góp phần phân tích hoạt tải v tác động của hoạt tải ôtô theo tiêu chuẩn thiết kế cầu (mới) 22TCN-272-01 TS. hoàng hà Bộ môn Cầu - Hầm - ĐH GTVT Tóm tắt: Bi viết giới thiệu kết quả phân tích tác động do hoạt tải ôtô theo các Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-01 (mới). Thông qua việc đối chiếu với Tiêu chuẩn AASHTO-96 v Quy trình thiết kế cầu v cống theo trạng thái giới hạn - 1979 nhằm mục đích sáng tỏ các khái niệm v các thông số của hoạt tải trong bi toán thiết kế các công trình cầu. SUMMARY: This article presents the results of an analysis of automobile liveload as per new standards for bridge design code 22TCN-272-01. A comparision of Standard 22TCN-272-01 with Standard AASHTO-90 and Process of designing bridges and culverts as per 22TCN-18-79 is to clarify concepts and specifications of liveload in bridge designing. Mặc dù các tài liệu kỹ thuật chuyên ngành của các nớc khác nhau đều có những vấn đề khác biệt tùy theo kết quả nghiên cứu và quan điểm kỹ thuật của từng Quốc gia, nhng đều dựa trên những nguyên lý khoa học phổ biến. I. Đặt vấn đề Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN - 272 - 01 đợc ban hành theo Quyết định số 2801/QĐ BGTVT ngày 28/ 8/ 2001 của Bộ GTVT (trong bài viết gọi tắt là TC-2001) với chỉ dẫn áp dụng kiểm nghiệm trong thời gian 2 năm song cùng với Quy trình thiết kế cầu và cống theo trạng thái giới hạn 22 TCN-18-79 theo Quyết định ban hành số 2057/QĐ/KT4 ngày 19/9/1979 (gọi tắt là QT-1979). Nh vậy, trừ trờng hợp đặc biệt, thời điểm áp dụng chính thức Tiêu chuẩn thiết kế cầu mới còn không đầy một năm nữa đã đặt ra yêu cầu nhanh chóng nắm bắt nội dung của tài liệu kỹ thuật nêu trên và áp dụng chúng trong công tác thiết kế cầu. Vì lý do trên mà một trong những phơng pháp tiếp cận giản tiện là giải thích ý nghĩa của các khái niệm, thông số kỹ thuật và đối chiếu chúng với các khái niệm, thông số tơng ứng trong Quy trình thiết kế cầu đã đợc sử dụng quen thuộc từ trớc tới nay ở nớc ta (QT-1979). Thiết kế cầu là một trong những vấn đề phức tạp bao hàm nhiều nội dung, trong khuôn khổ bài viết này xin giới thiệu một vài nghiên cứu cho phần hoạt tải và tác động của hoạt tải thiết kế. Việc biên soạn Tiêu chuẩn thiết kế cầu mới TC-2001 có cơ sở là Tiêu chuẩn AASHTO-LRFD- 98 của Hoa kỳ xuất phát từ yêu cầu thống nhất hoá quy phạm ngành và để phù hợp thông lệ quốc tế hiện nay. Tuy nhiên việc nắm bắt ý tởng và vận dụng một tài liệu kỹ thuật mới trong phạm vi rộng thờng cần quá trình chuyển đổi nhất định. II. triết lý tổng quát về thiết kế cầu của Tiêu chuẩn mới 2.1. Mục đích thiết kế Các phân tích và tính toán thiết kế cầu hớng các mục tiêu chính dới đây: Lực ly tâm: Lực do xe chuyển hớng di động trên đờng cong + An toàn cho ngời và phơng tiện giao thông là trách nhiệm của các kỹ s cầu. Làn xe thiết kế: Làn xe quy ớc đặt theo chiều ngang trên chiều rộng làn xe chạy + Đáp ứng yêu cầu khai thác về các mặt chủ yếu: độ bền, dễ kiểm tra, thuận lợi duy tu, thông xe thuận tiện, các tiện ích công cộng khác (nh tải ống dẫn nớc, đờng điện ), độ cứng (khả năng chống biến dạng), xét đến khả năng mở rộng cầu trong tơng lai. Lực xung kích: Phần lực tăng thêm để xét đến tơng tác động lực giữa cầu và xe cộ đi lại. Cực hạn: Tối đa hay tối thiểu. + Khả năng thi công. Tải trọng thờng xuyên: Tải trọng và lực không đổi hoặc giả thiết không đổi khi hoàn thành việc xây dựng. + Tính kinh tế. + Mỹ quan cầu. Mặt ảnh hởng: Một mặt liên tục hay rời rạc đợc 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 sẽ đợc ứng lực. Ngoài các tính năng sử dụng thông thờng, công trình cầu còn có yêu cầu nh một công trình kiến trúc và làm đẹp cảnh quan ở vị trí đợc xây dựng. Quy tắc đòn bẩy: Lấy tổng mô men với một điểm để tìm phản lực tại điểm thứ hai. 2.2. Triết lý thiết kế tổng quát Cụ thể hoá mục đích trên bằng hai khái niệm: Tải trọng: Hiệu ứng của gia tốc bao gồm gia tốc trọng trờng, biến dạng cỡng bức hay đổi thể tích. + Trạng thái giới hạn: tình huống nguy hiểm đặc trng dự kiến có thể xảy ra cho kết cấu. Khi vợt qua trạng thái giới hạn ngừng thỏa mãn yêu cầu thiết kế. Các trạng thái giới hạn đợc coi ngang nhau. Xe đợc phép: Xe bất kỳ đợc phép đi là xe bị hạn chế một cách nào đó về trọng lợng hoặc về kích thớc của chúng. + Điều kiện đảm bảo an toàn: đối với mọi trạng thái giới hạn phải thoả mãn bất phơng trình: Bề rộng lòng đờng, bề rộng phần xe chạy: Khoảng tịnh không giữa các rào chắn hoặc đá vỉa (1.3.2.1-1) = rniii RRQ Xe tải trục: Xe có hai trục đặt sát nhau (cách nhau 1,2 m theo phơng dọc cầu) với ý nghĩa tổng các tác động có thể xảy ra trong tình huống cụ thể đều phải nhỏ hơn sức kháng của kết cấu đợc thiết kế. Bánh xe: Một hoặc hai bánh lốp ở đầu một trục xe. + Tuổi thọ thiết kế: của các công trình cầu là 100 năm Dy bánh xe: Một nhóm bánh xe đợc xếp theo chiều ngang hoặc chiều dọc. III. Hoạt tải v các hệ số tải trọng liên quan đến hoạt tải 3.2. Các ký hiệu v tên tải trọng liên quan BR: Lực hãm xe 3.1. Các định nghĩa b: Hệ số lực hãm Đơn vị trục xe: Trục đơn hay trục đôi b: Tổng chiều rộng cầu (mm) C: Hệ số dùng để tính lực ly tâm Khoảng cách giữa hai trục sau của xe tải thiết kế đợc phép thay đổi từ 4,3 m đến 9,0 m sao cho tạo ra đợc ứng lực cực trị. CE: lực ly tâm IM: Lực xung kích Ngoài trọng tải khoảng 33,24 T tác động của xe tải thiết kế còn tính thêm phần phụ tải xung kích lấy theo bảng 3-6-2-1-1 LL: hoạt tải xe PL: tải trọng ngời đi 3.3.1.2. Xe hai trục thiết kế m: Hệ số làn xe (3-6-1-1-2) Cấu tạo, kích thớc, tổng trọng lợng, phân phối trọng lực trên các trục của xe hai trục thiết kế trình bày trên hình 2. P: tải trọng bánh tập trung (N), tải trọng (N) (3-6-1-2-5) (3-11-6-1) q Bảng 3.6.2.1.1 Lực xung kích IM Cấu kiện IM Mối nối bản mặt cầu - Khi tính theo tất cả các trạng thái giới hạn 75% Tất cả các cấu kiện khác - Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gẫy - Tất cả các trạng thái giới hạn khác 15% 25% s : tải trọng tác dụng lớn nhất (MPa) (3-11-6-1) i : hệ số tải trọng (3-4-1) có thể hiểu nh hệ số vợt tải Hình 2 EQ : hệ số tải trọng đối với hoạt tải tác dụng đồng thời với động đất (3-4-1) ý nghĩa của xe hai trục thiết kế bao hàm các loại xe quân sự, tơng tự nh xe bánh nặng XB -80 trong QT-1979. WL: tải trọng gió lên hoạt tải 3.3. Hoạt tải xe ôtô thiết kế Lực xung kích của xe hai trục thiết kế lấy nh xe tải thiết kế. 3.3.1. Các thành phần hoạt tải thiết kế 3.3.1.3. Tải trọng ln thiết kế Hoạt tải xe ôtô thiết kế theo TC-2001 đợc đặt tên là HL-93 gồm một tổ hợp của: Tải trọng làn thiết kế là một làn tải trọng phân bố đều có cờng độ q = 9,3 N/mm = 0,948 T/m dọc theo chiều dài đặt tải. Theo phơng ngang tải trọng làn đợc coi là phân bố đều trên chiều rộng 3,0 m. Xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế Tải trọng làn thiết kế. Hai thành phần trên đợc bố trí chồng lên nhau theo nguyên tắc tạo ra ứng lực lớn nhất khi đa vào tính toán thiết kế công trình. Không tính hệ số xung kích đối với tải trọng làn. 3.3.1.1. Xe tải thiết kế Cấu tạo, kích thớc, tổng trọng lợng, phân phối trọng lực trên các trục của xe tải thiết kế trình bày trên hình 1 a. a) b) Hình 1. 3.3.2. Các vấn đề cần lu ý về hoạt tải theo TC-2001 - Khác với QT-1979, trong TC-2001 không đa vào khái niệm đoàn xe tải tiêu chuẩn gồm các xe nối đuôi nhau theo cự ly quy định. Việc xét tới tình huống đoàn xe di động trên cầu đợc thay thế bằng một xe tải thiết kế 33,24 T (hoặc xe hai trục thiết kế 22,42T) cộng tác dụng với tải trọng làn. - ý nghĩa của tải trọng làn thể hiện tác dụng của của đoàn xe thiết kế. Cần chú ý sự khác biệt với QT-1979 đoàn xe tiêu chuẩn với các tải trọng trục có thể quy đổi thành các tải trọng rải đều tơng đơng: đối với nhịp càng dài tức là chiều dài đoàn xe càng dài dẫn đến trị số tải trọng rải đều tơng đơng càng giảm. Theo tiêu chuẩn mới trị số tải trọng làn không thay đổi theo chiều dài nhịp. Trị số 0,948 T/m xấp xỉ tải trọng rải đều tơng đơng của đoàn xe ôtô H10 với chiều dài đặt tải L 100m của QT-1979 là khá nhỏ. Tuy nhiên để bù vào trị số không lớn của tải trọng làn lại đa vào thêm vào các trục tải của xe tải thiết kế hay xe hai trục. So với các phiên bản của AASHTO trớc đây cho tính hoặc các tải trọng trục của 1 xe tải hoặc một làn tải có thêm các lực tập trung (KEL- Knife Edge Load). Việc dùng thêm tải trọng trục xe cùng với làn tải rải đều trong TC-2001 có ý nghĩa thay thế các lực tập trung KEL của tải trọng làn theo AASHTO-96. Với các nhịp ngắn thì tổ hợp xe hai trục kết hợp tải trọng làn khống chế, với các nhịp dài tổ hợp xe tải thiết kế kết hợp tải tải trọng làn sẽ khống chế. Điều này cũng giống nh các kết quả tính toán theo QT-1979 cho tổ hợp đoàn xe ôtô tiêu chuẩn H10, H13, H30 và xe bánh nặng XB- 80 hay xe xích. - Về tác động xung kích của hoạt tải di động TC-2001 dùng khái niệm lực xung kích IM trong đa số trờng hợp lấy thống nhất bằng 25% cho xe thiết kế (không phụ thuộc chiều dài nhịp). Lực xung kích đợc đa ngay vào thành phần của tải trọng xe với bất kỳ tổ hợp tải trọng nào có xe tải hoặc xe hai trục (kể cả tính mỏi). Khác với QT-1979 dùng quan niệm hệ số xung kích, chỉ đa vào một số tổ hợp và trong nhiều tình huống có trị số bằng 1,0 (ảnh hởng của tác động xung kích coi nh bằng không). Cần lu ý thêm là hiệu ứng xung kích theo QT-1979 đợc tính toán khá phức tạp với nhiều loại công thức phụ thuộc vào loại tải trọng, chiều dài nhịp, vật liệu kết cấu, dạng kết cấu TC-2001 dùng thống nhất một cách tính là lấy theo tỷ lệ %. Tuy nhiên nếu chú ý tới lực xung kích không đa vào tải trọng làn, khi nhịp càng dài thì phần ảnh hởng của tải trọng làn trong hiệu ứng chung của hoạt tải (xe thiết kế + làn) càng lớn vì vậy thực tế phần hiệu ứng do lực xung kích cũng có xu thế giảm dần theo chiều dài nhịp. Để tiện so sánh có thể biểu diễn tác dụng động lực của hoạt tải tính theo TC-2001 dới dạng đa thêm vào hệ số xung kích (1 + ) tơng tự nh cách tính của QT- 1979 nh sau: t hh S )1(S += L70 50 35.01)1( + +=+ với trong đó: - hiệu ứng động lực do hoạt tải HL-93 gây ra; h S t h S - hiệu ứng do hoạt tải HL-93 tác động ở trạng thái tĩnh lên kết cấu. Nh vậy có thể thấy hệ số động lực tính theo tiêu chuẩn mới sẽ nhỏ hơn trờng hợp tính cho cầu thép với công thức + +=+ 5,37 15 1)1( , cầu treo hay cầu dây văng + +=+ 70 50 1)1( và lớn hơn trị số tính cho các trờng hợp khác của QT-1979. - Riêng đối với trờng hợp đặt tải để tính mô men âm và phản lực gối trụ (của dầm liên tục) thì quy định dùng hai xe tải thiết kế, đặt với khoảng cách tĩnh 15 m, trục xe thống nhất lấy bằng 4,3 m (điều 3-6-1-3-1). Tác động của hoạt tải trong trờng hợp này chỉ lấy bằng 90% hiệu ứng do hai xe tải thiết kế kết hợp với tải trọng làn gây ra. 3.3.3.3. Đối với tổ hợp tải trọng để tính theo các trạng thái giới hạn mỏi v đứt gãy - Khi lập các tổ hợp tải trong tơng ứng với tính theo trạng thái giới hạn mỏi thì chỉ dùng một xe tải thiết kế cùng với khoảng cách giữa hai trục nặng là 9,00 m (không xét tải trọng làn). e. Hiệu ứng của một xe tải thiết kế (có xung kích 15%) nhng với khoảng cách các trục nặng là 9,0 m. Không xét tải trọng làn. 3.3.3. Tổ hợp lực do các xe thiết kế Nh vậy hoạt tải HL-93 đợc biểu diễn dới 6 dạng tổ hợp a, b1, b2, c, d, e có mức độ tác động khác nhau. Tổ hợp hoạt tải xe HL-93 cho một làn xe đơn đợc tính phụ thuộc vào các trạng thái giới hạn nh quy định trong điều 1-3-2-2 của TC-2001. Trong bài toán thiết kế cầu với hoạt tải cần chọn trị số lớn nhất trong các tổ hợp sau đây: Mức độ tác động lớn nhất của HL-93 qua khảo sát thử nghiệm nh sau: 3.3.3.1. Đối với tổ hợp tải trọng để tính theo các trạng thái giới hạn cờng độ I,III, trạng thái giới hạn đặc biệt (va xe) v trạng thái giới hạn sử dụng (nhng không kể duyệt võng) - Lớn hơn HS-20-44 của AASHTO-96 ít nhất 25%. - Đoàn xe H30 cũng lớn hơn HS20-44 của AASHTO-96 25%. Nh vậy có thể coi HL-93 tơng đơng đoàn xe H30 (có thể hình dung HL-93 nh tổ hợp đoàn xe H10 có một xe nặng là xe tải thiết kế của TC-2001). a. Hiệu ứng của xe hai trục (có xung kích 25%) tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, hoặc b. Hiệu ứng của xe tải thiết kế (có xung kích 25%) tổ hợp với tải trọng làn thiết kế. Tuy nhiên trị số của các thành phần lực trong tổ hợp này lại thay đổi nh sau: - Khi xét cả hệ số tải trọng, hệ số xung kích và hệ số là xe thì HL-93 lớn hơn XB-80 khi tính về cờng độ. b1. Thông thờng (trừ trờng hợp b2 dới đây) chỉ dùng 1 xe tải 33,24 T đặt tại vị trí bất lợi nhất với cự ly giữa hai trục sau thay đổi từ 4,3 đến 9,0 m sao cho tạo đợc ứng lực cực trị kết hợp với tải trọng làn. - Đối với các đờng cấp thấp (cấp IV và thấp hơn) loại xe tải lớn rất khó đi lại nên khả năng các cầu nhỏ trên các tuyến giao thông nông thôn chịu tác động của HL-93 gần nh không xảy ra. Vì vậy căn cứ vào khả năng thông qua các loại tải trọng xe hai trục nhẹ hơn mà định tỷ lệ nhỏ hơn so với HL-93: b2. Riêng cho tính mô men và phản lực cho trụ 1 gối (trụ của dầm liên tục) dùng hai xe tải thiết kế đặt cách nhau 15 m, bỏ qua những trục không gây hiệu ứng cực đại (trục chiếm sang phần ĐAH ngợc dấu). Lấy 90% hiệu ứng của hai xe nêu trên kết hợp với 90% tải trọng làn. - Đoàn xe H10 bằng khoảng 50% so với HL-93. - Đoàn xe H13 bằng khoảng 65% so với HL-93. So sánh các tổ hợp tải a, b1 và b2 để tìm giá trị cực đại dùng để tính toán theo các trạng thái giới hạn tơng ứng. 3.3.4. Quy tắc bố trí hoạt tải trên đờng ảnh hởng 3.3.3.2. Đối với tổ hợp tải trọng tính theo các trạng thái giới sử dụng về độ võng Trong điều 3.6.1.3.1 quy định: chiều dài của làn xe thiết kế hoặc một phần của nó gây ra áp lực làn lớn nhất phải đợc chất tải trọng làn thiết kế. Nh vậy có thể hiểu tải trọng làn thiết kế sẽ đợc xếp trên đờng ảnh hởng giống nh bố trí tải trọng rải đều tơng đơng của QT-1979. c. Hiệu ứng của một xe tải thiết kế (có xung kích 25% - theo điều 2-5-2-6-2) hoặc d. Kết quả tính toán của hiệu ứng của 25% xe tải thiết kế (có xét xung kích 25%) tổ hợp với tải trọng làn thiết kế. c) Các tải trọng làn và bề rộng 3,0 m của mỗi làn phải đặt sao cho gây ra ứng lực lớn nhất. Xe tải thiết kế và xe hai bánh thiết kế (cũng phải bố trí sao cho gây ra ứng lực lớn nhất) và phải bố trí trên chiều ngang sao cho tim bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn: Ngoài ra các trờng hợp xe tải đơn, xe tải đôi (cách nhau 15 m) hoặc xe hai trục đợc bố trí bất lợi trên đờng ảnh hởng nh nguyên tắc xếp hoạt tải xe trực tiếp của QT-1979 đợc xếp chồng lên tải trọng làn. Có thể phân ra các mô hình xếp tải nh sau: + Khi thiết kế bản hẫng: 0,3 m tính từ mép đá vỉa hay lan can + Đối với kết cấu nhịp dầm giản đơn: bố trí các thành phần hoạt tải nh trên hình 3a + Khi thiết kế các bộ phận khác: 0,6 m tính từ mép làn xe thiết kế: + Đối với các kết cấu nhịp cầu khung, dầm liên tục, cầu dây văng bố trí các thành phần hoạt tải nh hình 3b. d) Những điều cần lu ý: 1. Chiều rộng của làn xe đợc quy định là 3,5 m nhng chiều rộng thiết kế của xe tải đầu kéo lại ghi là 3,6 m. Để giải thích điều này cần chú ý: Nếu theo quy định của điểm (c) trên đây chỉ cần chiều rộng một làn xe bằng 3,0m giống nh các phiên bản của AASHTO trớc đây vì xe tải đầu kéo của HL-93 gần giống nh HS-20-44. Chính vì vậy mà trong điều 3-6-1-1-1 quy định: lòng đờng từ 6,00 đến 7,20 m phải có 2 làn xe thiết kế, mỗi làn bằng một nửa chiều rộng của lòng đờng. Tuy nhiên điều này không có nghĩa chiều rộng cầu 9,0 m tơng ứng với 3 làn xe. Nh vậy cầu cho 2 làn xe có khổ xe chạy biến thiên trong khoảng: Hình 3. 6,0 m K < 10,5 m 3.3.5. Bố trí hoạt tải theo phơng ngang cầu Khoảng cách 3,60 m là chiều rộng tối đa có thể sử dụng cho xe tải đầu kéo nếu quy định này tạo ra đợc ứng lực lớn hơn so với khoảng cách tối thiểu là 3,0 m. a) Số làn xe thiết kế đợc coi là phần nguyên của tỷ số W/ 3,50 m. Trong đó W là khổ cầu. Nh vậy khổ cầu 10 m tơng đơng với 2 làn xe và 10,5 m tơng đơng với 3 làn xe 2. Riêng đối với tổ hợp tải trọng tính theo trạng thái giới hạn mỏi chỉ dùng một xe tải thiết kế bất kể số làn xe. b) Mỗi làn xe thiết kế đợc xem xét phải đợc bố trí hoặc xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế chồng với tải trọng làn khi áp dụng đợc. Tải trọng đợc giả thiết chiếm chiều rộng 3,0 m theo chiều ngang của 1 làn xe thiết kế. 3. Các tải trọng thành phần của HL-93 chỉ đợc phép xê dịch nh quy định trên đây trong phạm vi của mỗi làn xe. 3.3.6. Hệ số làn xe 4. Theo nguyên lý cộng tác dụng để tạo ra ứng lực cực trị trọng tâm của các xe tải đầu kéo và tâm của tải trọng làn trong cùng một làn xe phải trùng nhau. Nh vậy có thể suy ra các tải trọng làn phải đặt sao cho trọng tâm theo phơng ngang cầu của tải trọng làn không gần hơn: Hệ số làn xe có ý nghĩa xét đến xác suất xảy ra không đồng thời của các làn xe trên cầu đợc quy định trong bảng 3-6-1-1-1-1. Hệ số làn xe đợc đa vào sau khi tính ứng lực cực hạn của các tổ hợp HL-93 trên mỗi làn xe của mặt cắt ngang. + Khi thiết kế bản hẫng: 1,2 m tính từ mép đá vỉa hay lan can Cần chú ý khi áp dụng hệ số làn phải phù hợp với phơng pháp đợc áp dụng để tính toán hệ số phân bố tải trọng ở phần 4-6-2-3, 4-6-2-3 và 6-2-2-2-d. + Khi thiết kế các bộ phận khác: 1,5 m tính từ mép làn xe thiết kế. 5. Ví dụ cho trờng hợp cầu 2 làn xe thể hiện trên hình 4. Bảng 3-6-1-1-2-1 Hệ số ln xe Số làn chất tải Hệ số làn (m) 1 1, 20 2 1, 00 3 0, 85 >3 0, 65 Hình 4. 3.3.7. Hệ số tải trọng và hệ số điều chỉnh tải trọng của hoạt tải Phân tích cho cầu 2 làn xe thông dụng ở nớc ta với các khổ cầu 6, 7, 8, 9, 10 m, các tải trọng xếp lệch tâm tối đa trên mặt cắt ngang với: 3.3.7.1. Hệ số tải trọng (có ý nghĩa nh vợt tải của QT-1979) - Hệ số này lấy theo bảng 3-4-1-1 (trang 34). Ví dụ khi tính theo trạng thái giới hạn cờng độ I cho các hoạt tải xe ôtô (LL), lực ly tâm (CE), lực hãm xe (BR), ngời đi (LS) đều thống nhất lấy bằng 1,75 (QT-1979 lấy bằng 1,4). - khoảng gần nhất giữa hai làn tải trọng của các làn xe - khoảng cách gần nhất giữa 2 trục sát nhau của các xe tải đầu kéo hoặc xe hai trục - khoảng cách trống còn lại của mặt cắt ngang. - Đối với các trạng thái giới hạn khác thì hệ số này biến đổi theo. Đối với trạng thái giới hạn sử dụng Kết quả ghi trong bảng 1. i = 1,0. Bảng 1 Vị trí ln xe theo phơng ngang của cầu 2 ln xe thiết kế - Cần chú ý tới phần ghi chú của bảng 3-4-1-1 trong TC-2001. Hệ số này có thể giảm xuống nếu chủ đầu t có giải pháp quản lý bằng giấy phép qua cầu thì lấy bằng 1,35. Đối với kết cấu thép phải tăng lên 1,3 Khổ cầu Khoảng cách (m) 6 7 8 9 10 a 0 0,5 0,5 0,5 0,5 b 1,2 1,7 1,7 1,7 1,7 c 0 0,5 1,5 2,5 3,5 - Cũng giống nh QT-1979 hệ số tải trọng có thể lấy theo các trị số khác nhau tùy theo loại tải trọng đa vào trong tổ hợp gây tác dụng bất lợi hay không bất lợi đối với kết cấu hay bộ phận kết cấu đang xét (bảng 2). Bảng 2 Hệ số tải trọng của hoạt tải HL-93 Tổ hợp tải trọng tơng ứng với trạng thái giới hạn Đối tợng kiểm tra Các hệ số tải trọng chủ yếu Hoạt tải Cờng độ I Xe tiêu chuẩn trên cầu không có gió L = 1,75 Tải trọng gió Cờng độ II Không có xe tiêu chuẩn, gió tốc độ quá 25 m/s L = 1,40 Hoạt tải L = 1,35 Cờng độ III Xe tiêu chuẩn trên cầu có gió với tốc độ 25 m/s Tải trọng gió L = 0,40 Hoạt tải - Hệ số tải trọng theo quy trình mới khá lớn, với lời giải thích có xét xác suất xuất hiện đồng thời nhiều tải trọng đã giảm bớt băn khoăn cho các kỹ s thiết kế khi có tình huống tắc nghẽn giao thông trên cầu với mật độ xe nặng nhiều, cự ly xe gần sát nhau (không hoàn toàn giữ khoảng cách nh các đoàn xe tiêu chuẩn). - Việc quy định hệ số tải trọng trong TC-2001 nói chung rõ ràng, dễ vận dụng. Trong tính toán 3.3.7.2. Hệ số điều chỉnh tải trọng i Hệ số điều chỉnh tải trọng i lấy theo điều 1-3-2. Hệ số này có ý nghĩa là xét đến tính dẻo, tính d và tầm quan trọng khai thác của cầu. Tính dẻo D : đợc hiểu là tính mềm dẻo và dễ biến dạng của kết cấu. Đây là khái niệm căn cứ và lý thuyết phân tích kết cấu để xét tới trạng thái làm việc khác nhau khi độ cứng của kết cấu thay đổi. Tính d R : xét tới ảnh hởng của các bộ phận cấu tạo mà sự h hỏng của chúng không dẫn đến sự phá hoại của công trình. Ví dụ kết cấu nhịp dầm liên tục có tính d vì sự phá hoại của một nhịp không dẫn tới sự phá hoại hoàn toàn công trình Tầm quan trọng khai thác của cầu I : chỉ quy định cho các trạng thái giới hạn cờng độ và trạng thái giới hạn đặc biệt. Hệ số tùy theo quyết định của chủ đầu t đánh giá mức độ khai thác của cầu. IRDi = với các giá trị thành phần thay đổi theo từng trờng hợp cụ thể theo chỉ dẫn ở điều 1-3-2-1. Hệ số i đợc cấu thành dạng tích của các thành phần liên quan đến các yếu tố nêu trên và phải thỏa mãn hai điều kiện: 95,0 lRDi = (a) Đối với các tải trọng dùng giá trị cực đại của hệ số tải trọng i : 1 1 lRD i = (b) Hệ số điều chỉnh tải trọng có thể chấp nhận các giá trị sau: i Trừ trạng thái giới hạn về mặt cờng độ (I, II và III) các trạng thái giới hạn khác đều có: D = R = l = 1 i = 1. Đặc biệt Kiểm tra tác dụng động đất, va xe, va xô tàu thuyền, tác dụng dòng nớc L = 0,50 Tải đặc biệt L = 1,00 Hoạt tải Khai thác (sử dụng bình thờng) Kiểm tra khả năng khai thác bình thờng (độ võng, bề rộng vết nứt ) L =1,00 Tải trọng gió L =0,30 Hoạt tải Mỏi Phá hoại mỏi và đứt gãy L = 0,75 Nếu chỉ tính riêng cho hoạt tải không xét trạng thái giới hạn cờng độ II Khi tổ hợp các tải trọng để tính theo trạng thái giới hạn cờng độ thứ I và thứ III, nếu là các kết cấu thông thờng và các chi tiết theo TC - 2001, mức d thông thờng và các cầu điển hình đều lấy trị số: D = R = l = 1 i = 1. Theo trạng thái giới hạn cờng độ I có thành phần hoạt tải trong tổ hợp chấp nhận i cực đại sẽ đợc tính theo công thức (b). Các tham số chỉ chấp nhận các trị số 1.05, 1.00 và 0.95 i Các trờng hợp khác: 95,0 lRDi = IV. Kết luận Hoạt tải xe thiết kế và tác động của hoạt theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu mới (22TCN-272- 01) có nhiều điểm khác biệt về thành phần, hình thức thể hiện, trị số tác động tính toán so với QT-1979. Để có thể phân tích đầy đủ tác động của hoạt tải trong tính toán thiết kế các công trình cầu các kỹ s và sinh viên ngành cầu cần nhanh chóng tiếp cận Tiêu chuẩn mới. Trong quá trình chuyển đổi, cần có sự tính toán đối chiếu TC-2001 với QT-1979 để đánh giá mức độ tác động làm cơ sở cho quá trình phân tích đầy đủ và thận trọng hiệu ứng của hoạt tải cho các bộ phận của kết cấu cầu. Tài liệu tham khảo [1] Quy trình thiết kế cầu và cống theo các trạng thái giới hạn 22TCN-18-79. [2]. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-01 [3]. Tiêu chuẩn AASHTO-96 (Hoa Kỳ) Ă . góp phần phân tích hoạt tải v tác động của hoạt tải ôtô theo tiêu chuẩn thiết kế cầu (mới) 22TCN-272-01 TS. hoàng hà Bộ môn Cầu - Hầm - ĐH GTVT Tóm tắt: Bi viết giới thiệu kết quả phân. WL: tải trọng gió lên hoạt tải 3.3. Hoạt tải xe ôtô thiết kế Lực xung kích của xe hai trục thiết kế lấy nh xe tải thiết kế. 3.3.1. Các thành phần hoạt tải thiết kế 3.3.1.3. Tải trọng ln thiết. kết quả phân tích tác động do hoạt tải ôtô theo các Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-01 (mới). Thông qua việc đối chiếu với Tiêu chuẩn AASHTO-96 v Quy trình thiết kế cầu v cống theo trạng thái