- Kết cấu phải cấu tạo đơn giản, hợp lý: ít chi tiết, sơ đồ truyền lực rõ ràng, dễ xác định nội lực và kiểm soát được các bước tính toán.
- Kết cấu dễ lắp dựng và tháo dỡ, từng cấu kiện phải nhẹ, có thể mang vác thủ công, liên kết bằng bu lông hoặc chốt, phải tháo hẫng ra được khỏi tải trọng đè lên nó.
- Nếu là kết cấu thép phải sử dụng lại được nhiều lần. Nên sử dụng các kết cấu vạn năng hoặc sử dụng được cho nhiều công trình khác nhau.
- Tận dụng được vật liệu tại chỗ.
- Từng loại công trình phụ trợ phải được đối chiếu xem xét với những qui định về cấu tạo và lắp dựng theo Quy phạm thi công và nghiệm thu cầu, cống hiện hành.
3.3.2. Nguyên tắc chung về tính toán:
Các công trình phải được tính toán chi tiết trước lúc đưa vào sử dụng. Kiểm toán các điều kiện:
- Trạng thái giới hạn I:
+ Đảm bảo điều kiện cường độ.
+ Đảm bảo điều kiện ổn định về hình dạng và ổn định vị trí.
- Trạng thái giới hạn II: Không được biến dạng quá trị số cho phép.
Hiện tại chưa có Tiêu chuẩn thay thế 22TCN 266-2000 "Quy phạm thi công và nghiệm thu cầu cống" ban hành ngày 09/9/2000 của Bộ GTVT và trong quy trình này nội dung về tính toán thiết kế công trình phụ tạm khá sơ lược. Do đó, trong thực tế ta cần vận dụng tiêu chuẩn thiết kế cầu chính 22TCN 272-05 để lựa chọn thông số thiết kế phù hợp, loại bỏ một số nội dung do tính chất công trình tạm để phù hợp với thực tế. Một số hạng mục cụ thể, cần xem xét TCVN ban hành cho riêng hạng mục đó để tính toán thiết kế phù hợp.
3.3.3. Tải trọng tác dụng:
- Các loại tải trọng được chia làm 2 nhóm:
Tải trọng thường xuyên gồm:
+ Trọng lượng bản thân của kết cấu phụ trợ thuộc nhóm DC.
+ Áp lực đất thẳng đứng EV.
+ Áp lực ngang của đất EH.
+ Lực kéo xuống do ma sát âm DD.
+ Tải trọng đất chất thêm ES.
Tải trọng không thường xuyên gồm:
+ Trọng lượng thiết bị, xe máy.
+ Hoạt tải xe LL.
+ Tải trọng thi công: người và thiết bị.
+ Lực kéo dọc, lực sàng ngang.
+ Lực lắc ngang do lệch đường trượt.
+ Lực quán tính khi cẩu vật nặng.
+ Lực căng ứng suất trước.
+ Lực kích nâng hạ kết cấu nhịp.
+ Tác dụng do chênh lệch nhiệt độ.
+ Tải trọng va xô.
+ Tải trọng gió.
Giá trị tiêu chuẩn của trọng lượng bản thân kết cấu và vật liệu được tính bằng thể tích thiết kế nhân với hằng số trọng lực g và khối lượng riêng của từng loại, như bảng 3.1 sau:
Bảng 3.1 - Khối lượng riêng vật liệu
Những kết cấu đã có trọng lượng thiết kế thì lấy theo bản vẽ. Khi tính áp lực đất trọng lượng thể tích lấy theo kết quả khảo sát địa chất. Trọng lượng thiết bị xe máy lấy theo mã hiệu ghi trong bản vẽ công nghệ.
Tải trọng thi công lấy như sau:
+ Bằng 25 daN/m2đối với cầu công tác.
+ Bằng 20 daN/m2đối với đà giáo khẩu độ < 60m.
+ Bằng 10 daN/m2đối với đà giáo khẩu độ ≥ 60m.
- Các tổ hợp tải trọng:
Khi tính toán các tải trọng trên được tổ hợp với nhau theo bảng 3.2 đồng thời theo những điều kiện làm việc cụ thể nếu xét thấy những tổ hợp này gây bất lợi cho làm việc của kết cấu và áp dụng những hệ số tải trọng tương ứng.
Bảng 3.2 - Tổ hợp và hệ số tải trọng
Đối với tải trọng thường xuyên, khi tính toán cần xem xét các hệ số tải trọng theo Bảng 3.3, trong đó tải trọng tác dụng gây bất lợi cho kết cấu sử dụng hệ số lớn hơn và ngược lại.
Bảng 3.3. Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên n
Hệ số tải trọng dùng cho kết cấu và các phụ kiện không được lấy nhỏ hơn 1,25. Trừ khi có quy định khác của chủ đầu tư, hệ số tải trọng thi công cho các thiết bị và các tác động xung kích không được nhỏ hơn 1,5. Hệ số tải trọng gió không được nhỏ hơn 1,25. Lực kích thiết kế không được nhỏ hơn 1,3 lần phản lực gối liền kề với điểm kích do tải trọng thường xuyên.
3.3.4. Nguyên tắc xác định nội lực:
- Thiết lập sơ đồ tính: phương pháp chính xác (công trình phụ trợ lớn: đà giáo mở rộng trụ...) hoặc phương pháp gần đúng thiên về an toàn, dễ kiểm soát (công trình phụ trợ nhỏ, đưa sơ đồ liên tục về giản đơn, hạ bậc siêu tĩnh...). Khi đổi sơ đồ không gian thành phẳng thì phải xét đến hệ số phân bố ngang.
- Nếu là giản đơn thì nên chất tải lên đường ảnh hưởng để xác định nội lực.
- Khi xét tổ hợp tải trọng theo những mặt phẳng khác nhau thì áp dụng nguyên lý độc lập tương tác và cộng tác dụng.
3.3.5. Nguyên tắc tính duyệt:
- Điều kiện ổn định chống lật: lat
giu
M m
M Mlat - Mô men gây lật
Mgiu - Mô men giữ.
m - hệ số điều kiện làm việc = 0,80,95 tuỳ thuộc vào dạng kết cấu.
- Điều kiện ổn định chống trượt: 0,8 .
tr i
T f P
Ttr - Hợp lực các lực ngang gây trượt
Pi - Trọng lượng các bộ phận trên công trình.
f - Lực ma sát trượt.
- Điều kiện cường độ: . .iQiRn Trong đó:
- hệ số xét đến tính dự trữ của kết cấu, thường lấy bằng 1,0 hoặc 1,05.
i- hệ số tải trọng tương ứng với loại tải trọng như trong mục 3.3.3 ở trên.
Qi- Giá trị nội lực xác định theo tải trọng tiêu chuẩn
- hệ số sức kháng lấy theo từng loại kết cấu và nội dung tính duyệt.
Rn- Sức kháng tiêu chuẩn của kết cấu theo nội dung tính duyệt.
- Điều kiện độ cứng của kết cấu phụ trợ: f f
f- độ võng tính toán của kết cấu phụ trợ
[f]- độ võng cho phép của từng loại kết cấu, lấy theo bảng sau: (trong đó L là khẩu độ tính toán kết cấu)
Dầm chủ cầu tạm dùng cho thi công KCN L/400 Dầm chủ cầu tạm dùng cho đường di chuyển cần cẩu L/600
Cầu công tác L/150
Ván khuôn L/250
Những tiêu chuẩn về vật liệu sử dụng mới đều phải tuân thủ theo quy định của Tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Trường hợp vật liệu đã qua sử dụng cần có số liệu thí nghiệm để xác định các đặc trưng cơ lý. Quy trình thí nghiệm phải hợp chuẩn.
3.3.6. Xác định mức nước thi công:
Mức nước thi công (MNTC) xác định cho từng thời điểm thi công của mỗi hạng mục, căn cứ vào tình hình mực nước trên sông tại khu vực thi công để xác định thời điểm thi công phù hợp. Thông thường các trụ cầu đặt ở khu vực sâu nhất thì nên chọn thời điểm mức nước thấp nhất để thi công, tuy nhiên không phải lúc nào cũng thực hiện được. Do đó, trong biện pháp thi công chỉ đạo thường chọn mức nước thi công bằng mức nước thấp nhất + 1m
Đối với các hạng mục khác xác định với tần suất tính toán là 10% (10 năm xuất hiện một lần) và lập thành đồ thị mức nước trong năm.
Căn cứ vào MNTC, ta xác định chiều cao của các công trình phụ trợ như cao độ của đáy cầu tạm, đà giáo, sàn đạo phải cao hơn MNTC 0,75m; cao độ của mặt đảo nhân tạo, của vòng vây cọc ván thép phải cao hơn MNTC tối thiểu là 0,7m.