Đề cương này được áp dụng để thí nghiệm các loại gối cầu được sử dụng cho Dự án "Đầu tư xây dựng đường cao tốc Trung Lương – Mỹ Thuận" theo các tiêu chuẩn có liên quan và chỉ dẫn kỹ thu
Trang 2ĐỀ CƯƠNG THÍ NGHIỆM GỐI CẦU CAO SU CỐT BẢN THÉP
1 PHẠM VI ÁP DỤNG
1 Đề cương này được áp dụng để thí nghiệm các loại gối cầu được sử dụng cho Dự án
"Đầu tư xây dựng đường cao tốc Trung Lương – Mỹ Thuận" theo các tiêu chuẩn có liên quan
và chỉ dẫn kỹ thuật của dự án
2 TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG
Tiêu chuẩn áp dụng: ASTM D4014; AASHTO M251; 22TCN 217-94; ASTM A570 và chỉ dẫn kỹ thuật của Dự án
3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT
3.1 Thông số kỹ thuật của gối cầu cao su cốt bản thép
3.2 Thông số kỹ thuật của vật liệu chế tạo gối
nghiệm
Giá trị cho phép
I Cao su
3 Cường độ chịu kéo của cao su
TCVN 4509-2006 ≥ 1550 N/cm2
5 Sự thay đổi độ cứng Shore A (70h ở 100oC)
TCVN 2229 :2007
<+ 15
6 Sự thay đổi cường độ chịu kéo (70h ở 100oC) >-15 %
7 Sự thay độ dãn dài khi đứt (70h ở 100oC) >-40 %
8 Biến dạng nén dư tại (22h ở 70oC) ASTM D395 - 03
Phương pháp B 35 %
9 Hư hại do ozon (20%;50pphm, 40±2
oC ở
10 Độ bám dính của cao su với cốt bản thép TCVN 4867:1989 7 kg/cm
Trang 3TT Chỉ tiêu thí nghiệm Tiêu chuẩn thí
nghiệm
Giá trị cho phép
11 Modun trượt vật liệu cao su TCVN 10308:2014 100 N/cm2
II Thép (AASHTO M270M)
4 QUY TRÌNH LẤY MẪU VÀ TẦN SUẤT THÍ NGHIỆM
4.1 Gối hoàn chỉnh
- Gối được chọn ngẫu nhiên từ lô gối sử dụng cho dự án
- Số lượng gối cần thiết để thí nghiệm cho 01 tần suất như sau
4.2 Vật liệu chế tạo gối
Các mẫu thử vật liệu chế tạo gối được gia công từ mẫu gối thí nghiệm đến kích thước yêu cầu để thí nghiệm
5 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM GỐI CẦU
5.1 Thí nghiệm tải trọng nén thẳng đứng
Thí nghiệm tải trọng nén thẳng đứng với tải trọng nén thí nghiệm bằng 1.5 tải trọng nén thiết kế lớn nhất (VTN = 1.5VTK)
Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 10308 :2014; Chỉ dẫn kỹ thuật của dự án
Ghi chú:
1 Mẫu thử
2 Đồng hồ đo biến dạng
3 Khung gia tải và hệ thống kích thủy lực
Sơ đồ thí nghiệm
Trang 4a Thiết bị thí nghiệm:
- Khung gia tải 650T và hệ thống kích thủy lực;
- Đồng hồ đo biến dạng, độ chính xác 0.01mm;
- Các thiết bị phụ trợ khác
b Mẫu thử - Sample
01 gối hoàn chỉnh
c Trình tự thực hiện
Các
Bước 1 Lắp đặt gối vào vị trí nén trong khung gia tải
Bước 2 Lắp đặt 4 đồng hồ đo biến dạng tại 4 góc của gối
Bước 3 Ghi nhận các giá trị ban đầu
Bước 4
Tăng tải trọng thí nghiệm theo từng cấp với VTN = 0.2VTK; 0.4VTK; 0.5VTK; 0.6VTK; 0.8VTK; 1.0VTK; 1.25 VTK ;1.5VTK Tại mỗi cấp giữ 3 phút, ghi lại giá trị trên các đồng hồ đo biến dạng
Bước 5
Sau khi giữ hết 15 giờ, trước khi giảm tải phải quan sát bằng mắt để kiểm tra xem gối có bị phồng rộp, nứt hay không, ghi nhận các giá trị trên đồng hồ tại cấp tải 1.5VTK
Bước 6 Giảm tải về "0", quan sát và đánh giá tình trạng của gối
d Thu thập và phân tích kết quả
- Số liệu thí nghiệm được ghi trong bảng sau
Cấp lực Lực Số đọc trên đồng hồ đo biến dạng
Đồng hồ 1 Đồng hồ 2 Đồng hồ 3 Đồng hồ 4
0.0 Vmax
0.1 Vmax
0.2 Vmax
0.4 Vmax
0.5 Vmax
0.6 Vmax
0.8 Vmax
1.0 Vmax
1.25 Vmax
Trang 5Cấp lực Lực Số đọc trên đồng hồ đo biến dạng
Đồng hồ 1 Đồng hồ 2 Đồng hồ 3 Đồng hồ 4
1.5 Vmax
- Thu thập và phân tích kết quả dựa trên tiêu chuẩn TCVN 10308 :2014
5.2 Thí nghiệm moduyn trượt của gối (theo tiêu chuẩn TCVN 10308 :2014)
Thí nghiệm môđun trượt của gối cầu được tiến hành dưới tác dụng của tải trọng nén bằng 800N/cm2, tải trong ngang H đo ở biến dạng ngang 0.3 và 0.7 Hcs (Hcs: tổng chiều dày phần cao su của gối)
Sơ đồ thí nghiệm
Ghi chú:
1 - Bản đệm thép
2 - Bản đệm thép
3 - Mẫu thử
a Thiết bị thí nghiệm:
- Khung gia tải 650T và hệ thống kích thủy lực;
- Đồng hồ đo biến dạng, độ chính xác 0.01mm;
- Các thiết bị phụ trợ khác
b Mẫu thử
02 gối hoàn chỉnh
c Trình tự thực hiện:
Các
Bước 1 Lắp đặt 02 gối cùng chủng loại vào vị trí nén trong khung gia tải
Bước 2 Tác dụng vào bản thép một lực nén không đổi đủ để gây ra trong gối ứng suất
nén 800N/cm2
Bước 3 Tác dụng lực đẩy ngang N vào tấm bản thép để tạo ra dịch vị ngang bằng
Trang 6Các
0.9Hcs (Hcs: tổng chiều dày các lớp cao su)
Bước 4 Đưa lực đẩy ngang về không (N = 0)
Bước 5 Tăng dần lực đẩy ngang cho tới khi độ chuyển dịch của gối tương ứng bằng
0.3Hcs và 0.7Hcs, đồng thời ghi nhận giá trị lực ngang N tại mỗi chuyển dịch
đó
Bước 6 Giảm tải ngang về không
Bước 7 Giảm tải trọng nén thẳng đứng về không
d Thu thập và phân tích kết quả
Đọc các trị số lực N1 và N2 tạo ra các dịch vị ngang tương ứng bằng 0.3Hcs và 0.7Hcs Moduyn trượt của gối được tính theo công thức:
Trong đó: a, b là kích thước của gối cầu
5.3 Thí nghiệm vật liệu chế tạo gối
- Kiểm tra độ cứng của cao su bằng thiết bị Shore A
- Đo kiểm tra lại kích thước của mẫu thử sau khi được gia công
- Mẫu thử sau khi gia công đã đạt kích thước quy định ta tiến hành lắp lên máy kéo xác định được độ bền kéo đứt và độ giãn dài khi đứt của cao su
- Thử nghiệm lão hóa: Mẫu thử sau khi gia công đã đạt kích thước quy định cho mẫu vào tủ sấy và sấy với nhiệt độ, thời gian đúng như quy định (100oC; 70h) Sau khi
đủ thời gian sấy tiến hành lắp lên máy kéo xác định được thay đổi tính chất bền kéo, thay đổi độ dãn dài, thay đổi độ cứng
- Thử nghiệm nén dư: Mẫu được gia công theo đúng kích thước quy định ta tiến hành đo chiều cao mẫu sau đó nén mẫu trong khuôn bằng kích thước quy định trong tiêu chuẩn, cho mẫu được nén trong khuôn vào tủ sấy đủ thời gian Sau đó bỏ mẫu ra khỏi khuôn đo lại chiều cao mẫu xác định được biến dạng nén dư
- Thử nghiệm ozone: Mẫu thử sau khi gia công đã đạt kích thước quy định kẹp mẫu vào khuôn đúng biến dạng 20% Sau đó cho vào máy Ozone dặt đúng nồng độ ozone, nhiệt độ và thời gian quy định Đủ thời gian ta tiến hành bỏ ra quan sát nứt gẫy
Trang 7- Thử nghiệm mẫu moduyn trượt cao su : Mẫu được gia công theo đúng kích thước quy định Sau đó ta tiến hành đo kích thước mẫu và đưa lên máy kéo, kéo theo các cấp ứng với các chuyển vị, ghi lại giá trị lực ứng theo
6 CÁC TIÊU CHÍ LOẠI BỎ GỐI
- Với bất kỳ gối cao su nào, mẫu thí nghiệm sẽ bị loại bỏ theo các tiêu chí sau:
+ Quan sát bằng mắt để kiểm tra khả năng liên kết giữa các lớp cao su với cốt bản thép (hiện tượng phồng rộp gữa các lớp cao su và cốt bản thép);
+ Nếu thấy các lớp cao su (các lớp đàn hồi) có nhiều vết nứt hoặc có ít nhất 3 vết nứt
mà chiều rộng vết nứt 2mm;