1. Bình đồ khu vực
2.1. Nguyên lý chung.
Để đảm bảo cho công trình an toμn thì khi thiết kế các cấu kiện phải đ−ợc thoả mãn điều kiện sau:
Mỗi cấu kiện vμ 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 vμ 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.
∑ηi Yi Qi ≤ Φ Rn = Rr (1.3.2.1-1) với :
ηi= ηD ηR ηl > 0,95 (1.3.2.1-2) Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại của Yi:
0 , 1 1 I R D i= ≤ η η η η (1.3.2.1-3) Trong đó :
Yi = hệ số tải trọng : hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực.
Φ = 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 vμ 12.
ηi = hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d− vμ tầm quan trọng trong khai thác.
ηD = hệ số liên quan đến tính dẻo đ−ợc ghi ở Điều 1.3.3.
ηR = hệ số liên quan đến tính d− đ−ợc ghi ở Điều 1.3.4.
ηI = hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác đ−ợc ghi ở Điều 1.3.5.
Qi = ứng lực
Rr = sức kháng tính toán : ΦRn
ΦRn=η.Σγi.Qi.
Trong đó: Φ hệ số s−c kháng, xác định theo thống kê.
Rn c−ờng độ danh định hoặc sức kháng danh định của vật liệu. η Hệ số điều chỉnh tải trọng. η= η0ηkηi 2.2. Tải trọng 2.2.1. tĩnh tải Trọng l−ợng bản thân. Lớp phủ mặt cầu.
Trọng l−ợng đất ở trên kết cấu ( nếu có).
2.2.2. Hoạt tải.
Xe HL93 + Tải trọng lμn. Xe 2 trục + Tải trọng lμn.
Tải trọng lμn: Lμ tải trọng rải đều phân bố có gía trị q= 9,3 KN/m coi lμ dμi vô tận vμ phân bố trên chiều rộng 3m theo ph−ơng ngang cầu.
Ng−ời đi bộ: Tải trọng ng−ời đi co lμ tải trọng rải đều t−ơng đ−ơng, lấy bằng 3.10-3Mpa.
2.2.3.Hệ số lμn xe.
Bảng 3.6.1.1.2.1- Hệ số lμn ″m″ Số lμn chất tải Hệ số lμn (m) 1 1,20 2 1,00 3 0,85 > 3 0,65 2.2.4. Lực xung kích.
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 hμnh hoặc tải trọng lμn thiết kế.
tác động tĩnh học của xe tải hay xe hai trục thiết kế không kể lực ly tâm vμ lực hãm, phải đ−ợc tăng thêm một tỷ lệ phần trăm đ−ợc quy định trong bảng 3.6.2.1.-1 cho lực xung kích.
Bảng 3.6.2.1-1- Lực xung kích IM
Cấu kiện IM
Mối nối bản mặt cầu Tất cả các trạng thái giới hạn
75%
Tất cả các cấu kiện khác Trạng thái giới hạn mỏi vμ giòn Tất cả các trạng thái giới hạn khác
15% 25%
2.2.5.Lực ly tâm (CE).
Lμ lực nằm ngang theo ph−ơng dọc cầu, đặt cách mép đ−ờng xe chạy 1.8m Lực ly tâm đ−ợc lấy bằng tích số của các trọng l−ợng trục của xe tải hay xe hai trục với hệ số C lấy nh− sau:
C = gR v2 3 4 (3.6.3-1) trong đó: v = tốc độ thiết kế đ−ờng ô tô (m/s);
g = gia tốc trọng lực 9,807 (m/s2) R = bán kính cong của lμn xe (m)
2.2.6. Lực hãm xe(BR).
Lμ lực nằm ngang theo ph−ơng dọc cầu, đặt ở tất cả các lμn xe thiết kế vμ co nh−
các lμn xe đi cùng chiều.
Điểm đặt lực cách mặt đ−ờng xe chạy 1.8m.
Giá trị của lực hãm lấy bằng 25% trọng l−ợng của các trục xe tải thiết hoặc xe hai trục thiết kế ( phải xét đến hệ số lμn xe).
2.2.7. Tải trọng gió.
Tốc độ gió:
Tốc độ gió thiết kế, V, phải đ−ợc 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, nh− quy định trong Bảng 3.8.1.1-1.
S = hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió vμ 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 TCVN 2737 - 1995 VB(m/s) 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 trên mặt đất khu vực xung quanh hay trên
Khu vực lộ thiên hay mặt n−ớc
thoáng
Khu vực có rừng hay có nhμ cửa với cây cối, nhμ
cao tối đa khoảng 10m
Khu vực có nhμ cửa với đa số nhμ cao
mặt n−ớc (m) 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
Tải trọng gió tác dụng lên công trình: Gió ngang cầu:
PD = 0,0006 V2
At Cd≥ 1,8 At (kN) (3.8.1.2.1 -1)
Trong đó:
V = tốc độ gió thiết kế xác định theo ph−ơng trình 3.8.1.1 -1 (m/s)
At = diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m2)
Cd = hệ số cản đ−ợc quy định trong Hình 3.8.1.2.1-1 Gió dọc cầu:
Lấy bằng 0.25% gió ngang cầu. Gió theo ph−ơng thẳng đứng:
Phải lấy tải trọng gió thẳng đứng Pv tác dụng vμo trọng tâm của diện tích thích hợp theo công thức:
Pv = 0.00045 V2
Av (kN) (3.8.2-1)
Trong đó:
V= tốc độ gió thiết kế đ−ợc xác định theo ph−ơng trình 3.8.1.1-1 (m/s)
Av = diện tích phẳng của mặt cầu hay câu kiện dùng để tính tải trọng gió thẳng đứng (m2).
Gió tác dụng lên hoạt tải:
Theo ph−ơng ngang cầu lμ tải trọng phân bố đều, có giá trị 1.5 kN/m, đặt cách mặt cầu 1.8 m
Theo ph−ơng dọc cầu, cũng lμ tải trọng phân bố đều, gí tri lμ 0.75 KN/m, đặt cách mặt cầu 1.8 m
2.2.8. áp lực đất.
áp lực đất cơ bản đ−ợc giả thiết lμ phân bố tuyến tính vμ tỷ lệ với chiều sâu đất vμ lấy bằng: ) 10 x ( gz k p= hγs −9 ( 3.11.5.1 -1)
Trong đó:
p = áp lực đất cơ bản (MPa)
kh = hệ số áp lực ngang của đất lấy bằng ko đối với t−ờng không uốn cong hay dịch chuyển, hoặc ka đối với t−ờng uốn cong hay dịch chuyển đủ để đạt tới điều kiện chủ động tối thiểu.
k0 = 1 - sinϕf ( 3.11.5.2 - 1) Trong đó: ϕf = gốc ma sát của đất thoát n−ớc ( ) (θ−δ) θ Γ ϕ′ + θ = Sin Sin Sin ka 2 2 (3.11.5.3-1) ở đây: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ β + θ + δ + θ β − ϕ′ δ + ϕ′ + = Γ Sin Sin Sin Sin (3.11.5.3-2) Trong đó:
δ = góc ma sát giữa đất đắp vμ t−ờng lấy nh− quy định trong Bảng 1 (độ)
β = góc của đất đắp với ph−ơng nằm ngang nh− trong Hình1 ( độ)
θ = góc của đất đắp sau t−ờng với ph−ơng thẳng đứng nh− trong Hình1 (độ)
ϕ, = góc nội ma sát hữu hiệu (độ)
γs = tỷ trọng của đất (kg/m3) z = chiều sâu d−ới mặt đất (mm) g = hằng số trọng lực (m/s2)
Trừ quy định khác đi, tổng tải trọng ngang của đất do trọng l−ợng đất lấp phải giả định tác dụng ở độ cao 0,4H phía trên đáy t−ờng, trong đó H lμ tổng chiều cao t−ờng tính từ mặt đất đến đáy móng.
Trừ khi đ−ợc bảo mố trụ phải thiết kế cho một lực tĩnh t−ơng đ−ơng lμ 1.800.000N tác dụng ở bất kỳ h−ớng nμo trong mặt phẳng nằm ngang, cách mặt đất 1200 mm.
2.2.10. Lực va xô tμu thuyền.
Tất cả các cầu v−ợt qua đ−ờng giao thông thuỷ phải đ−ợc thiết kế xét tμu thuyền va với kết cấu phần d−ới
Lực va đâm thẳng đầu tμu vμo trụ phải đ−ợc lấy nh− sau:
PS = 1.2x105 V DWT (3.14.5-1) trong đó:
Ps = lực va tμu tĩnh t−ơng đ−ơng (N)
DWT = tấn trọng tải của tμu (Mg) V = vận tốc va tμu (m/s)
2.2.11. Lực động đất.
Không phải tính động đất cho cầu một nhịp.
Nếu cầu nhiều nhịp, tính động đất theo một trong các ph−ơng pháp sau đây:
+ ph−ơng pháp tải trọng tĩnh t−ơng đ−ơng. +Ph−ơng pháp phân tích phổ đơn.
+Ph−ơng pháp phân tích phổ đa. +Ph−ơng pháp lịch sử thời gian.
Tuỳ theo mức độ quan trọng của cầu mμ lựa chon ph−ơng pháp phân tích thích hợp
VD : Cầu ầu quan trọng thì dùng ph−ơng pháp 3,4. Cầu thông th−ờng thì dùng ph−ơng pháp 1.