›
›

Bài giảng Tiêu chuẩn thiết kế cầu - Phần 3: Tải trọng và hệ số tải trọng

doc 24 trang hoanguyen 3490
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Tiêu chuẩn thiết kế cầu - Phần 3: Tải trọng và hệ số tải trọng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docbai_giang_tieu_chuan_thiet_ke_cau_phan_3_tai_trong_va_he_so.doc

Nội dung text: Bài giảng Tiêu chuẩn thiết kế cầu - Phần 3: Tải trọng và hệ số tải trọng

  1. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 1 Phần 3 - Tải trọng và hệ số tải trọng 3.1. Phạm vi Trong phần này quy định những yêu cầu tối thiểu đối với tải trọng và lực, phạm vi áp dụng của chúng, các hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng dùng trong thiết kế các cầu mới. Những quy định về tải trọng cũng được dùng trong đánh giá kết cấu các cầu đang khai thác. ở chỗ nào có nhiều mức độ làm việc khác nhau, việc lựa chọn mức độ làm việc thiết kế là trách nhiệm của Chủ đầu tư. Một hệ số tải trọng tối thiểu được quy định để xác định các ứng lực có thể phát sinh trong quá trình thi công. Các yêu cầu bổ sung cho việc xây dựng các cầu bê tông thi công phân đoạn được quy định trong Điều 5.14.2. 3.2. Các định nghĩa áp lực đất chủ động - áp lực ngang gây ra do đất được kết cấu hay bộ phận kết cấu chắn lại. áp lực này có xu hướng làm chuyển dịch kết cấu chắn rời khỏi khối đất. Lăng thể đất chủ động - Lăng thể đất có xu hướng chuyển dịch nếu không có kết cấu hay bộ phận kết cấu chắn giữ lại. Dao động khí động đàn hồi - Phản ứng đàn hồi theo chu kỳ của kết cấu dưới tác động của gió. Đơn vị trục xe - Trục đơn hay trục đôi (tandem) của xe Hộ đạo - Công trình bằng đất dùng để định hướng lại hoặc làm chậm lại sự va xô của xe cộ hoặc tầu thuyền và để ổn định đất đắp, nền đường hoặc đất yếu và các ta luy đào. Lực ly tâm - Lực ngang do xe chuyển hướng di động trên đường cong. Làn xe thiết kế - Làn xe quy ước đặt theo chiều ngang trên bề rộng phần xe chạy. Chiều sâu nước thiết kế - Chiều sâu của nước ở mức nước cao trung bình. Biến hình - Thay đổi hình học của kết cấu. ụ - Vật thể phòng hộ, có thể có hệ thống chắn riêng, thường có mặt tròn và độc lập về kết cấu với cầu. Lực xung kích - Phần tăng thêm lực tĩnh để xét đến tương tác động giữa cầu và xe cộ đi lại.
  2. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 2 Chất lỏng tương đương - Là một chất quy ước có tỷ trọng có thể gây ra cùng áp lực như đất được thay thế để tính toán. Phần lộ ra - Điều kiện trong đó có một bộ phận của kết cấu phần dưới hay phần trên của cầu có thể bị va chạm bởi bất kỳ bộ phận nào của mũi tầu, ca bin hay cột tầu. Cực hạn - Tối đa hay tối thiểu. Vật chắn chống va - Kết cấu phòng hộ cứng được liên kết vào bộ phận kết cấu được bảo vệ hoặc để dẫn luồng hoặc để chuyển hướng các tầu bị chệch hướng. Tổng thể - Phù hợp với toàn bộ kết cấu phần trên hay toàn bộ cầu. Tải trọng thường xuyên - Tải trọng và lực không đổi hoặc giả thiết không đổi sau khi hoàn thành việc xây dựng. Mặt ảnh hưởng - Một bề mặt liên tục hay rời rạc được vẽ ứng với cao độ mặt cầu trong mô hình tính toán mà giá trị tại một điểm của nó nhân với tải trọng tác dụng thẳng góc với mặt cầu tại điểm đó sẽ được ứng lực. Quy tắc đòn bẩy - Lấy tổng mô men đối với một điểm để tìm phản lực tại điểm thứ hai. Hoá lỏng - Sự mất cường độ chịu cắt trong đất bão hoà do vượt qua áp lực thuỷ tĩnh. Trong đất rời bão hoà, sự mất cường độ này có thể do tải trọng tức thời hoặc chu kỳ, đặc biệt trong cát nhỏ đến cát vừa rời rạc hạt đồng nhất. Tải trọng - Hiệu ứng của gia tốc bao gồm gia tốc trọng trường, biến dạng cưỡng bức hay thay đổi thể tích. Cục bộ - Tính chất có liên quan với một cấu kiện hoặc cụm lắp ráp của cấu kiện. Tấn (Megagram (Mg) - 1000 kg (một đơn vị khối lượng). Dạng thức dao động - Một dạng của biến dạng động ứng với một tần suất dao động. Đường thuỷ thông thương - Một đường thuỷ được xếp hạng thông thương bởi Cục Đường sông Việt Nam hoặc Cục Hàng hải Việt Nam. Tải trọng danh định - Mức tải trọng thiết kế được lựa chọn theo quy ước. Đất cố kết thông thường - Đất dưới áp lực đất phủ lớn hơn áp lực đất đã từng hiện diện trong quá khứ ở chỗ đang xét. Đất quá cố kết - Đất ở dưới áp lực đất phủ hiện nay mà nhỏ hơn áp lực đất phủ đã từng có trong quá khứ. áp lực cố kết lớn nhất Tỷ lệ quá cố kết - OCR áp lực dất phủ áp lực đất bị động - áp lực ngang do đất chống lại chuyển vị ngang về phía khối đất của kết cấu hoặc bộ phận kết cấu. Xe được phép - Xe bất kỳ được phép đi là xe bị hạn chế một cách nào đó về trọng lượng hoặc về kích thước của chúng.
  3. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 3 Chỉ số độ tin cậy - Sự đánh gía bằng số lượng về mặt an toàn như là tỷ số của chênh lệch giữa sức kháng bình quân và ứng lực bình quân với độ lệch- Tiêu chuẩn tổ hợp của sức kháng và ứng lực. Bề rộng lòng đường, Bề rộng phần xe chạy - Khoảng cách tịnh giữa rào chắn và/ hoặc đá vỉa. Nhiệt độ lắp đặt - Nhiệt độ trung bình của kết cấu dùng để xác định kích thước của kết cấu khi lắp thêm một cấu kiện hoặc khi lắp đặt. Rào chắn liên tục về kết cấu - Rào chắn hoặc bất kỳ bộ phận nào của nó chỉ ngắt ở khe chỗ nối mặt cầu. Kết cấu phần dưới - Bộ phận kết cấu cầu để đỡ kết cấu nhịp bên trên. Kết cấu phần trên - Bộ phận kết cấu cầu để vượt nhịp (kết cấu nhịp). Tải trọng chất thêm - Tải trọng được dùng để mô hình hoá trọng lượng đất đắp hoặc các tải trọng khác tác dụng trên đỉnh của vật liệu chắn giữ. Xe tải trục - Xe có hai trục đặt sát nhau, thường được liên kết với một khung gầm xe để phân bố tải trọng đều nhau. Góc ma sát tường - Góc có arctg thể hiện ma sát biểu kiến giữa tường và khối đất. Bánh xe - Một hoặc hai bánh lốp ở đầu một trục xe. Dãy bánh xe - Một nhóm bánh xe được xếp theo chiều ngang hoặc chiều dọc. 3.3. Ký hiệu 3.3.1. Tổng quát A = hệ số gia tốc động đất (3.10.2) 3 At = diện tích của kêt cấu hoặc cấu kiện để tính áp lực gió ngang (m ) (3.8.1.2.1) 2 Av = diện tích mặt của mặt cầu hoặc cấu kiện để tính áp lực gió thẳng đứng (m ) (3.8.2) aB = chiều dài hư hỏng mũi sà lan chở hàng tiêu chuẩn (mm) (3.14.8) as = chiều rộng hư hỏng của mũi tầu (mm) (3.14.6) BR = lực hãm xe b = hệ số lực hãm; Tổng chiều rộng cầu (mm) (3.3.2) (3.8.1.2.1) C = hệ số dùng để tính lực ly tâm (3.6.3) 2 4 CD = hệ số cản (S N/mm (3.7.3.1) CH = hệ số thuỷ động học khối lượng (3.14.4) CL = hệ số cản ngang (3.7.3.2) 2 4 Cd = hệ số cản (S N/mm ) (3.8.1.2.1) Cn = hệ số vát mũi để tính Fb (3.9.2.2) Csm = hệ số đáp ứng động đất đàn hồi cho dạng thức dao động thứ m (3.10.6.1) c = dính kết đơn vị (MPa) (3.11.5.4).
  4. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 4 DE = chiều dày tối thiểu của lớp đất phủ (mm) (3.6.2.2) DWT = kích cỡ tầu dựa trên tấn trọng tải (Mg) (3.14.2). d = chiều cao kết cấu phần trên (mm) (3.8.1.2.1) g = gia tốc trọng trường (m/s2) (3.6.3) H = chiều cao cuối cùng của tường chắn (mm) (3.11.5.1) HL = chiều cao của khối đầu sà lan tại mũi của nó (mm) (3.14.11.1) h = chiều cao danh định của sơ đồ áp lực đất (mm) (3.11.5.7) heq = chiều cao tương đương của đất do tải trọng xe (mm) (3.11.6.2) IM = lực xung kích (3.6.1.2.5) KE = năng lượng va tầu thiết kế (joule) (3.14.4) k = hệ số áp lực đất (3.11.6.2) ka = hệ số áp lực đất ngang chủ động (3.11.5.1) kh = hệ số áp lực đất ngang (3.11.5.1) k0 = hệ số áp lực đất ngang ở trạng thái nghỉ (3.11.5.1) kp = hệ số áp lực bị động (3.11.5.4) ks = hệ số áp lực đất do hoạt tải (3.11.6.1) LOA = tổng chiều dài của tầu hoặc sà lan lai bao gồm tầu đẩy hoặc kéo (mm) (3.14.2) M = khối lượng của tầu (Mg) (3.14.4) m = hệ số làn (3.6.1.1.2) OCR = tỷ số quá cố kết (3.11.5.2) P = tải trọng bánh xe tập trung (N); tải trọng (N) (3.6.1.2.5) (3.11.6.1) Pa = áp lực đất biểu kiến (MPa); hợp lực trên đơn vị bề rộng tường (N/mm) (3.11.5.6) (3.11.5.7) PB = lực va sà lan do đâm đầu vào nhau giữa mũi sà lan và vật cứng (N) (3.14.8) PBH = lực va tầu giữa mũi tầu và kết cấu phần trên cứng (N) (3.14.7.1) PD = tải trọng gió ngang (KN) (3.8.2.1) PDH = lực va tầu giữa ca bin tầu và kết cấu phần trên cứng (N) (3.14.7.2). Ph = thành phần nằm ngang của lực trên đơn vị chiều dài tường do áp lực đất (N/mm) (3.11.5.5) PMT = lực va tầu giữa cột tầu và kết cấu phần trên cứng (N) (3.14.7) PN = thành phần thẳng đứng của áp lực gió (MPa) (3.8.1.4) Pp = áp lực đất bị động (MPa) (3.11.5.4) PS = lực va tầu do đâm đầu vào nhau giữa mũi tầu và vật cứng (N) (3.14.5) Pv = lực gió thẳng đứng (KN); thành phần thẳng đứng của lực trên đơn vị chiều dài tường do áp lực đất (N/mm) (3.8.2) (3.11.5.5) p = áp lực dòng chảy (MPa); áp lực đất cơ bản (MPa) phần của xe tải trong làn đơn; cường độ tải trọng(MPa)(3.7.3.1)(3.11.5.1)(3.6.1.4.2)(3.11.6.1) Q = cường độ tải trọng (N/mm) (3.11.6.1) q = tải trọng nói chung (3.4.1) qs = hoạt tải tác dụng lớn nhất (MPa)(3.11.6.1) R = bán kính cong (mm); bán kính của trụ tròn (mm); hệ số điều chỉnh đáp ứng động đất, cự ly tia từ điểm đặt tải tới một điểm trên tường (3.6.3) (3.9.5) (3.10.7.1) (3.11.6.1). RBH = tỷ số của chiều cao kết cấu phần trên lộ ra trên tổng chiều cao mũi tầu (3.14.7.1) RDH = hệ số chiết giảm lực va ca bin tầu (3.14.7.2) S = hệ số điều chỉnh đối với địa hình và chiều cao mặt cầu; hệ số liên quan đến điều kiện tại chỗ để xác định tải trọng động đất (3.8.1.1) (3.5.10) Tm = chu kỳ dao động hạng thứ m(s) (3.10.6.1) t = chiều dày bản mặt cầu (mm) (3.12.3) V = vận tốc nước thiết kế (m/s); vận tốc gió thiết kế (m/s); tốc độ va tầu thiết kế (m/s) (3.7.3.1)(3.8.1.1)(3.14.3)
  5. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 5 VB = vận tốc gió cơ bản (m/s) (3.8.1.1) v = tốc độ thiết kế đường ô tô (m/s)(3.6.3) w = chiều rộng tịnh của lòng đường (mm)(3.6.1.1.1) X = cự ly ngang từ lưng tường đến điểm đặt lực(mm)(3.11.6.1) X1 = cự ly từ lưng tường đến điểm đầu của tuyến tải trọng (3.11.6.1) X2 = chiều dài hoạt tải (mm) (3.11.6.1) Z = chiều cao ở dưới mặt đất (mm); chiều cao từ mặt đất đến một điểm trên tường đang xem xét (mm); cự ly thẳng đứng từ điểm đặt lực tới cao độ điểm trên tường đang xem xét (mm) (3.11.5.4)(3.11.6.1) z = chiều sâu ở dưới mặt đất đắp (mm)(3.11.5.1) = góc giữa tường móng và đường nối điểm đang xem xét trên tường và điểm góc đáy bệ xa tường nhất ( rad) (3.11.6.1) B = mái dốc tượng trưng của đất lấp (độ) (3.11.5.7)  = chỉ số an toàn; độ dốc của mặt đất lấp phía sau tường chắn (độ) (3.4.1)(3.11.5.3)  = tỷ trọng của vật liệu ( kg/m3); tỷ trọng của đất (kg/m3) (3.5.1)(3.11.5.1) 3 ’s = tỷ trọng hữu hiệu của đất (kg/m )(3.11.5.6) EQ = hệ số tải trọng đối với hoạt tải tác dụng đồng thời với tải trọng động đất (3.4.1) 3 eq = tỷ trọng tương đương chất lỏng (kg/m )(3.11.5.5) 1 = hệ số tải trọng (3.4.1) p = hệ số tải trọng cho tải trọng thường xuyên (3.4.1) SE = hệ số tải trọng cho lún (3.4.1) TG = hệ số tải trọng cho gradien nhiệt (3.4.1) p = áp lực đất ngang không đổi do hoạt tải rải đều (MPa)(3.11.6.1) ph = phân bố áp lực ngang (MPa) (3.11.6.1)  = góc ma sát giữa đất lấp và tường (đô); góc giữa tường móng và đường nối điểm đang xem xét trên tường và điểm góc đáy bệ gần tường nhất (rad) (3.11.5.3) (3.11.6.1)  = điều chỉnh tải trọng quy định trong Điều 1.3.2 (3.4.1)  = góc của hướng gió (độ); góc của đất lấp tường so với trục đứng (độ); góc giữa hướng dòng chảy với trục dọc của trụ (độ)(3.8.1.4)(3.11.5.3)(3.7.3.2) v = hệ số Poisson (DIM) (3.11.6.1)(3.11.5.3) = hệ số sức kháng (3.4.1) t = góc ma sát nội của đất thoát nước (độ)(3.11.5.2) ’ = góc ma sát nội có hiệu(độ) (3.11.5.3) 3.3.2. Tải trọng và tên tải trọng Các tải trọng và lực thường xuyên và nhất thời sau đây phải được xem xét đến: Tải trọng thường xuyên DD = tải trọng kéo xuống (xét hiện tượng ma sát âm) DC = tải trọng bản thân của các bộ phận kết cấu và thiết bị phụ phi kết cấu DW = tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng EH = tải trọng áp lực đất nằm ngang EL = các hiệu ứng bị hãm tích luỹ do phương pháp thi công. ES = tải trọng đất chất thêm EV = áp lực thẳng đứng do tự trọng đất đắp. Tải trọng nhất thời
  6. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 6 BR = lực hãm xe CE = lực ly tâm CR = từ biến CT = lực va xe CV = lực va tầu EQ = động đất FR = ma sát IM = lực xung kích (lực động ) của xe LL = hoạt tải xe LS = hoạt tải chất thêm PL = tải trọng người đi SE = lún SH = co ngót TG = gradien nhiệt TU = nhiệt độ đều WA = tải trọng nước và áp lực dòng chảy WL = gió trên hoạt tải WS = tải trọng gió trên kết cấu 3.4. Các hệ số và tổ hợp tải trọng 3.4.1. Hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng Tổng ứng lực tính toán phải được lấy như sau: Q  ηi γ i Q i (3.4.1-1) trong đó: i = hệ số điều chỉnh tải trọng lấy theo Điều 1.3.2 Qi = tải trọng quy định ở đây i = hệ số tải trọng lấy theo Bảng 1 và 2 Các cấu kiện và các liên kết của cầu phải thoả mãn phương trình 1.3.2.1.1 cho các tổ hợp thích hợp của ứng lực cực hạn tính toán được quy định cho từng trạng thái giới hạn sau đây: Trạng thái giới hạn cường độ i: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xe tiêu chuẩn của cầu không xét đến gió Trạng thái giới hạn cường độ ii: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc vượt quá 25m/s Trạng thái giới hạn cường độ iii: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s Trạng thái giới hạn đặc biệt: Tổ hợp tải trọng liên quan đến động đất, lực va của tầu thuyền và xe cộ, và đến một số hiện tượng thuỷ lực với hoạt tải đã chiết giảm khác với khi là một phần của tải trọng xe va xô, CT. Trạng thái giới hạn sử dụng: Tổ hợp tải trọng liên quan đến khai thác bình thường của cầu với gió có vận tốc 25m/s với tất cả tải trọng lấy theo giá trị danh định. Dùng để kiểm tra độ võng, bề rộng vết nứt trong kết cấu bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực, sự chảy dẻo của kết cấu thép và trượt của các liên kết có nguy cơ trượt do tác dụng của hoạt tải xe. Tổ hợp trọng tải này cũng cần được dùng để khảo sát ổn định mái dốc.
  7. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 7 Trạng thái giới hạn mỏi: Tổ hợp tải trọng gây mỏi và đứt gẫy liên quan đến hoạt tải xe cộ trùng phục và xung kích dưới tác dụng của một xe tải đơn chiếc có cự ly trục được quy định trong Điều 3.6.1.4.1. Hệ số tải trọng cho các tải trọng khác nhau bao gồm trong một tổ hợp tải trọng thiết kế được lấy như quy định trong Bảng 1. Mọi tập hợp con thoả đáng của các tổ hợp tải trọng phải được nghiên cứu. Có thể nghiên cứu thêm các tổ hợp tải trọng khác khi chủ đầu tư yêu cầu hoặc người thiết kế xét thấy cần thiết. Đối với mỗi tổ hợp tải trọng, mọi tải trọng được đưa vào tính toán và có liên quan đến cấu kiện được thiết kế bao gồm cả các hiệu ứng đáng kể do tác dụng của xoắn, phải được nhân với hệ số tải trọng tương ứng với hệ số làn lấy theo Điều 3.6.11.2 nếu có thể áp dụng. Kết quả được tổng hợp theo phương trình 1.3.2.1-1 và nhân với hệ số điều chỉnh tải trọng lấy theo Điều 1.3.2. Các hệ số phải chọn sao cho gây ra tổng ứng lực tính toán cực hạn. Đối với mỗi tổ hợp tải trọng cả trị số cực hạn âm lẫn trị số cực hạn dương đều phải được xem xét. Trong tổ hợp tải trọng nếu tác dụng của một tải trọng làm giảm tác dụng của một tải trọng khác thì phải lấy giá trị nhỏ nhất của tải trọng làm giảm giá trị tải trọng kia. Đối với tác động của tải trọng thường xuyên thì hệ số tải trọng gây ra tổ hợp bất lợi hơn phải được lựa chọn theo Bảng 2. Khi tải trọng thường xuyên làm tăng sự ổn định hoặc tăng năng lực chịu tải của một cấu kiện hoặc của toàn cầu thì trị số tối thiểu của hệ số tải trọng đối với tải trọng thường xuyên này cũng phải được xem xét. Trị số lớn hơn của hai trị số quy định cho hệ số tải trọng TU, CR, SH sẽ được dùng để tính biến dạng, còn trị số nhỏ hơn dùng cho các tác động khác. Khi đánh giá ổn định tổng thể của mái đất có móng hoặc không có móng đều cần khảo sát ở trạng thái giới hạn sử dụng dựa trên tổ hợp tải trọng sử dụng và một hệ số sức kháng phù hợp. Nếu không có các thông tin tốt hơn thì hệ số sức kháng  có thể lấy như sau: Khi các thông số địa kỹ thuật được xác định tốt và mái dốc không chống đỡ hoặc không chứa cấu kiện 0,85 Khi các thông số địa kỹ thuật dựa trên thông tin chưa đầy đủ hay chưa chính xác hoặc mái dốc có chứa hoặc chống đỡ một cấu kiện 0,65. Đối với các kết cấu hộp dạng bản phù hợp với các quy định của Điều 12.9, hệ số hoạt tải đối với hoạt tải xe LL và IM lấy bằng 2,0.
  8. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 8 Bảng 3.4.1-1- Tổ hợp và hệ số tải trọng DC LL Cùng một lúc chỉ Tổ hợp tải DD IM dùng một trong các trọng DW CE tải trọng TU EH BR WA WS WL FR CR TG SE EV PL SH eq ct cv Trạng thái ES LS giới hạn EL Cường độ I n 1,75 1,00 - - 1,00 0,5/1.20 TG SE - - - Cường độ II n - 1,00 1,40 - 1,00 0,5/1.20 TG SE - - - Cường độ III n 1,35 1,00 0.4 1,00 1,00 0,5/1.20 TG SE - - - Đặc biệt n 0,50 1,00 - - 1,00 - - - 1,00 1,00 1,00 Sử dụng 1.0 1,00 1,00 0,30 1,00 1,00 1,0/1,20 TG SE - - - Mỏi chỉ có LL, - 0,75 - - - - - - - - - - IM & CE Ghi chú bảng 3.4.1-1: 1. Khi phải kiểm tra cầu dùng cho xe đặc biệt do Chủ đầu tư quy định hoặc xe có giấy phép thông qua cầu thì hệ số tải trọng của hoạt tải trong tổ hợp cường độ I có thể giảm xuống còn 1,35. 2. Các cầu có tỷ lệ tĩnh tải trên hoạt tải rất cao (tức là cầu nhịp lớn) cần kiểm tra tổ hợp không có hoạt tải, nhưng với hệ số tải trọng bằng 1,50 cho tất cả các kiện chịu tải trọng thường xuyên. 3. Đối với cầu vượt sông ở các trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái sử dụng phải xét đến hậu quả của những thay đổi về móng do lũ thiết kế xói cầu. 4. Đối với các cầu vượt sông, khi kiểm tra các hiệu ứng tải EQ, CT và CV ở trạng thái giới hạn đặc biệt thì tải trọng nước (WA) và chiều sâu xói có thể dựa trên lũ trung bình hàng năm. Tuy nhiên kết cấu phải được kiểm tra về về những hậu quả do các thay đổi do lũ, phải kiểm tra xói ở những trạng thái giới hạn đặc biệt với tải trọng nước tương ứng (WA) nhưng không có các tải trọng EQ, CT hoặc CV tác dụng. 5. Để kiểm tra chiều rộng vết nứt trong kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực ở trạng thái giới hạn sử dụng, có thể giảm hệ số tải trọng của hoạt tải xuống 0,80. 6. Để kiểm tra kết cấu thép ở trạng thái giới hạn sử dụng thì hệ số tải trọng của hoạt tải phải tăng lên 1,30.
  9. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 9 Bảng 3.4.1-2 - Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên, p Hệ số tải trọng Loại tải trọng Lớn nhất Nhỏ nhất DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ 1,25 0,90 DD: kéo xuống (xét ma sát âm) 1,80 0,45 DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,50 0,65 EH: áp lực ngang của đất Chủ động 1,50 0,90 Nghỉ 1,35 0,90 EL: Các ứng suất lắp ráp bị hãm 1,00 1,00 EV: áp lực đất thẳng đứng ổn định tổng thể 1,35 N/A Kết cấu tường chắn 1,35 1,00 Kết cấu vùi cứng 1,30 0,90 Khung cứng 1,35 0,90 Kết cấu vùi mềm khác với cống hộp thép 1,95 0,90 Cống hộp thép mềm 1,50 0,90 ES: Tải trọng đất chất thêm 1,50 0,75 Hệ số tải trọng tính cho gradien nhiệt  TG và lún  SE cần được xác định trên cơ sở một đồ án cụ thể riêng. Nếu không có thông tin riêng có thể lấy  TG bằng: 0,0 ở các trạng thái giới hạn cường độ và đặc biệt 1,0 ở trạng thái giới hạn sử dụng khi không xét hoạt tải, và 0,50 ở trạng thái giới hạn sử dụng khi xét hoạt tải Đối với cầu thi công phân đoạn, phải xem xét tổ hợp sau đây ở trạng thái giới hạn sử dụng: DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (3.4.1-2) 3.4.2. Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thi công Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng kết cấu và các phụ kiện không được lấy nhỏ hơn 1,25. Trừ khi có quy định khác của Chủ đầu tư, hệ số tải trọng cho tải trọng thi công cho các thiết bị và các tác động xung kích không được lấy nhỏ hơn 1,5. Hệ số tải trọng gió không được lấy nhỏ hơn 1,25. Hệ số của các tải trọng khác phải lấy bằng 1,0. 3.4.3. Hệ số tải trọng dùng cho lực kích nâng hạ kết cấu nhịp và lực kéo sau đối với cáp dự ứng lực 3.4.31. Lực kích Trừ khi có quy định khác của Chủ đầu tư, lực kích thiết kế trong khai thác không được nhỏ hơn 1,3 lần phản lực gối liền kề với điểm kích do tải trọng thường xuyên. Khi kích dầm mà không ngừng giao thông thì lực kích còn phải xét đến phản lực do hoạt tải phù hợp với kế hoạch duy trì giao thông nhân với hệ số tải trọng đối với hoạt tải. 3.4.3.2. Lực đối với vùng neo kéo sau Lực thiết kế đối với vùng neo kéo sau phải lấy bằng 1,2 lần lực kích lớn nhất.
  10. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 10 3.5. Tải trọng thường xuyên 3.5.1. Tĩnh tải DC, DW và EV Tĩnh tải bao gồm trọng lượng của tất cả cấu kiện của kết cấu, phụ kiện và tiện ích công cộng kèm theo, trọng lượng đất phủ, trọng lượng mặt cầu, dự phòng phủ bù và mở rộng. Khi không có đủ số liệu chính xác có thể lấy tỷ trọng như Bảng 1 để tính tĩnh tải Bảng 3.5.1-1- Tỷ trọng Vật liệu Tỷ trọng (kg/m3) Hợp kim nhôm 2800 Lớp phủ bê tông at-phan 2250 Xỉ than 960 Cát chặt. phù sa hay đất sét 1925 Nhẹ 1775 Bê tông Cát nhẹ 1925 Thường 2400 Cát rời. phù sa. sỏi 1600 Đất sét mềm 1600 Sỏi. cuội. macadam hoặc balat 2250 Thép 7850 Đá xây 2725 Nước Ngọt 1000 Mặn 1025 3.5.2. Tải trọng đất EH, ES và DD áp lực đất, tải trọng phụ gia trên đất , tải trọng kéo xuống (ma sát âm) được xác định trong Điều 3.11. 3.6. hoạt tải 3.6.1. Tải trọng trọng lực: LL và PL 3.6.1.1. Hoạt tải xe 3.6.1.1.1. Số làn xe thiết kế Số làn xe thiết kế được xác định bởi phần số nguyên của tỷ số w/3500, ở đây w là bề rộng khoảng trốngcủa lòng đường giữa hai đá vỉa hoặc hai rào chắn, đơn vị là mm. Cần xét đến khả năng thay đổi trong tương lai về vật lý hoặc chức năng của bề rộng trống của lòng đường của cầu . Trong trường hợp bề rộng làn xe nhỏ hơn 3500mm thì số làn xe thiết kế lấy bằng số làn giao thông và bề rộng làn xe thiết kế phải lấy bằng bề rộng làn giao thông.
  11. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 11 Lòng đường rộng từ 6000mm đến 7200mm phải có 2 làn xe thiết kế, mỗi làn bằng một nửa bề rộng lòng đường. 3.6.1.1.2. Hệ số làn xe Những quy định của Điều này không được áp dụng cho trạng thái giới hạn mỏi, trong trường hợp đó chỉ dùng với một xe tải thiết kế, bất kể số làn xe thiết kế. Khi dùng hệ số phân phối gần đúng của 1 làn xe đơn như trong Điều 4.6.2.2. và 4.6.2.3, khác với quy tắc đòn bẩy và phương pháp tĩnh học, ứng lực phải được chia cho 1,20. ứng lực cực hạn của hoạt tải phải xác định bằng cách xét mỗi tổ hợp có thể của số làn chịu tải nhân với hệ số tương ứng trong Bảng 1. Hệ số trong Bảng 3.6.1.1.2.1 không được áp dụng kết hợp với hệ số phân bố tải trọng gần đúng quy định trong Điều 4.6.2.2 và 4.6.2.3, trừ khi dùng quy tắc đòn bẩy hay khi có yêu cầu riêng cho dầm ngoài cùng trong cầu dầm- bản quy định trong Điều 6.2.2.2.d thì được áp dụng Bảng 3.6.1.1.2.1- Hệ số làn m Số làn chất tải Hệ số làn (m) 1 1,20 2 1,00 3 0,85 > 3 0,65 3.6.1.2. Hoạt tải xe ôtô thiết kế 3.6.1.2.1. Tổng quát Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ được đặt tên là HL-93 sẽ gồm một tổ hợp của: Xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế, và Tải trọng làn thiết kế Trừ trường hợp được điều chỉnh trong Điều 3.6.1.3.1, mỗi làn thiết kế được xem xét phải được bố trí hoặc xe tải thiết kế hoặc xe hai trục chồng với tải trọng làn khi áp dụng được. Tải trọng được giả thiết chiếm 3000mm theo chiều ngang trong một làn xe thiết kế. 3.6.1.2.2. Xe tải thiết kế Trọng lượng và khoảng cách các trục và bánh xe của xe tải thiết kế phải lấy theo Hình 3.6.1.2.2-1. Lực xung kích lấy theo Điều 3.6.2 Trừ quy định trong Điều 3.6.1.3.1 và 3.6.1.4.1, cự ly giữa 2 trục 145.000N phải thay đổi giữa 4300 và 9000mm để gây ra ứng lực lớn nhất. Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, Chủ đầu tư có thể xác định tải trọng trục cho trong Hình 3.6.1.2.2-1 nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65.
  12. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 12 35 kN 145 kN 145 kN 4300 mm 4300 mm tới 900mm mmm 600 mm nói chung 300mm mút thừa của mặt cầu - Làn thiết kế 3600 mm Hình 3.6.1.2.2-1 - Đặc trưng của xe tải thiết kế 3.6.1.2.3. Xe hai trục thiết kế Xe hai trục gồm một cặp trục 110.000N cách nhau 1200mm. Cự ly chiều ngang của các bánh xe lấy bằng 1800mm. Tải trọng động cho phép lấy theo Điều 3.6.2. Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp V và thấp hơn, Chủ đầu tư có thể xác định tải trọng xe hai trục nói trên nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65. 3.6.1.2.4. Tải trọng làn thiết kế Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3N/mm phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu được giả thiết là phân bố đều trên chiều rộng 3000mm. ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích. 3.6.1.2.5. Diện tích tiếp xúc của lốp xe Diện tích tiếp xúc của lốp xe của một bánh xe có một hay hai lốp được giả thiết là một hình chữ nhật có chiều rộng là 510mm và chiều dài tính bằng mm lấy như sau: L = 2,28 x 10-3  (1 + lM/100)P (3.6.1.2.5-1) trong đó: = hệ số tải trọng lM = lực xung kích tính bằng phần trăm P = 72500 N cho xe tải thiết kế và 55000N cho xe hai trục thiết kế. áp lực lốp xe được giả thiết là phân bố đều trên diện tích tiép xúc. áp lực lốp xe giả thiết phân bố như sau:
  13. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 13 Trên bề mặt liên tục phân bố đều trên diện tích tiếp xúc quy định Trên bề mặt bị gián đoạn phân bố đều trên diện tích tiếp xúc thực tế trong phạm vi vết xe với áp suất tăng theo tỷ số của diện tích quy định trên diện tích tiếp xúc thực tế. 3.6.1.2.6. Phân bố tải trọng bánh xe qua đất đắp Khi bề dầy lớp đất đắp nhỏ hơn 600mm thì có thể bỏ qua ảnh hưởng của đất đắp đến sự phân bố tải trọng bánh xe. Sự phân bố hoạt tải lên đỉnh cống có thể lấy theo quy định trong Điều 4.6.2.1 và 4.6.3.2 cho bản mặt cầu bắc song song với chiều xe chạy. Thay cho việc phân tích chính xác hơn hoặc dùng các phương pháp gần đúng được chấp nhận khác về phân bố tải trọng được quy định trong Phần 12, khi bề dầy đất đắp lơn hơn 600mm, tải trọng bánh xe có thể được coi là phân bố đều trên một hình chữ nhật có cạnh lấy bằng kích thước vùng tiếp xúc của lốp quy định trong Điều 3.6.1.2.5 và tăng lên hoặc 1,15 lần bề dầy lớp phủ bằng cấp phối chọn lọc, hoặc bằng bề dầy lớp phủ trong các trường hợp khác. Phải áp dụng những quy định trong các Điều 3.6.1.1.2 và 3.6.1.3 Khi các vùng phân bố của nhiều bánh xe chập vào nhau thì tổng tải trọng phải được phân bố đều trên diện tích. Đối với cống một nhịp khi chiều dầy lớp đất đắp lơn hơn 2400mm và lớn hơn chiều dài nhịp thì có thể bỏ qua tác dụng của hoạt tải; đối với cống nhiều nhịp có thể bỏ qua tác dụng của hoạt tải khi bề dầy đất đắp lơn hơn khoảng cách giữa bề mặt của các tường đầu của cống. Khi mô men trong bản bê tông do hoạt tải và lực xung kích dựa trên sự phân bố của tải trọng bánh xe qua đất đắp lớn hơn mô men do hoạt tải và lực xung kích đựơc tính theo Điều 4.6.2.1 và 4.6.3.2 thì phải dùng mô men trong trường hợp sau. 3.6.1.3. Tác dụng của hoạt tải xe thiết kế 3.6.1.3.1. Tổng quát Trừ khi có quy định khác, ứng lực lớn nhất phải được lấy theo giá trị lớn hơn của các trường hợp sau: Hiệu ứng của xe hai trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng tải trọng làn thiết kế , hoặc Hiệu ứng của một xe tải thiết kế có cự ly trục bánh thay đổi như trong Điều 3.6.1.2.2 tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, và Đối với mô men âm giữa các điểm uốn ngược chiều khi chịu tải trọng rải đều trên các nhịp và chỉ đối với phản lực gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia là 15000mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế; khoảng cách giữa các trục 145kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm. Các trục bánh xe không gây ra ứng lực lớn nhất đang xem xét phải bỏ qua. Cả tải trọng làn và vị trí của bề rộng 3000mm của mỗi làn phải đặt sao cho gây ra ứng lực lớn nhất. Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang sao cho tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn: Khi thiết kế bản hẫng: 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can
  14. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 14 Khi thiết kế các bộ phận khác: 600mm tính từ mép làn xe thiết kế. Trừ khi có quy định khác, chiều dài của làn xe thiết kế hoặc một phần của nó mà gây ra ứng lực lớn nhất phải được chất tải trọng làn thiết kế. 3.6.1.3.2. Chất tải để đánh giá độ võng do hoạt tải tuỳ ý Nếu Chủ đầu tư yêu cầu tiêu chuẩn độ võng do hoạt tải tuỳ ý theo Điều 2.5.2.6.2 thì độ võng cần lấy theo trị số lớn hơn của: Kết quả tính toán do chỉ một mình xe tải thiết kế, hoặc Kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn thiết kế. 3.6.1.3.3. Tải trọng thiết kế dùng cho mặt cầu, hệ mặt cầu và bản đỉnh của cống hộp Những quy định trong điều này không được áp dụng cho mặt cầu được thiết kế theo quy định của Điều 9.7.2, phương pháp thiết kế theo kinh nghiệm. Khi bản mặt cầu và bản nắp của cống hộp được thiết kế theo phương pháp dải gần đúng theo Điều 4.6.2.1 thì các ứng lực phải được xác định trên cơ sở sau: Khi các dải cơ bản là ngang và nhịp không vượt quá 4600 mm- các dải ngang phải được thiết kế theo các bánh xe của trục 145000 N. Khi các dải cơ bản là ngang và nhịp vượt quá 4600mm - các dải ngang phải được thiết kế theo các bánh xe của trục 145.000 N và tải trọng làn. Khi các dải cơ bản là dọc - các dải ngang phải được thiết kế theo tất cả các tải trọng quy định trong Điều 3.6.1.2 bao gồm cả tải trọng làn. Khi dùng phương pháp tính chính xác phải xét tất cả tải trọng quy định trong Điều 3.6.1.2 bao gồm cả tải trọng làn. Các kiểu kết cấu kể cả cầu bản phải được thiết kế với tất cả hoạt tải quy định trong Điều 3.6.1.2 bao gồm tải trọng làn. Tải trọng bánh xe phải được giả thiết là bằng nhau trong phạm vi một đơn vị trục xe và sự tăng tải trọng bánh xe do các lực ly tâm và lực hãm không cần đưa vào tính toán bản mặt cầu. 3.6.1.3.4. Tải trọng trên bản hẫng Khi thiết kế bản mặt cầu hẫng có chiều dài hẫng không quá 1800mm tính từ trục tim của dầm ngoài cùng đến măt của lan can bằng bê tông liên tục về kết cấu, tải trọng bánh xe dãy ngoài cùng có thể được thay bằng một tải trọng tuyến phân bố đều với cường độ 14,6N/mm đặt cách bề mặt lan can 300mm.
  15. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 15 Tải trọng ngang trên bản hẫng do lực va của xe với rào chắn phải phù hợp với quy định của Phần 13. 3.6.1.4. Tải trọng mỏi 3.6.1.4.1. Độ lớn và dạng Tải trọng tính mỏi là một xe tải thiết kế hoặc là các trục của nó được quy định trong Điều 3.6.1.2.2 nhưng với một khoảng cách không đổi là 9000 mm giữa các trục 145.000N. Lực xung kích quy định trong Điều 3.6.2 phải được áp dụng cho tải trọng tính mỏi. 3.6.1.4.2. Tần số Tần số của tải trọng mỏi phải được lấy theo lưu lượng xe tải trung bình ngày của làn xe đơn (ADTT SL). Tần số này phải được áp dụng cho tất cả các cấu kiện của cầu, dù cho chúng nằm dưới làn xe có số xe tải ít hơn. Khi thiếu các thông tin tốt hơn thì ADTT của làn xe đơn phải lấy như sau: ADTTSL = p x ADTT (3.6.1.4.2-1) trong đó: ADTT = số xe tải / ngày theo một chiều tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế; ADTTSL = số xe tải / ngày trong một làn xe đơn tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế; p = lấy theo Bảng 3.6.1.4.2-1. Bảng 3.6.1.4.2 -1 - Phân số xe tải trong một làn xe đơn, p Số làn xe có giá trị cho xe tải p 1 1, 00 2 0, 85 3 0, 80 3.6.1.3.2. Phân bố tải trọng khi tính mỏi 3.6.1.4.3a. Các phương pháp chính xác Khi cầu được tính toán theo bất kỳ phương pháp chính xác nào được quy định trong Điều 4.6.3 thì một xe tải đơn chiếc phải được bố trí theo chiều ngang và chiều dọc sao cho phạm vi ứng suất trong chi tiết đang xét là lớn nhất, bất kể vị trí dòng xe hay làn xe thiết kế trên mặt cầu. 3.6.1.4.3b. Các phương pháp gần đúng Khi cầu được tính toán theo sự phân bố gần đúng của tải trọng như quy định trong Điều 4.6.2 phải sử dụng hệ số phân bố cho một làn xe. 3.6.1.3. Tải trọng bộ hành
  16. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 16 Đối với tất cả đường bộ hành rộng hơn 600m phải lấy tải trọng người đi bộ bằng 3x10 -3 MPa và phải tính đồng thời cùng hoạt tải xe thiết kế. Đối với cầu chỉ dành cho người đi bộ và/hoặc đi xe đạp phải thiết kế với hoạt tải là 4x10-3 MPa. Khi đường bộ hành, cầu cho người đi bộ và cầu đi xe đạp có dụng ý dùng xe bảo dưỡng và/hoặc xe ngẫu nhiên thì các tải trọng này phải được xét trong thiết kế. Lực xung kích của các loại xe này không cần phải xét. 3.6.2. Lực xung kích: IM 3.6.2.1. Tổng quát Trừ trường hợp cho phép trong Điều 3.6.2.2, tác động tĩnh học của xe tải hay xe hai trục thiết kế không kể lực ly tâm và lực hãm, phải được tăng thêm một tỷ lệ phần trăm được quy định trong bảng 3.6.2.1.-1 cho lực xung kích. Hệ số áp dụng cho tải trọng tác dụng tĩnh được lấy bằng: (1 + IM/100) Lực xung kích không được áp dụng cho tải trọng bộ hành hoặc tải trọng làn thiết kế. Bảng 3.6.2.1-1- Lực xung kích IM Cấu kiện IM Mối nối bản mặt cầu 75% Tất cả các trạng thái giới hạn Tất cả các cấu kiện khác Trạng thái giới hạn mỏi và giòn 15% Tất cả các trạng thái giới hạn khác 25% Tác động của lực xung kích đối với các cấu kiện vùi trong đất như trong Phần 12 phải lấy theo Điều 3.6.2.2. Không cần xét lực xung kích đối với : Tường chắn không chịu phản lực thẳng đứng từ kết cấu phần trên Thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất Lực xung kích có thể được chiết giảm cho các cấu kiện trừ mối nối, nếu đã kiểm tra đủ căn cứ theo các quy định của Điều 4.7.2.1 3.6.2.2. Cấu kiện vùi Lực xung kích tính bằng phần trăm đối với cống và các cấu kiện vùi trong đất nêu trong Phần 12 phải lấy như sau: -4 IM = 33(1,0 - 4,1x10 DE) 0% (3.6.2.2-1) trong đó: DE = chiều dày tối thiểu của lớp đất phủ phía trên kết cấu (mm)
  17. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 17 3.6.3. Lực ly tâm : CE Lực ly tâm được lấy bằng tích số của các trọng lượng trục của xe tải hay xe hai trục với hệ số C lấy như sau; 4 v 2 C = (3.6.3-1) 3 gR trong đó: v = tốc độ thiết kế đường ô tô (m/s); g = gia tốc trọng lực 9,807 (m/s2) R = bán kính cong của làn xe (m) Tốc độ thiết kế đường bộ không lấy nhỏ hơn trị số quy định trong Tiêu chuẩn thiết kế đường bộ . Phải áp dụng hệ số làn quy định trong Điều 3.6.1.1.2 Lực ly tâm tác dụng theo phương nằm ngang cách phía trên mặt đường 1800mm 3.6.4. Lực hãm: BR Lực hãm được lấy bằng 25% của trọng lượng các trục xe tải hay xe hai trục thiết kế cho mỗi làn được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải theo Điều 3.6.1.1.1 và coi như đi cùng một chiều. Các lực này được coi là tác dụng theo chiều nằm ngang cách phía trên mặt đường 1.800mm theo cả hai chiều dọc để gây ra ứng lực lớn nhất. Tất cả các làn thiết kế phải được chất tải đồng thời đối với cầu và coi như đi cùng một chiều trong tương lai. Phải áp dụng hệ số làn quy định trong Điều 3.6.1.1.2 3.6.5. Lực va của xe: CT 3.6.5.1. Bảo vệ kết cấu Những quy định trong Điều 3.6.5.2 không cần tuân thủ nếu công trình được bảo vệ bởi: Nền đắp; Kết cấu rào chắn độc lập cao 1370 mm chịu được va, chôn trong đất, đặt trong phạm vi cách bộ phận cần được bảo vệ 3000 mm; hoặc Rào chắn cao 1070 mm đặt cách bộ phận cần bảo vệ hơn 3000 mm. Để đánh giá sự miễn trừ này, rào chắn phải tương đương về cấu tạo và hình học với mức ngăn chặn L3 quy định trong Phần 13. 3.6.5.2. Xe cộ và tầu hoả va vào kết cấu Trừ khi được bảo vệ như quy định trong Điều 3.6.5.1, mố trụ đặt trong phạm vi cách mép lòng đường bộ 9000 mm hay trong phạm vi 15000 mm đến tim đường sắt đều phải thiết kế cho một lực tĩnh tương đương là 1.800.000N tác dụng ở bất kỳ hướng nào trong mặt phẳng nằm ngang, cách mặt đất 1200 mm. Phải áp dụng các quy định của Điều 2.3.2.2.1
  18. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 18 3.6.5.3. Xe cộ va vào rào chắn Phải áp dụng các quy định Phần 13. 3.7. Tải trọng nước: WA 3.7.1. áp lực tĩnh áp lực tĩnh của nước được giả thiết là tác động thẳng góc với mặt cản nước. áp lực được tính toán bằng tích của chiều cao mặt nước phía trên điểm đang tính nhân với tỷ trọng của nước và gia tốc trọng trường. Mực nước thiết kế trong trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng phải tương ứng với mức lũ thiết kế cho xói. Mực nước thiết kế cho trạng thái giới hạn đặc biệt phải tương ứng với mức lũ kiểm tra xói trừ trường hợp được ghi trong Ghi chú 4 của Bảng 3.4.1-1. 3.7.2. Lực đẩy nổi Lực đẩy nổi của nước là một lực đẩy hướng lên trên được lấy bằng tổng của các thành phần thẳng đứng của áp lực tĩnh được xác định trong Điều 3.7.1, tác dụng lên tất cả các bộ phận nằm dưới mức nước thiết kế. 3.7.3. áp lực dòng chảy 3.7.3.1. Theo chiều dọc áp lực nước chảy tác dụng theo chiều dọc của kết cấu phần dưới phải được tính theo công thức: -4 2 p = 5,14 x 10 CD V (3.7.3.1-1) trong đó : p = áp lực của nước chảy (MPa) CD = hệ số cản của trụ lấy theo Bảng 3.7.3.1-1 V = vận tốc nước thiết kế tính theo lũ thiết kế cho xói ở trạng thái giới hạn cường độ và sử dụng và theo lũ kiểm tra xói khi tính theo trạng thái giới hạn đặc biệt (trừ trường hợp được ghi trong Ghi chú 4 ở Bảng 3.4.1-1) (m/s) Bảng 3.7.3.1-1- Hệ số cản Loại hình Cd Trụ đầu tròn 0,7 Trụ đầu vuông 1,4 Trụ có tụ rác 1,4 Trụ đầu nhọn với góc nhọn 900 hoặc nhỏ hơn 0,8 Lực cản dọc được tính bằng tích của áp lực dòng chảy dọc nhân với hình chiếu của diện tích mặt hứng của trụ.
  19. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 19 3.7.3.2. Theo chiều ngang áp lực ngang phân bố đều trên kết cấu phần dưới do dòng chảy lệch với chiều dọc của trụ một góc  được lấy bằng : -4 2 p = 5,14 x 10 CL V (3.7.3.2-1) trong đó : p = áp lực theo chiều ngang (MPa) CL = hệ số cản theo chiều ngang lấy theo Bảng 3.7.3.2-1 Trục dọc của trụ Hình 3.7.3.2-1 - Mặt bằng trụ thể hiện áp lực dòng chảy Bảng 3.7.3.2-1- Hệ số cản theo chiều ngang Góc  giữa hướng dòng chảy và C trục dọc của trụ L 00 0,0 50 0,5 100 0,7 200 0,9 300 1,0 Lực cản ngang được tính bằng tích của áp lực dòng chảy theo chiều ngang nhân với diện tích lộ ra của kết cấu. 3.7.4. Tải trọng sóng Tác dụng của sóng lên kết cấu được xét cho những kết cấu lộ ra khi sự phát triển của lực sóng lớn có thể xuất hiện. 3.7.5. Sự biến đổi trong móng do tác dụng của trạng thái giới hạn xói Phải áp dụng những quy định trong Điều 2.6.4.4 Những hậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng do tác dụng của lũ thiết kế cho xói phải được xét đến ở trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng. Nhưng hậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng do tác dụng của lũ kiểm tra xói cầu phải được xét đến ở trạng thái giới hạn đặc biệt, trừ trường hợp được ghi trong Ghi chú 4 Bảng 3.4.1-1. 3.8. Tải trọng gió: WL và WS
  20. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 20 3.8.1. Tải trọng gió ngang 3.8.1.1. Tổng quát Mục này quy định các tải trọng gió nằm ngang tác dụng vào các công trình cầu thông thường. Đối với các kết cấu nhịp lớn hay kết cấu nhạy cảm đối gió như cầu treo dây võng, cầu dây xiên cần có những khảo sát, nghiên cứu đặc biệt về môi trường khí hậu đối với gió và thí nghiệm trong các tunen gió để xác định các tác động của gió trong thiết kế. Ngoài ra, phải xem xét trạng thái làm việc khí động học của các kết cấu đó theo các yêu cầu của Điều 3.8.3. Tốc độ gió thiết kế, V, phải được xác định theo công thức: V = VB S (3.8.1.1-1) trong đó : VB = tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm thích hợp với vùng tính gió tại vị trí cầu đang nghiên cứu, như quy định trong Bảng 3.8.1.1-1. S = hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và độ cao mặt cầu theo quy định trong bảng 3.8.1.1-2. Bảng 3.8.1.1-1- Các giá trị của VB cho các vùng tính gió ở Việt Nam Vùng tính gió theo VB(m/s) TCVN 2737 - 1995 I 38 II 45 III 53 IV 59 Để tính gió trong quá trình lắp ráp, có thể nhân các giá trị VB trong Bảng trên với hệ số 0,85. Bảng 3.8.1.1-2 - Các giá trị của S Độ cao của mặt cầu Khu vực có rừng hay có trên mặt đất khu vực Khu vực lộ thiên Khu vực có nhà cửa hay mặt nước nhà cửa với cây cối, nhà với đa số nhà cao xung quanh hay trên cao tối đa khoảng 10m mặt nước (m) thoáng trên 10m 10 1,09 1,00 0,81 20 1,14 1,06 0,89 30 1,17 1,10 0,94 40 1,20 1,13 0,98 50 1,21 1,16 1,01 3.8.1.2. Tải trọng gió tác động lên công trình : WS 3.8.1.2.1. Tải trọng gió ngang Tải trọng gió ngang PD phải được lấy theo phương tác dụng nằm ngang và đặt tại trọng tâm của các phần diện tích thích hợp, và được tính như sau:
  21. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 21 2 PD = 0,0006 V At Cd 1,8 At (kN) (3.8.1.2.1 -1) trong đó: V = tốc độ gió thiết kế xác định theo phương trình 3.8.1.1 -1 (m/s) 2 At = diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m ) Cd = hệ số cản được quy định trong Hình 3.8.1.2.1-1 Diện tích kết cấu hay cấu kiện đang xét phải là diện tích đặc chiếu lên mặt trước vuông góc, trong trạng thái không có hoạt tải tác dụng, với các điều kiện sau đây: Đối với kết cấu phần trên (KCPT) có lan can đặc, diện tích KCPT phải bao gồm diện tích của lan can đặc hứng gió, không cần xét ảnh hưởng của lan can không hứng gió. Đối với kết cấu phần trên có lan can hở, tải trọng toàn bộ phải lấy bằng tổng tải trọng tác dụng lên kết cấu phần trên, khi đó phải xét lan can hứng và không hứng gió riêng rẽ từng loại. Nếu có hơn hai lan can, chỉ xét ảnh hưởng những lan can nào có ảnh hưởng lớn nhất về phương diện không che chắn. Đối với kết cấu nhịp kiểu dàn, lực gió sẽ được tính toán cho từng bộ phận một cách riêng rẽ cả nơi hướng gió và nơi khuất gió, mà không xét phần bao bọc. Đối với các trụ, không xét mặt che chắn. Hệ số cản Cd phải tính theo các phương pháp sau: Đối với KCPT có mặt trước đặc, khi kết cấu quy đổi có các mép cạnh dốc đứng và không có góc vuốt đáy đáng kể về khí động phải lấy Cd theo Hình 3.8.1.2.-1, trong đó: b = Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can (mm) d = Chiều cao KCPT bao gồm cá lan can đặc nếu có (mm) Đối với KCPT giàn, lan can và kết cấu phần dưới phải lấy lực gió đối với từng cấu kiện với các giá trị Cd theo Tiêu chuẩn TCVN 2737 - 1995 Bảng 6 hoặc theo tài liệu khác được Chủ đầu tư duyệt. Đối với mọi KCPT khác, phải xác định Cd trong hầm thí nghiệm gió. hệ số tối thiểu đối với d mặt cầu đặt trên dầm I, C n với trên 4 dầm, hoặc ả c dầm hộp ố s ệ H Tỷ số b/d Hình 3.8.1.2.1.1 - Hệ số cản Cd dùng cho kết cấu phần trên có mặt hứng gió đặc Ghi chú dùng cho hình 3.8.1.2.1 -1: 1. Các giá trị cho trong hình dựa trên giả thiết là mặt hứng gió thẳng đứng và gió tác dụng nằm ngang.
  22. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 2. Nếu mặt hứng gió xiên so với mặt thẳng đứng, hệ số cản Cd có thể được giảm 0.5% cứ mỗi độ xiên so với mặt đường và tối đa được giảm 30%. 3. Nếu mặt hứng gió có cả phần đứng lẫn phần dốc hoặc 2 phần dốc nghiêng với góc khác nhau, tải trọng gió phải lấy như sau: a) Hệ số cản cơ bản Cd tính với chiều cao toàn bộ kết cấu b) Đối với từng mặt đứng hệ số cản cơ bản tính trên được giảm theo ghi chú 2. c) Tính tải trọng gió tổng cộng bằng cách dùng hệ số cản thích hợp cho các diện tương ứng. 4. Nếu kết cấu phần trên được nâng cao, phải lấy Cd tăng lên 3% cho mỗi độ nghiêng so với đường nằm ngang, nhưng không quá 25%. 0 5. Nêu kết cấu phần trên chịu gió xiên không quá 5 so với hướng nằm ngang, phải tăng Cd lên 15%. Nếu góc xiên vượt 50 phải chia hệ số cản cho một hệ số theo thí nghiệm. 6. Nếu kết cấu phần trên được nâng cao đồng thời chịu gió xiên, phải lấy hệ số cản theo kết quả khảo sát đặc biệt. 3.8.1.2.2. Tải trọng gió dọc Đối với mố, trụ, kết cấu phần trên (KCPT) là giàn hay các dạng kết cấu khác có một bề mặt cản gió lớn song song với tim dọc của kết cấu thì phải xét tải trọng gió dọc. Phải tính tải trọng gió dọc theo cách tương tự với tải trọng gió ngang theo Điều 3.8.1.2.1. Đối với KCPT có mặt trước đặc, tải trọng gió lấy bằng 0.25 lần tải trọng gió ngang theo Điều 3.8.1.2.1. Các tải trọng gió dọc và ngang phải cho tác dụng trong từng trường hợp đặt tải riêng rẽ, nếu thấy thích hợp thì kết cấu phải kiểm toán bằng hợp lực của gió xét đến ảnh hưởng của các góc hướng gió trung gian (không vuông góc). 3.8.1.3. Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ: WL Khi xét tổ hợp tải trọng Cường Độ III, phải xét tải trọng gió tác dụng vào cả kết cấu và xe cộ. Phải biểu thị tải trọng ngang của gió lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 1.5 kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800 mm so với mặt đường. Phải biểu thị tải trọng gió dọc lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 0.75 kN/m tác dụng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800mm so với mặt đường. Phải truyền tải trọng cho kết cấu ở mỗi trường hợp. Phải đặt tải lực gió ngang và dọc lên xe cộ cho từng trường hợp đặt tải riêng rẽ, nếu thích hợp, phải kiểm toán kết cấu bằng hợp lực gió có xét ảnh hưởng của các góc hướng gió trung gian. 3.8.2. Tải trọng gió thẳng đứng Phải lấy tải trọng gió thẳng đứng Pv tác dụng vào trọng tâm của diện tích thích hợp theo công thức: 2 Pv = 0.00045 V Av (kN) (3.8.2-1) trong đó: V = tốc độ gió thiết kế được xác định theo phương trình 3.8.1.1-1 (m/s) 2 Av = diện tích phẳng của mặt cầu hay câu kiện dùng để tính tải trọng gió thẳng đứng (m ).
  23. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 23 Chỉ tính tải trọng này cho các trạng thái giới hạn không liên quan đến gió lên hoạt tải, và chỉ tính khi lấy hướng gió vuông góc với trục dọc của cầu. Phải đặt tải lực gió thẳng đứng cùng với lực gió nằm ngang quy định theo Điều 3.8.1. Có thể dùng phương trình 1 với điều kiện góc nghiêng của gió tác dụng vào kết cấu ít hơn 50; nếu vượt quá 50, hệ số nâng bốc phải được xác địng bằng thí nghiệm. 3.8.3. Mất ổn định đàn hồi khí động 3.8.3.1. Tổng quát Hiệu ứng lực đàn hồi khí động phải được xét trong thiết kế các cầu và các bộ phận có khả năng nhạy cảm với gió. Các cầu và các bộ phận kết cấu của nó có tỷ lệ giữa chiều dài nhịp và chiều rộng hoặc chiều dầy vượt quá 30 được coi là nhạy cảm với gió. Dao động của dây cáp do cộng tác dụng của gió và mưa cũng phải được xét. 3.8.3.2. Hiện tượng đàn hồi khí Phải xét hiện tượng đàn hồi khí của các kích thích do gió xoáy, rung giật, rung chao đảo hay rung lệch tăng dần khi phù hợp. 3.8.3.3. Kiểm tra đáp ứng động Cầu và các bộ phận kết cấu của nó bao gồm cả dây cáp phải được thiết kế bảo đảm không bị hỏng do mỏi dưới tác dụng của dao động do gió xoáy hoặc giật. Cầu phải được thiết kế bảo đảm không bị xoắn vặn và chịu được dao động ngang gây thảm hoạ khi có gió với vận tốc lớn hơn 1,2 lần vận tốc thiết kế có thểtác động đến chiều cao mặt cầu. 3.8.3.4. Thí nghiệm trong hầm gió Có thể dùng các thí nghiệm trong hầm gió tiêu biểu để thoả mãn các yêu cầu của các Điều 3.8.3.2 và 3.8.3.3. 3.9. về tải trọng băng tuyết, Không biên soạn 3.10. Hiệu ứng động đất: EQ 3.10.1. Tổng quát Tải trọng động đất phải được lấy bằng một ứng lực nằm ngang được xác định phù hợp với các quy định của Điều 4.7.4 trên cơ sở hệ số ứng xử đàn hồi Csm được quy định trong Điều 3.10.6 và trọng lượng tương đương của kết cấu phần trên và được chỉnh lý bằng hệ số điều chỉnh ứng xử quy định trong Điều 3.10.7.1 Những quy định ở đây được áp dụng với kết cấu phần trên dạng bản, dầm tổ hợp, dầm hộp và giàn thông thường với nhịp không vượt quá 150.000 mm. Đối với những kết cấu khác và cầu với chiều dài nhịp vượt quá 150.000 mm thì Chủ đầu tư phải xác định hoặc chấp nhận những quy định thích hợp. Trừ khi có quy định khác của Chủ đầu tư, các quy định này không áp dụng cho những công trình hoàn toàn bị vùi.
  24. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 24 Đối với cống hộp và công trình bị vùi không cần xét hiệu ứng động đất trừ trường hợp công trình đi qua vùng đứt gẫy đang hoạt động . Phải xét đến khả năng đất bị hoá lỏng và các dốc trượt. 3.10.2. Hệ số gia tốc Khi áp dụng các quy định này hệ số A phải được xác định từ bản đồ phân vùng chấn động trong hình 1 và bảng 3.10.4.1đẳng trị trong Hình 1. Phải tiến hành những nghiên cứu riêng do chuyên gia giỏi thực hiện để xác định các hệ số gia tốc riêng theo vị trí và kết cấu nếu tồn tại bất kỳ một điều kiện nào dưới đây: Vị trí ở gần một đứt gãy đang hoạt động. Có thể có những động đất kéo dài trong vùng. Do tầm quan trọng của cầu cần xét đến một chu kỳ phô ra dài hơn (tức chu kỳ tái xuất hiện). Tác động của các điều kiện đất tại chỗ được xét trong Điều 3.10.5.