Thiết kế Cầu đường bộ - Phần 14: Khe co giãn và gối cầu
Highway Bridge Design Specification - Part 14: Joints and Bearings
1 PHẠM VI ÁP DỤNG
Tiêu chuẩn này áp dụng cho thiết kế, lựa chọn các gối cầu và kết cấu khe co giãn mặt cầu.
2 TÀI LIỆU VIỆN DẪN
Các tài liệu dưới đấy là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Các tài liệu viện
dẫn được trích dẫn từ những vị trí thích hợp trong văn bản tiêu chuẩn và các ấn phẩm được
liệt kê dưới đây. Đối với các tài liệu có đề ngày tháng, những sửa đổi bổ xung sau ngày xuất
bản chỉ được áp dụng cho bộ Tiêu chuẩn này khi bộ Tiêu chuẩn này được sửa đổi, bổ xung.
Đối với các tiêu chuẩn không đề ngày tháng thì dùng phiên bản mới nhất.
- TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế
- TCVN 4954:05 Đường ô tô- Yêu cầu thiết kế
- TCVN 5408:2007 Lớp phủ kẽm nhúng nóng trên bề mặt sản phẩm gang và thép- Yêu
cầu kỹ thuật và phương pháp thử
- TCVN 1651: 2008 – Thép cốt bê tông và lưới thép hàn
- TCVN 9392: 2012- Thép cốt bê tông- Hàn hồ quang
- TCVN 10307: 2014- Kết cấu cầu thép – Yêu cầu kỹ thuật chung về chế tạo, lắp rấp
và nghiệm thu
- TCVN 10309: 2014- Hàn cầu thép - Quy định kỹ thuật
- AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications (Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công cầu
AASHTO)
- AASHTO M107 - Standard Specification for Bronze Castings for Bridges and
Turntables (Tiêu chuẩn đúc đồng cho cầu và tấm phẳng)
- AASHTO M169- Standard Specification for Steel Bars, Carbon, and Alloy, ColdFinished (Tiêu chuẩn thép thanh các bon, hợp kim gia công nguội)
- AASHTO M 251- Specification For Plain And Laminated Elastomeric Bridge Bearings
(Tiêu chuẩn gối cầu bằng các dải chất dẻo và khối chất dẻo)
- ASTM A240M - Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless
Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications (Tiêu
chuẩn thép tấm và thép dải không gỉ bằng hợp kim chrôm và chrôm-Niken)TCVN 11823 - 14:2017
9
- AASHTO M270M/M - Standard Specification for Structural Steel for Bridges (Tiêu
chuẩn thép kết cấu dùng cho cầu)
- QQ-B- 626 Specification - Brass, leaded and nonleaded: rod, Shapes, forgings, and
flat products with finished edges (Tiêu chuẩn các thanh và sản phẩm ép tạo hình dạng
bằng hợp kim đồng, có chứa chì và không chì với mép được gia công)
3 THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA
3.1 Gối cầu (Bearing) – Bộ phận kết cấu có cơ cấu truyền các tải trọng trong khi vẫn đảm
bảo dễ dàng chuyển vị tịnh tiến và/hoặc quay.
3.2 Khe co giãn gối (Bearing Joint) - Khe co giãn mặt cầu tại các vị trí trên các gối và các kết
cấu đỡ mặt cầu khác để tạo điều kiện cho phần đầu tiếp giáp giữa hai kết cấu.nhịp liền kề dễ
chuyển vị tịnh tiến theo phương nằm ngang và quay. Khe co giãn mặt cầu có thể hoặc không
đảm bảo sự chuyển vị tịnh tiến thẳng đứng khác nhau của các bộ phận này.
3.3 Gối đồng đỏ (Bronze Bearing) - Gối cầu trong đó sự làm việc chuyển vị hoặc quay là
nhờ sự trượt của bề mặt đồng đỏ với bề mặt đối tiếp.
[ads-post]
3.4 Gối có cốt bằng vải bông dày (Cotton-Duck-Reinforced Pad CDP) - Tấm gối được làm
bằng các lớp chất dẻo và vải bông dày, được dính kết với nhau qua lưu hóa.
3.5 Khe co giãn kín (Closed Joint) - Khe co giãn mặt cầu được thiết kế để ngăn ngừa các
mảnh vụn gạch đá lọt qua khe co giãn và để bảo vệ an toàn cho bộ hành và xe đạp qua lại.
3.6 Tấm nén kín nước (Compression Seal) - Một chi tiết đàn hồi chế tạo sẵn được nén
trước trong khe hở của khe co giãn với phạm vi chuyển vị dự kiến nhỏ hơn 50 mm.
3.7 Mối nối thi công (Construction Joint) - Khe nối tạm thời để cho phép việc thi công tiếp
sau.
3.8 Khe nối kiểm soát chuyển vị dọc theo chu kỳ (Cycle-Control Joint) - Khe cắt nối ngang
bản quá độ được thiết kế để cho phép chuyển vị dọc theo chu kỳ của cầu tích hợp và bản
quá độ nối liền với nó.
3.9 Bộ giảm chấn (Damper) - Một thiết bị truyền và giảm lực giữa các bộ phận của kết cấu
phần trên và/hoặc kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới, trong khi vẫn cho phép dịch
chuyển do giãn nở nhiệt. Thiết bị tạo sự giảm chấn bằng cách phân ly năng lượng do địa
chấn, phanh, hoặc tải trọng động khác.
3.10 Khe co giãn mặt cầu (Deck Joint) - Sự gián đoạn kết cấu giữa hai bộ phận, mà ít nhất
một trong số đó là bộ phận mặt cầu. Nó được thiết kế để cho phép sự dịch chuyển tương đối
và/hoặc quay của các bộ phận kết cấu tiếp giáp.
3.11 Gối đĩa (Disc Bearing) - Tiếp nhận chuyển vị quay bằng biến dạng của một đĩa đơn
bằng chất dẻo, được đúc từ một hợp chất urêtan. Nó có thể di động, được dẫn hướng,
không được dẫn hướng, hoặc cố định. Sự chuyển động được tạo ra do sự trượt của thép
không gỉ được đánh bóng trên Tefelon.TCVN 11823 - 14:2017
10
3.12 Gối mặt hình trụ kép (Double Cylindrical Bearing) - Gối được làm từ hai mặt hình trụ
đặt tựa lên nhau có các trục của chúng vuông góc với hướng dọc cầu để dễ dàng quay xung
quanh trục nằm ngang.
3.13 Tấm gối cốt sợi thủy tinh (FGP) (Fiberglass-Reinforced Pad) - Tấm gối được làm từ
các lớp chất dẻo và sợi dệt thủy tinh, được dính kết với nhau qua lưu hoá.
3.14 Gối cố định (Fixed Bearing) - Gối ngăn chặn sự chuyển vị dọc khác nhau của các cấu
kiện kết cấu tiếp giáp. Gối cố định có thể hoặc không thể cung cấp sự chuyển vị phương
ngang khác nhau hoặc sự quay.
3.15 Cầu tích hợp (Integral Bridge) - Cầu có mố đuôi cụt nối cứng với hệ dầm không có các
khe co giãn mặt cầu. Nhờ việc nối cứng này mà mố cầu cùng với kết cấu phần trên tích hợp
làm việc như một đơn vị kết cấu. Một thuật ngữ khác dùng chỉ loại cầu này là “cầu liền khối”
3.16 Khe nối (Joint) - Sự gián đoạn kết cấu giữa hai cấu kiện. Các bộ phận kết cấu được sử
dụng để làm khung đơn vị kết cấu hoặc tạo sự gián đoạn.
3.17 Mối bịt kín khe co giãn (Joint Seal) - Thiết bị bằng chất dẻo được đổ vào hoặc chế tạo
sẵn được thiết kế để ngăn ngừa hơi ẩm và các mảnh vụn gạch đá thâm nhập vào các khe co
giãn.
3.18 Gối khớp quay (Knuckle Bearing) - Gối trong đó một bề mặt kim loại lõm lắc lư trên một
bề mặt kim loại lồi để tạo khả năng quay xung quanh bất kỳ trục nằm ngang nào.
3.19 Khe dọc (Longitudinal Joint) - Khe nối song song với phương của nhịp cầu được cấu
tạo để tách mặt cầu hoặc kết cấu phần trên thành hai hệ kết cấu độc lập.
3.20 Gối trục quay hoặc gối con lăn (Metal Rocker or Roller Bearing) - Gối chịu tải trọng
thẳng đứng bằng sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt kim loại và tạo ra sự chuyển động
bằng sự xoay hoặc lăn của một bề mặt trên bề mặt khác.
3.21 Khe co giãn kiểu hệ Mô đun (Modular Bridge Joint System- MBJS) - Khe co giãn kín
nước với hai hoặc nhiều hơn các tấm kín nước đàn hồi được giữ bởi các dầm biên neo vào
kết cấu (bản mặt cầu, mố, v.v.) và một hoặc nhiều hơn các dầm ngang giữa song song với
các dầm biên. Thông thường loại khe co giãn này được sử dụng cho khe với biên độ chuyển
vị lớn hơn 100 mm.
3.22 Gối di động (Movable Bearing) - Gối làm dễ dàng sự tịnh tiến nằm ngang khác nhau
của các cấu kiện kết cấu tiếp giáp trong phương dọc và/hoặc ngang. Nó có thể hoặc không
thể tạo ra sự quay.
3.23 Gối quay đa năng (Multirotational Bearing) - Gối bao gồm một cấu kiện quay dạng
chậu, dạng đĩa hoặc dạng cầu khi sử dụng như là gối cố định và có thể, thêm vào, có các bề
mặt trượt để tạo sự tịnh tiến khi sử dụng như là gối giãn nở. Sự chuyển vị có thể bị hạn chế
theo phương quy định bởi các thanh dẫn.
3.24 Điểm trung hòa (Neutral Point) - Điểm mà quanh nó xảy ra tất cả các sự thay đổi về
khối lượng theo chu kỳ của mộ
đặt tựa lên nhau có các trục của chúng vuông góc với hướng dọc cầu để dễ dàng quay xung
quanh trục nằm ngang.
3.13 Tấm gối cốt sợi thủy tinh (FGP) (Fiberglass-Reinforced Pad) - Tấm gối được làm từ
các lớp chất dẻo và sợi dệt thủy tinh, được dính kết với nhau qua lưu hoá.
3.14 Gối cố định (Fixed Bearing) - Gối ngăn chặn sự chuyển vị dọc khác nhau của các cấu
kiện kết cấu tiếp giáp. Gối cố định có thể hoặc không thể cung cấp sự chuyển vị phương
ngang khác nhau hoặc sự quay.
3.15 Cầu tích hợp (Integral Bridge) - Cầu có mố đuôi cụt nối cứng với hệ dầm không có các
khe co giãn mặt cầu. Nhờ việc nối cứng này mà mố cầu cùng với kết cấu phần trên tích hợp
làm việc như một đơn vị kết cấu. Một thuật ngữ khác dùng chỉ loại cầu này là “cầu liền khối”
3.16 Khe nối (Joint) - Sự gián đoạn kết cấu giữa hai cấu kiện. Các bộ phận kết cấu được sử
dụng để làm khung đơn vị kết cấu hoặc tạo sự gián đoạn.
3.17 Mối bịt kín khe co giãn (Joint Seal) - Thiết bị bằng chất dẻo được đổ vào hoặc chế tạo
sẵn được thiết kế để ngăn ngừa hơi ẩm và các mảnh vụn gạch đá thâm nhập vào các khe co
giãn.
3.18 Gối khớp quay (Knuckle Bearing) - Gối trong đó một bề mặt kim loại lõm lắc lư trên một
bề mặt kim loại lồi để tạo khả năng quay xung quanh bất kỳ trục nằm ngang nào.
3.19 Khe dọc (Longitudinal Joint) - Khe nối song song với phương của nhịp cầu được cấu
tạo để tách mặt cầu hoặc kết cấu phần trên thành hai hệ kết cấu độc lập.
3.20 Gối trục quay hoặc gối con lăn (Metal Rocker or Roller Bearing) - Gối chịu tải trọng
thẳng đứng bằng sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt kim loại và tạo ra sự chuyển động
bằng sự xoay hoặc lăn của một bề mặt trên bề mặt khác.
3.21 Khe co giãn kiểu hệ Mô đun (Modular Bridge Joint System- MBJS) - Khe co giãn kín
nước với hai hoặc nhiều hơn các tấm kín nước đàn hồi được giữ bởi các dầm biên neo vào
kết cấu (bản mặt cầu, mố, v.v.) và một hoặc nhiều hơn các dầm ngang giữa song song với
các dầm biên. Thông thường loại khe co giãn này được sử dụng cho khe với biên độ chuyển
vị lớn hơn 100 mm.
3.22 Gối di động (Movable Bearing) - Gối làm dễ dàng sự tịnh tiến nằm ngang khác nhau
của các cấu kiện kết cấu tiếp giáp trong phương dọc và/hoặc ngang. Nó có thể hoặc không
thể tạo ra sự quay.
3.23 Gối quay đa năng (Multirotational Bearing) - Gối bao gồm một cấu kiện quay dạng
chậu, dạng đĩa hoặc dạng cầu khi sử dụng như là gối cố định và có thể, thêm vào, có các bề
mặt trượt để tạo sự tịnh tiến khi sử dụng như là gối giãn nở. Sự chuyển vị có thể bị hạn chế
theo phương quy định bởi các thanh dẫn.
3.24 Điểm trung hòa (Neutral Point) - Điểm mà quanh nó xảy ra tất cả các sự thay đổi về
khối lượng theo chu kỳ của một kết cấu.TCVN 11823 - 14:2017
11
3.25 Khe co giãn hở (Open Joint) - Khe co giãn được thiết kế để cho phép nước và các
mảnh vụn gạch đá đi qua khe co giãn.
3.26 Gối tấm Chất dẻo thuần (Plain Elastomeric Pad) - Gối tấm chế tạo chỉ có chất dẻo, nó
chỉ làm việc với độ tịnh tiến và góc xoay hạn chế.
3.27 PTFE (Polytetrafluorethylene) - cũng gọi là Teflon
3.28 Gối chậu (Pot Bearing) - Gối chịu tải trọng thẳng đứng bằng nén một đĩa chất dẻo bị giữ
ở trong một xilanh thép và tạo ra sự quay do sự biến dạng của đĩa.
3.29 Khe kín nước trét kín vật liệu dẻo (Poured Seal) - Mối kín nước làm từ vật liệu dẻo
mềm (nhựa đường, polyme, hoặc loại khác), được rót vào khe hở của khe co giãn để nó sẽ
dính chặt vào các mặt bên của khe hở. Thường chỉ được sử dụng khi khoảng chuyển vị dự
kiến nhỏ hơn 40 mm.
3.30 Gối trượt PTFE (Sliding Bearing) - Gối chịu tải trọng thẳng đứng nhờ các ứng suất tiếp
xúc giữa một tấm PTFE hoặc vải dệt và bề mặt đối tiếp của nó, và nó cho phép các chuyển
động bằng sự trượt của PTFE ở trên bề mặt đối tiếp.
3.31 Khe cắt giảm nhẹ (Relief Joint) – Khe cắt mặt cầu thường là khe ngang, được thiết kế
để giảm thiểu tác dụng liên hợp không được dự định, hoặc là hiệu ứng của chênh lệch
chuyển vị nằm ngang giữa mặt cầu và hệ kết cấu đỡ nó.
3.32 Thiết bị cản (Restrainers) - Một hệ thống các cáp hoặc các thanh thép cường độ cao
được căng khử độ trùng ban đầu, cấu tạo để truyền lực giữa các cấu kiện kết cấu phần trên
và/hoặc kết cấu phần trên và cấu kiện kết cấu phần dưới do tác dụng của địa chấn hoặc các
tải trọng động khác, trong khi cho phép chuyển vị do nhiệt.
3.33 Quân phương (Root Mean Square) – RMS
3.34 Sự quay xung quanh trục dọc (Rotation about the Longitudinal Axis) - Sự quay xung
quanh một trục song song với phương của nhịp chính của cầu.
3.35 Sự quay xung quanh trục ngang (Rotation about the Transverse Axis) - Sự quay xung
quanh một trục song song với trục ngang của cầu.
3.36 Khe co giãn kín nước (Sealed Joint) - Khe co giãn được cung cấp với mối nối kín
nước.
3.37 Bộ dẫn động (Shock Transmission Unit STU) - Một thiết bị tạo ra liên kết cứng tạm thời
giữa các cấu kiện kết cấu phần trên và/hoặc kết cấu phần trên và cấu kiện kết cấu phần dưới
dưới tác dụng địa chấn, phanh, hoặc tải trọng động khác, trong khi cho phép dịch chuyển do
nhiệt
3.38 Hệ thống thanh gối đơn (SSB- Single-Support-Bar System) – Khe co giãn kiểu MBJS
được thiết kế chỉ có một thanh gối đỡ tất cả các dầm giữa. Liên kết dầm giữa với thanh gối
thường là một chi tiết kết cấu kiểu gông để các dầm giữa trượt trên thanh gối.
3.39 Gối trượt (Sliding Bearing) - Gối tạo ra sự chuyển động bằng sự chuyển vị của một bề
mặt tương đối với bề mặt khác.TCVN 11823 - 14:2017
12
3.40 Gối Chất dẻo lõi tấm thép (Steel-reinforced Elastomeric Bearing) - Gối làm từ các tấm
thép cán mỏng và chất dẻo xen kẽ được dính kết với nhau qua lưu hóa. Các tải trọng thẳng đứng
được chịu bởi sự nén của tấm chất dẻo. Các chuyển động song song với các lớp thép tăng
cường và các sự quay được tạo nên bởi sự biến dạng của chất dẻo.
3.41 Khe co giãn kín nước đơn dải (Strip Seal) - Một khe co giãn kín nước chỉ có một tấm
đàn hồi được ép vào giữa và giữ bởi hai dầm biên được neo vào các cấu kiện (bản, mố,
v.v...). Thường sử dụng cho tổng phạm vi chuyển vị dự kiến từ 40 đến 100 mm, mặc dù các
mối đơn dải có khả năng cho chuyển vị lên tới 125 mm .
3.42 Sự tịnh tiến (Translation) - Sự chuyển động nằm ngang của cầu theo phương dọc hoặc
phương ngang.
3.43 Phương ngang (Transverse) - Phương nằm ngang trực giao với trục dọc của cầu.
3.44 Khe co giãn phòng nước (Waterproofed Joints) - Khe co giãn kín hoặc hở được gắn
thêm một lòng máng ở bên dưới khe co giãn để chứa và dẫn nước từ mặt cầu thoát khỏi kết
cấu.
3.45 Hệ thống đa thanh gối tổ hợp hàn WMSB (Welded Multiple-Support-Bar System) -
Một MBJS (khe co giãn với hệ thông Mô đun) được thiết kế sao cho mỗi thanh gối được hàn
chỉ với một dầm giữa. Mặc dù một hệ thống WMSB lớn hơn được xây dựng và đang hoạt
động tốt, hệ thống WMSB thường không thực tế đối với nhiều hơn 9 khe nối kín nước hoặc
cho phạm vi chuyển vị lớn hơn 675 mm.
4 CÁC CHUYỂN VỊ VÀ CÁC TẢI TRỌNG
4.1 TỔNG QUÁT
Việc lựa chọn và bố trí các khe co giãn và các gối cầu phải tính đến các biến dạng do nhiệt
độ và các nguyên nhân khác phụ thuộc thời gian và phải phù hợp với chức năng riêng của
cầu.
Các khe co giãn mặt cầu và các gối phải được thiết kế để chịu các tải trọng và thích nghi với
các chuyển vị ở trạng thái giới hạn sử dụng và cường độ và để thỏa mãn các yêu cầu của
trạng thái giới hạn mỏi và nứt gãy. Các tải trọng phát sinh tại các khe co giãn, các gối và các
cấu kiện phụ thuộc vào độ cứng của từng cấu kiện và các dung sai đạt được trong chế tạo và
lắp ráp. Những ảnh hưởng này phải xét đến trong tính toán các tải trọng thiết kế đối với các
cấu kiện. Không cho phép có sự hư hại do chuyển vị của khe co giãn hoặc gối cầu ở trạng
thái giới hạn sử dụng, ở các trạng thái giới hạn đặc biệt và cường độ, không được xảy ra hư
hại không thể sửa chữa.
Các chuyển vị tịnh tiến và quay của cầu phải được xét trong thiết kế khe co giãn MBJS (khe
co giãn với hệ Mô Đun) và các gối. Trình tự thi công phải được xem xét, và mọi tổ hợp tới
hạn của tải trọng và chuyển vị cũng phải được xem xét trong thiết kế. Phải xem xét các
chuyển vị quay theo hai trục nằm ngang và trục thẳng đứng. Các chuyển vị phải bao gồm
những chuyển vị gây ra bởi các tải trọng, các biến dạng và các chuyển vị gây ra bởi các hiệu
ứng từ biến, co ngót và nhiệt, và bởi các sự không chính xác trong lắp ráp. Trong mọi trường
hợp phải xem xét cả các hiệu ứng tức thời và lâu dài, kể cả ảnh hưởng của xung kích cho
ĐỌC TIẾP HOẶC TẢI VỀ
0 Nhận xét