Bài giảng tổng luận cầu pdf

Phân loại theo cao độ đ-ờng xe chạy  Cầu có đ-ờng xe chạy trên : Đ-ờng xe chạy đặt trên đỉnh KCN  Cầu có đ-ờng xe chạy d-ới : Đ-ờng xe chạy dọc theo biên d-ới KCN  Cầu có đ-ờng xe ch

Khoa C«ng Tr×nh

Bµi gi¶ng tæng luËn cÇu

Bé m«n CÇu HÇm - §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i

Hµ Néi - 2006

Ch-¬ng 1: Kh¸i niÖm vÒ c¸c c«ng tr×nh nh©n t¹o trªn ®-êng

I.1 C¸c lo¹i c«ng tr×nh nh©n t¹o trªn ®-êng

C«ng tr×nh nh©n t¹o trªn ®-êng bao gåm :

 C«ng tr×nh v-ît s«ng, suèi, thung lòng…: CÇu, hÇm

Nh-îc ®iÓm : Lµm gi¸n ®o¹n giao th«ng, g©y xãi lë c«ng tr×nh

 Cèng lµ c«ng tr×nh tho¸t n-íc qua c¸c dßng n-íc nhá, cã l-u l-îng nhá (Q  40  50 m3/s)

MNTN:4.00

MNCN:8.50

Quy định : Chiều dày lớp đất đắp trên đỉnh cống >0,5m để phân bố áp lực bánh xe và giảm lực xung kích

I.1.3 T-ờng chắn

T-ờng chắn là công trình chắn đất, đ-ợc xây

dựng nhằm đảm bảo ổn định của độ dốc ta luy

nền đ-ờng

I.1.3 Hầm

Hầm là công trình có cao độ tuyến đ-ờng thấp hơn nhiều so với mặt đất

tự nhiên Tuỳ theo mục đích sử dụng có các công trình hầm sau :

 Hầm v-ợt núi Ví dụ : Hầm Hải Vân (VN)

 Hầm v-ợt sông , eo biển

 Hầm giao thông trong lòng đất Ví dụ : Hầm chui Thủ Thiêm (VN)

I.2 Các bộ phận cơ bản của công trình cầu

I.2.1 Cấu tạo chung công trình cầu

 Mặt đ-ờng xe chạy

 Gối cầu, khe co giãn, lan can và hệ thống chiếu sáng trên cầu

Tác dụng: Tạo ra bề mặt cho xe chạy và lề Ng-ời đi bộ trên cầu đảm bảo cho

xe chạy êm thuận và an toàn trong quá trình chuyển động

I.2.3 Kết cấu phần d-ới

Kết cấu phần d-ới bao gồm :

 Mực n-ớc thông thuyền (MNTT): là mực n-ớc cao nhất cho phép tàu

bè đi lại d-ới cầu một cách an toàn

I.2.5 Khổ cầu

I.3 Các kích th-ớc cơ bản của công trình cầu

I.3.1 Khẩu độ thoát n-ớc d-ới cầu (Lo)

 Khẩu độ thoát n-ớc d-ới cầu đợc tính từ mép trong của mố bên này

đến mép trong của mố bên kia

 Lo đ-ợc xác định theo tần suất lũ thiết kế : P%

Bảng tần xuất lũ thiết kế P%

Loại cầu Chiều dài nhịp L (m) Tần suất lũ thiết kế P%

I.3.2 Chiều dài nhip

 Chiều dài nhịp (Lnh) : là khoảng cách tính từ đầu dầm bên này đến

đầu dầm bên kia

 Chiều dài tính toán nhịp (Ltt) : là khoảng cách giữa tim các gối của một nhịp

I.3.3 Chiều dài toàn cầu

 Chiều dài toàn Cầu (Lcầu) : là khoảng cách tính từ đuôi mố bên này

Lmố : Chiều dài mố cầu

I.3.4 Các chiều cao thiết kế

 Chiều cao tự do (Htd) : là khoảng cách tính từ đáy dầm đến mực n-ớc cao nhất

 Chiều cao kiến trúc của cầu (hkt) : là khoảng cách tính từ đáy dầm đến mặt đ-ờng xe chạy

 Chiều cao cầu (Hc) : là khoảng cách tính từ mặt đ-ờng xe chạy đến mực n-ớc thấp nhất đối với cầu v-ợt qua dòng n-ớc và đến mặt đất thiên nhiên đối với cầu cạn

 Chiều cao thông thuyền (Htt) : là khoảng cách tính từ đáy dầm đến mực n-ớc thông thuyền

I.4 Phân loại và phạm vi sử dụng

I.4.1 Phân loại theo hình thức sử dụng

 Cầu ôtô : Là công trình cầu cho tất cả các ph-ơng tiện giao thông nh- :

Xe tải, xe gắn máy, xe thô sơ và đoàn ng-ời đi bộ

 Cầu đ-ờng sắt : Đ-ợc xây dựng dành riêng cho xe lửa

 Cầu ng-ời đi bộ : Phục vụ dành riêng cho ng-ời đi bộ

 Cầu thành phố : Là cầu cho ô tô, xe điện, ng-ời đi bộ

 Cầu chạy chung : Là cầu cho cả ô tô, xe lửa, ng-ời đi bộ

 Cầu đặc bịêt : Là các cầu phục vụ cho các ống dẫn n-ớc, ống dẫn khí,

ống dẫn hơi đốt, dẫn dây cáp điện

I.4.2 Phân loại theo vật liệu làm KCN

I.4.3 Phân loại theo cao độ đ-ờng xe chạy

 Cầu có đ-ờng xe chạy trên : Đ-ờng xe chạy đặt trên đỉnh KCN

 Cầu có đ-ờng xe chạy d-ới : Đ-ờng xe chạy dọc theo biên d-ới KCN

 Cầu có đ-ờng xe chạy giữa : Đ-ờng xe chạy bố trí trong phạm vi chiều cao KCN

ch-ớng ngại vật mà cầu v-ợt qua

 Cầu thông th-ờng (Cầu v-ợt sông) : là các công trình cầu đ-ợc xây dựng v-ợt qua các dòng n-ớc nh- : sông, suối , khe sâu

 Cầu v-ợt (Cầu qua đ-ờng) : là các công trình cầu đợc thiết kế cho các nút giao nhau khác mức trên đ-ờng ô tô hoặc đ-ờng sắt

 Cầu cao : là các công trình cầu bắc qua thung lũng khe sâu , các trụ cầu có chiều cao > 20 - 25 m

 Cầu cạn : là cầu đ-ợc xd ngay trên mặt đất mhằm dẫn vào một cầu chính hoặc nâng cao độ tuyến đ-ờng lên để giải phóng không gian bên d-ới

 Cầu phao : là các công trình cầu đ-ợc xây dựng bằng hệ nổi phục vụ cho mục đích Quân sự hoặc phục vụ giao thông trong thời gian ngắn

 Cầu mở :Cầu mở là cầu có 1 hoặc 2 nhịp sẽ đ-ợc di chuyển khỏi vị trí

để tàu bè qua lại trong khoảng thời gian nhất định áp dụng: chiều cao thông thuyền lớn HTT 40  60m

 Cầu cất là loại Cầu mở mà KCN có thể đ-ợc kéo lên theo

ph-ơng thẳng đứng để cho tàu thuyền qua lại an toàn

 Cầu nâng

 Cầu quay : Khi không có tàu thuyền qua lại cầu vẫn đảm bảo giao thông bình th-ờng

I.4.5 Phân loại theo sơ đồ chịu lực

 Cầu dầm : Bộ phận chịu lực chủ yếu là dầm, chịu uốn và cắt Khi chịu tải trọng thẳng đứng trên KCN thì tại gối chỉ có thành phần phản lực thẳng đứng V Các loại Kết cấu nhịp Cầu Dầm :Cầu dầm giản đơn, cầu dầm hẫng, cầu dầm hẫng + nhịp đeo, cầu dầm liên tục

 Cầu dầm hẫng + nhịp đeo

Đặc điểm : Xe chạy không êm thuận, lực xung kích lớn, khe co giãn phải cấu tạo phức tạp nên hiện nay rất ít sử dụng

 Cầu dầm liên tục

o Phân bố nội lực : Biểu đồ mô men có M- tại mặt cắt gối lớn hơn M- tại mặt cắt giữa nhịp

o Phân bố vật liệu : Tập trung nhiều tại mặt cắt gối do đó tiết kiệm vật liệu và tăng khả năng v-ợt nhịp

 Bộ phận chịu lực chủ yếu là vòm, chịu nén và cắt

 Khi chịu tải trọng thẳng đứng trên KCN thì tại chân vòm có các thành phần nội lực: V, H, M do đó ta phải xây dựng vòm tại nơi có địa chất tốt

 Theo vị trí đ-ờng xe chạy có các loại Cầu vòm sau: Cầu vòm có

đ-ờng xe chạy trên, cầu vòm có đ-ờng xe chạy giữa, cầu vòm có

đ-ờng xe chạy d-ới

 Cầu treo

 Bộ phận chịu lực chủ yếu của cầu treo là dây cáp hoặc dây xích đỡ hệ mặt cầu Do đó trên quan điểm tĩnh học, cầu treo là hệ thống tổ hợp giữa dây và dầm

 Có thể phân cầu treo thành 2 loại :

o Cầu treo dây võng (gọi tắt là cầu treo)

o Đặc điểm : Trong cầu treo, dây làm việc chủ yếu chịu kéo

và tại chỗ neo cáp có lực nhổ rất lớn do đó tại vị trí mố ta phải cấu tạo hố neo lớn và rất phức tạp

o Cầu treo dây xiên (Cầu dây văng)

o Đặc điểm : Kết cầu dầm cứng tựa trên các gối cứng là

các gối cầu trên mố - trụ và các gối đàn hồi là các dây văng Dây văng và dầm chủ tạo nên hệ bất biến hình do

đó hệ có độ cứng lớn hơn so với cầu treo Khả năng vợt nhịp hợp lý của cầu dây văng là từ 150 - 450 m

VD : Mỹ Thuận (VN) 150+350+150 m Cầu Cần Thơ (Cần Thơ) : 270+550+270 m Cầu Kiền (Hải Phòng): 84,5+200+84,5 m Cầu Bãi Cháy (Quảng Ninh): 125+435+125 m Tatara (Nhật bản) : L = 890 m

 Cầu dàn

 Bộ phận chịu lực chủ yếu là dàn kết hợp với hệ thống dầm mặt cầu

 Các thanh trong dàn chịu lực kéo, nén và lực cắt, bỏ qua mômen uốn trong thanh

I.5 Các yêu cầu cơ bản đối với cầu

I.5.1 Yêu cầu về xây dựng và khai thác

 Xe cộ đi lại thuận tiện, an toàn, không hạn chế tốc độ

 Căn cứ vào địa chất để lựa chọn sơ đồ

 Kết cấu : Đảm bảo c-ờng độ và ổn định…

 Mặt xây dựng : Kết cấu hiện đại, công nghiệo hoá chế tạo và xây dựng

I.5.2 Yêu cầu về kinh tế

 Chi phí thiết bị, vật liệu rẻ nhất

 Giảm sức lao động giảm giá thành xây dựng nhỏ nhất

 Chi phí duy tu bảo d-ỡng thấp

 Phù hợp xu thế phát triển nền kinh tế

I.5.3 Yêu cầu về mỹ quan

 Cầu phải có hình dáng đẹp

 Phù hợp với phong cảnh địa ph-ơng

I.6 Sơ l-ợc lịch sử phát triển và ph-ơng h-ớng phát triển ngành xây dựng cầu

I.6.1 Sơ l-ợc lịch sử phát triển ngành xây dung cầu (Tự nghiên cứu)

 Sử dụng kết cấu có sử dụng đến vấn đê điều chỉnh nội lực

 Sử dụng kết cáu có bản trực giao :

o Kết cấu thép – BTCT liên hợp

o Kết cấu cầu treo

o Kết cấu BTCTDƯL

 Về thi công :

 Sử dụng các công nghệ thi công tiên tiến

 Sử dụng các thiết bị vận chuyển và lao lắp hiện đại

Ch-ơng 2 : Những vấn đề cơ bản trong thiết kế và xây dựng cầu

II.1 Các số liệu đầu vào trong TK và XD cầu

 Trắc dọc đ-ờng đen -> P/án kết cấu, bố trí mố trụ và KCN

 Trắc dọc đ-ờng đỏ đảm bảo không vi phạm khổ tĩnh không d-ới cầu

II.1.3 Địa chất thuỷ văn :

 Căn cứ vào địa chất -> Vị trí mố trụ và loại móng

 Căn cứ vào thuỷ văn :

 Xói chung, xói cục bộ của lòng sông ->Vị trí đáy và đỉnh bệ móng

 Căn cứ vào mực n-ớc để xác định các cao độ thiết kế

II.2 Các giai đoạn một dự án đầu t- xây dựng

Dự án đầu t- là một tập hợp các đề xuất về kỹ thuật, tài chính, kinh tế và xã hội, làm cơ sở cho việc quyết định bỏ vốn xây dựng công trình ở n-ớc ta, tùy theo tổng mức đầu t- mà phân thành 3 nhóm dự án đầu t- :

Nhóm C  7tỷ

Gồm 3 giai đoạn : Chuẩn bị đầu t-, Thực hiện đầu t-, Kết thúc đầu t-

II.2.1 Giai đoạn chuẩn bị đầu t-

Nội dung của công tác chuẩn bị đầu t- lại bao gồm 2 việc chính : lập dự

án đầu t- và thẩm định dự án để quyết định đầu t-

II.2.1.1 Lập dự án đầu t-

Trình tự lập dự án đầu t- gồm

 Xác định sự cần thiết của dự án đầu t-

 Nghiên cứu tiền khả thi (chỉ với dự án nhóm A và các dự án thuộc vốn ODA) và nghiên cứu khả thi

Nghiên cứu sơ bộ về sự cần thiết

phải đầu t-, các điều kiện thuận lợi,

khó khăn

Xác định những căn cứ để xác

định sự cần thiết phải đầu t-

2 Dự kiến quy mô đầu t-, lựa chọn

3 Chọn địa điểm xây dựng và dự kiến

nhu cầu diện tích sử dụng đất

Các ph-ơng án vị trí cầu (hoặc

tuyến)

Ph-ơng án giải phóng mặt bằng,

tái định c-

4

Phân tích sơ bộ về công nghệ, kỹ

thuật và xây dựng, các điều kiện về

cung cấp vật t- thiết bị, nguyên liệu,

năng l-ợng, dịch vụ, hạ tầng

Phân tích lựa chọn ph-ơng án kĩ

thuật công nghệ

Các ph-ơng án kết cấu cầu và giải pháp xây dựng

Đánh giá tác động của môi

tr-ờng

5

Phân tích tài chính, xác định sơ bộ

tổng mức đầu t-, các khả năng và

điều kiện huy động các nguồn vốn,

khả năng hoàn vốn và trả nợ, thu lãi

Phân tích tài chính kinh tế

6 Sơ bộ tính toán hiệu quả đầu t- về

mặt kinh tế, xã hội của dự án

hiện đầu t-

II.2.1.2 Lập dự án đầu t-

Các báo cáo nghiên cứu khả thi và tiền khả thi đều phải đ-ợc thẩm định, sau đó

sẽ đ-ợc các cấp có thẩm quyền quyết định và cấp giấy phép đầu t-

II.2.2 Giai đoạn thực hiện đầu t-

Giai đoạn thực hiện đầu t- bao gồm các công việc :

 Giao nhận đất, chuẩn bị mặt bằng xây dựng

 Tuyển chọn t- vấn xây dựng để khảo sát, thiết kế, giám định kĩ thuật và chất l-ợng công trình

 Thiết kế công trình

o Đối với các công trình có yêu cầu kĩ thuật cao, có nền móng địa chất thủy văn phức tạp thì phải thực hiện thiết kế theo hai b-ớc : thiết kế kĩ thuật và thiết kế bản vẽ thi công

o Đối với công trình kỹ thuật đơn giản hoặc đã có thiết kế mẫu, xử lý nền móng không phức tạp thì thực hiện một b-ớc : thiết kế kỹ thuật thi công

 Thẩm định, duyệt thiết kế kỹ thuật và tổng dự toán

 Tổ chức đấu thầu về mua sắm thiết bị và thi công xây lắp

 Xin giấy phép xây dựng

 Ký kết hợp đồng với nhà thầu để thực hiện dự án

 Thi công xây lắp công trình

 Theo dõi kiểm tra việc thực hiện các hợp đồng

 Quyết toán vốn đầu t- xây dựng sau khi hoàn thành xây lắp đ-a dự án vào khai thác

II.2.3 Gia đoạn kết thúc đ-a ph-ơng án vào sử dụng

Giai đoạn đ-a dự án vào sử dụng bao gồm các công việc

 Kết thúc xây dựng

 Bàn giao công trình

 Bảo hành công trình

Vận hành dự án

II.3 Các giai đoạn thiết kế

 Đối với cầu nhỏ gồm: Giai đoạn khả thi và Giai đoạn TK kỹ thuật thi công

 Đối với cầu trung gồm: Giai đoạn tiền khả thi, Giai đoạn khả thi và Giai

đoạn TK kỹ thuật + TK thi công

 Đối với cầu lớn gồm: Giai đoạn tiền khả thi, Giai đoạn khả thi , Giai

đoạn TK kỹ thuật và Giai đoạn kỹ thuật thi công

II.3.1 Giai đoạn tiền khả thi:

 Nghiên cứu sự cần thiết đầu t-, các điều kiện thuận lợi , khó khăn

 Dự kiến quy mô

 Chọn khu vực xd

 Sơ bộ tổng mức đầu t- Hiệu quả của DA

II.3.2 Giai đoạn khả thi :

 Sự cần thiết phải xd công trình

 Xác định vị trí v-ợt sông

 Đ-a ra các p/án sơ bộ, p/án kỹ thuật xây dựng

 Phân tích tài chính

 Đánh gía choc năng và nhu cầu vận tải ->Tác động môi tr-ờng

II.3.3 Giai đoạn thiết kế kỹ thuật :

Căn cứ các ph-ơng án đã chọn trong gđ khả thi tiến hành tính toán,thiết kế chi tiết từng bộ phận của kết cấu

II.3.4 Giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công:

Triển khai chi tiết các bản vẽ gđ thiết kế kỹ thuật

II.3.5 Nội dung hồ sơ thiết kế cầu:

 Bao gồm tất cả các bản báo cáo thuyết minh, các biên bản, các yêu cầu đã đ-ợc chấp nhận

 Bình đồ vị trí cầu, bình đồ tại vị trí làm cầu, các loại bình đồ lối vào cầu

 Trắc dọc lối vào cầu

 Bình đồ cầu

 Hình chiếu đứng của công trình cầu

 Các bản vẽ cốt thép th-ờng, DƯL

II.4 Lập ph-ơng án cầu

II.4.1 Khái niệm chung về lập ph-ơng án cầu

Lựa chọn ph-ơng án cầu là một bài toán tổng thể nhiều mặt : kỹ thuật, công nghệ quy hoạch, môi tr-ờng, kinh tế Các ph-ơng án cầu phải thõa mãy yêu cầu kĩ thuật, kinh tế, có tính khả thi, đáp ứng yêu cầu duy tu bảo d-ỡng và yêu cầu mĩ quan

Để lựa chọn ph-ơng án cầu ta phải tiến hành thành lập nhiều ph-ơng án cầu khác nhau, sau đó đánh giá các ph-ơng án

II.4.2 Các căn cứ để lập ph-ơng án cầu

II.4.2 1 Vị trí cầu

Đối với cầu nhỏ ( L <25m) và cầu trung ( L =25m đến 100m) vị trí cầu đ-ợc lựa chọn phụ thuộc vào vị trí tuyến đ-ờng do đó cầu có thể chéo, cong hoặc nằm trên dốc

Đối với cầu lớn ( L>100m), vị trí tuyến đ-ờng phụ thuộc vào cầu

Vấn đề chọn vị trí cầu :

i Về mặt kĩ thuật : So sánh giữa các vị trí dự định đặt cầu theo các điều kiện

địa hình, địa chất, thủy văn, thi công và bố trí công tr-ờng

ii Về mặt quy hoạch: So sánh các ph-ơng án về vị trí cầu và việc phát triển các vùng lân cận trong t-ơng lại, so sánh ý nghĩ về mặt quốc phòng

iii Về mặt kinh tế : so sánh các ph-ơng án theo giá thành vận doanh các ph-ơng án tuyến khác nhau do việc lựa chọn vị trí cầu khác nhau gây nên

II.4.2 2 Mặt cắt dọc tim cầu

Dựa vào mặt cắt dọc tim cầu cho phép xác định vị trí của mố trụ, tránh đặt trụ vào chỗ sâu nhất, phân bố các nhịp thông thuyền, xác định độ dốc dọc cầu ( một chiều hay hai chiều)

II.4.2 3 Mặt cắt địa chất dọc tim cầu

Căn cứ vào tình hình địa chất dọc đ-ờng tim cầu, sơ bộ xác định các loại móng cầu, đồng thời xác định các ph-ơng án kết cấu nhịp ( siêu tĩnh, nhiều nhịp hay giản đơn, bê tông hay thép )

II.4.2.4 Số liệu thủy văn

Bao gồm 3 mực n-ớc MNCN, MNTT, MNTN

MNTN : Xác định nhịp thông thuyền

II.4.2 5 Khẩu độ thoát n-ớc và chiều dài cầu

Từ khẩu độ thoát n-ớc sẽ định ra chiều dài toàn bộ cầu

II.4.2 6 Khổ giới hạn

“Khổ giới hạn l¯ kho°ng không gian được d¯nh cho giao thông trên cầu hoặc d-ới cầu mà không một kết cấu hay bộ phận kết cấu nào đ-ợc vi phạm để đảm bảo an toàn giao thông.”

a) Khổ giới hạn trên cầu

Khổ giới hạn thông xe trên cầu : là khoảng không gian dành cho giao thông trên cầu mà không cho phép các kiến trúc thuộc hệ thống thiết bị trên cầu đ-ợc phép xâm phạm

Khổ giới hạn thông xe trên cầu bao gồm (1-G) phần xe chạy ( số làn x bề rộng làn – 4m, 6m, 7m, 10.5m ), (2-T) phần dành cho ng-ời đi bộ hoặc xe thô sơ ( 0.75m, 1.0 m, 1.5 m ), (3) phần lan can, gờ chắn, dải phân cách

b) Khổ giới hạn d-ới cầu

Bao gồm (1) khổ thông thuyền với cầu cầu v-ợt sông và (2) khổ thông xe d-ới

cầu với cầu v-ợt đ-ờng

 Khổ giới hạn thông thuyền là khoảng không gian tự do ở d-ới cầu để

không có các kết cấu ảnh h-ởng đến sự đi lại của giao thông đ-ờng thuỷ

d-ới cầu Nó phụ thuộc vào cấp đ-ờng sông (Quy định theo chỉ dẫn của

Quy trình) Ví dụ:

Sông cấp 1->3: b = 2/3.B

Sông cấp 4->7: b = 1/2.B

 Với sông không có thông thuyền, nhằm đảm bảo sự làm việc an toàn

của kết cấu nhịp thì mép d-ới của kết cấu nhịp ≥ MNTN +0,5 m

 Với cầu v-ợt đ-ờng phải có chiều cao giới hạn để ph-ơng tiện đi lại

d-ới cầu đ-ợc đảm bảo an toàn

II.5 Nguyên tắc tính toán

II.5.1 Các ph-ơng pháp tính toán

 Theo ứng suất cho phép :  ≤ { }

 Theo các trạng thái giới hạn: Trạng thái giới hạn là trạng thái mà ở

đó kết cấu hoặc nền móng không còn thoã mãn các yêu cầu về khai thác

II.5.2 Tính toán theo 22 TCN - 18 -79

II.54.2.1 TTGH thứ 1

 Hệ số v-ợt tải của tĩnh tảI nt=0.9, 1.1, 1.4, 1.5

 Hệ số v-ợt tải của hoạt tảI nh=1.4

 Hệ số đồng chất k, xét đến c-ờng đọ vật liệu

 Hệ số điều kiện làm việc m, xét đến sự sai lệch của kết cấu trong quá trình xây dựng so với thiết kế

II.5.3 Tính toán theo 22 TCN – 272 -01

II.5.3.5 TTGH mỏi:

Là tổ hợp tải trọng liên quan hiện t-ợng mỏi và đứt gãydo LL gây ra, có xét

đến trùng phục và xung kích và xung kích d-ới tác dụng của một xe tải đơn chiếc có cự ly trục đ-ợc quy định trong Điều 3.6.1.4.1

II.5.4 Tải trọng và tác động tải trọng;

II.5.4.1 Theo tiêu chuẩn 22 TCN 18-79:

 Các loại tải trọng thẳng đứng P: Tĩnh tải, hoạt tải, áp lực đẩy nổi…

 Các loại tải trọng theo ph-ơng dọc cầu H: Lực hãm xe, lực ma sát gối cầu theo ph-ơng dọc cầu, lực gió theo ph-ơng dọc cầu, va xô tàu bè theo ph-ơng dọc cầu, áp lực đất theo ph-ơng dọc cầu

 Các loại tải trọng theo ph-ơng ngang cầu T: Va xô tàu bè theo ph-ơng ngang cầu, lực gió ngang cầu, lực lắc ngang cầu do LL, lực ly tâm(Cầu cong), áp lực đất theo ph-ơng ngang cầu

Trong qúa trình tính toán phải xét đến khả năng tác động đồng thời nhiều tải trọng tác dụng lên kết cấu cùng một lúc, do đó phải tiến hành tổ hợp tải trọng Trong quá trình tổ hợp tải trọng sử dụng các hệ số tải trọng

 Tải trọng chính: Các tải trọng tác dụng th-ờng xuyên trên cầu

- Nhiệt độ thay đổi

 Tải trọng đặc biệt: Xuất hiện trong tr-ờng hợp đặc biệt

2600 700700

Xe X60

20T 20T

1200 1200 1200

Tuỳ thuộc vào từng bộ phận của kết cấu mà tĩnh tải sẽ thay đổi

 Với KCN tĩnh tải là trọng l-ợng bản thân, trọng l-ợng lan can, gờ chắn bánh, các lớp phủ mặt cầu

 Khi tính Mố, tĩnh tải gồm trong l-ợng bản thân, tĩnh tải từ KCN truyền xuống

 Khi tính trụ, tĩnh tải gồm tĩnh tải bản thân, tĩnh tải từ KCN truyền xuống…

II.5.4.1.2 Hoạt tải:

 Căn cứ vào kết quả nghiên cứu các loại hoạt tải trên cầu, của các đoàn xe

ôtô trong thực tế, ng-ời ta xác định đ-ợc trọng l-ợng và cự ly các xe có

thể gây ra đ-ợc tác dụng lớn nhất, nguy hiểm nhất cho công trình

Từ đó ng-ời ta lập ra thành các đoàn xe tiêu chuẩn, nh-:

 Đoàn xe H10, H13, XB80 là đoàn xe dài vô tận nh-ng chú ý khi xếp xe lên đ-ờng ảnh h-ởng thì có thể cắt đứt đoạn không cần liên tục

 Đối với H10 và H13 phải kiểm tra với X60

 Đối với H30 phải kiểm tra với 1 xe XB80

4000

0.3P 0.7P

4000

0.95P 0.35P

4000

0.7P 0.3P

4000

0.7P 0.3P

Đoàn xe tiêu chuẩn H10 - H13

0.35P 0.35P 1700

1900

6T 6T

Đoàn xe tiêu chuẩn H30 10000

6T 12T

6000 1600

 Đối với tàu hoả: Trong thiết kế sẽ quy định một số đoàn tàu tiêu chuẩn theo trong l-ợng một trục đầu máy Tz

Theo đó có các đoàn tàu tiêu chuẩn sau: T10; T22; T24; T26

Đối với vị trí đ-ờng ảnh h-ởng làm giảm hiệu ứng của tác động thì xếp lên đó là toa có trọng l-ợng rải đều là 1T/m

 Khi tính toán coi là lực rải đều, có c-ờng độ đ-ợc tính nh- sau:

l R

P C

).

100 (

15

khi R < 250 m

l R

P C

).

100 (

15

 Phải tính lực ly tâm cho mọi tr-ờng hợp

 Lực ly tâm là lực nằm ngang theo ph-ơng ngang cầu, có điểm đặt cách đỉnh ray 2m

 Khi tính toán cũng coi nh- là tải trọng phân bố đều, c-ờng độ là C,

đ-ợc tính nh- sau:

K R

.

180

 không nhỏ hơn 0 15 K

Trong đó : K là cấp hoạt tải thẳng đứng rải đều t-ơng đ-ơng

II.5.4.1.5 Lực hãm xe: là lực nằm ngang theo ph-ơng dọc cầu

 Cầu đ-ờng bộ:

 Là lực nằm ngang đặt tại mặt đ-ờng xe chạy

 Nh-ng trong tính toán mố trụ thì cho phép đ-ợc coi nh- đặt tại trọng tâm của gối cầu

 Khi tính toán coi là lực tập trung, có giá trị phụ thuộc vào chiều dài nhịp.Tính nh- sau:

T=0,3P ( l 25m) T=0,6P (25m< l < 50 m)

T=0,9P (l ≥ 50m)

Trong đó: P là trọng l-ợng của xe nặng nhất trong đoàn xe tiêu chuẩn

L là chiều dài nhịp lấy với chiều dài lớn nhất

 Cầu đ-ờng sắt

Là tải trọng rải đều, đặt cách đỉnh ray 2m, có giá trị :

T= 10% trọng l-ợng của hoạt tải tiêu chuẩn rải đều t-ơng đ-ơng

II.5.4.1.6 Lực lắc ngang: Do các xe cộ đi lệch tâm so với tim cầu gây ra, là

lực nằm ngang theo ph-ơng ngang cầu

 Cầu đ-ờng bộ

 Là tải trọng nằm ngang, rải đều đặt ngay tại mặt đ-ờng xe chạy, có giá trị nh- sau:

q=0,2 (T/m) với H10; H13

 Với cầu đ-ờng sắt:

Khi tính toán coi là lực nằm ngang, rải đều, đặt cách đỉnh ray 2m, có giá trị:

R=0,025.Z(T/m) Trong đó: Z là cấp hoạt tải thắng đứng của đoàn tàu

II.5.4.1.7 Lực gió ngang cầu

 Lực gió ngang cầu coi là lực tập trung đặt tại trọng tâm cấu kiện, đ-ợc xác

định bằng c-ờng độ gió nhân với diện tích chắn gió của cấu kiện

 Diện tích chắn gió xác định nh sau:

Fcg = Fck.k

Trong đó: Fcg là Diện tích chắn gió của cấu kiện

Fck Diện tích cấu kiện

k Hệ số rỗng của cấu kiện

k=0.3  0.8 Đối với lan can

k=0.4 Đối với cầu dàn thép có hai mặt phẳng dàn

k=0.5 Đối với cầu dàn thép có ba mặt phẳng dàn trở lên k=1 Đối với kết cấu mố trụ và kết cấu nhịp kiểu dầm đặc

 C-ờng độ gió  xác định nh sau:

 Cầu đ-ờng bộ:

 = 50 kG/m2 trong tr-ờng hợp có xe trên cầu

 = 180 kG/m2 trong tr-ờng hợp không có xe trên cầu

 Cầu đ-ờng sắt:

 Gió theo ph-ơng dọc cầu lấy bằng 60% lực gió ngang cầu khi tính dàn thép, lấy bằng lực gió ngang cầu khi tính mố trụ

II.5.4.1.8 Lực va xô theo ph-ơng dọc cầu và ngang cầu

 Đặt tại vị trí MNTT theo h-ớng dọc và ngang cầu

 Là lực tập trung nằm ngang theo ph-ơng dọc và ngang cầu

 Giá trị phụ thuộc vào cấp thông thuyền trên sông, xác định theo bảng tra (bảng 26- trang 98 QT79)

II.5.4.1.9 Lực ma sát gối cầu

 Xuất hiện khi con lăn của gối di động dịch chuyển theo ph-ơng dọc cầu,

đó là lực nằm ngang theo ph-ơng dọc cầu, tính nh- sau:

T=f.V (T)

Trong đó: f là hệ số ma sát f=0,05: Gối rẽ quạt; các gối khác f=0,5

V là phản lực gối từ KCN truyền xuống Mố trụ của DL và LL

 Lực ma sát chỉ tính vào mố trụ

 Nó chỉ xuất hiện khi là gối di động

II.5.4.1.10 Tải trọng thi công

 Xuất hiện khi thi công

 Phải tính đến hệ số xung kích

 Đ-ợc quy định riêng trong các tiêu chuẩn thi công

II.5.4.1.11 Động đất

Chỉ tính khi có động đất từ cấp VI trở lên Đối với các cầu lớn, cấp động đất

đợc tăng lên một cấp so với cấp động đất của vùng đó

II.5.4.2 Theo tiêu chuẩn 22 TCN 272 - 05:

II.5.4.2.1 Nguyên lý chung

Mỗi cấu kiện và liên kết phải thỏa mãn Ph-ơng trình 1 với mỗi trạng thái giới hạn, trừ khi đ-ợc quy định khác Đối với các trạng thái giới hạn sử dụng và trạng thái giới hạn đặc biệt, hệ số sức kháng đ-ợc lấy bằng 1,0, trừ tr-ờng hợp với bu lông thì phải áp dụng quy định ở Điều 6.5.5 Mọi trạng thái giới hạn đ-ợc coi trọng nh- nhau

ii Qi   Rn = Rr (1.3.2.1-1)

Trong đó : i= DRI > 0,95 (1.3.2.1-2) Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại của i:

1,0

ηηη



I R D i

 (1.3.2.1-3) Trong đó :

i = hệ số tải trọng : hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực

 = hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho sức kháng danh định đ-ợc ghi ở các Phần 5, 6, 10, 11 và 12

i = hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d- thừa

và tầm quan trọng trong khai thác

D = hệ số liên quan đến tính dẻo đợc ghi ở Điều 1.3.3

R = hệ số liên quan đến tính d- thừa đ-ợc ghi ở Điều 1.3.4

I = hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác đ-ợc ghi ở Điều 1.3.5

II.5.4.2.2.1 Tĩnh tải

 Trọng l-ợng bản thân

 Lớp phủ mặt cầu

 Trọng l-ợng đất ở trên kết cấu ( nếu có)

II.5.4.2.2.2 Hoạt tải

 Xe HL93

 Xe 2 trục

 Tải trọng làn: Là tải trọng rải đều phân bố có

gía trị q= 9,3 KN/m coi là dài vô tận và phân

bố trên chiều rộng 3m theo ph-ơng ngang cầu

 Ng-ời đi bộ: Tải trọng ng-ời đi coi là tải trọng rải đều t-ơng đ-ơng, lấy bằng 3.10-3Mpa

 Hệ số áp dụng cho tải trọng tác dụng tĩnh đ-ợc lấy bằng: (1 + IM/100)

 Lực xung kích không đ-ợc áp dụng cho tải trọng bộ hành hoặc tải trọng làn thiết kế

4,3m 4,3-9m

145KN 145KN

35KN

1,8m

1,8m 110KN 110KN

1,2m