chọn khe chỉ theo chiều rộng.

Các yếu tố quan trọng gồm:

01 – Chuyển vị thiết kế

02 – Phương chuyển vị

03 – Góc quay

04 – Loại và sơ đồ kết cấu

05 – Điều kiện giao thông

06 – Điều kiện môi trường

07 – Khả năng kiểm soát nước

08 – Không gian lắp đặt

09 – Khả năng kiểm tra và bảo trì

10 – Tiêu chuẩn/chỉ dẫn kỹ thuật của dự án

26. QUY TRÌNH LỰA CHỌN KHE – SƠ ĐỒ KHÁI QUÁT

Có thể trình bày:

XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẦU

↓

TÍNH CHUYỂN VỊ

↓

XÁC ĐỊNH PHƯƠNG CHUYỂN ĐỘNG

↓

XÁC ĐỊNH GÓC QUAY

↓

XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN GIAO THÔNG/MÔI TRƯỜNG

↓

LỰA CHỌN NHÓM KHE

↓

ĐỐI CHIẾU MODEL + HỒ SƠ KỸ THUẬT

↓

XÁC ĐỊNH GIẢI PHÁP

Đây là quy trình giải thích kiến thức, không thay thế thiết kế của kỹ sư cầu.

27. KHÔNG NÊN CHỌN KHE CHỈ THEO TÊN MODEL

Một tên model trên thị trường chưa đủ để xác định sản phẩm phù hợp.

Khi nhận yêu cầu báo giá, nên yêu cầu khách hàng cung cấp tối thiểu:

loại khe theo thiết kế

bản vẽ hoặc mặt cắt

phạm vi chuyển vị yêu cầu

chiều dài khe

yêu cầu vật liệu

chi tiết neo nếu có

tiêu chuẩn/chỉ dẫn kỹ thuật

số lượng

Điều này giúp hạn chế báo nhầm loại khe.

28. THI CÔNG KHE CO GIÃN – TỔNG QUAN

Ở mức khái quát, quy trình có thể gồm:

Chuẩn bị vị trí

↓

Kiểm tra tim, cao độ và khoảng khe

↓

Định vị hệ khe

↓

Thi công/liên kết hệ neo theo thiết kế

↓

Hoàn thiện vùng neo

↓

Hoàn thiện mặt tiếp giáp

↓

Kiểm tra và nghiệm thu

Quy trình thực tế phụ thuộc từng loại khe, bản vẽ, tài liệu nhà sản xuất và biện pháp thi công được phê duyệt.

29. VÌ SAO CAO ĐỘ KHE QUAN TRỌNG?

Bánh xe phương tiện chạy trực tiếp qua khu vực khe.

Nếu vùng tiếp giáp không đạt hình học theo yêu cầu, độ êm thuận của mặt cầu có thể bị ảnh hưởng.

Do đó, trong thi công cần kiểm soát theo hồ sơ dự án các yếu tố như:

tim khe

cao độ

độ mở

hướng khe

độ bằng phẳng vùng tiếp giáp

liên kết/neo

hoàn thiện bề mặt.

Dung sai cụ thể phải lấy từ hồ sơ và tiêu chuẩn áp dụng.

30. KHE CO GIÃN CAO SU VÀ KHE RĂNG LƯỢC KHÁC NHAU THẾ NÀO?

Ở mức nhận biết:

Không nên dùng bảng này để kết luận loại nào “tốt hơn”.

Bài 10 sẽ so sánh chi tiết các loại khe.

31. KHE CO GIÃN CÓ LIÊN QUAN ĐẾN AN TOÀN GIAO THÔNG KHÔNG?

Khe nằm trực tiếp trên bề mặt mà phương tiện đi qua nên tình trạng của vùng khe có liên quan đến độ liên tục và êm thuận của mặt cầu.

Vì vậy, khu vực khe cần được:

kiểm tra

bảo trì

sửa chữa khi cần

theo chương trình quản lý công trình.

Tuy nhiên, không nên tự suy luận mức độ an toàn của toàn cây cầu chỉ từ tình trạng bề mặt một khe.

32. KHE CO GIÃN CÓ PHẢI “KHE NHIỆT” KHÔNG?

Nhiệt độ là một nguyên nhân quan trọng tạo chuyển vị, nhưng gọi khe co giãn chỉ là “khe nhiệt” có thể làm người đọc hiểu chưa đầy đủ.

Thiết kế chuyển vị của cầu còn có thể xét:

co ngót

từ biến

biến dạng do tải

góc quay

và các tác động khác tùy hệ kết cấu.

Do đó, thuật ngữ khe co giãn cầu phản ánh phạm vi chức năng rộng hơn.

33. KHE CO GIÃN CÓ THỂ BỎ ĐƯỢC KHÔNG?

Một số hệ cầu được thiết kế nhằm giảm số lượng khe, nhưng điều đó không có nghĩa có thể tự ý bỏ khe khỏi một thiết kế hiện hữu.

Số lượng và vị trí khe là kết quả của:

sơ đồ kết cấu + chuyển vị + cấu tạo cầu + giải pháp thiết kế.

Mọi thay đổi phải được đánh giá kỹ thuật.

34. BẢNG TÓM TẮT KHE CO GIÃN CẦU

35. MỐI QUAN HỆ GIỮA GỐI CẦU VÀ KHE CO GIÃN

Đây nên là đoạn internal link mạnh nhất của bài.

Có thể hiểu hệ chuyển động của một nhịp cầu đơn giản như:

                    KHE CO GIÃN
                         ↓
MỐ A ║════════════════════════════║ MỐ B
       ↘                         ↙
        GỐI                    GỐI
         ↓                      ↓
        MỐ A                   MỐ B

gối đáp ứng chuyển động tại vị trí kê theo cấu hình thiết kế;

khe đáp ứng thay đổi khoảng cách tại vùng mặt cầu.

Vì vậy, hai bộ phận cần được hiểu trong cùng một hệ chuyển vị của cầu.

CÂU HỎI THƯỜNG GẶP

Khe co giãn cầu là gì?

Khe co giãn cầu là bộ phận bố trí tại vị trí gián đoạn của mặt cầu theo thiết kế để đáp ứng chuyển vị tương đối giữa các phần kết cấu và tạo vùng chuyển tiếp cho giao thông.

Khe co giãn cầu có tác dụng gì?

Chức năng chính là đáp ứng chuyển vị của kết cấu tại vị trí khe; tùy hệ còn liên quan đến độ êm thuận, vùng neo và kiểm soát nước.

Tại sao khe co giãn thay đổi độ mở?

Vì các phần kết cấu cầu có thể chuyển vị do nhiệt độ, co ngót, từ biến, tải trọng và các tác động khác.

Khe co giãn có đặt ở mọi trụ cầu không?

Không. Vị trí khe phụ thuộc vào sơ đồ kết cấu và thiết kế chuyển vị của cầu.

Có những loại khe co giãn cầu nào?

Có nhiều hệ khác nhau như khe elastomer/cao su, khe dạng seal, khe răng lược, khe modular và các giải pháp khác tùy dự án.

Khe co giãn và gối cầu có giống nhau không?

Không. Gối nằm tại vị trí kê giữa kết cấu nhịp và mố/trụ; khe co giãn nằm tại vùng gián đoạn của mặt cầu.

Chọn khe co giãn theo kích thước khe có được không?

Không nên. Cần xác định chuyển vị thiết kế, hướng chuyển động, góc quay, cấu tạo cầu, điều kiện giao thông và thông số của hệ khe.

Khe co giãn cầu có cần bảo trì không?

Có. Khu vực khe cần được kiểm tra trong quá trình quản lý công trình và xử lý theo đánh giá kỹ thuật khi xuất hiện hư hỏng hoặc bất thường.

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.