Vòng bi cầu đóng một vai trò quan trọng trong tính toàn vẹn cấu trúc và chức năng của cầu. Các thiết bị này, được lắp đặt giữa kết cấu phần dưới và kết cấu thượng tầng của cầu, được thiết kế để truyền các tải trọng tác dụng—bao gồm tải trọng động đất, gió, giao thông và trọng lượng bản thân—đồng thời hỗ trợ các chuyển động như quay và dịch chuyển. Vòng bi cầu được phân loại thành vòng bi giãn nở, cho phép cả chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay, và vòng bi cố định, cho phép chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến hạn chế. Bài viết này tìm hiểu các loại vòng bi cầu khác nhau được sử dụng trong xây dựng và các đặc tính cụ thể của chúng.

Hiểu về vòng bi cầu

Vòng bi cầu là gì?

Gối cầu là thiết bị kết cấu được đặt giữa kết cấu phần dưới và phần trên của cầu. Chúng tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển tải đồng thời cho phép thực hiện các chuyển động cần thiết, đảm bảo độ ổn định và độ bền của cầu. Những vòng bi này chịu được các loại tải trọng khác nhau, chẳng hạn như địa chấn, gió, giao thông và trọng lượng của chính cây cầu, đồng thời cho phép các chuyển động như quay và dịch chuyển.

Các loại vòng bi cầu

Vòng bi cầu được phân thành hai loại: vòng bi giãn nở và vòng bi cố định. Vòng bi giãn nở cho phép cả chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay, trong khi vòng bi cố định cho phép chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến hạn chế. Các loại vòng bi cầu chính bao gồm vòng bi trượt, vòng bi rocker và chốt, vòng bi lăn, vòng bi đàn hồi, vòng bi cong, vòng bi nồi và vòng bi đĩa.

Vòng bi trượt cho cầu

Tổng quan về vòng bi trượt

Vòng bi trượt bao gồm hai tấm kim loại, thường là thép không gỉ, trượt tương đối với nhau, tạo điều kiện cho chuyển động tịnh tiến. Để giảm thiểu ma sát, các vật liệu bôi trơn như polytetrafluoroethylene (PTFE) được sử dụng giữa các tấm.

Ứng dụng và hạn chế

Vòng bi trượt tạo ra lực ma sát tác động lên kết cấu phần dưới, phần trên và bản thân vòng bi. Theo hướng dẫn của ASSHTO, ổ trượt không thích hợp cho các nhịp cầu vượt quá 15 mét vì chúng không chịu được chuyển động quay. Tuy nhiên, hạn chế này có thể khắc phục bằng cách kết hợp ổ trượt với các loại ổ trục khác.

Vòng bi Rocker và Pin cho cầu

Cấu trúc và chức năng

Vòng bi rocker có bề mặt đáy cong cho chuyển động tịnh tiến và một chốt ở phía trên để chuyển động quay. Mặt khác, ổ trục chốt là ổ trục cố định có khả năng điều chỉnh chuyển động quay thông qua một chốt thép. Cả hai loại đều được sử dụng chủ yếu trong kết cấu cầu thép.

Cân nhắc và bảo trì

Nên sử dụng ổ trục và ổ trục khi chuyển động của cầu được hiểu rõ và mô tả vì chúng chỉ điều chỉnh chuyển động theo một hướng. Kiểm tra và bảo trì thường xuyên là rất quan trọng do chúng dễ bị ăn mòn và hư hỏng.

Vòng bi lăn cho cầu

Các loại vòng bi lăn

Vòng bi lăn có thể được sử dụng trong kết cấu cầu bê tông cốt thép và thép. Chúng có hai cấu hình chính: vòng bi lăn đơn, bao gồm một con lăn giữa hai tấm và nhiều vòng bi, bao gồm một số con lăn giữa hai tấm.

Lợi ích và hạn chế

Vòng bi lăn đơn tiết kiệm và có thể đáp ứng cả chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến, nhưng chúng có khả năng chịu tải dọc hạn chế. Nhiều vòng bi lăn có thể hỗ trợ tải trọng thẳng đứng lớn và đáp ứng các chuyển động tịnh tiến, nhưng chúng đắt hơn. Cả hai loại đều yêu cầu bảo trì thường xuyên để tránh ăn mòn và hư hỏng.

Vòng bi cong cho cầu

Thiết kế và chức năng

Vòng bi cong bao gồm hai tấm cong phù hợp. Vòng bi cong hình trụ hỗ trợ chuyển động quay, trong khi vòng bi cong hình cầu cho phép thực hiện cả chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến. Tải trọng hình học và trọng lực tạo ra lực cản ngang, lực cản này được giảm thiểu bằng cách thêm các thanh trượt PTFE để điều chỉnh các chuyển động ngang.

Cách sử dụng và ưu điểm

Vòng bi cong có hiệu quả trong việc quản lý các chuyển động quay và tịnh tiến, đặc biệt là ở dạng hình cầu. Việc sử dụng các thanh trượt PTFE giúp tăng cường khả năng xử lý các chuyển động ngang, khiến chúng trở nên linh hoạt cho các thiết kế cầu khác nhau.

Vòng bi nồi cho cầu

Thành phần và cơ chế

Vòng bi nồi bao gồm một đĩa đàn hồi được đặt trong nồi, một pít-tông thép được thiết kế phù hợp với thành nồi và các vòng đệm phẳng để giữ chất đàn hồi bên trong nồi. Những vòng bi này có thể chịu tải trọng thẳng đứng đáng kể, được truyền qua piston thép tới đĩa đàn hồi.

Chuyển động và chuyển tải

Vòng bi chậu chủ yếu chịu được chuyển động quay với chuyển động tịnh tiến hạn chế. Để nâng cao khả năng dịch chuyển, các thanh trượt PTFE được đưa vào bề mặt trượt. Thiết kế này làm cho ổ đỡ chậu phù hợp để xử lý tải trọng dọc và ngang đáng kể.

Vòng bi đĩa cho cầu

Thành phần và chức năng

Vòng bi đĩa bao gồm một đĩa đàn hồi và một vòng kim loại ở giữa. Chuyển động quay được điều chỉnh thông qua sự biến dạng của chất đàn hồi, trong khi chuyển động tịnh tiến được điều khiển bởi các thanh trượt PTFE. Chất đàn hồi phải đủ cứng để chịu được tải trọng thẳng đứng mà không bị biến dạng quá mức và đủ linh hoạt để cho phép chuyển động quay.

Ứng dụng và bảo trì

Vòng bi đĩa có hiệu quả trong việc hỗ trợ cả tải trọng dọc và tải trọng ngang. Bảo trì thường xuyên là điều cần thiết để đảm bảo chất đàn hồi giữ được các đặc tính của nó và ổ trục hoạt động chính xác theo thời gian.

Phần kết luận

Vòng bi cầu là không thể thiếu trong xây dựng cầu hiện đại, cung cấp sự hỗ trợ và điều chỉnh chuyển động cần thiết để đảm bảo tính toàn vẹn và tuổi thọ của kết cấu. Mỗi loại ổ trục đều có những ứng dụng, ưu điểm và hạn chế cụ thể, do đó việc chọn loại ổ trục phù hợp dựa trên yêu cầu về thiết kế và tải trọng của cầu là điều cần thiết. Kiểm tra và bảo trì thường xuyên là rất quan trọng đối với hiệu suất và độ bền của các vòng bi này.

Bản tóm tắt

Vòng bi cầu là thành phần quan trọng trong xây dựng cầu, cho phép truyền tải và điều tiết chuyển động giữa kết cấu phần dưới và kết cấu thượng tầng của cầu. Các loại chính bao gồm vòng bi trượt, vòng bi lắc và chốt, con lăn, vòng bi cong, vòng bi chậu và vòng bi đĩa, mỗi loại có các tính năng và ứng dụng độc đáo. Việc lựa chọn, lắp đặt và bảo trì đúng cách các vòng bi này là rất quan trọng đối với chức năng và tuổi thọ của cầu.

Câu hỏi thường gặp

Vòng bi cầu là gì?

Vòng bi cầu là các thiết bị được lắp đặt giữa kết cấu phần dưới và phần trên của cầu để truyền tải trọng và cho phép thực hiện các chuyển động cần thiết như quay và dịch chuyển.

Các loại vòng bi cầu chính là gì?

Các loại vòng bi cầu chính bao gồm vòng bi trượt, vòng bi rocker và chốt, vòng bi lăn, vòng bi đàn hồi, vòng bi cong, vòng bi chậu và vòng bi đĩa.

Sự khác biệt giữa vòng bi mở rộng và vòng bi cố định là gì?

Vòng bi giãn nở cho phép thực hiện cả chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay, trong khi vòng bi cố định cho phép chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến hạn chế.

Tại sao việc bảo trì thường xuyên vòng bi cầu lại quan trọng?

Bảo trì thường xuyên là rất quan trọng để ngăn ngừa sự ăn mòn, hư hỏng và hư hỏng, đảm bảo vòng bi hoạt động chính xác và kéo dài tuổi thọ của cầu.

Vòng bi trượt làm giảm ma sát như thế nào?

Vòng bi trượt làm giảm ma sát bằng cách sử dụng vật liệu bôi trơn như polytetrafluoroethylene (PTFE) giữa các tấm kim loại trượt.

Gối chậu được sử dụng khi nào trong xây cầu?

Vòng bi chậu được sử dụng khi cần hỗ trợ tải trọng thẳng đứng đáng kể vì chúng có thể chịu được các chuyển động quay đáng kể và với các thanh trượt PTFE, các chuyển động tịnh tiến bị hạn chế.