Tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 118232017 thay thế tiêu chuẩn 22TCN 27205. Ngày 29122017, Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành các Quyết định về việc công bố các Tiêu chuẩn Quốc gia sau:Quyết định 3859QĐBKHCNTCVN 118231:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 1: Yêu cầu chungTCVN 118232:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 2: Tổng thể và đặc điểm vị tríTCVN 118233:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 3: Tải trọng và hệ số tải trọngTCVN 118234:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 4: Phân tích và đánh giá kết cấuTCVN 118235:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 5: Kết cấu bê tôngTCVN 118236:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 6: Kết cấu thépTCVN 118239:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 9: Mặt cầu và hệ mặt cầuTCVN 1182310:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 10: Nền móngTCVN 1182311:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 11: Mố, trụ và tường chắnTCVN 1182312:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 12: Kết cấu vùi và áo hầmTCVN 1182313:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 13: Lan canTCVN 1182314:2017 Thiết kế cầu đường bộ – Phần 14: Khe co giãn và gối cầu
TCVN T I Ê U C H U Ẩ N QUỐC GIA TCVN 11823 - 1:2017 Xuất lần THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ - PHẦN 1: YÊU CẦU CHUNG Highway Bridge Design Specification - Part 1: General Specifications HÀ NỘI – 2017 TCVN 11823 -1: 2017 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẠM VI ÁP DỤNG TÀI LIỆU VIỆN DẪN THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA TRIẾT LÝ THIẾT KẾ 4.1 TỔNG QUÁT 4.2 CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 4.2.1 Tổng quát 4.2.2 Trạng thái giới hạn sử dụng 4.2.3 Trạng thái giới hạn mỏi phá hoại giòn (nứt gãy) 4.2.4 Trạng thái giới hạn cường độ 4.2.5 Trạng thái giới hạn đặc biệt 4.3 TÍNH DẺO 4.4 TÍNH DƯ 4.5 TẦM QUAN TRỌNG TRONG KHAI THÁC 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 TCVN 11823 -1: 2017 LỜI NÓI ĐẦU TCVN 11823 - 1: 2017 biên soạn sở tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trọng sức kháng AASHTO (AASHTO, LRFD Bridge Design Specification) Tiêu chuẩn Phần thuộc Bộ tiêu chuẩn Thiết kế cầu đường bộ, bao gồm 12 Phần sau: - TCVN 11823-1:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 1: Yêu cầu chung - TCVN 11823-2:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 2: Tổng thể đặc điểm vị trí - TCVN 11823-3:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 3: Tải trọng Hệ số tải trọng - TCVN 11823-4:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 4: Phân tích Đánh giá kết cấu - TCVN 11823-5:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 5: Kết cấu bê tông - TCVN 11823-6:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 6: Kết cấu thép - TCVN 11823-9:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 9: Mặt cầu Hệ mặt cầu - TCVN 11823-10:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 10: Nền móng - TCVN 11823-11:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 11: Mố, Trụ Tường chắn - TCVN 11823-12:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 12: Kết cấu vùi Áo hầm - TCVN 11823-13:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 13: Lan can - TCVN 11823-14:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 14: Khe co giãn Gối cầu Tiêu chuẩn kỹ thuật thi cơng tương thích với Bộ tiêu chuẩn Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công cầu AASHTO LRFD (AASHTO LRFD Bridge construction Specifications) TCVN 11823 - 1: 2017 Bộ Giao thông vận tải tổ chức biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11823 – 1: 2017 Thiết kế cầu đường - Phần 1: Yêu cầu chung Highway Bridge Design Specification - Part 1: General Specification PHẠM VI ÁP DỤNG Các quy định Tiêu chuẩn toàn 11 Phần khác Bộ tiêu chuẩn nhằm dùng cho công tác thiết kế, đánh giá khôi phục cầu cố định cầu quay cầu cất tuyến đường Tuy nhiên khơng bao hàm nội dung an tồn cầu quay cầu cất cho loại xe giới, xe điện, xe đặc biệt người Các quy định Bộ Tiêu chuẩn không dùng cho cầu dành riêng cho đường sắt, đường sắt nội (rail-transit) cơng trình cơng cộng Với cầu loại đó, quy định Tiêu chuẩn áp dụng có thêm Tiêu chuẩn thiết kế bổ sung cần thiết Các quy định Bộ Tiêu chuẩn dựa vào phương pháp luận Thiết kế theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng (LRFD) Các hệ số lấy từ lý thuyết độ tin cậy dựa kiến thức thống kê tải trọng tính kết cấu Những quan điểm an tồn thơng qua tính dẻo, tính dư, bảo vệ chống xói lở va chạm nhấn mạnh áp dụng thiết kế TÀI LIỆU VIỆN DẪN Các tài liệu cần thiết việc áp dụng tiêu chuẩn Các tài liệu viện dẫn trích dẫn từ vị trí thích hợp văn tiêu chuẩn ấn phẩm liệt kê Đối với tài liệu có đề ngày tháng, sửa đổi bổ xung sau ngày xuất áp dụng cho Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn sửa đổi, bổ xung Đối với tiêu chuẩn khơng đề ngày tháng dùng phiên - TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 4954:05 Đường ô tô- Yêu cầu thiết kế - TCVN 1651: 2008 – Thép cốt bê tông lưới thép hàn - TCVN 5664:2009 – Tiêu chuẩn quốc gia, Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa - TCVN 9386:2012- Thiết kế công trình chịu động đất - TCVN 9393: 2012- Cọc- Phương pháp thử nghiệm trường tải trọng tĩnh ép dọc trục - TCVN 10307:2014- Kết cấu cầu thép – Yêu cầu kỹ thuật chung chế tạo, lắp rấp nghiệm thu - TCVN 10309:2014- Hàn cầu thép - Quy định kỹ thuật - AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications (Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công cầu AASHTO) TCVN 11823 -1: 2017 THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA 3.1 Cầu (Bridge) - Một kết cấu vượt độ không 6100 mm tạo thành phần đường 3.2 Sụp đổ (Collapse) - Sự thay đổi lớn hình học cầu dẫn đến khơng thể sử dụng 3.3 Cấu kiện, thành phần (Component) - Là chi tiết kết cấu riêng biệt tổ hợp chi tiết cầu đòi hỏi phải xem xét thiết kế riêng 3.4 Thiết kế (Design)- Xác định kích thước cấu tạo cấu kiện liên kết cầu 3.5 Tuổi thọ thiết kế (Design Life) - Khoảng thời gian kết cấu cầu tồn tại: với Tiêu chuẩn thiết kế cầu 100 năm 3.6 Tính dẻo (Ductility) - Thuộc tính cấu kiện liên kết cho phép đáp ứng không đàn hồi 3.7 Đánh giá (Evaluation) - Việc xác định khả chịu tải cầu có 3.8 Trạng thái giới hạn đặc biệt (Extreme Event Limit States) - Trạng thái giới hạn liên quan đến cố động đất va xô tầu bè, va xơ xe cộ vào cơng trình có chu kỳ lặp lại vượt tuổi thọ thiết kế cầu 3.9 Tải trọng tính tốn (Factored Load)- Tải trọng danh định nhân với hệ số tương ứng qui định cho tổ hợp tâi trọng xem xét 3.10 Sức kháng tính tốn (Factored Resistance)- Sức kháng danh định nhân với hệ số sức kháng 3.11 Cầu cố định (Fixed Bridge) - Cầu có khổ giới hạn (tịnh khơng) cố định cho thông xe cộ thông thuyền 3.12 Hiệu ứng lực (Force Effect) - Biến dạng, ứng suất tổng hợp ứng suất (tức lực dọc trục, lực cắt, mô men uốn xoắn) gây tác động tải trọng, biến dạng cưỡng thay đổi thể tích 3.13 Trạng thái giớí hạn (Limit State) - Điều kiện mà vượt qua cầu cấu kiện cầu hết thoả mãn quy định dựa vào để thiết kế 3.14 Thiết kế theo hệ số tải trọng sức kháng (Load and Resistance Factor Design) (LRFD)- Một phương pháp luận thiết kế dựa độ tin cậy mà hiệu ứng lực gây tải trọng tính tốn khơng vượt q sức kháng tính toán cấu kiện TCVN 11823 -1: 2017 3.15 Hệ số tải trọng (Load Factor) – Một số nhân dựa lý thuyết thống kê áp dụng cho hiệu ứng lực xét đến chủ yếu cho biến thiên tải trọng, thiếu xác phân tích xác suất xảy lúc tải trọng khác nhau, liên hệ đến thống kê sức kháng thơng qua q trình hiệu chỉnh 3.16 Hệ số điều chỉnh tải trọng (Load Modifier) - Hệ số xét đến tính dẻo, tính dư tầm quan trọng khai thác cầu 3.17 Mơ hình (Model) - Sự lý tưởng hố kết cấu dùng cho mục đích phân tích kết cấu 3.18 Cầu di động (Movable Bridge) - Cầu có khổ giới hạn (tịnh khơng) thay đổi cho thơng xe cộ thông thuyền (cầu quay, cầu cất) 3.19 Kết cấu có nhiều đường truyền lực (Multiple-Load-Path Structure) - Kết cấu có khả chịu tải trọng định sau cấu kiện liên kết chịu lực 3.20 Sức kháng danh định (Nominal Resistance) - Sức kháng cấu kiện liên kết ứng lực xác định kích thước ghi hồ sơ hợp đồng ứng suất cho phép, biến dạng cường độ định rõ vật liệu 3.21 Sử dụng bình thường (Regular Service) - Điều kiện sử dụng cầu không bao gồm : loại xe phép đặc biệt, tải trọng gió với tốc độ vượt 90 Km/h ( 25 m/s) cố đặc biệt kể xói lở 3.22 Khơi phục (Rehabilitation) - Qúa trình mà sức chịu tải cầu khôi phục nâng cao 3.23 Hệ số sức kháng (Resistance Factor) - Một số nhân xác định dựa tren lý thuyết thống kê để nhân với sức kháng danh định chủ yếu xét đến biến thiên tính chất vật liệu, kích thước kết cấu tay nghề cơng nhân khơng chắn dự đốn sức kháng, liên hệ đến thống kê tải trọng thơng qua q trình hiệu chỉnh 3.24 Tuổi thọ sử dụng (Service Life) - Khoảng thời gian cầu dự kiến khai thác an toàn 3.25 Trạng thái giới hạn sử dụng (Service Limit States) - Trạng thái giới hạn liên quan đến ứng suất, biến dạng vết nứt điều kiện khai thác bình thường 3.26 Trạng thái giới hạn cường độ (Strength Limit States) - Trạng thái giới hạn liên quan đến cường độ ổn định thời gian tuổi thọ thiết kế TRIẾT LÝ THIẾT KẾ 4.1 TỔNG QUÁT Cầu phải thiết kế theo trạng thái giới hạn quy định để đạt mục tiêu thi công được, an tồn sử dụng được, có xét đến vấn đề: khả dễ kiểm tra, tính kinh tế mỹ quan nêu Điều 5.5 Phần tiêu chuẩn TCVN 11823 -1: 2017 Bất kể dùng phương pháp phân tích kết cấu Phương trình phải ln ln thỏa mãn với ứng lực tổ hợp tải trọng qui định chúng 4.2 CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 4.2.1 Tổng quát Mỗi cấu kiện liên kết phải thỏa mãn Phương trình theo trạng thái giới hạn, trừ quy định khác Đối với trạng thái giới hạn sử dụng trạng thái giới hạn đặc biệt, hệ số sức kháng lấy 1,0, trừ trường hợp với bu lơng phải áp dụng quy định Điều 5.5 Phần kết cấu cột bê tông vùng động đất phải áp dụng Điều 10.11.4.1.2 Phần tiêu chuẩn Mọi trạng thái giới hạn coi trọng ∑η i γ i Qi ≤ φ Rn = Rr (1) Trong : Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại γi tương ứng với ηi= ηD ηR ηl ≥ 0,95 (2) Đối với tải trọng dùng giá trị tối thiểu γi tương ứng: ηi = ≤1,0 ηD ηR ηI (3) : γi = hệ số tải trọng: hệ số nhân dựa thống kê dùng cho ứng lực φ = hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa sở thống kê dùng cho sức kháng danh định qui định Phần 5, 6, 10, 11 12 tiêu chuẩn ηi = hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư tầm quan trọng khai thác ηD = hệ số liên quan đến tính dẻo qui định Điều 4.3 ηR = hệ số liên quan đến tính dư qui định Điều 4.4 ηI = hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác qui định Điều 4.5 Qi = ứng lực Rn = sức kháng danh định Rr = sức kháng tính tốn : φ Rn TCVN 11823 - 14:2017 Gối có thơng số thỏa mãn điều kiện Phương trình 58 xem ổn định, không cần thiết kiểm tra ổn định 2A ≤ B (58) hrt L 2,0 L (59) Trong đó: 1,92 A= 1+ B= 2,67 (S i + 2,0)1 + L 4,0W (60) Trong đó: G = Mơ đuyn cắt chất dẻo (MPa) hrt = tổng chiều dày gối chất dẻo (mm) L = kích thước gối vng góc với trục quay xem xét (thường song song với trục dọc cầu) (mm) Si = hệ số hình dạng lớp bên thứ i gối chất dẻo W = kích thước mặt gối song song với trục quay xem xét (song song với trục ngang cầu) (mm) Đối với gối hình chữ nhật L lớn W, phải kiểm toán ổn định cách hốn đổi vị trí L W Phương trình 59 60 Đối với gối tròn, tính ổn định kiểm tra cách sử dụng Phương trình cho gối vng với W= L= 0,8D Đối với gối hình chữ nhật khơng thỏa mãn Phương trình 58, ứng suất tổng tải trọng phải thỏa mãn Phương trình 61 62 • Nếu kết cấu cầu dịch chuyển tự theo chiều ngang: σs ≤ GSi 2A − B (61) • Nếu kết cấu cầu cố định cản dịch chuyển theo chiều ngang: 51 TCVN 11823 - 14:2017 σs ≤ GSi A−B (62) 7.5.3.5 C t thép Chiều dày nhỏ dải cốt thép tăng cường, hs, phải 15mm Chiều dày cốt thép tăng cường, hs, phải thỏa mãn: • Ở trạng thái giới hạn sử dụng; hs ≥ • 3hriσ s Fy (63) 3hriσ L ∆FTH (64) Ở trạng thái giới hạn mỏi: hs ≥ đó: ∆FTH = ngưỡng mỏi biên độ không đổi cho Loại A theo quy định Điều 6.6 (MPa) hri = chiều dày lớp chất dẻo thứ i gối chất dẻo (mm) σL = ứng suất nén trung bình theo trạng thái giới hạn sử dụng (hệ số tải trọng = 1,0) hoạt tải (MPa) σS = ứng suất nén trung bình tổng tải trọng từ tổ hợp tải trọng Sử dụng qui định Bảng Phần tiêu chuẩn (MPa) Fy = cường độ chảy dẻo cốt thép (MPa) Nếu có lỗ cốt tăng cường, chiều dày nhỏ phải lấy tăng lên hệ số hai lần tổng chiều rộng chia cho chiều rộng thực 7.5.3.6 Đ lún nén Độ lún gối chất dẻo tải trọng tĩnh hoạt tải tức thời phải xem xét riêng biệt Các tải trọng xem xét Điều trạng thái giới hạn sử dụng với tất hệ số tải trọng 1,0 Lún hoạt tải tức thời phải tính sau: δ L = ∑ ε Li hri (65) Trong đó: 52 TCVN 11823 - 14:2017 εLi = ứng biến nén tức thời hoạt tải lớp chất đàn hồi thứ i hri = bề dày lớp đàn hồi thứ i (mm) Độ lún ban đầu tải trọng tĩnh lấy sau: δ d = ∑ ε di hri (66) Trong đó: εdi = ứng biến nén tức thời tải trọng tĩnh lớp đàn hồi thứ i hri = bề dày lớp đàn hồi thứ i (mm) Độ lún tải trọng tĩnh lâu dài, bao gồm hiệu ứng từ biến, phải tính sau: (67) δ lt = δ d + acrδ d Trong đó: acr = tỷ lệ độ lún từ biến với độ lún ban đầu tĩnh tải Giá trị εLi vµ εdi phải xác định từ kết thử nghiệm phân tích Hiệu ứng từ biến nên xác định từ thông tin liên quan đến hợp chất đàn hồi sử dụng Nếu khơng có giá trị tỷ lệ, acr, từ kết thí nghiệm, sử dụng giá trị lấy Bảng 7.5.3.7 Các quy đ nh v c u t o ch ng đ ng đ t s c đ c bi t khác Các gối di động chất dẻo phải bố trí cấu tạo neo thích hợp chịu động đất cố đặc biệt khác để chúng chịu lực ngang vượt sức chịu cắt gối, trừ gối dự tính để làm việc kết cấu tự ngắt lực cho phép gối hư hỏng sửa lại Tấm đế đệm gối phải làm rộng để bố trí bu lơng neo Khơng cho linh kiện xuyên qua cao su Phải thiết kế bu lông neo chịu hiệu ứng tổ hợp uốn cắt tải trọng động đất điều kiện đặc biệt khác theo quy định Điều 6.5.3 Phải trang bị cho gối cố định chất dẻo cấu tạo kiềm chế ngang thích đáng để chịu tồn tải trọng nằm ngang 7.5.4 Neo cho gối không dán với thép bên ngồi Trong gối chất dẻo khơng dán với thép bên ngồi, phải bố trí hệ thống kiềm chế để gối không dịch chuyển ngang, nếu: θs n ≥ 3ε a Si (68) Trong đó: n = số lớp đàn hồi bên trong, lớp bên định nghĩa lớp dính kết tất mặt Lớp bên định nghĩa lớp 53 TCVN 11823 - 14:2017 dính kết mặt Khi độ dày lớp bên lớn nửa độ dày lớp bên trong, tham số n tăng lên nửa cho lớp bên ngồi Si = hệ số hình dạng lớp bên thứ i gối chất dẻo εa = Tổng ứng biến dọc trục tải trọng tĩnh tải trọng lặp trung bình lấy dấu dương chịu nén thành phần lặp nhân hệ số 1,75 với tổ hợp tải trọng sử dụng, qui định Bảng Phần tiêu chuẩn (MPa) θs = tổng góc quay thiết kế tĩnh tải theo chu kỳ lớn trạng thái giới hạn sử dụng gối chất dẻo quy định Điều 4.2.1 thành phần theo chu kỳ nhân với hệ số 1,75 (rad.) 7.6 THIẾT KẾ GỐI TẤM CHẤT DẺO VÀ GỐI CHẤT DẺO CỐT THÉP THEO PHƯƠNG PHÁP A 7.6.1 Tổng quát Các quy định Điều phải áp dụng cho thiết kế : • Các gối chất dẻo,(PEP), • Các gối có cốt tăng cường lớp sợi thủy tinh xen kẽ, (FGP), • Gối chất dẻo cốt tăng cường thép Si2/n< 22 biến vị xoay quanh trục song song với trục ngang cầu • gối có cốt tăng cường vải bơng (CDP) với khoảng cách lớp bơng dày gần Trong đó: n = số lớp bên chất đàn hồi, lớp bên định nghĩa lớp dính kết mặt Lớp bên ngồi định nghĩa lớp dính kết mặt Khi độ dày lớp bên lớn nửa độ dày lớp bên trong, tham số n tăng lên nửa cho lớp bên Si = hệ số hình dạng lớp bên thứ i gối chất dẻo Chiều dày lớp cốt sợi thủy tinh FGP khác Đối với gối chất dẻo cốt thép thiết kế theo quy định Điều này, lớp phải có bề dày, lớp phủ ngồi phải có chiều dày không 70% chiều dày lớp Hệ số hình dạng gối chất dẻo (PEP), gối cốt sợi thủy tinh (FGP) gối chất dẻo cốt thép bị chi phối theo qui định điều phải xác định theo quy định Điều 7.5.1 Hệ số hình dạng gối CDP dựa tổng chiều dày gối 54 TCVN 11823 - 14:2017 7.6.2 Các tính chất vật liệu Các loại vật liệu đàn hồi cho gối PEP, FGP gối chất dẻo cốt thép phải thỏa mãn yêu cầu qui định Điều 7.5.2, trừ ý đây: • Độ cứng thang Shore A sử dụng sở cho đặc điểm kỹ thuật vật liệu gối • Mơ đun cắt qui định cho gối PEP, FGP gối chất dẻo cốt thép với PTFE trượt tương đương đỉnh gối phải lấy từ 0,55 đến 1,75 MPa, độ cứng danh định từ 50 đến 70 thang Shore A, • Mơ đun cắt qui định cho gối chất dẻo gia cường thép khơng có PTFE trượt tương đương đỉnh gối phải lấy từ 0,55 đến 1,2 MPa, độ cứng danh định từ 50 đến 70 thang Shore A Gối PEP, gối FGP gối chất dẻo cốt thép có khơng PTFE trượt tương đương đỉnh gối phải phù hợp với yêu cầu Phần 18.2 Tiêu chuẩn thi công cầu AASHTO LRFD AASHTO M 251 Nếu vật liệu qui định theo độ cứng nó, giá trị mô đun cắt cho thiết kế, lấy theo giá trị bất lợi khoảng giá trị nêu Bảng Giá trị trung gian tìm cách nội suy Nếu vật liệu quy định theo mơ đun cắt, lấy cho mục đích thiết kế với giá trị bất lợi từ giá trị khoảng giá trị quy định Điều 7.5.2 Các thuộc tính khác, lún từ biến, lấy theo Bảng Lực cắt kết cấu gây biến dạng chất dẻo gối PEP, FGP gối chất dẻo cốt thép phải giá trị G, không nhỏ giá trị chất dẻo 23oC Phải bỏ qua tác động tự chùng Các loại vật liệu đàn hồi cho gối cốt sợi bơng (CDP) phải có độ cứng danh định từ 50-70 thang Shore A đáp ứng yêu cầu Điều 7.5.2 Gối chất dẻo cốt sợi hồn thiện có độ cứng danh định từ 85 đến 95 thang Shore A Mô đuyn cắt cho gối CDP xác định theo Phương trình 80 Cốt tăng cường vải phải hai lớp sợi lớp với pha trộn tỷ lệ 50-50 bơng polyester Các loại vải có độ bền kéo tối thiểu 26 N/mm chiều rộng thử nghiệm theo phương pháp kẹp Mật độ sợi ngang phải 40 ± sợi 25 mm, sợi dọc phải 50 ± sợi 25 mm Các quy định gối CDP bao gồm quy định áp dụng cho gối có tổng độ dày lên tới 50 mm Bảng 7- Tương quan đặc tính vật liệu Độ cứng (thang Shore A) 50 60 701 Mô đun lực cắt 0,66-0,90 0,90-1,38 1,38-2,07 nhiệt độ 23 oC (MPa) Tỷ lệ độ lún từ 0,25 0,35 0,45 biến sau 25 năm so với độ lún ban đầu - Chỉ với PEP FGP gối chất dẻo cốt thép có PTFE trượt tương đương đỉnh gối 55 TCVN 11823 - 14:2017 7.6.3 Các yêu cầu thiết kế 7.6.3.1 Yêu c u chung Các gối chất dẻo cốt thép thiết kế theo Điều trường hợp chúng đạt chuẩn theo yêu cầu thử nghiệm gối chất dẻo Khi thiết kế theo điều này, gối chất dẻo cốt thép sử lý giống gối cốt sợi thủy tinh (FGP) Các quy định cho gối FGP áp dụng cho gối mà sợi thủy tinh đặt thành lớp đôi cách 3,0 mm Các đặc tính vật lý neopren cao su thiên nhiên sử dụng gối phải theo qui định AASHTO M 251 7.6.3.2 ng su t nén Ở trạng thái giới hạn sử dụng, ứng suất nén trung bình, σs σL, lớp phải thỏa mãn: • • • Đối với gối PEP: σs ≤ 1,00GS σs ≤ 5,5MPa (69) (70) σ S ≤ 1,25 GSi σ S ≤ MPa (71) Đối với gối FGP: (72) Đối với gối CDP: σ S ≤ 20 MPa σ L ≤ 14 MPa (73) (74) Trong σs = Ứng suất nén trung bình tổng tải trọng tổ hợp tải trọng Sử dụng theo Bảng Phần tiêu chuẩn (MPa) S = Hệ số hình dạng PEP σL = Ứng suất nén trung bình hoạt tải trạng thái giới hạn Sử dụng (hệ số tải trọng = 1,0) (MPa) G = Mô đuyn cắt chất dẻo (MPa) Đối với gối FGP, trị số Si sử dụng phải dựa chiều dày lớp hri mà khoảng cách lớn điểm hai lớp cốt đôi sợi thủy tinh Đối với gối chất dẻo cốt thép theo quy định Điều này: σ S ≤ 1,25 GSi (75) 56 TCVN 11823 - 14:2017 σ S ≤ 8,6 MPa (76) giá trị Si phải lấy lớp phía gối Có thể tăng giới hạn ứng suất lên 10% ngăn ngừa biến dạng cắt Đối với gối FGP, trị số Si sử dụng phải dựa chiều dày lớp hri khoảng cách lớn tâm điểm lớp đôi cốt tăng cường 7.6.3.3 Đ lún nén Ngoài quy định Điều 7.5.3.6, qui định sau phải áp dụng Thay sử dụng liệu cụ thể sản phẩm, độ lún nén FGP nên lấy 1,5 lần độ lún gối chất dẻo cốt thép có hệ số hình dạng tính theo Điều 7.5.3.6 Độ lún nén tác dụng hoạt tải tức thời tĩnh tải thân ban đầu PEP lớp bên gối chất dẻo cốt thép trạng thái giới hạn Sử dụng mà khơng có xung kích khơng vượt 009hri, hri chiều dày PEP, chiều dày lớp bên gối chất dẻo có cốt thép (mm) Đối với CDP, ứng biến nén theo tính tốn, εs, tính sau: εs = σs Ec (77) Trong đó: Ec = độ cứng chịu nén đơn trục gối CDP, lấy 207MPa khơng có liệu thử nghiệm riêng (MPa) σs = ứng suất nén trung bình tổng tải trọng tác dụng theo tổ hợp tải trọng sử dụng qui định Bảng Phần tiêu chuẩn (MPa) 7.6.3.4 C t Chuyển vị ngang lớn kết cấu phần phải tính tốn theo Điều.4 Biến dạng cắt lớn gối trạng thái giới hạn Sử dụng, ∆S, phải lấy theo chuyển vị ngang lớn kết cấu phần trên, chiết giảm xét tới độ mềm dẻo trụ điều chỉnh theo trình tự thi cơng Nếu có lắp đặt mặt trượt ma sát thấp khơng cần lấy ∆S có giá trị lớn biến dạng tương ứng đoạn trượt Phải áp dụng quy định Điều 7.5.3.2, trừ gối phải thiết kế sau: • Đối với PEP, FGP gối chất dẻo cốt thép: hrt ≥ ∆S • (78) Đối với CDP : hrt ≥ 10 ∆S đây: hrt = (79) giá trị nhỏ tổng lớp chất dẻo bề dầy gối (mm) 57 TCVN 11823 - 14:2017 = ∆S tổng biến dạng cắt lớn gối tổ hợp tải trọng trạng thái giới hạn sử dụng qui định Bảng Phần tiêu chuẩn (mm) Mô đuyn cắt G gối CDP để xác định lực gối theo Điều 6.3.1 tính thiên an tồn sau: G = σs ≥ 13,8 MPa (80) Trong đó: σs = ứng suất nén trung bình tác dụng tổng tải trọng theo tổ hợp tải trọng Sử dụng qui định Bảng Phần tiêu chuẩn (MPa) 7.6.3.5 Chuy n v xoay 7.6.3.5.1 Tổng quát Các quy định Điều phải áp dụng trạng thái giới hạn sử dụng Chuyển vị xoay phải lấy giá trị tổng số lớn hiệu ứng mặt gối đặt ban đầu không song song với trục dầm xoay đầu dầm tải trọng chuyển vị cưỡng Ứng suất ứng suất lớn liên quan tới loại tải trọng gây góc xoay lớn 7.6.3.5.2 Góc xoay gối cốt vải (CDP) Ứng biến nén lớn tổ hợp nén xoay CDP trạng thái giới hạn Sử dụng, εt, không vượt quá: εt = εc + θsL 2t p < 0,2 (81) Trong đó: εc = σs (82) Ec Giới hạn góc xoay lớn theo điều kiện sau: θ s ≤ 0,80 θ L ≤ 0,20 2t p ε c L 2t p ε c L (83) (84) Trong đó: Ec = độ cứng chịu nén dọc trục gối CDP Có thể lấy 207 MPa khơng có số liệu thí nghiệm riêng (MPa) L = Chiều dài gối CDP mặt phẳng xoay (mm) = tổng bề dày CDP (mm) εc = ứng biến nén dọc trục lớn tác dụng tổng tải trọng tổ hợp tải trọng Sử dụng theo qui định Bảng Phần tiêu chuẩn 58 TCVN 11823 - 14:2017 εt = ứng biến nén dọc trục lớn kết hợp nén xoay từ Tổ hợp tải trọng Sử dụng theo Bảng Phần tiêu chuẩn σs = ứng suất nén trung bình tổng tải trọng tạo góc xoay lớn từ tổ hợp tải trọng sử dụng áp dụng theo Bảng Phần tiêu chuẩn (MPa) θL = Góc quay lớn CDP hoạt tải trạng thái giới hạn sử dụng (hệ số tải trọng = 1,0) (rad.) θs = Góc quay lớn CDP tổ hợp lực trạng thái giới hạn sử dụng theo Bảng Phần tiêu chuẩn (rad.) 7.6.3.6 Đ n đ nh Để bảo đảm độ ổn định, tổng chiều dày gối phải không vượt qúa trị số nhỏ L/3, W/3 D/4 Trong đó: L = kích thước mặt phẳng gối vng góc với trục quay xem xét (thường song song với trục dọc cầu) (mm) W = kích thước mặt phẳng gối song song với trục quay xem xét (thường song song với trục ngang cầu) (mm) D = đường kính gối (mm) 7.6.3.7 C t tăng c ng Cốt tăng cường FGP phải sợi thủy tinh với cường độ phương mặt phẳng 15,2 hri tính N/mm Để áp dụng qui định Điều này, lớp chất dẻo có chiều dày khác nhau, hri phải lấy chiều dày trung bình hai lớp chất dẻo dính kết vào lớp cốt tăng cường Nếu cốt sợi thủy tinh có lỗ, cường độ phải tăng giá trị nhỏ quy định với bội số hai lần chiều rộng nguyên chia cho chiều rộng trừ lỗ Cốt tăng cường cho gối chất dẻo cốt thép thiết kế theo quy định Điều phải phù hợp với qui định Điều 7.5.3.5 7.6.3.8 Đ ng đ t s c đ c bi t khác Phải bố trí cấu tạo đầy đủ neo chịu động đất cố đặc biệt khác cho gối di động thiết kế theo Điều 7.6 để kháng lực ngang vượt khả chịu lực cắt gối trừ gối dự tính để làm việc tự ngắt cho phép hư hỏng gối hoàn toàn Phải áp dụng quy định Điều 7.5.3.7 7.7 CÁC BỀ MẶT TRƯỢT BẰNG HỢP KIM ĐỒNG ĐỎ HOẶC ĐỒNG THIẾC 7.7.1 Vật liệu Hợp kim đồng đỏ đồng thiếc sử dụng cho: • Các mặt trượt phẳng để thích ứng với chuyển vị tịnh tiến, • Các mặt trượt cong để thích ứng với chuyển vị tịnh tiến xoay hạn chế, 59 TCVN 11823 - 14:2017 • Các chốt xilanh cho bạc lót trục gối gối khác có độ xoay lớn Các mặt trượt đồng đỏ sản phẩm đúc phải tuân theo AASHTO M107 (ASTM B22) phải làm Hợp kim C90500, C91100 C86300, trừ quy định khác Bề mặt đối tiếp phải thép kết cấu có trị số độ cứng Brinell 100 điểm lớn trị số đồng thiếc Các gối di động trượt hợp kim đồng đỏ đồng thiếc phải đánh giá khả chịu cắt ổn định tải trọng ngang Mặt đối tiếp phải làm thép gia cơng máy để phù hợp với kích thước hình học bề mặt đồng thiếc nhằm tạo điều kiện cho đỡ tựa tiếp xúc đồng 7.7.2 Hệ số ma sát Hệ số ma sát xác định thí nghiệm Nếu khơng có thí nghiệm, hệ số ma sát thiết kế lấy 0,1 cho thành phần đồng thiếc tự bôi trơn 0,4 cho loại khác 7.7.3 Giới hạn tải trọng Ứng suất nén ép danh định tổ hợp tĩnh tải hoạt tải trạng thái giới hạn sử dụng không vượt trị số cho Bảng Bảng - Ứng suất nén trạng thái giới hạn cường độ Hợp kim đồng thiếc, Ứng suất nén (MPa) AASHTIO M107 (ASTM B22) C90500 - Loại 13,8 C91100 - Loại 13,8 C86300 - Loại 55 7.7.4 Các khe hở mặt đối tiếp Mặt đối tiếp phải làm thép gia cơng xác máy để phù hợp với kích thước hình học bề mặt đồng thiếc tạo điều kiện cho đỡ tựa tiếp xúc đồng 7.8 CÁC GỐI ĐĨA 7.8.1 Tổng quát Các kích thước cấu kiện gối đĩa phải định cho phận kim loại có tiếp xúc chặt chẽ để chuyển vị xoay thêm không xảy tổ hợp bất lợi chuyển vị góc xoay thiết kế trạng thái giới hạn cường độ Gối đĩa phải thiết kế cho góc xoay thiết kế lớn theo trạng thái giới hạn cường độ, θu, quy định Điều 4.2.2.2 60 TCVN 11823 - 14:2017 Để xác định lực biến dạng gối đĩa, coi trục xoay nằm mặt phẳng nằm ngang chiều cao đĩa Đĩa uretan phải giữ vị trí thiết bị định vị chắn Các vòng giới hạn sử dụng để giữ phần chất dẻo chống lại giãn nở ngang Chúng gồm vòng thép hàn vào cùng, hốc lõm tròn Nếu vòng giới hạn sử dụng, cần cao 0,03 Dd, Dd đường kính cấu kiện đĩa 7.8.2 Vật liệu Đĩa chất dẻo phải làm từ hợp chất gốc uretan polyete, sử dụng vật liệu nguyên khai Độ cứng phải từ 45 đến 65 thang Shore D Các phận kim loại gối phải làm thép kết cấu phù hợp với AASHTO M270M/M 270 (ASTM A709M/A709M) cấp 250, 345 hay 345W thép không gỉ phù hợp với ASTM A240M) 7.8.3 Đĩa chất dẻo Đĩa chất dẻo phải giữ vị trí thiết bị định vị chắn Ở trạng thái giới hạn sử dụng, đĩa phải thiết kế để: • Độ lún tức thời tổng tải trọng không vượt qúa 10% chiều dày đĩa không chịu ứng suất, độ lún tăng thêm từ biến không vượt qúa 8% chiều dày đĩa khơng chịu ứng suất; • Các thành phần gối không tách rời khỏi vị trí nào, • Ứng suất nén trung bình đĩa khơng vượt qúa 35 MPa Nếu bề mặt bên ngồi đĩa khơng thẳng đứng, ứng suất phải tính cách sử dụng diện tích mặt nhỏ đĩa Nếu mặt trượt PTFE sử dụng, ứng suất mặt trượt PTFE không vượt giá trị ứng suất trung bình ứng suất mép qui định Điều 7.2.4 trạng thái giới hạn sử dụng Ảnh hưởng mômen đĩa uretan gây phải đưa vào phân tích ứng suất 7.8.4 Cơ cấu chịu cắt Trong gối cố định có dẫn hướng, phải bố trí cấu chịu cắt để truyền lực nằm ngang thép bên bên Nó phải đủ khả chịu lực nằm ngang phương lực lớn lực cắt thiết kế 15% tải trọng thẳng đứng thiết kế trạng thái giới hạn Sử dụng 61 TCVN 11823 - 14:2017 Khoảng cách tịnh nằm ngang thiết kế phận bên bên cấu chống cắt không vượt qúa giá trị cho dẫn qui định Điều 7.9 7.8.5 Các thép Phải áp dụng quy định Phần 3, Tiêu chuẩn cách thích hợp Chiều dày tấm thép bên bên không nhỏ 0,045Dd, Dd đường kính cấu kiện đĩa, tiếp xúc trực tiếp với dầm thép phân bố, 0.06 Dd đặt trực tiếp vữa bê tông 7.9 CÁC CHI TIẾT DẪN HƯỚNG VÀ KIỀM CHẾ 7.9.1 Tổng quát Bố trí lắp đặt chi tiết dẫn hướng để ngăn ngừa chuyển vị theo phương Các chi tiết kiềm chế lắp đặt phép chuyển vị giới hạn nhiều phương Các chi tiết dẫn hướng kiềm chế phải có vật liệu ma sát thấp mặt tiếp xúc trượt chúng 7.9.2 Các tải trọng thiết kế Các chi tiết dẫn hướng kiềm chế phải thiết kế theo tổ hợp tải trọng trạng thái giới hạn cường độ đối với: • Lực thiết kế ngang tổ hợp tải trọng Cường độ quy định Bảng Phần tiêu chuẩn này, không lấy nhỏ • 15% tổng lực thẳng đứng tổ hợp tải trọng Sử dụng quy định Bảng Phần tiêu chuẩn tác động lên tất gối xà mũ trụ chia cho số lượng gối có dẫn hướng xà mũ trụ Các chi tiết dẫn hướng kiềm chế phải thiết kế cho lực động đất cố đặc biệt khác sử dụng tổ hợp tải trọng Đặc biệt qui định Bảng Phần tiêu chuẩn Điều 9.9 Phần tiêu chuẩn với trường hợp động đất 7.9.3 Vật liệu Đối với gối thép, chi tiết dẫn hướng kiềm chế phải làm từ thép theo qui định AASHTO M270M/M 270 (ASTM A 709M/A709M) cấp 250, 345 345W, thép không gỉ theo ASTM A240 7.9.4 Các yêu cầu hình học Các chi tiết dẫn hướng phải song song với nhau, đủ dài để thích ứng với tồn chuyển vị thiết kế gối phương tịnh tiến, phải cho phép trượt tự nhỏ 0,8 mm lớn 1,6 mm phương bị kiềm chế Các chi tiết dẫn hướng phải thiết kế cấu tạo để không bị kẹt tác dụng tải trọng thiết kế chuyển vị kể quay 62 TCVN 11823 - 14:2017 7.9.5 Căn thiết kế 7.9.5.1 V trí t i tr ng Phải giả thiết lực nằm ngang tác dụng vào chi tiết dẫn hướng hay chi tiết kiềm chế tác dụng trọng tâm mặt tiếp xúc vật liệu ma sát thấp Khi thiết kế liên kết nối chi tiết dẫn hướng hay chi tiết kiềm chế với thân hệ thống gối, phải xét đến lực cắt mômen lật Thiết kế cấu tạo chi tiết phận gối để chịu tải trọng ngang bao gồm tải trọng động đất, cho đảm bảo chi tiết có sức kháng độ dẻo thích hợp đủ chịu lực xác định theo qui định Điều 6.3.1 Các dẫn hướng vòng chặn hay đai ốc đầu cuả chốt thiết bị tương tự phải thiết kế để chịu tải trọng tác dụng lên phải đảm bảo đường truyền tải trọng để làm việc trước chuyển vị tương đối kết cấu phần kết cấu phần vượt mức 7.9.5.2 ng su t ti p xúc Ứng suất tiếp xúc tác dụng lên vật liệu ma sát thấp không vượt trị số nhà sản xuất khuyến nghị Đối với vật liệu PTFE ứng suất trạng thái giới hạn cường độ không vượt giá trị quy định Bảng tải trọng phải chịu 1,25 lần ứng suất tác dụng tải trọng ngắn hạn 7.9.6 Sự gắn kết vật liệu ma sát thấp Vật liệu ma sát thấp phải gắn hai phương pháp số ba phương pháp sau đây; • Kẹp chặt học • Dán keo • Khóa cài học với lớp kim loại 7.10 CÁC HỆ GỐI KHÁC Các hệ gối làm từ thành phần không quy định Điều từ 7.1 đến 7.9 sử dụng, tùy thuộc điều kiện cụ thể Các gối phải thích hợp để chịu lực biến dạng tác động lên chúng trạng thái giới hạn sử dụng, cường độ đặc biệt mà cố vật liệu khơng gây biến dạng bất lợi cho công chúng Ở trạng thái giới hạn đặc biệt, gối nên thiết kế để làm việc theo cấu tự ngắt lực chấp nhận gối hư hỏng hoàn toàn để ngăn ngừa tổn thất kết cấu nhịp Các kích thước gối phải lựa chọn để tạo chuyển vị thích hợp thời điểm Các vật liệu phải có đủ cường độ, độ cứng, khả giảm từ biến chịu hao mòn để bảo đảm công gối suốt tuổi thọ thiết kế cầu 63 TCVN 11823 - 14:2017 Phải xác định thí nghiệm mà gối cần thỏa mãn Các thí nghiệm phải thiết kế để chứng minh nhược điểm tiềm ẩn hệ tác dụng riêng tải trọng nén, cắt quay tổ hợp chúng Phải yêu cầu thí nghiệm tải trọng kéo dài tải trọng lặp CÁC TẤM ĐỆM GỐI VÀ NEO GỐI 8.1 CÁC TẤM ĐỆM PHÂN BỐ TẢI TRỌNG Gối, với đệm phụ thêm nào, phải thiết kế để: • Hệ tổ hợp đủ cứng ngăn ngừa cong vênh gối làm xấu hoạt động đắn gối chịu tải trọng trạng thái giới hạn Sử dụng Cường độ, tổ hợp tải trọng đặc biệt cần thiết; • Các ứng suất phát sinh kết cấu đỡ thỏa mãn giới hạn quy định Phần 5, tiêu chuẩn • Gối thay phạm vi giới hạn chiều cao kích hồ sơ thiết kế quy định mà không gây hư hại gối, phân bố kết cấu đỡ Nếu qui định giới hạn phải sử dụng chiều cao 10 mm Sức kháng phận thép phải theo qui định Phần tiêu chuẩn Thay cho phương pháp phân tích xác hơn, tải trọng từ gối lớp vữa chịu hồn tồn, giả định phân bố theo độ dốc nằm ngang so với thẳng đứng 1,5 : 1, từ mép cấu kiện nhỏ gối chịu tải trọng nén Phải sử dụng thiết kế sườn tăng cứng vùng gối dầm thép theo quy định Phần tiêu chuẩn Phải đảm bảo liên kết dùng cho đế gối đệm gối có đủ khả chịu tải trọng ngang trạng thái giới hạn Cường độ Những liên kết phải đảm bảo đủ khả chịu tải trọng ngang động đất trường hợp đặc biệt khác, trừ gối thiết kế để làm việc theo cấu tự ngắt lực cho phép gối hư hỏng hoàn toàn Các đế gối phải mở rộng để bố trí bu lông neo cần thiết 8.2 CÁC TẤM ĐỆM VÁT Dưới tác dụng tải trọng thường xuyên tiêu chuẩn nhiệt độ trung bình hàng năm trường cầu (ở trạng thái giới hạn Sử dụng với tất hệ số tải trọng 1,0), độ nghiêng mặt dầm mặt nằm ngang vượt qúa 0,01 RAD, phải dùng đệm vát mặt gối tiếp xúc với dầm để tạo mặt ngang 8.3 NEO VÀ BU LÔNG NEO 8.3.1 Tổng quát Phải đảm bảo tất phân bố tải trọng thép mặt gối, giữ chắn với phận liên quan kết cấu phần kết cấu phần liên kết bu lông hay hàn 64 TCVN 11823 - 14:2017 Phải đảm bảo tất dầm giữ chắn vào gối đỡ hệ thống liên kết chịu lực nằm ngang tác dụng lên chúng trừ gối có cấu tự ngắt lực cho phép hư hỏng gối hoàn toàn trạng thái giới hạn đặc biệt Không phép tách phận gối với Các liên kết phải chịu tổ hợp tải trọng bất lợi trạng thái giới hạn cường độ phải bố trí liên kết vào vị trí cần thiết để ngăn ngừa tách rời phận Phải neo giàn, dầm dầm thép cán cách an toàn vào kết cấu phần Nếu được, cần chơn bu lơng neo vào bê tông kết cấu phần dưới, khơng vậy, chèn vữa chỗ vào bu lơng neo Các bu lơng neo làm móc chẻ hay ren để đảm bảo gắn vào vật liệu dùng để chèn chúng vào lỗ Sức kháng bu lông neo phải đủ chịu tải trọng trạng thái giới hạn Cường độ thỏa mãn cho tải trọng lớn trạng thái giới hạn đặc biệt trừ gối thiết kế làm việc có cấu tự ngắt lực cho phép gối hư hỏng khắc phục Phải xác định sức kháng kéo bu lông neo theo quy định Điều 13.2.10.2 Phần tiêu chuẩn Phải xác định sức kháng cắt bu lông neo đinh chốt theo quy định Điều 13.2.12 Phần tiêu chuẩn Phải xác định sức kháng bu lông neo vừa chịu kéo cắt quy định Điều 13.2.11 Phần tiêu chuẩn Phải lấy sức kháng ép tựa bê tông theo quy định Điều 7.5 Phần tiêu chuẩn Xác định hệ số điều chỉnh, m, phải vào phân bố không ứng suất chịu ép 8.3.2 Thiết kế chịu động đất cố đặc biệt khác, yêu cầu cấu tạo chi tiết Cần bố trí đủ cốt thép xung quanh bu lông neo để tăng cấp lực ngang xem xét trạng thái giới hạn Đặc biệt neo chúng vào khối kết cấu phần Phải nhận dạng rõ bề mặt nứt bê tơng liền kề hệ thống neo gối phải tính tốn khả chịu ma sát cắt chúng BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN Tất phần thép bị phơi lộ ngồi gối khơng làm thép khơng gỉ phải bảo vệ chống ăn mòn cách phủ kẽm, mạ kẽm nóng sơn phủ 65 ... Phần 5: Kết cấu bê tông - TCVN 11823-6:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 6: Kết cấu thép - TCVN 11823-9:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 9: Mặt cầu Hệ mặt cầu - TCVN 11823-10:2017 Thiết kế cầu đường... TCVN 11823-6:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 6: Kết cấu thép - TCVN 11823-9:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 9: Mặt cầu Hệ mặt cầu - TCVN 11823-10:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 10: Nền móng - TCVN. .. cho Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn sửa đổi, bổ xung Đối với tiêu chuẩn khơng đề ngày tháng dùng phiên - TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 4954:05 Đường ô tô- Yêu cầu thiết kế