Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023 về Gối chỏm cầu yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử thế nào?

Nội dung chính

• Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023 về Gối chỏm cầu yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử thế nào?
• Quy định kỹ thuật yêu cầu vật liệu Gối chỏm cầu thế nào?
• Yêu cầu kỹ thuật của gối thế nào?

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023 về Gối chỏm cầu yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử thế nào?

- Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023 quy định các yêu cầu và phương pháp thử của gối chỏm cầu với lực đẩy ngang lớn nhất bằng 10 % của lực nén thẳng đứng, áp dụng cho việc thử nghiệm, kiểm tra, đánh giá chất lượng của gối chỏm cầu dùng trong xây dựng cầu đường bộ.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023, các yêu cầu đưa ra chỉ là mức tối thiểu để sản xuất gối chỏm cầu. Có thể tăng các giá trị tối thiểu này theo các tiêu chuẩn thiết kế khác.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023 không có mục đích chỉ ra các vấn đề về an toàn lao động, trước khi tiến hành công tác thí nghiệm, người sử dụng tiêu chuẩn này phải đề ra các biện pháp phù hợp để đảm bảo an toàn cho người thực hiện.

- Trong Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023 sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

Gối chỏm cầu (Spherical Bearing)

Gối cầu với khả năng đáp ứng góc xoay lớn nhờ phần tử quay hình chỏm cầu, bề mặt lồi bằng thép không gỉ xoay trên tấm thép cacbon lõm được phủ bằng tấm polytetrafluoroethylen (PTFE) hoặc tấm dệt PTFE.

Gối chỏm cầu cố định (Fixed Spherical Bearing)

Gối chỏm cầu chỉ cho phép đầu kết cấu nhịp có chuyển dịch quay và không cho phép chuyển dịch đơn hướng hoặc đa hướng.

Gối chỏm cầu di động (Sliding Spherical Bearinpaig)

Gối chỏm cầu cho phép đầu kết cấu nhịp vừa có thể chuyển dịch quay, vừa có thể chuyển dịch đơn hướng hoặc đa hướng.

Gối chỏm cầu di động đơn hướng (Uni-Directional Sliding Spherical Bearing)

Gối chỏm cầu cho phép đầu kết cấu nhịp vừa có thể chuyển dịch quay, vừa có thể chuyển dịch theo một hướng nhất định.

Gối chỏm cầu di động đa hướng (Multi-Directional Sliding Spherical Bearing)

Gối chỏm cầu cho phép đầu kết cấu nhịp vừa có thể chuyển dịch quay, vừa có thể chuyển dịch theo tất cả các hướng.

Tấm dệt PTFE (Woven Fabric PTFE)

Được chế tạo từ sợi fluorocacbon PTFE nhiều sợi nhỏ óng ánh (định hướng) hoặc từ hỗn hợp sợi PTFE bằng cách xoắn băng PTFE và các sợi khác.

Tấm PTFE (Polytetrafluoroetylen - PTFE)

Tấm chất dẻo tạo điều kiện gây ra chuyển dịch trượt trong gối với hệ số ma sát thấp.

Thanh dẫn hướng (Guide bar)

Phần tử hạn chế để gối dịch chuyển theo một hướng.

Hàn TIG (Tungsten Inert Gas)

Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ, khi sử dụng điện cực không nóng chảy, điện cực vonfram nguyên chất hoặc có hoạt tính trong đó hồ quang và bể hàn được bảo vệ bằng một loại khí trơ.

Bề mặt tiếp xúc (Mating surface)

Bề mặt kim loại cứng mịn mà trên đó có gắn các tấm trượt bằng PTFE hoặc vật liệu Compozit.

Góc xoay (Rotation)

Góc xoay quanh một trục song song với phương của nhịp chính hoặc với trục ngang của cầu.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023 về Gối chỏm cầu yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử thế nào? (Hình từ Internet)

Quy định kỹ thuật yêu cầu vật liệu Gối chỏm cầu thế nào?

Căn cứ theo tiểu mục 5.1 Mục 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023 quy định kỹ thuật yêu cầu vật liệu Gối chỏm cầu như sau:

Thép

Được sử dụng cho tất cả các tấm đế, tấm bên trên, thanh dẫn hướng, vành chặn phải là thép kết cấu thỏa mãn các yêu cầu của Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9986-2:2013 hoặc tương đương.

Tất cả bề mặt lộ ra ngoài phải được mạ kẽm, có độ dày tối thiểu 0,152 mm hoặc được xử lý bằng các hệ thống sơn phù hợp với độ dày màng sơn theo quy định.

Thép không gỉ

Bề mặt trượt phẳng: Thép không gỉ dạng tấm được sử dụng để chế tạo bề mặt trượt tiếp xúc với PTFE phải thỏa mãn các yêu cầu của ASTM A240/A240M, loại 304 hoặc tương đương, độ bóng bề mặt hoàn thiện đạt 0,5 μm.

Bề mặt lồi: Thép không gỉ được sử dụng để chế tạo bề mặt lồi tiếp xúc với PTFE phải thỏa mãn các yêu cầu của ASTM A240/A240M, loại 304 hoặc tương đương, độ bóng bề mặt hoàn thiện đạt 0,5 μm hoặc nhỏ hơn.

Tấm dệt PTFE

Tấm dệt PTFE được chế tạo từ PTFE nguyên chất có gia cố các sợi định hướng có hoặc không có lớp nền cường độ cao.

Độ dày của tấm dệt PTFE ở trạng thái tự do phải tối thiểu 2,38 mm khi được đo theo ASTM D1777.

Độ dày của tấm dệt PTFE đã được dính bám dưới tác dụng áp lực thẳng đứng phải tối thiểu như sau:

- 1,59 mm khi chịu tài trọng từ 0 MPa đến 24,1 MPa;

- 1,19 mm khi chịu tải trọng từ 24,1 MPa đến 31,0 MPa.

Tấm dệt PTFE phải được liên kết cơ học với nhau và khóa với nền có gờ bằng keo epoxy để ngăn cản sự dịch chuyển. Việc sử dụng hệ thống khóa liên kết cơ học cùng với keo epoxy làm tăng độ bền liên kết, ngăn chặn sự dịch chuyển của tấm PTFE. Tất cả các mép phải được làm phẳng để không bị lộ ra ngoài.

Các sợi chế tạo tấm dệt PTFE phải thỏa mãn các yêu cầu quy định tại Bảng 1.

Bảng 1 - Yêu cầu về tính chất cơ lý của các sợi chế tạo tấm dệt PTFE

Tấm PTFE

Tấm PTFE phải là vật liệu nguyên chất (không được tái chế), thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật của ASTM D1457. PTFE phải chịu được axit, kiềm, các sản phẩm dầu mỏ và không hấp thụ nước. Nó phải ổn định ở nhiệt độ lên đến 260 °C và phải không dễ cháy. Khi bề mặt PTFE được sử dụng cho thanh dẫn hướng, vật liệu độn phải được làm từ sợi thủy tinh hoặc sợi cacbon.

Chiều dày của tấm PTFE phải tối thiểu bằng 3,17 mm và phải được làm lõm vào ít nhất một nửa chiều dày của nó.

PTFE sử dụng là bề mặt trượt chính và cho các thanh dẫn hướng phải thỏa mãn các yêu cầu quy định tại Bảng 2.

Bảng 2 - Yêu cầu về tính chất cơ lý của tấm PTFE a

a PTFE chứa 15 % sợi thủy tinh có thể được sử dụng cho bề mặt trượt của thanh dẫn hướng (ASTM D1457).

Yêu cầu kỹ thuật của gối thế nào?

Căn cứ theo tiểu mục 5.3 Mục 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13861:2023 quy định yêu cầu kỹ thuật của gối như sau:

Nén thẳng đứng

Áp dụng cho tất cả các loại gối chỏm cầu (gối chỏm cầu cố định, gối chỏm cầu đơn hướng, gối chỏm cầu đa hướng).

Gia tải lên gối đến 150 % lực nén thiết kế lớn nhất. Giữ tải trọng này trong 1 h. Sau khi thử nghiệm, không được có vết nứt, phân tách hoặc biến dạng vĩnh cửu của PTFE, thép không gỉ, các thành phần khác hoặc mối hàn.

Góc xoay

Áp dụng cho tất cả các loại gối chỏm cầu (gối chỏm cầu cố định, gối chỏm cầu đơn hướng, gối chỏm cầu đa hướng).

Gia tải lên gối đến 75 % lực nén thiết kế lớn nhất, trong khi đồng thời đặt nó trong điều kiện xoay 0,02 rad hoặc xoay theo góc xoay thiết kế, chọn giá trị nào lớn hơn. Giữ trong 1 h. Sau khi thử nghiệm, không được có vết nứt, phân tách hoặc biến dạng vĩnh cửu của PTFE, thép không gỉ, các thành phần khác hoặc mối hàn.

Hệ số ma sát

Chỉ áp dụng cho gối chỏm cầu di động (gối chỏm cầu đơn hướng, gối chỏm cầu đa hướng).

Gia tải lên gối đến 100 % lực nén thiết kế lớn nhất và giữ tải trọng này trong thời gian tối thiểu 12 h để đánh giá độ bền của bề mặt trượt.

Xác định hệ số ma sát ở dịch chuyển đầu tiên với tốc độ trượt nhỏ hơn 25,4 mm/min.

Tiếp tục thực hiện tối thiểu 100 chu kỳ dịch chuyển với tốc độ trượt trong khoảng 25,4 mm/min đến 305 mm/min. Xác định hệ số ma sát ở chu kỳ 101. Ghi lại các biến dạng và chảy nguội của PTFE.

Lực đẩy ngang

Chỉ áp dụng cho gối chỏm cầu cố định và gối chỏm cầu đơn hướng.

Gia tải lên gối đến lực nén thiết kế lớn nhất đồng thời tác dụng mốt lực ngang bằng 15 % lực nén thiết kế lớn nhất (hoặc 1,5 lần lực đầy ngang thiết kế) và giữ trong 1 min.

Các dấu hiệu hư hỏng bề mặt của PTFE không phải là nguyên nhân để loại bỏ gối. Các tấm PTFE bị hư hỏng do thử nghiệm sẽ được thay thế bằng vật liệu có chất lượng tương đương với vật liệu PTFE ban đầu.

Sau khi thử nghiệm lực đầy ngang không được có vết nứt, phân tách hoặc biến dạng vĩnh cửu của thép không gỉ, các thành phần khác hoặc mối hàn.

Tính chất cơ lý của tấm dệt PTFE

Áp dụng cho tất cả các loại gối chỏm cầu (gối chỏm cầu cố định, gối chỏm cầu đơn hướng, gối chỏm cầu đa hướng).

Xác định các tính chất cơ lý của các sợi chế tạo tấm dệt PTFE phù hợp với các điều nêu trong Bảng 1.

Tính chất cơ lý của tấm PTFE

Chỉ áp dụng cho gối chỏm cầu di động.

Xác định các tính chất cơ lý của PTFE dạng tấm phù hợp với các điều nêu trong Bảng 2.

Yêu cầu chung sau khi thử nghiệm

Không được có vết nứt, phân tách hoặc biến dạng vĩnh cửu của PTFE, thép không gỉ, các thành phần khác hoặc mối hàn.

Hệ số ma sát không được vượt quá 0,04 cho gối sử dụng tấm dệt PTFE

Hệ số ma sát không được vượt quá 0,03 cho gối sử dụng tấm PTFE.