Khe Co Giãn Răng Lược Là Gì? Cấu Tạo, Nguyên Lý & Ứng Dụng

2. Khe co giãn răng lược là gì?

Khe co giãn răng lược là một dạng khe co giãn cầu sử dụng các bản thép có phần đầu tạo thành các răng hoặc “ngón” xen kẽ nhau. Trong tài liệu kỹ thuật tiếng Anh, cấu tạo này thường được gọi là finger joint hoặc finger-type expansion joint.

Các bản răng lược được bố trí tại vị trí gián đoạn giữa các phần kết cấu mặt cầu. Khi kết cấu cầu có chuyển vị dọc do biến đổi nhiệt độ và các tác động thiết kế khác, các răng có thể dịch chuyển tương đối với nhau, qua đó duy trì bề mặt chuyển tiếp cho phương tiện.

Khác với một số khe cao su có phần tử đàn hồi nằm trực tiếp trong vùng khe, khe răng lược dựa chủ yếu vào hình học xen kẽ của các bản thép để cho phép chuyển vị.

3. Vì sao cầu cần khe co giãn?

Cầu không phải là một kết cấu hoàn toàn bất động. Trong quá trình khai thác, chiều dài và trạng thái biến dạng của kết cấu có thể thay đổi dưới ảnh hưởng của nhiều yếu tố như:

• biến đổi nhiệt độ;
• co ngót và từ biến của bê tông;
• chuyển vị và quay của kết cấu;
• tải trọng khai thác;
• đặc điểm kết cấu và điều kiện làm việc của từng nhịp.

Vì vậy, tại các vị trí thiết kế cần cho phép chuyển vị, phải có giải pháp tạo khoảng chuyển tiếp phù hợp giữa các bộ phận kết cấu.

Khe co giãn là một trong những chi tiết đảm nhiệm chức năng đó.

4. Cấu tạo khe co giãn răng lược

Cấu tạo cụ thể phụ thuộc nhà thiết kế, nhà sản xuất và yêu cầu dự án. Tuy nhiên, một hệ khe răng lược có thể được xem xét theo các nhóm bộ phận chính sau.

4.1. Bản thép răng lược

Đây là bộ phận dễ nhận biết nhất.

Các tấm thép được gia công tạo thành nhiều răng dài xen kẽ, giống hai chiếc lược hướng vào nhau.

Hai phía khe được bố trí sao cho các răng của bên này nằm xen giữa các răng của bên còn lại.

Khi khoảng cách giữa hai phía thay đổi, các răng dịch chuyển tương đối nhưng vẫn tạo vùng chuyển tiếp cho bánh xe.

4.2. Hệ liên kết và neo

Các bản thép phải được liên kết với kết cấu cầu bằng hệ chi tiết được thiết kế cho từng hệ khe.

Tùy thiết kế có thể xuất hiện các dạng:

bu lông, bản thép, chi tiết neo, thép liên kết hoặc cấu kiện chôn trong bê tông.

Không nên áp dụng một cấu tạo neo cố định cho mọi loại khe răng lược.

4.3. Kết cấu bê tông vùng khe

Hai bên khe là vùng kết cấu chịu tác động trực tiếp từ tải trọng bánh xe truyền qua hệ khe.

Hình dạng hốc khe, vật liệu, cốt thép và chi tiết liên kết phải tuân theo hồ sơ thiết kế.

4.4. Hệ thống thu và thoát nước

Một điểm rất quan trọng của khe dạng finger joint là nước và vật liệu nhỏ có thể đi qua khoảng trống giữa các răng nếu hệ khe không có cấu tạo kín nước ở mặt trên.

Vì vậy, một số thiết kế sử dụng máng thu nước hoặc hệ thống thoát nước bên dưới khe.

Đây là chi tiết cần được xem xét ngay từ thiết kế, chứ không nên mặc định mọi khe răng lược đều kín nước.

5. Nguyên lý hoạt động của khe co giãn răng lược

Có thể hình dung hai bản thép răng lược giống như hai bàn tay với các ngón tay đan xen nhưng không khóa cứng vào nhau.

Khi khoảng cách giữa hai đầu kết cấu tăng lên, hai nhóm răng dịch chuyển ra xa tương đối.

Khi khoảng cách giảm, các răng tiến gần và xen sâu hơn trong giới hạn hình học được thiết kế.

Nhờ đó, hệ khe có thể thích ứng với chuyển vị thiết kế mà vẫn duy trì vùng bề mặt cho bánh xe đi qua.

Điều quan trọng là khoảng chuyển vị cho phép không được suy ra chỉ từ chiều dài răng. Khả năng làm việc thực tế còn phụ thuộc hình học răng, khoảng hở, cấu tạo neo, trạng thái lắp đặt và thiết kế tổng thể của hệ khe.

6. Chuyển vị của khe răng lược đến từ đâu?

Một thành phần quan trọng là biến dạng nhiệt của kết cấu.

Về nguyên lý, biến đổi chiều dài do nhiệt có thể biểu diễn:

ΔL = α × L × ΔT

Trong đó:

ΔL: biến đổi chiều dài
α: hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu
L: chiều dài chịu ảnh hưởng
ΔT: mức thay đổi nhiệt độ.

Tuy nhiên, không thể chỉ dùng công thức này để tự chọn kích thước khe co giãn.

Thiết kế khe cầu còn phải xem xét chuyển vị tổng thể, co ngót, từ biến, chuyển vị gối, quay, dung sai thi công, nhiệt độ lắp đặt và các trường hợp tải theo tiêu chuẩn/hồ sơ thiết kế.

7. Đặc điểm của khe co giãn răng lược

Khả năng đáp ứng chuyển vị

Hình học các răng xen kẽ cho phép hai phía khe có chuyển động tương đối trong phạm vi thiết kế.

Đây là một trong những lý do dạng khe này được xem xét tại các công trình có yêu cầu chuyển vị phù hợp với hệ finger joint.

Bề mặt chịu tác động trực tiếp của giao thông

Các bản thép răng lược nằm ngay trên vùng bánh xe đi qua. Do đó hình học, độ phẳng, liên kết và tình trạng của bản thép có ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện khai thác.

Cấu kiện thép cần gia công theo thiết kế

Các thông số như:

chiều dài răng, chiều rộng răng, chiều dày bản thép, khoảng cách giữa các răng, kích thước bản neo và hệ liên kết

không nên lấy từ một mẫu chung.

Chúng cần được sản xuất theo bản vẽ được phê duyệt của dự án.

8. Ưu điểm của khe co giãn răng lược

So với một số cấu tạo khe khác, finger joint có một số đặc điểm đáng chú ý.

Khả năng tạo chuyển tiếp qua khe: các răng thép xen kẽ tạo bề mặt cho bánh xe vượt qua vùng gián đoạn.

Có thể thiết kế cho chuyển vị đáng kể: phạm vi cụ thể phụ thuộc hệ khe và thiết kế.

Cấu tạo cơ khí tương đối trực quan: nguyên lý chuyển động của hai dãy răng dễ quan sát và kiểm tra.

Có thể gia công theo bản vẽ: hình học bản thép và hệ liên kết có thể được thiết kế cho yêu cầu cụ thể của dự án.

Tuy nhiên, các ưu điểm trên không có nghĩa khe răng lược luôn tốt hơn mọi loại khe khác. Việc lựa chọn phải dựa vào yêu cầu chuyển vị và điều kiện công trình.

9. Hạn chế cần lưu ý

Yêu cầu gia công và lắp đặt

Sai lệch về hình học, cao độ hoặc vị trí có thể ảnh hưởng đến trạng thái làm việc của khe.

Nước và chất bẩn

Khoảng trống giữa các răng có thể cho nước hoặc vật liệu nhỏ đi xuống phía dưới nếu không có hệ thu nước phù hợp.

Tác động giao thông

Bản thép và vùng liên kết chịu tác động lặp lại của phương tiện. Vì vậy cần kiểm tra tình trạng bản thép, liên kết và vùng bê tông xung quanh trong quá trình khai thác.

Bảo trì

Khu vực khe cần được kiểm tra và vệ sinh theo chương trình quản lý, bảo trì cầu.

10. So sánh khe răng lược và khe Modular

Không nên lựa chọn khe chỉ dựa vào tên “răng lược” hay “Modular”. Chuyển vị thiết kế và điều kiện khai thác mới là những dữ liệu quan trọng để lựa chọn.

11. Khe răng lược khác khe co giãn cao su thế nào?

Khe co giãn cao su thường sử dụng phần tử elastomer/cao su trong cấu tạo để đáp ứng chức năng của hệ khe.

Trong khi đó, khe răng lược có hình ảnh đặc trưng là các bản thép dạng ngón/răng xen kẽ.

Do khác nhau về cấu tạo nên khả năng chuyển vị, liên kết, thoát nước, bảo trì và phạm vi ứng dụng cũng khác.

Vì vậy, không nên dùng một bảng kích thước hoặc thông số của khe cao su để áp dụng cho khe răng lược.

12. Ứng dụng của khe co giãn răng lược

Khe răng lược có thể được xem xét tại:

cầu đường bộ, cầu vượt, cầu có nhịp dài hoặc các kết cấu cầu có yêu cầu chuyển vị phù hợp với hệ finger joint.

Vị trí thường liên quan đến khu vực đầu dầm/mố hoặc giữa các phần kết cấu mà thiết kế yêu cầu bố trí khe.

Loại khe cụ thể phải được xác định từ hồ sơ thiết kế cầu, không lựa chọn đơn thuần dựa vào hình ảnh hoặc kích thước có sẵn.

13. Các thông số cần có khi đặt gia công

Khi yêu cầu báo giá hoặc gia công khe co giãn răng lược, đơn vị cung cấp cần có đủ dữ liệu kỹ thuật.

Các thông tin quan trọng gồm:

bản vẽ khe, kích thước tổng thể, chuyển vị thiết kế, hình học răng, chiều dày và mác thép, cấu tạo neo/liên kết, yêu cầu xử lý bề mặt, chiều dài tuyến khe, yêu cầu thoát nước, tiêu chuẩn/chỉ dẫn kỹ thuật và số lượng.

Nếu hồ sơ quy định mạ kẽm, sơn bảo vệ hoặc phương pháp xử lý bề mặt khác, cần ghi rõ trong yêu cầu đặt hàng.

Không nên mặc định toàn bộ khe răng lược đều sử dụng cùng một phương pháp chống ăn mòn.

14. Thi công khe co giãn răng lược

Quá trình thi công phải thực hiện theo bản vẽ, biện pháp thi công được phê duyệt và hướng dẫn của hệ khe cụ thể.

Ở mức tổng quát, công tác thường liên quan đến:

chuẩn bị vị trí khe → kiểm tra cao độ và tim tuyến → bố trí hệ khe → liên kết/neo theo thiết kế → hoàn thiện vùng kết cấu xung quanh → kiểm tra hình học, cao độ và khả năng chuyển động.

Đây là hạng mục kết cấu cầu chịu tải giao thông nên việc hàn, nâng hạ, liên kết và hoàn thiện phải do đơn vị có năng lực thực hiện theo biện pháp an toàn của dự án.

Bài số 13 của cluster sẽ phân tích riêng chủ đề Thi công khe co giãn cầu.

15. Kiểm tra và bảo trì khe răng lược

Trong quá trình khai thác, một số nội dung có thể cần theo dõi gồm:

tình trạng bản răng, biến dạng bất thường, chi tiết liên kết, cao độ bề mặt, vùng bê tông hai bên, vật cản trong khe và hệ thống thu/thoát nước nếu có.

Nếu xuất hiện tiếng va đập bất thường, chi tiết lỏng hoặc hư hỏng vùng liên kết, cần được đơn vị quản lý công trình đánh giá theo quy trình bảo trì.

16. Quan hệ giữa khe co giãn và gối cầu

Đây là một điểm rất quan trọng trong kiến thức cầu.

Gối cầu và khe co giãn không phải hai bộ phận hoạt động hoàn toàn độc lập.

Gối cầu tham gia truyền tải trọng giữa kết cấu phần trên và phần dưới, đồng thời cho phép các chuyển vị/quay theo thiết kế.

Khe co giãn nằm tại vùng mặt cầu để đáp ứng chuyển vị tại vị trí gián đoạn và duy trì điều kiện chuyển tiếp cho mặt đường.

Có thể hiểu đơn giản:

Gối cầu kiểm soát/hỗ trợ chuyển động của kết cấu tại vị trí gối → khe co giãn phải tương thích với chuyển vị xuất hiện tại mặt cầu.

Mối quan hệ này sẽ được phân tích chuyên sâu trong Bài 14 – Gối cầu và khe co giãn.

17. Cách lựa chọn khe co giãn răng lược

Kỹ sư thiết kế thường phải xem xét đồng thời nhiều yếu tố:

chuyển vị thiết kế, nhiệt độ, chiều dài kết cấu chịu ảnh hưởng, cấu tạo nhịp, hệ gối, điều kiện giao thông, hình học mặt cầu, khả năng thoát nước, điều kiện bảo trì và yêu cầu của hồ sơ dự án.

Do đó không có một model răng lược duy nhất phù hợp cho tất cả các cây cầu.

18. FAQ – Câu hỏi thường gặp

Khe co giãn răng lược là gì?

Là dạng khe co giãn sử dụng các bản thép có các răng/ngón xen kẽ, cho phép hai phía khe dịch chuyển tương đối trong phạm vi thiết kế.

Finger Joint có phải khe co giãn răng lược không?

Đúng. Finger joint hoặc finger-type expansion joint là thuật ngữ tiếng Anh thường dùng cho dạng khe này.

Khe răng lược có kín nước không?

Không nên mặc định là kín nước. Tùy cấu tạo, hệ khe có thể cần máng hoặc hệ thống thu nước phía dưới.

Khe răng lược dùng cho cầu nào?

Có thể sử dụng cho các cầu có yêu cầu chuyển vị và cấu tạo phù hợp với hệ finger joint. Việc lựa chọn phải căn cứ hồ sơ thiết kế.

Khe răng lược có giống khe Modular không?

Không. Finger joint sử dụng các bản răng thép xen kẽ, trong khi khe Modular sử dụng nhiều khe/module để phân bố chuyển vị.

Có thể gia công khe răng lược theo bản vẽ không?

Có thể sản xuất theo bản vẽ dự án, trong đó cần xác định rõ vật liệu, hình học răng, kích thước, hệ neo, xử lý bề mặt và các yêu cầu kỹ thuật khác.

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.