Mở đầu
Trong bài trớc ta đã nhận định là các quy trình dùng làm tài liệu hớng dẫn thuận tiện cho các tiêu chuẩn đã đợc thiết lập và mô tả những thực tiễn kỹ thuật thiết kế và thi công đã đợc công nhận để tạo nên những kết cấu công trình an toàn và thích hợp nh cầu hoặc hầm.
Trong bài này, chúng ta dừng lại xem xét các yêu cầu tải trọng thiết kế cầu đợc trình bày trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu của Việt nam ban hành gần đây 22 TCN-272-01, dựa theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu của Mỹ AASHTO LRFD.
Phạm vi và bố cục của Tiêu chuẩn thiết kế cầu mới 22 TCN-272-01
Tiêu chuẩn thiết kế mới đợc dựa trên Tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD, lần xuất bản thứ hai (1998) theo hệ đơn vị đo quốc tế SI . Các phần giải thích, tham khảo và các phụ lục trong bản gốc của Tiêu chuẩn AASHTO không đợc đa vào Dự thảo này, nhng bạn đọc nên tham khảo chúng để nhận đợc nhiều thông tin hữu ích trong các tài liệu đó.
Các tài liệu Việt nam hiện hành đợc liệt kê dới đây đã đợc tham khảo hoặc là nguồn gốc của các dữ liệu thể hiện các điều kiện thực tế của Việt nam:
• Tiêu chuẩn về thiết kế cầu 22 TCN 18 - 1979 • Tiêu chuẩn về tải trọng gió TCVN 2737 - 1995 • Tiêu chuẩn về tải trọng do nhiệt TCVN 4088 - 1985 • Tiêu chuẩn về thiết kế chống động đất 22 TCN 221 - 1995 • Tiêu chuẩn về giao thông đờng thuỷ TCVN 5664 – 1992
Các Tiêu chuẩn cấp quốc gia hay cấp tỉnh của một số nớc ngoài nêu dới đây cũng đã đợc dùng để tham khảo:
• Tiêu chuẩn Ôxtrâylia: Tiêu chuẩn thiết kế cầu ô-tô AustRoads 1992 • Tiêu chuẩn Vơng quốc Anh: Tiêu chuẩn BS5400, bản in 1978 và các năm gần đây • Tiêu chuẩn của tỉnh Ontario, Canada Tiêu chuẩn cầu Ontario, 1991
Bản Dự thảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu mới của Việt nam bao gồm các phần sau đây: • Phần 1 Giới thiệu chung
• Phần 2 Thiết kế tổng thể và đặc điểm vị trí cầu • Phần 3 Tải trọng và hệ số tải trọng
• Phần 4 Phân tích và đánh giá kết cấu • Phần 5 Kết cấu bê tông
• Phần 6 Kết cấu thép • Phần 7 lợc bỏ • Phần 8 lợc bỏ • Phần 9 Mặt cầu và hệ mặt cầu • Phần 10 Nền móng • Phần 11 Mố, trụ và tờng chắn • Phần 12 Kết cấu vùi và áo hầm • Phần 13 Lan can
• Phần 14 Khe co giãn và gối cầu
Trong suốt nội dung tài liệu này có tham chiếu đến các tài liệu khác đợc soạn thảo đồng thời trong cùng nhóm tài liệu nh “Tiêu chuẩn thiết kế đờng bộ” và “ Tiêu chuẩn thi công”. Một số tham chiếu đến “Tiêu chuẩn thi công cầu AASHTO LRFD” và đến các Tiêu chuẩn vật liệu của AASHTO và ASTM đã đợc xét đến.
Tiêu chuẩn này vẫn giữ nguyên thuật ngữ ‘Chủ đầu t’ (Owner) liên quan đến những cấp có thẩm quyền quyết định xây dựng, sở hữu và chịu trách nhiệm bảo dỡng, duy tu cầu. Thuật ngữ ‘Chủ đầu t’ có thể đợc hiểu là Bộ GTVT hoặc Chính quyền địa phơng hoặc ngay cả một pháp nhân nào đó trong khu vực t nhân. Trong khi hầu hết các yêu cầu của Tiêu chuẩn này là áp dụng cho mọi loại cầu thì có một vài khía cạnh thiết kế yêu cầu phải đựơc quyết định đối với từng cầu cụ thể đang đợc xem xét. Các quyết định này chỉ có thể do Chủ đầu t đa ra. Một ví dụ của điều này là quyết định về các chỉ tiêu lực va xô tàu thuyền trên những cửa sông lớn. Trong toàn bộ nội dung Tiêu chuẩn, các yêu cầu bắt buộc phải thực hiện và các yêu cầu khuyến cáo thực hiện sẽ đợc phân biệt bởi thuật ngữ '' phải'' (shall) thuật ngữ '' nên'' (should) và '' có thể '' (may).
Tóm tắt những yêu cầu của Tiêu chuẩn
Dới đây là tóm tắt những yêu cầu của Tiêu chuẩn 22 TCN-272-01 nêu bật những chỉnh sửa Tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD cho phù hợp với điều kiện Việt nam.
Phân tích kết cấu
bố hoạt tải xe cộ trên kết cấu phần trên của cầu. Nội dụng này tham khảo từ AASHTO LRFD với vài thay đổi nhỏ.
Một số phơng pháp phân tích chấp nhận dùng trong Tiêu chuẩn là:
• Phơng pháp lực và phơng pháp chuyển vị cổ điển nh phơng pháp phân bổ mômen • Phơng pháp sai phân hữu hạn
• Phơng pháp phần tử hữu hạn • Phơng pháp bản gập
• Phơng pháp dải nhỏ hữu hạn • Phơng pháp lới tơng đơng
• Phơng pháp chuỗi hoặc các phơng pháp điều hoà khác • Phơng pháp đờng chảy dẻo
Phần này cũng cho phép dùng các phơng pháp khác (không đề cập trong đó) dựa trên các tính chất vật liệu đợc đa ra trong các tài liệu và thoả mãn các yêu cầu về cân bằng và tính tơng hợp.
Phần Tiêu chuẩn còn cho hớng dẫn về các vấn đề phân tích chỉ liên quan đến các loại cầu khác với những loại cầu khung và cầu bản – chẳng hạn nh cầu cáp, cầu vòm, cầu dây văng và cầu treo. Hình 5 dới đây trình bày Biều đồ các điều khoản quy định tính năng của các loại cầu khác nhau: